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　　隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展,耐火材料資源的需求不斷加大,也產(chǎn)生了大量的廢棄耐火材料,由于回收利用率不高,導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。針對(duì)該問題,本文對(duì)耐火材料的回收利用現(xiàn)狀進(jìn)行分析,論述加強(qiáng)回收利用廢棄耐火材料資源意識(shí)的必要性,并提出通過分類回收利用廢舊耐火材料和加大對(duì)回收新工藝、新技術(shù)的研究以提高回收利用率,在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)達(dá)到發(fā)展節(jié)約型環(huán)保型企業(yè)、實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展目的。
　　重慶耐火材料鈦渣電爐的耐火材料爐襯侵蝕
　　鈦渣電爐的爐體由爐殼、爐襯、出鐵口和出渣口構(gòu)成。爐殼由鋼板焊接而成，底部平放在工字鋼上。爐襯為耐火材料，爐襯結(jié)構(gòu)自爐殼外向爐膛內(nèi)一般分別為絕熱層、緩沖層、保溫層和工作層，由于工作層直接與高溫鈦渣熔池接觸，其工作條件最為惡劣。目前，鈦渣電爐工作層爐襯的材質(zhì)主要為耐火度較高的鎂質(zhì)和碳質(zhì)耐火材料。
　　鈦渣是一種高熔點(diǎn)的爐渣。鈦渣熔體具有強(qiáng)腐蝕性、高導(dǎo)電性和黏度變化劇烈的特點(diǎn)。鈦渣的主要成分是TiO2，此外還含有相當(dāng)數(shù)量的低價(jià)鈦氧化物(如Ti3O5、Ti2O3、TiO)和鐵氧化物(FeO和Fe2O3)，因而具有極高的化學(xué)活性。鈦渣電爐的爐內(nèi)最高溫度可達(dá)2073 K，在這樣高的溫度下，它們幾乎能與所有的金屬和非金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。事實(shí)上，工業(yè)生產(chǎn)時(shí)作為工作層的爐襯無論采用哪一種耐火材料，都會(huì)被鈦渣熔體所腐蝕，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)爐墻穿孔等生產(chǎn)事故。以常見的鎂質(zhì)或碳質(zhì)耐火材料為爐襯時(shí)，熔煉鈦渣時(shí)熔池內(nèi)的熔液與爐襯耐火材料發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)和標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能方程式[8]見表1所示。
　　除了上述化學(xué)侵蝕作用，鈦渣電爐爐襯侵蝕的原因還有如下幾種：(1)爐膛內(nèi)1673-2073 K熔煉作業(yè)溫度使耐火材料爐襯表面軟化甚至發(fā)生熔融；(2)電爐加料、出渣出鐵、鈦渣熔體沸騰等原因造成的機(jī)械沖擊、熔液沖刷等作用對(duì)耐火材料爐襯造成機(jī)械損壞；(3)鈦渣電爐的電弧外吹、電磁攪拌對(duì)耐火材料的損害等等。
　　以上種種原因造成了鈦渣熔煉電爐耐火材料嚴(yán)重?fù)p壞，大大降低了爐襯的使用壽命，嚴(yán)重制約了鈦渣的生產(chǎn)效率。
　　冷凝爐襯的基本原理
　　冷凝爐襯的基本原理是無論具有多高溫度和多強(qiáng)化學(xué)侵蝕性的液態(tài)熔體，都會(huì)在一定的冷卻強(qiáng)度下凝固成侵蝕作用較小的固態(tài)，在爐殼強(qiáng)制冷卻的條件下，爐襯的熱表面能夠形成一層凝固的鈦渣渣殼，這層渣殼對(duì)爐襯耐火材料起著良好的防護(hù)作用。鈦渣固體的熱導(dǎo)率較低[3]、熔點(diǎn)較高，恰好符合高級(jí)耐火材料的性能要求。與高爐冷凝式爐襯的鐵水凝固層不同，鈦渣凝固層(即渣殼層)即使在固態(tài)下也容易與耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，為了實(shí)現(xiàn)爐襯長(zhǎng)壽的目的，必須保證爐襯耐火材料與渣殼交界面溫度低于耐火材料被固態(tài)鈦渣侵蝕的臨界反應(yīng)溫度。
　　由表1熔池內(nèi)鈦渣熔液與耐火材料發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)可知，以鎂質(zhì)耐火材料為爐襯工作層時(shí)，與鈦酸鐵(FeTiO3)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的最低起始溫度為式(3)的949 K，也就是說固態(tài)鈦渣侵蝕鎂質(zhì)爐襯的臨界反應(yīng)溫度為949 K。在設(shè)計(jì)鈦渣電爐冷凝爐襯時(shí)應(yīng)保證耐火材料熱面的溫度始終低于此臨界反應(yīng)溫度。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要爐殼冷卻強(qiáng)度、爐襯結(jié)構(gòu)、冷凝渣殼厚度與鈦渣熔池之間的熱流密度和溫度梯度的合理匹配。
　　冷凝爐襯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
　　為了實(shí)現(xiàn)鈦渣電爐冷凝爐襯耐火材料熱面的溫度長(zhǎng)期低于化學(xué)侵蝕臨界反應(yīng)溫度，需要保證合理的爐殼冷卻強(qiáng)度。因此爐殼應(yīng)采用強(qiáng)制循環(huán)水冷結(jié)構(gòu)。爐襯結(jié)構(gòu)取消傳統(tǒng)的絕熱和保溫層，直接在爐殼鋼板內(nèi)側(cè)砌筑較薄導(dǎo)熱良好的耐火材料，以保證爐襯內(nèi)側(cè)表面的溫度低于鈦渣熔體的凝固溫度(約1673 K)，使得熔池內(nèi)的鈦渣凝結(jié)在爐襯內(nèi)側(cè)上，形成一層冷凝鈦渣渣殼。這層凝固的鈦渣渣殼包裹在爐襯耐火材料表面，使?fàn)t襯耐火材料與爐膛的高溫熔池隔絕，起到了隔熱作用并且有效保護(hù)爐墻耐火材料免受熔池侵蝕。
　　在設(shè)計(jì)冷凝爐襯整體結(jié)構(gòu)時(shí)，鈦渣渣殼層厚度的確定非常重要。渣殼層應(yīng)控制在一定的厚度范圍內(nèi)，渣殼層太薄會(huì)導(dǎo)致爐襯耐火材料熱面溫度高于臨界反應(yīng)溫度，因而容易發(fā)生化學(xué)侵蝕，降低爐襯使用壽命；而過厚的冷凝渣殼層會(huì)導(dǎo)致造成爐膛反應(yīng)空間小，鈦渣出爐困難。渣殼層的最薄厚度須保證耐火材料層與渣殼層(即固態(tài)鈦渣)交界面溫度低于耐火材料被鈦渣渣殼侵蝕的臨界反應(yīng)溫度。http://www.laxiaozui.com/