فرآیند ذوب Ausmelt به دلیل سازگاری با مواد خام قوی، عملیات ساده، راندمان تولید بالا و امکانات کامل حفاظت از محیط زیست به طور گسترده در سراسر جهان استفاده می شود، اما دارای کاستی هایی مانند عمر کوتاه کوره است. افزایش طول عمر کوره های Ausmelt عمدتاً با افزایش طول عمر انجام می شودآجرهای نسوز. از مکانیسم تلفات آجر نسوز می توان به عوامل موثر بر عمر آجرهای نسوز در کوره های آسملت پی برد. سه جنبه اصلی وجود دارد، یعنی: ریزش دانه ها. فرسایش مذاب در دمای بالا؛ شستشوی مکانیکی و فرسایش شیمیایی گازهای دودکش با دمای بالا.
ریزش دانه ها
در تولید کوره های هفت گانه کوره های آسملت، ریزش آجرهای نسوز مهمترین عامل ریزش آجر نسوز می باشد. چندین عامل اصلی وجود دارد که منجر به تکههای آجر نسوز میشود، یعنی نوسانات دما. فرسایش سرباره و تاثیر فیزیکی.
1. نوسانات دما
ذوب مس کوره Ausmelt از یک سیستم تسمه ای برای اضافه کردن کنسانتره مس استفاده می کند و هوای غنی از اکسیژن از طریق یک تفنگ اسپری به داخل آن دمیده می شود. پس از اختلاط در حوضچه مذاب کوره Ausmelt، یک واکنش ردوکس خشونت آمیز رخ می دهد. دمای حوضچه ذوب مس کوره استرالیا در 1160 درجه -1200 درجه حفظ می شود که به طور قابل توجهی کمتر از درجه نسوز (بیشتر یا مساوی 1580 درجه) و دمای نرم شدن بار (بیشتر یا مساوی 1450) است. درجه ) مواد نسوز معمولی. بنابراین در این دما آجرهای نسوز جدید که هنوز فرسوده نشده اند مصرف نمی شود. اما در شرایط کار نامنظم یا حتی متناوب مانند فرآیند باز کردن و توقف کوره استرالیایی، دمای کوره به شدت بالا و پایین میرود و این تغییر دما باعث ایجاد گرادیان دما در داخل آجر و انقباض و انبساط میشود. فرآیند آجرهای نسوز برای ایجاد تنش حرارتی مسدود می شود. هنگامی که تنش حرارتی از مقاومت شوک حرارتی آجرهای نسوز فراتر رود، آجرهای نسوز ترک خورده، می شکنند و مقاومت مکانیکی را کاهش می دهند و در نهایت پوسته پوسته می شوند.
در عین حال، نرخ گرمایش و سرمایش متفاوت هر لایه آجر در طول فرآیند گرمایش یا سرمایش کوره و تنش های حرارتی متفاوت ایجاد شده در طی فرآیند جابجایی حرارتی باعث جابجایی نسبی بین آجرها می شود. این جابجایی نسبی باعث ایجاد نیروی برشی اصطکاک بر روی سطح جابجایی بین آجرها می شود. در موارد شدید، مستقیماً ناحیه محلی آجرهای نسوز را پاره می کند و باعث ایجاد ترک در آجرهای نسوز می شود. این ترک ها در جابجایی نسبی ناشی از هر نوسان دمای بعدی گسترش می یابند و در نهایت منجر به لایه برداری آجر نسوز می شود. در مراحل اولیه افتتاح کوره استرالیا، به دلیل شرایط نابالغ فرآیند، ناآشنایی با عملکرد عملی فرآیند برای بهبود عمر کوره ذوب Ausmelt و خرابی تجهیزات، دمای کوره و شرایط کوره به طور مکرر در نوسان بود، آجرها سقوط کردند. در کوره خاموش شد و آجرهای نسوز به طور جدی آسیب دیدند.
2. فرسایش سرباره
در ذوب مات، باند بار عمدتاً شامل کوارتز (SiO2) و سنگ آهک (CaCO3) است که با FeO حاصل از اکسیداسیون کنسانتره مس واکنش داده و سرباره قلیایی پیچیده ای حاوی سیلیکات آهن (2FeO·SiO2: فایالیت) را تشکیل می دهد که دارای خورندگی قوی است. و قابلیت فرسایش در فرآیند آجر نسوز به ناچار درزهای آجری شعاعی و محیطی وجود دارد. این درزها و ترکهای آجری در آجرهای نسوز ناشی از نوسانات دما، کانالهایی را برای نفوذ و فرسایش سرباره قلیایی با دمای بالا ایجاد میکنند و خود این فرسایش سرباره نیز باعث میشود که درزها و ترکهای آجری همچنان افزایش یابد. با افزایش درزها و ترکهای آجر، آجرها در طی هر فرآیند انقباض و انبساط ناشی از نوسانات دما، تحت تنش بیش از حد قرار میگیرند و در نتیجه سطح آجر نسوز به شکل بلوکی لایهبرداری میشود.
3. تاثیر فیزیکی
هنگامی که کک در طول فرآیند تولید کوره آسملت سقوط می کند، بلوک های کک آزادانه بر روی قسمت شیب کوره آسملت می افتند، که نیروی ضربه فیزیکی عظیمی بر روی آجرهای نسوز در قسمت شیب کوره آسملت ایجاد می کند که به طور جدی بر روی قسمت داخلی کوره تاثیر می گذارد. نیروی چسبندگی آجرها باعث ترک خوردن آجرهای نسوز می شود. پس از شوک حرارتی، فرسایش سرباره و شستشوی گازهای دودکش، ترک ها در نهایت باعث کنده شدن آجرهای نسوز می شوند.
فرسایش مذاب در دمای بالا
با توجه به عمل همزن تفنگ اسپری، حوضچه مذاب کوره Ausmelt یک حوضچه مذاب پویا "جوش" خشن است. کل کوره یک میدان دمایی ناهموار و ناپایدار است که مستعد دمای بالای موضعی است که منجر به نرم شدن ساختار سطحی و استحکام آجرهای نسوز، کاهش عملکرد پیوند بافت، سوزاندن مستقیم بخشی از فاز پیوند و کاهش بار میشود. دمای نرم شدن آجرهای نسوز و در نتیجه از بین رفتن آهسته آجرهای نسوز. فرسایش محلول با دمای بالا عمدتاً در ناحیه حوضچه مذاب و ناحیه زیر خط سرباره رخ می دهد. از مشاهده و اندازهگیری دادههای آجر باقیمانده از هفت دوره کوره، مشخص شد که فرآیند سوزاندن آجرهای نسوز توسط محلول با دمای بالا فرآیندی بسیار کند است، عمدتاً به این دلیل که ناحیه محلول با دمای بالا و ناحیه زیر خط سرباره اساساً می توان با سرباره به دلیل تأثیر خنک کننده آب محافظت کرد.
شستشوی مکانیکی و فرسایش شیمیایی گازهای دودکش با دمای بالا
فرآیند ذوب ذوب مس در کوره Ausmelt خود یک فرآیند تولید سرباره و گوگرد زدایی است که مقدار زیادی گاز دودکش حاوی گوگرد با درجه حرارت بالا بسیار خورنده تولید می کند. گاز دودکش حاوی گوگرد با دمای بالا توسط فن با دمای بالا اسید سولفوریک استخراج می شود تا جریان هوای با دمای بالا را تشکیل دهد که به طور مداوم سطح آجرهای نسوز به ویژه سطح آجرهای نسوز در قسمت شیب کوره Ausmelt را می شست. ، منجر به سوختن آجرهای نسوز می شود. در عین حال، از آنجایی که ذوب کوره Ausmelt یک ذوب غنی از اکسیژن است، گاز دودکش حاوی حدود 6.5٪ اکسیژن است. در طی فرآیند انتشار، بخشی از SO2 برای تولید SO3 توسط گاز با دمای بالا اکسید می شود، که با اکسیدهای قلیایی موجود در آجرهای نسوز در دمای کمتر از 1050 درجه واکنش می دهد و سولفات های فلزات قلیایی خاکی (MgSO4، CaSO4) را تشکیل می دهد. تشکیل سولفات های فلزات قلیایی خاکی در آجرها اغلب با افزایش حجم و پر شدن منافذ همراه است. در نتیجه این فرسایش، خطر ترک خوردن آجرها افزایش یافته، استحکام پیوند آجرها ضعیف می شود و فرسایش آجر توسط سرباره بیشتر می شود که در نهایت منجر به سوختن و حتی پوسته پوسته شدن آجرهای نسوز می شود.
