O processo de fundição Ausmelt é amplamente utilizado em todo o mundo por sua forte adaptabilidade de matéria-prima, operação simples, alta eficiência de produção e instalações completas de proteção ambiental, mas também apresenta deficiências como curta vida útil do forno; prolongar a vida útil dos fornos Ausmelt é realizado principalmente em torno do prolongamento da vida útil dostijolos refratários. A partir do mecanismo de perda de tijolos refratários, podemos descobrir os fatores que afetam a vida útil dos tijolos refratários nos fornos Ausmelt. Existem três aspectos principais, a saber: queda de flocos; ablação de fusão de alta temperatura; lavagem mecânica e erosão química de gases de combustão de alta temperatura.
Flocos caindo
Na produção dos sete fornos Ausmelt, a queda de flocos de tijolos refratários é o fator mais importante na perda de tijolos refratários. Existem vários fatores principais que levam à formação de lascas de tijolos refratários, nomeadamente flutuações de temperatura; erosão de escória e impacto físico.
1. Flutuações de temperatura
A fundição de cobre no forno Ausmelt usa um sistema de correia para adicionar concentrado de cobre, e ar rico em oxigênio é soprado através de uma pistola de pulverização. Após a mistura na poça de fusão do forno Ausmelt, ocorre uma violenta reação redox. A temperatura da piscina de fundição de cobre do forno australiano é mantida em 1160 graus -1200 graus, o que é significativamente menor que a refratariedade (maior ou igual a 1580 graus) e a temperatura de amolecimento da carga (maior ou igual a 1450 grau) de materiais refratários comuns. Portanto, nesta temperatura, os tijolos refratários novos que ainda não se deterioraram não serão consumidos. No entanto, sob condições de operação irregulares ou mesmo intermitentes, como o processo de abertura e parada do forno australiano, a temperatura no forno sobe e desce acentuadamente, e esta mudança de temperatura causará um gradiente de temperatura dentro do tijolo, e o encolhimento e expansão O processo dos tijolos refratários será bloqueado para produzir estresse térmico. Quando o estresse térmico excede a resistência ao choque térmico dos tijolos refratários, os tijolos refratários irão rachar, quebrar e reduzir a resistência mecânica e, finalmente, descascar.
Ao mesmo tempo, as diferentes taxas de aquecimento e resfriamento de cada camada de tijolos durante o processo de aquecimento ou resfriamento do forno e as diferentes tensões térmicas geradas durante o processo de deslocamento térmico causarão deslocamento relativo entre os tijolos. Este deslocamento relativo causa força de cisalhamento por atrito na superfície de deslocamento entre os tijolos. Em casos graves, rasgará diretamente a área local dos tijolos refratários, causando rachaduras nos tijolos refratários. Essas rachaduras se espalham no deslocamento relativo causado por cada flutuação de temperatura subsequente, levando eventualmente ao descascamento do tijolo refratário. Na fase inicial da abertura do forno australiano, devido às condições imaturas do processo, à falta de familiaridade com a operação prática do processo para melhorar a vida útil do forno de fundição Ausmelt e às falhas do equipamento, a temperatura do forno e as condições do forno flutuavam frequentemente, os tijolos caíram na fornalha e os tijolos refratários foram seriamente danificados.
2. Erosão de escória
Na fundição fosca, a ganga de carga inclui principalmente quartzo (SiO2) e calcário (CaCO3), que reagem com FeO produzido pela oxidação do concentrado de cobre para formar uma escória alcalina complexa contendo silicato de ferro (2FeO·SiO2: fayalita), que possui forte corrosividade e capacidade de erosão. No processo de alvenaria de tijolo refratário, inevitavelmente existem juntas de tijolo radiais e circunferenciais. Essas juntas de tijolos e rachaduras em tijolos refratários causadas por flutuações de temperatura fornecem canais para a infiltração e erosão de escória alcalina de alta temperatura, e essa própria erosão de escória também faz com que as juntas e rachaduras dos tijolos continuem a aumentar. À medida que as juntas e fissuras dos tijolos aumentam, os tijolos são submetidos a tensões excessivas durante cada processo de contração e expansão causado pelas flutuações de temperatura, resultando no descascamento em blocos da superfície do tijolo refratário.
3. Impacto físico
Uma vez que o coque cai durante o processo de produção do forno Ausmelt, os blocos de coque caem livremente na seção inclinada do forno Ausmelt, o que produz uma enorme força de impacto físico nos tijolos refratários na seção inclinada do forno Ausmelt, afetando seriamente o interno força de ligação dos tijolos, causando rachaduras nos tijolos refratários. Após o choque térmico, a erosão da escória e a erosão dos gases de combustão, as rachaduras eventualmente fazem com que os tijolos refratários se descasquem.
Ablação de fusão de alta temperatura
Devido à ação de agitação da pistola de pulverização, a poça de fusão do forno Ausmelt é uma poça de fusão dinâmica e violenta de "fervura". Todo o forno é um campo de temperatura irregular e instável, que é propenso a altas temperaturas locais, resultando no amolecimento da estrutura da superfície e na resistência dos tijolos refratários, diminuição do desempenho de ligação do tecido, queima direta de parte da fase de ligação e carga reduzida temperatura de amolecimento dos tijolos refratários, resultando em perda lenta de tijolos refratários. A ablação da solução de alta temperatura ocorre principalmente na área da poça de fusão e na área abaixo da linha de escória. A partir da observação e medição dos dados de tijolos residuais de sete períodos de forno, verifica-se que o processo de queima de tijolos refratários por solução de alta temperatura é um processo muito lento, principalmente porque a área de solução de alta temperatura e a área abaixo da linha de escória basicamente pode ser protegido por escória devido ao efeito do resfriamento da água.
Decapagem mecânica e erosão química de gases de combustão de alta temperatura
O próprio processo de fundição de cobre no forno Ausmelt é um processo de produção de escória e dessulfurização, que produzirá uma grande quantidade de gás de combustão contendo enxofre, altamente corrosivo e de alta temperatura. O gás de combustão contendo enxofre de alta temperatura é extraído pelo ventilador de alta temperatura de ácido sulfúrico para formar um fluxo de ar de alta temperatura, que limpa continuamente a superfície dos tijolos refratários, especialmente a superfície dos tijolos refratários na seção inclinada do forno Ausmelt , resultando na queima de tijolos refratários. Ao mesmo tempo, como a fundição do forno Ausmelt é uma fundição rica em oxigênio, o gás de combustão contém cerca de 6,5% de oxigênio. Durante o processo de difusão, parte do SO2 é oxidado para produzir SO3 pelo gás de alta temperatura, que reage com os óxidos alcalinos nos tijolos refratários em temperaturas abaixo de 1050 graus para formar sulfatos de metais alcalino-terrosos (MgSO4, CaSO4). A formação de sulfatos de metais alcalino-terrosos em tijolos é frequentemente acompanhada por um aumento de volume e preenchimento de poros. Como resultado desta erosão, o risco de fissuração dos tijolos aumenta, a resistência da ligação dos tijolos é enfraquecida e a erosão dos tijolos pela escória é ainda mais promovida, o que eventualmente leva à queima e até mesmo à descamação dos tijolos refratários.
