[发明专利]一种阳极炉炉底护衬组合物

说明书

本发明公开了一种阳极炉炉底护衬组合物，它是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：55～65%，氧化镁粉：25～35%，水玻璃：12～18%，氟硅酸钠：水玻璃用量的8～12%；使用时，待阳极炉炉底砖砌筑完成后，按配比将各原料称量好后搅拌混合均匀，涂抹在阳极炉炉底砖表面，检测涂层厚度达到20～30mm，厚度合格，静置自然养护三天，即在阳极炉炉底砖上形成护衬，再按正常工序烘炉7～8天，即可开炉使用；本发明配方简单，施工方便，形成的护衬厚度薄，导热性强，热传递损耗少，能保护阳极炉炉底砖在开炉生产中继续膨胀，在炉底护衬完全损耗之前闭合膨胀缝，有效避免阳极炉开炉期间因膨胀缝渗铜导致炉底砖损坏的事故发生。

技术领域

本发明涉及阳极炉维护技术领域，具体是一种阳极炉炉底护衬组合物。

背景技术

固定式阳极炉砌筑炉底时需设置膨胀缝，具体做法是：每隔3～4块砖留设一条宽2～3mm的膨胀缝，缝内填放纸板。膨胀缝的作用是补偿炉底砖受热后发生的膨胀，避免炉底变形、炉体变形甚至挤断炉底砖。阳极炉砌筑完成后烘炉，用时7～8天，将炉膛从室温逐步提高到1300℃，烘炉完成后开始生产。烘炉的目的是通过逐步提高炉底砖温度，使炉底砖充分膨胀，闭合膨胀缝。

实践发现，烘炉结束后炉底膨胀缝只有少部分闭合，大部分未闭合。通常开炉生产1个月左右，炉底膨胀缝才能全部闭合。这意味着，生产的第1个月，炉底在接触铜液时，膨胀缝成为铜液渗入炉底的通道，膨胀缝渗铜对阳极炉炉底产生很大的负面影响：

1.膨胀缝渗铜冷凝后挤压炉底砖

阳极炉为间断生产模式，每炉次依次为加料（加入固态铜原料）、熔化（铜原料熔化成铜液）、氧化精炼、还原精炼、浇铸作业阶段。每炉次的大部分时间，阳极炉的炉底上方蓄积600～950mm深度的铜液，铜液比重大，有很大的静压力；铜液温度高达1200℃，流动性很好。因此，在铜液温度、压力的共同作用下，铜液渗入炉底的膨胀缝，导致炉底砖的侧面也被铜液包裹。

每炉次的浇铸作业结束后，炉底砖的膨胀缝中的铜液会残留下来,炉底砖表面也会残留少量铜液。下一炉次的生产紧接着上一炉次的浇铸作业后开始，向阳极炉内加入常温铜原料，加料过程中炉底热量被铜原料吸收，炉底温度从1200℃急剧降低到900℃。炉底膨胀缝中残留的铜液和炉底砖表面残留的铜液迅速凝固，体积收缩，形成包裹在炉底砖表面的倒U形冷铜，膨胀缝处铜液形成的冷铜从炉底砖的两个侧面象钳子一样挤压炉底砖。而炉底砖不论材质是镁铬砖或镁砖，抗折强度往往不足其耐压强度的1/4。该挤压过程一直持续到熔化阶段，膨胀缝内冷凝铜熔化为止。

每一炉次的加料作业阶段，渗入炉底膨胀缝的铜液都会凝固并挤压炉底砖。每一炉次的总作业时间在16～30小时之间，意味着炉底砖被频繁挤压，极大地加快了炉底砖的损耗速度，缩短了阳极炉的大修周期（炉底砖损耗1/3后，阳极炉必须大修）。当炉底膨胀缝较宽时，渗入炉底膨胀缝的铜液如果急剧冷却凝固，甚至会挤断炉底砖。

2.膨胀缝渗铜导致炉底砖抽签事故

阳极炉开炉生产的第一个月，如果铜原料中含有较多的高熔点的杂质成分（最常见的是四氧化三铁），该杂质随铜液进入膨胀缝，生成密度大、结构致密、化学性质稳定、高熔点的炉结。存在炉结时，膨胀缝无法闭合，铜液持续经膨胀缝渗入炉底下方，侵蚀、渗透甚至取代炉底砖下方的捣打料层，最终在炉底砖下方形成一个铜液层。由于铜液的浮力大，会向上托起炉底砖，俗称“抽签”。发生抽签的炉底砖凸出于炉底表面，很快就会被加入的铜原料砸损，铜液从此处大量涌入，迅速破坏炉底，迫使阳极炉大修。国内多家铜企在开炉生产的1个月内发生炉底砖抽签事故。

显然，要避免阳极炉开炉初期炉底膨胀缝未闭合而产生的负面影响，应延长烘炉时间直到全部膨胀缝闭合。根据实践，烘炉时间需要延长至不少于1个月，然而，烘炉时间延长，极大地增加了燃料的消耗，企业成本上难以承受。因此，如何解决目前阳极炉炉底需要烘炉时间长，生产成本高，而缩短烘炉时间又会导致炉底砖缝渗入铜液，挤压炉底砖，加剧炉底砖损耗甚至挤断炉底砖、导致炉底砖抽签的问题，成为目前行业内亟待解决的问题。