闪速炉结构及耐火材料的选择

闪速炉主要由反应塔、沉淀池和上升烟道组成。反应塔是闪速熔化的关键设备。熔化过程中的强化学反应、强氧化熔化气氛、高温腐蚀性气体和熔化产品的产生都要求反应塔壁炉衬具有良好的耐腐蚀性和冲刷性。因此，耐高温、耐腐蚀性好的镁铬砖多用于生产。但即便如此，反应塔壁耐火炉衬的腐蚀速度也非常惊人。

（1）反应塔。反应塔是闪速炉最重要的组成部分。含精矿粉的气固两相流南塔顶高速喷人，在塔顶瞬间完成化学反应，熔化成熔流，高速向下移动，进入沉降池。因此，气固两相和高温高速熔体高速冲刷塔衬。侵蚀。磨损非常严格。镁铬砖一般用于反应塔衬里，塔的钢壳用水冷却。反应塔:部分温度低，约900~1100℃，氧分压高。塔壁形成Fe3O4保护层，耐火材料直接与镁铬砖结合；中下部温度较高，为1350~1550℃，熔体沿表面流动冲刷迅速。炉衬容易磨损。熔蚀多以熔铸镁铬砖为衬里，用水冷铜套保护；塔顶为球顶或吊顶结构，一般采用烧制镁铬砖吊砌，砖厚350~450mm。

(2)沉淀池。沉淀池为长方形熔池，高2.5~5m，宽3~10m。沉淀池的主要功能是进一步完成造渣反应，沉淀和分离熔体。沉淀池的耐火材料工作环境也很差。反应塔下沉淀池的端墙和侧墙被高速下降的高温气流和熔体侵蚀。侵蚀类似于反应塔墙的工作条件。由于熔池液位的不断波动和冲刷是破坏最快的部位，因此该部位的镁铬耐火材料要求具有良好的抗哑光渗透性和炉渣的侵蚀性。由于侧墙和炉顶承受夹带熔体和烟尘的高温烟气的冲刷、侵蚀、炉底承重、高温和化学侵蚀，除结合镁铬砖砌筑外，还设置水平铜板水套。冷却铜管，并在渣线附近的耐火砖外设置倾斜铜水套。沉淀池顶部也是被高温气流严重冲刷的部分，通常在轴向带翅片的水冷钢管上涂有耐火浇注料，上部涂有耐火浇注料，防止沉淀池顶部的轴向变形。

(3)排烟道。排烟道主要承受高温炖气夹带熔渣和烟尘的侵蚀。一般采用镁铬砖直接结合砌筑。

闪速炉反应塔炉衬耐火材料腐蚀机理分析。
1.挂渣保护反应塔炉衬。
在一般有色冶金炉中，耐火炉衬里会发生反应，其产品会对耐火炉衬里产生一定的腐蚀。在闪速炉中，由于反应塔壁形成一定厚度的渣层，有效防止熔融熔体直接渗入砖衬里，渣层的存在实际上相当于在塔壁耐火砖衬里表面增加一层致密的保护层，有效防止砖衬里内的腐蚀反应，从而保护炉衬里。延长炉体的使用寿命。

2.熔硫在耐火材料中的渗透。
反应后产生的Cu2o在于砖衬的主晶体和基质之间，没有渗透到其他晶粒中。然而，一些文献表明，熔融氧化铜（Cuo-Cu2o在1140℃共溶物）的渗透会增加砖的导热性，从而产生炉衬的强透热性、剥落性和膨胀性。其中，Cu氧化成Cuo，体积膨胀75%，体积增加64%。因此，从微观结构来看，熔哑对反应塔炉衬的腐蚀主要是铜哑的渗透性、反应性及其化学结构应力。

3.熔渣对耐火材料的侵蚀。
添加Cr2o3可以进一步提高系统熔点。Mgo和Cr2o3的固液平衡温度较高，因此提高了抗SiO2或铁橄榄石侵蚀的能力。因此，Cr2o3在砖衬中起到了很好的作用，以抵抗炉渣侵蚀。

4.气体侵蚀。
反应塔耐火砖衬里的气体侵蚀主要是由于SO2/SO3气体沿砖缝或通过渣层沿气孔渗透进入砖层，与方镁石反应造成的砖衬损坏。此外，SO2气氛可以减少镁铬耐火材料上熔化哑光的润湿角，使熔化哑光更容易侵入砖内，从而加剧砖衬的损坏。
由此可见，气体对反应塔墙面的侵蚀不仅改变了砖衬的基质成分，破坏了砖衬的结构，而且为砖的持续侵蚀提供了条件。

5.冲刷侵蚀。
在使用耐火材料时，当耐火材料被炉渣熔化，炉渣迁移到耐火材料时，炉渣可在耐火材料表面形成饱和溶液（接触层），耐火材料将停止进一步溶解。然而，接触层可能会被冲走或流动，并带走尚未溶解在炉渣表面层下的耐火材料粗颗粒。由腐蚀引起的过程称为腐蚀，在原内层形成新的接触层。

闪速炉采用的耐火材料
日本:炉顶采用铬镁砖，厚度375(mm)，炉壁渣线以上:铬镁砖345，粘土砖345，填料20，石棉板10mm；炉壁渣线以下:电铸铬镁砖，345，粘土砖345，填料20，石棉板10mm，外壳为钢板。
芬兰奥托昆普顶部采用铬镁砖、粘土砖、炉墙渣线以上：铬镁砖、粘土砖、隔热砖、炉墙渣线以下：铬镁砖铜水套，外壳为钢板。
闪速炉上升烟道有两种结构形式：圆形截面和矩形截面。为了便于砌筑，一般采用矩形结构。镁砖或铬镁砖和粘土砖的厚度约为345~450mm，外部有类似于反应塔的金属结构，以保持上升烟道的稳定性。
上升烟道和沉淀池通常垂直布置，相交处（连接部分）与反应塔连接部分相似。为了减少烟道积灰和结瘤，应尽量减少或取消烟道底部水平部分的长度。
考虑到上升烟道后的工艺设备在事故或维护过程中没有明显冷却闪速炉，上升烟道上部设置水灵挡板和炉保温烟气排放装置，特别是上升烟道出口容易灌溉，通常在这些地方合理测量一两个以上的燃烧装置。