January 21, 2026
La selezione scientifica di mattoni refrattari per forni di flash smelting è un fondamento cruciale per garantire il funzionamento sicuro e stabile delle apparecchiature di fusione di metalli non ferrosi. Un forno di flash smelting è un dispositivo di fusione di metalli non ferrosi su larga scala, composto principalmente da tre parti: la torre di reazione, la vasca di sedimentazione e il camino ascendente. A causa delle significative differenze nei livelli di temperatura, nelle caratteristiche dei mezzi e nelle condizioni di erosione del flusso d'aria in ogni parte, la selezione dei materiali refrattari e la configurazione strutturale devono essere progettate specificamente in base alle specifiche condizioni di lavoro.
Caratteristiche strutturali generali e principi di selezione dei materiali refrattari dei forni di flash smelting
Diverse aree funzionali del forno di flash smelting svolgono diverse funzioni di processo e, pertanto, hanno requisiti significativamente diversi per le prestazioni dei materiali refrattari. La torre di reazione è principalmente responsabile delle reazioni rapide ad alta temperatura, la vasca di sedimentazione è responsabile dello stoccaggio e della separazione del fuso e il camino ascendente è responsabile del trasporto dei gas di scarico ad alta temperatura. Pertanto, la selezione dei mattoni refrattari dovrebbe considerare in modo completo la resistenza alle alte temperature, la resistenza all'erosione della scoria, la resistenza all'erosione del flusso d'aria e le condizioni di manutenzione e sostituzione, piuttosto che semplicemente perseguire materiali di alta qualità.
Torre di reazione: configurazione dei mattoni refrattari in condizioni di alta temperatura e forte erosione
La torre di reazione è la parte più critica del forno di flash smelting, con la temperatura più alta e le reazioni dei materiali più concentrate. La temperatura massima all'interno del forno può raggiungere i 1400-1500℃. I materiali del forno ad alta temperatura e il flusso d'aria attraversano rapidamente il corpo della torre in pochi secondi, accompagnati da una certa quantità di materiale fuso che scorre lungo la parete interna, causando una forte erosione e corrosione chimica ai mattoni refrattari. Dato che la torre di reazione è sospesa sopra la vasca di sedimentazione e difficile da sostituire, il suo rivestimento principale utilizza solitamente mattoni di magnesio-cromo elettrofusi o mattoni di magnesio-cromo elettrocolati per soddisfare i requisiti completi di resistenza alle alte temperature, resistenza all'erosione e resistenza alla corrosione.
Le condizioni di lavoro del rivestimento superiore della torre di reazione sono relativamente miti. Quest'area sopporta principalmente il calore radiante, la temperatura è inferiore e non è a diretto contatto con i materiali del forno. È possibile utilizzare mattoni di magnesio-cromo semi-ricombinati o mattoni di magnesio-cromo a legame diretto di alta qualità. In condizioni di fusione arricchita di ossigeno ad alta purezza e raffreddamento potenziato, la dipendenza da mattoni di magnesio-cromo di alta qualità può essere ulteriormente ridotta.
Vasca di sedimentazione: applicazione differenziata di materiali refrattari in più aree
La vasca di sedimentazione è l'area più complessa in termini di configurazione dei materiali refrattari nel forno di flash smelting. Lo spazio superiore della vasca di sedimentazione è principalmente soggetto a gas ad alta temperatura superiori a 1350°C. Poiché non è a diretto contatto con il materiale fuso, il grado di erosione e corrosione è relativamente leggero. Vengono solitamente utilizzati mattoni di magnesio-cromo semi-ricombinati o mattoni di magnesio-cromo a legame diretto di alta qualità, insieme a una struttura a trave raffreddata ad acqua per ridurre la temperatura del tetto del forno e prolungarne la durata.
La linea di scoria della vasca di sedimentazione e l'area sottostante la torre di reazione sono le aree più gravemente erose. La scoria del forno flash è alcalina, ricca di FeO e SiO₂ e ha forti proprietà corrosive nei confronti dei mattoni refrattari. È anche influenzata dall'erosione del materiale fuso e dalle frequenti operazioni di spillatura della scoria. Quest'area utilizza solitamente mattoni di magnesio-cromo semi-ricombinati di alta qualità con eccellente resistenza alla scoria e all'erosione. I mattoni di magnesio-cromo elettrofusi sono più adatti per l'area della linea di scoria.
Il fondo del forno e l'area sottostante la linea di scoria formano la base portante della struttura del rivestimento del forno. Sebbene il grado di erosione sia relativamente leggero, almeno un lato è a contatto a lungo termine con il liquido ad alta temperatura, richiedendo un'elevata resistenza alla compressione, una bassa porosità apparente e un'elevata temperatura di rammollimento sotto carico. Nell'ingegneria pratica, vengono spesso utilizzati mattoni di magnesio-cromo semi-ricombinati ad alta resistenza alla compressione o mattoni di magnesio-cromo elettrofusi. Gli strati inferiori e medi del fondo del forno sono combinati con mattoni di argilla refrattaria e mattoni isolanti ad alta temperatura per soddisfare sia i requisiti di carico che quelli di isolamento.
Selezione dei materiali refrattari per parti di collegamento e camino ascendente
Le parti di collegamento della torre di reazione, della vasca di sedimentazione e del camino ascendente sono soggette all'erosione del flusso d'aria più concentrata. Quest'area utilizza solitamente un tubo di rame di raffreddamento come struttura, con materiale colabile refrattario amorfo riempito all'interno. Il materiale deve avere una buona resistenza alla corrosione e all'erosione ad alte temperature, nonché una buona fluidità durante la costruzione e un tempo di polimerizzazione sufficiente.
Il camino ascendente è il canale per la raccolta e lo scarico dei gas di scarico del forno flash. La temperatura di esercizio normale è generalmente di 1250–1300°C e la velocità dei gas di scarico varia da 5,0 a 9,0 m/s in diverse aree. I mattoni refrattari in quest'area sono soggetti all'erosione del flusso d'aria e sono anche soggetti all'accumulo di polvere. Vengono solitamente utilizzati mattoni di magnesio-cromo semi-ricombinati o mattoni di magnesio-cromo a legame diretto. L'area vicino alla vasca di sedimentazione e sopra la bocca di scarico della scoria ha temperature più elevate e cambiamenti significativi del flusso d'aria, rendendo i mattoni di magnesio-cromo semi-ricombinati più adatti. Alcuni progetti utilizzano strutture a piastra di rame raffreddate ad acqua per ridurre la frequenza di manutenzione.Conclusione
La selezione dei mattoni refrattari per i forni di flash smelting dovrebbe essere guidata dal principio dell'idoneità alle condizioni operative. L'esperienza pratica dimostra che l'allocazione razionale dei materiali refrattari in diverse parti del forno dovrebbe raggiungere un equilibrio tra prestazioni ed efficacia dei costi, soddisfacendo al contempo i requisiti di resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione e sicurezza strutturale. Non si tratta semplicemente di utilizzare i materiali di grado più elevato disponibili.
