Zn挥发窑用镁铬质耐火砖及国外Zn挥发窑用耐火材料的发展

早期Zn挥发窑内衬用的是硅砖，随着冶炼过程中侵蚀作用的增强和设备运转强度的提高，碱性砖渐渐被采用。在60世纪初，由于窑内炉渣的严重腐蚀和摩擦，窑内耐火材料一直采用镁铬耐火制品。经过工艺的发展和技术的改进，Zn挥发窑用的镁铬砖也发展成了很多种。概括如下：

普通镁铬砖

它主要由铬矿石和镁砂制成，含有大量的氧化镁和杂质，大约1550℃烧成。因为晶体的晶粒之间熔有硅酸盐，生成低熔物，因此使这种耐火材料的烧结温度也较低，导致砖抗冲刷性差而且抗热震性较差。随着有色金属冶炼的技术的发展和环境的苛刻程度的增加，已经不在使用此种材料。

直接结合镁铬砖

是由高纯镁砂和杂质较少的铬矿组成，在1700℃以上的高温条件下烧结。优势表现在晶粒之间直接接触，温度较高的情况下，铬精矿晶粒与方镁石接触结合成固体物质，并在Zn达到熔点的时候始终状态不变，提高了抗侵蚀性和热震稳定性，性能优于常规的镁铬砖。现在在部分厂，在Zn挥发窑上依旧在使用。

再结合镁铬砖

是通过电熔镁铬物料制作而成，或通过人工合成烧结而成镁铬材料，通过1750℃以上的温度烧结而成。其特点是晶体晶粒之间为直接接触并且尖晶石等组分布均匀，其热震稳定性和抗渣侵能力均非常优良。

半再结合镁铬砖

是以镁砂细粉、电熔镁铬砂、铬精矿为主要原料，使用1700℃高温烧成的镁铬砖。优势是晶粒之间大多是直接结合，抗剥落、耐高温性高，且抵抗机械冲刷性也好。

熔铸镁铬砖

工艺流程与平常的耐火制品不同，采用精铬矿和镁砂，再适当加入添加剂，通过混料、制样与素烧，破碎，在经过电弧炉对物料进行熔炼，放入模具中、退火、制作成原始砖，最终将原始砖再次加工，成型成所要的形状。其特点是抗侵蚀性好、抗冲刷性能特别好，缺点是热震稳定性不好，只能达到6次以上。由于熔点低，渣量大，渣粘度低，渗透性强。

所以，在Zn挥发窑中应用铸镁铬砖，会导致侵蚀之后的变质层变厚，温度变高。在强度低，结构松散的情况下，结构容易被破坏，出现剥落结构现象。

国外Zn挥发窑用耐火材料的发展

国外Zn挥发窑用耐火材料的发展从20世纪50年代开始，最先使用的耐火制品是铁矿石砖耐火材料，此后国外很多Zn挥发窑用耐火材料都是以铁矿石为原材料制备出来的，但这种材料的使用时间不够长，不耐高温，需要经常更换。后来随着技术的革新，逐渐研制出了很多耐高温、使用周期较长的耐火材料，比如高铝耐火材料、镁铬铁砖耐火材料等。

01高铝耐火材料

在国外，高铝耐火材料是一种生产比较早的耐火材料，大约在1960年就有了，此材料中Al2O3超过45%，因此称为高铝耐火制品。高铝质制品的耐火度比较高，同时也就有很高的高温强度，软化温度也比较高。但由于受Zn挥发窑中含有碱性或酸性残渣的影响，高铝耐火材料中的Al2O3很容易和窑中的残渣发生反应，使反应层的密度变小，导致窑砖的体积膨胀，出现裂缝。一般高铝耐火材料的使用时间不长，最多能维持30天左右。

02镁铬铁砖耐火材料

镁铬铁砖耐火材料是20世纪末使用比较广泛的一类耐火材料，耐火砖内的成分有MgO、CrO42-，这类砖具有很强的耐磨性，具有优异的导热性、高热冲击阻力和低水平的热膨胀系数，使用寿命也比较高，一般能使用30-50天左右。

03其他耐火材料

由于镁铬铁砖耐火材料中具有CrO42-离子，在炼砖的过程中会产生重金属污染，目前已经被禁止生产。取而代之的是无铬砖的使用，比如镁钙砖耐火材料、镁钙锆砖耐火材料、镁铝砖耐火材料，可以耐1400℃-2060℃的高温，抗腐蚀能力较强，使用寿命也比较高，可达50-310天，镁钙砖耐火材料、镁钙锆砖耐火材料、镁铝砖耐火材料等耐火材料从1990-2000年之间生产以来一直使用至今，目前仍在广泛使用。随着Zn挥发窑使用技术的提高，对提高窑用耐火材料的使用寿命研究还一直在进行，最近几年有一些文献报道试图从改善窑用耐火材料的内部微观结构来改善耐火材料的稳定性、耐磨能力和抗腐蚀能力，从而提高耐火材料的寿命。

不管是国内还是国外，对Zn挥发窑用耐火材料研究的报道比较少，所用耐火材料的种类也不是很多。从上述的综述来看，我国和国外对Zn挥发窑用耐火材料的研究起点不太一样，在最近的十多年里国内外对Zn挥发窑用耐火材料的研究侧重点也不太一样。我国对Zn挥发窑用耐火材料的研究侧重于应用，对提高Zn挥发窑用耐火材料使用寿命方面侧重于改善窑的结构的研究比较多，国外则侧重于改善窑用耐火材料的微观结构来提高耐火材料的性能。从另外一个角度来看，Zn挥发窑用耐火材料的使用国外比较注重环保，在国外，含铬砖耐火材料的使用和研制已经被禁止。