當前關(guan)于銅冶煉耐火材料的損毀機理分析，仍主要集中在(zai)銅精礦火法煉銅工(gong)藝(yi)的熔煉爐(lu)、 轉(zhuan)爐(lu)、陽極爐(lu)等爐(lu)型。銅(tong)精礦經熔煉爐(lu)熔煉成銅(tong)锍(liu)(冰(bing)銅)，銅(tong)锍(冰(bing)銅)經(jing)轉爐/吹煉(lian)爐吹煉(lian)成粗 銅(tong)，粗銅(tong)經(jing)陽(yang)(yang)極爐(lu)(lu)精(jing)(jing)煉(lian)成(cheng)陽(yang)(yang)極銅(tong)，陽(yang)(yang)極銅(tong)經(jing)電解精(jing)(jing)煉(lian)成(cheng)精(jing)(jing)煉(lian)銅(tong)。銅(tong)冶煉(lian)工藝具(ju)有化學反(fan)應劇烈、速度(du)快、熱強度(du)高(gao)、爐(lu)(lu)內氣氛(O2和SO2)復雜等特點，致(zhi)使爐襯耐(nai)(nai)火材(cai)料(liao)(liao)易被侵蝕。鎂鉻(ge)質(zhi)耐(nai)(nai)火材(cai)料(liao)(liao)因其(qi)優異的抗熔渣侵蝕能力(li)，在(zai)火法冶(ye)(ye)金中(zhong)通常用作銅(tong)冶(ye)(ye)煉(lian)的內(nei)襯材(cai)料(liao)(liao)。到目(mu)前為止，銅(tong)冶(ye)(ye)煉(lian)用最適宜的耐(nai)(nai)火材(cai)料(liao)(liao)仍然被認為是鎂鉻(ge)質(zhi)耐(nai)(nai)火材(cai)料(liao)(liao)。
NGL 精煉爐對廢雜銅(tong)再生利用有重要意義(yi)，能緩(huan)解銅(tong)精礦(kuang)資源的不足。然(ran)而 NGL 精煉(lian)爐廢雜(za)銅所含雜(za)質過多(含 Pb、Zn、As、Ni、Fe 等金屬元素)且需反復氧化(hua)和造渣，致使爐襯(chen)耐火材料(liao)服(fu)役環境苛刻。通(tong)過分(fen)析(xi)NGL 爐用后鎂鉻磚宏觀(guan)形貌、 物相組(zu)成及顯微(wei)結構，以期揭示 NGL 廢雜銅精煉(lian)爐用鎂鉻磚的損毀機理，為銅冶煉(lian)用耐火材料的發(fa)展(zhan)和應用提供更(geng)多的科(ke)學依(yi)據。
一：實驗(yan)
1.1 樣(yang)(yang)品制備試樣(yang)(yang)選取(qu)江西某銅廠(chang)NGL爐用后鎂鉻磚，對其進行侵(qin)(qin)蝕行為及機理分(fen)析(xi)，殘磚水平(ping)切面，按(an)侵(qin)(qin)蝕程度(du)分(fen)為不同區(qu)域(yu)，依(yi)次是掛(gua)渣反應層、滲(shen)透層、類(lei)原(yuan)磚層。
1.2總結(jie)，用后鎂鉻磚原磚層的物相與顯微(wei)結構可見(jian)，骨(gu)料(liao)主(zhu)要(yao)是由電熔鎂鉻熔塊和(he)鎂砂顆粒(li)組(zu)成，而基(ji)質(zhi)主(zhu)要(yao)由方鎂石和(he)鉻鐵(tie)礦(kuang)尖(jian)晶(jing)石組(zu)成。基(ji)質(zhi)中的孔隙明顯，但相鄰晶(jing)粒(li)(方鎂石(shi) –方(fang)鎂石(shi)(shi)和方(fang)鎂石(shi)(shi)–鉻鐵尖晶石(shi))之間結合仍(reng)處于較(jiao)高水平。殘磚冷面物相為方鎂石和鉻鐵礦尖 晶石(shi)(Mg，Fe)(Cr，Al，Fe)2O4，少量的CaSO4 物相。
銅冶煉中硫化(hua)物由于氧化(hua)形成氣態SO2，并(bing)遷移到耐火磚中，隨著溫度降低到1050℃以(yi)下，SO2 轉(zhuan)變為(wei) SO3 的硫氧(yang)化物(wu)會與鎂(mei)鉻磚中氧(yang)化物(wu)反(fan)應，生(sheng)成主要由MgSO4和CaSO4 組成(cheng)的(de)低熔(rong)點(dian)堿土金屬硫(liu)化物(wu)，導致(zhi)鎂鉻質耐火材料成(cheng)分的(de)變化。其(qi)次 SO2–O2 的(de)(de)氣體擴(kuo)散(san)到殘磚冷面(mian)的(de)(de)類原(yuan)磚層，由于(yu)晶(jing)界(jie)處的(de)(de)鈣鎂(mei)橄欖(lan)石的(de)(de)離解，氣相介質中SO2/SO3 與磚(zhuan)中CaO 反應(ying)生成(cheng) CaSO4。分析證實，殘磚冷面(mian)反應(ying)層存在 CaSO4 物相。當氧(yang)分壓為10-9 ~10–5MPa，SO2分壓為0.01~0.10 MPa，熔煉溫(wen)度在1200℃條件下(xia)，硫(liu)酸鎂的形成溫度為 700~800 ℃。MgO與(yu)氣體(ti)中的SO2反應生成 MgSO4，式(shi)(1)和式(2)相關反應會引起體積膨脹，當爐襯溫(wen)度下降時，耐(nai)火(huo)材料冷面形(xing)成的 MgSO4 再分(fen)解成 MgO，MgSO4 密度低，僅為(wei) 2.66 g/cm3，而(er)MgO的密度為3.58 g/cm3。因(yin)此，MgSO4 分解(jie)所形(xing) 成(cheng)的(de) MgO 結(jie)構較為疏松，最后(hou)導致該(gai)處的鎂鉻耐火材料更易受到爐渣等介質的侵蝕。
鎂鉻質耐(nai)火(huo)材(cai)料作(zuo)為(wei)一種優異的抗熔渣侵蝕材(cai)料,在銅冶煉領域具有廣泛的應用前景，瑞(rui)林(lin)固體塊(kuai)料(liao)精煉爐(NGL)對廢雜銅再生利用有(you)重要(yao)意(yi)義，能(neng)緩解銅精(jing)礦資源的不足(zu)。采用掃描電子顯微(wei)鏡、能(neng)譜儀、衍射 儀探討了銅冶煉NGL爐(lu)用后鎂鉻質耐(nai)火材料侵(qin)蝕損毀機理(li)。結(jie)果表明：鎂鉻磚(zhuan)受爐(lu)渣與(yu)銅熔體(ti)的雙(shuang)重(zhong)作用，橄欖石相的形 成與(yu)方鎂(mei)石(shi)晶(jing)粒的(de)溶解是爐襯材料化學損毀的(de)主要(yao)原因(yin)。隨著熔(rong)渣的(de)滲(shen)透、方鎂(mei)石(shi)晶(jing)粒的(de)溶解，粗(cu)銅及(ji)銅的(de)氧(yang)化物等熔(rong)體表(biao) 現出更強(qiang)的滲透能力(li)，基(ji)質鉻鐵礦顆(ke)粒邊緣及鎂質骨料的晶界、氣(qi)孔或裂紋處被大(da)量的粗(cu)銅(tong)、銅(tong)的氧化物熔體填充(chong)，破壞了 鎂鉻(ge)砂、鉻(ge)鐵礦(kuang)尖(jian)晶石(shi)、方鎂石(shi)的直接結(jie)合，這種(zhong)金屬熔體能夠深入鎂鉻(ge)磚的內(nei)部結(jie)構，可達260 mm 以上。含 SO2–O2的氣 體擴散到殘磚冷(leng)面的(de)(de)類原磚層，由于晶界處的(de)(de)鈣(gai)鎂橄欖石的(de)(de)離(li)解(jie)，氣相介質中 SO2/SO3與磚中 CaO 反應生成了(le) CaSO4，XRD 結果證(zheng)實，殘磚冷(leng)面反應(ying)層存在 CaSO4 物相。SO2–O2 的(de)氣體擴散(san)作用下的(de)相(xiang)關反應會引起體積膨脹(zhang)，導致結構疏松，加劇(ju)了(le)耐火材料的(de)熔融(rong)侵蝕。