硅铁矿热炉中耐火砖的砌筑原理

   矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。

   它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金，电石等铁合金和化工原料，其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的，因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。

   目前国内的矿热炉容量大小各异就我公司在矿热炉用耐火材料和施工方面所做过的业绩有12500KVA、16500KVA、25500KVA、36000KVA、40500KVA、不等。

   矿热炉是我们现代工业生产冶炼中大型的生产设备也是现有提炼有色金属，铁合金，和化工原料必不可缺的工具随着时代、技术、科技的不段突破和创新，也因为矿热炉是一种高耗能炉型为了更好的节约能源降低排放物和倡导我国的低碳绿色环保计划。现在已经从以前的开放式炉子逐步的变为密闭式炉子也有以前的小炉型转变为大炉型逐渐的淘汰落后产能。

在未来矿热炉应朝向

1 矿热炉向高功率、大型化方向发展，为了提高热效率，提高生产率和满足功率集中冶炼的工艺要求；

2 采用低频（0.3-3HZ）冶炼，可节省和提高产品质量。

3 设置有排烟除尘及能源回收装置。

4 开发空心电极系统，较小颗粒精细料可从空心电极加入，节省能源，节省电极消耗，稳定熔池。

5 采用炉体旋转结构。

6 研制开发适合各种矿热炉工艺要求得计算机工艺软件系统，指导冶炼，使冶炼达到最佳状态。从而提高产品质量，降低能耗及提高产量。

   所以在炉型逐渐朝向大型化，科技化和环保方向发展的同时对炉子的寿命也有了很高的要求标准，只有炉子的寿命有效的得到长时间使用才能够降低企业的生产成本和降低废渣污染物排放，要想让一台矿热炉使用寿命长不单单要在短网、水冷系统、液压系统等的要求很高以外对矿热炉的炉衬所使用的耐火材料以及碳素制品也是很重要的质量考验，目前国内矿热炉装机总容量最大的应该是内蒙古鄂尔多斯集团 其次是 宁夏天净冶金有限公司。

   我公司在通过招标成功中标了 宁夏天净冶金集团旗下的青铜峡普华冶金制品 8X40500KVA硅铁矿热炉的耐火材料内衬和耐火材料的施工中总结了在矿热炉中使用耐火材料和施工方面的更多丰富的实践经验。

   下面我们将介绍硅铁矿热炉用耐火材料和选择，首选我们先要明白矿热炉是一种高温的热工设备炉内是用高温来烧结提炼矿物质的所以我们就要知道它里面的反应温度。

                    矿热炉炉料反应温度

（电耗值随原料成分，电炉容量等的不同而有很大差异。这里是约值。）

不同的铁合金冶炼有这不同的反应温度，我公司就宁夏普华冶金制品有限公司8X40500KVA作出了简单的分析。

①新料预热区：炉料的最上层一般距离在500mm左右 温度在500℃

-1000℃热量的来源于上升的高温气流、电极传导热和表面炉料的燃烧及炉料分布电流电阻热。

②预热区：炉料在水分蒸发后会逐渐往下并在预热区进行初步的变化硅石晶型转变，体积膨胀，然后产生裂缝或者爆裂此段温度在1300℃左右。厚约300mm

③烧结区:即坩埚壳，预热区下部温度在1500℃-1700℃，生成液态硅与铁滴入熔池，此区炉料的烧结、透气性差，应打碎块料，恢复气体通气，增加电阻。

④还原区：大量激烈的物料化学反应区，即坩埚区温度为1750℃-2000℃上部为坩埚壳，下部为电弧腔相连主要为SIC的分解，硅铁的生成，液态Si2O与C、Si的反应等。

⑤电弧区：电极底部空腔区内，温度为2000℃-5000℃此区温度是整个炉子温度最高区也是整个炉体温度分布最多的源头，所以在电极插入浅时，高温区上移，炉底温度低熔渣排除少，形成假炉底，导致出铁口上移，一定的假炉底对护炉有一定的好处。电极一般来说插入的深度多少跟电极的直径有很大关系一般的插入深度应是极端距离炉底保持在400mm-500mm。

   看到了炉内物料在高温下的结合反应后我们应该根据炉子内所冶炼的金属物和温度分部区域来适宜的选择耐火材料，在当今的矿热炉冶炼工艺中延长矿热炉的使用寿命不单单要在科学管理、规范操作上加强外还更应该在炉衬上面下功夫，（上图）是我公司在为宁夏普华冶金制品有限公司，设计安装的耐火材料示意图，在材料材质上要有很高的要求，要求在使用的过程中所选用的材料能够承受炉料的压力、炉气、融入铁水的冲刷和炉渣的物化侵蚀，同时还要承受高温。其中筑炉的主要材料有：石棉板、一级高铝砖、耐火土、耐火骨料、磷酸盐耐火泥浆、碳砖、碳素冷捣糊等材料。我们是选用了石棉板制品作为炉墙炉底保温层能够很好起到绝缘和防止大量热源的扩散维护炉内温度降低电耗。炉底耐火砖、炉墙耐火砖、喇叭口耐火砖均采用的是一级高铝砖，碳砖选用了以太西煤制作的碳砖为主，炉眼砖则是选择了通孔半石墨质碳化硅砖，出铁口选用了高石墨质碳砖。再设计安装时我们在炉底的厚度上加大了材料砌筑力量则是炉底铺设了3层普通碳砖和2层无缝精加工碳砖以防炉底温度的过高和铁水的渗入导致穿底，炉底的温度是体现整个炉子温度的重要数据，如果炉底温度过高说明炉内温度大量向炉底移动可能会出现穿底的危险，如果炉底温度过低可能炉内电极极端距离炉底距离过高导致物料反应温度过低，能耗高的风险，所以一般炉底温度保持在400℃左右为正常温度。