在有色冶煉過(guò)程中，影響耐火材料壽命的因素有：化學(xué)因素、熱學(xué)因素和機(jī)械因素。
1)化學(xué)因素 ①熔體滲透引起的侵蝕主要來(lái)自爐渣，也有來(lái)自冰銅的; ②冰銅中SO2氣體擴(kuò)散引起的侵蝕; ③氧分壓變化或低氧分壓引起的氧化還原作用或還原作用; ④特殊情況，例如在使用生精礦或重砌爐襯的爐子開(kāi)始加熱時(shí)的水化作用。 2)熱學(xué)作用 ①由爐子加熱以及冶煉時(shí)放熱反應(yīng)所決定的溫度值; ②由裝料或爐子作業(yè)不正常引起的嚴(yán)重的間斷式熱震; ③熔池中銅滲透; ④在回轉(zhuǎn)爐中，循環(huán)周期性變化所引起的熱疲勞。 3)機(jī)械因素 ①爐內(nèi)物料(如金屬、冰銅、渣、爐料、充滿(mǎn)塵埃的廢氣等)運(yùn)動(dòng)引起的磨損，冶煉的某些階段，吹煉、還原引起的磨損; ②裝料或捅風(fēng)口是所引起的沖擊應(yīng)力; ③爐襯砌筑不當(dāng)引起的應(yīng)力。 1、锍在耐火材料中的滲透 耐火材料在使用過(guò)程中，熔體(氣體)可沿其氣孔、裂隙等毛細(xì)管通道滲入磚內(nèi)，并與之相互作用形成與原來(lái)磚的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同的變質(zhì)層，當(dāng)爐內(nèi)溫度發(fā)生劇烈波動(dòng)時(shí)，變質(zhì)層就會(huì)崩裂、剝落，這種剝落稱(chēng)為結(jié)構(gòu)剝落。結(jié)構(gòu)剝落不象溶解、沖蝕那樣逐漸蝕損，而是二十幾毫米、幾十毫米地突然剝落掉，因此對(duì)爐襯壽命危害甚大。 Trojer曾研究過(guò)熔融氧化銅(CuO-Cu2O在1140℃是的低共熔物)往磚中的滲透。其研究的結(jié)果表明：熔融氧化銅的滲透將引起磚導(dǎo)熱系數(shù)的增大，隨之而產(chǎn)生爐襯的強(qiáng)烈透熱、剝落和膨脹。Cu氧化成CuO和Cu2O，體積分別增大75%和64%。 P.Taskinen曾對(duì)冰銅在鎂鉻耐火材料中的滲透進(jìn)行了研究，討論了在不含氧及氧化氣氛下所發(fā)生的過(guò)程。在脫氧的(N2)和弱氧化(SO2)氣流中,應(yīng)用滴法對(duì)銅含量為45%的冰銅變成白冰銅的過(guò)程做了研究。滴液體積測(cè)定表明，冰銅在氣孔中滲透較金屬容易。P.Taskinen認(rèn)為除了白冰銅以外實(shí)際上所有工業(yè)中的锍均能滲透到耐火材料的開(kāi)口氣孔中去。在弱氧化條件(SO2)下得到的結(jié)果清楚地表明，當(dāng)有氧存在條件下，潤(rùn)濕角進(jìn)一步減小;見(jiàn)圖1。 G.Lindkvist等研究了轉(zhuǎn)爐用鎂鉻磚的侵蝕過(guò)程和磚內(nèi)結(jié)構(gòu)變化。研究結(jié)果表明：殘磚從7mm處起，硫銅礦量迅速增加。在磚內(nèi)渣完全滲透區(qū)，硫銅礦填滿(mǎn)全部空隙，甚至極細(xì)的裂縫處。在直接結(jié)合的磚種，即鉻鐵礦顆粒和其周?chē)芥V石晶界之間，能觀察到硫銅礦形成的膜。 國(guó)內(nèi)李勇等人研究了煉銅轉(zhuǎn)爐用鎂鉻磚的損毀機(jī)理，其研究結(jié)果表明，粗銅、冰銅對(duì)鎂鉻耐火材料的侵蝕主要表現(xiàn)為滲透。滲透的主要途徑為：硅酸鹽通道、晶界、開(kāi)口氣孔等。锍在硅酸鹽結(jié)合的鎂鉻磚中的滲透主要是沿硅酸鹽通道，開(kāi)口氣孔等途徑滲入，破壞了硅酸鹽結(jié)合結(jié)構(gòu)。锍雖亦能滲入直接結(jié)合鎂鉻磚中，但其呈孤島狀存在，未破壞磚體的直接結(jié)合結(jié)構(gòu)。 H.Barthel的研究認(rèn)為，進(jìn)入磚中的硫化物很少，且隨著接近磚中心氧分壓的增高，很快轉(zhuǎn)化成金屬銅和銅氧化物。銅滲透的順序相應(yīng)于與氧反應(yīng)增加的次序(即Cu2S-Cu-Cu2O-CuO)。 HarryM.Mikami等研究了煉銅轉(zhuǎn)爐用耐火材料的侵蝕，通過(guò)研究銅及銅的硫化物在鎂鉻磚、鎂磚中的滲透，見(jiàn)圖(2)，不難看出，鎂磚的殘磚厚度比鎂鉻磚小，所以，鎂磚的抗侵蝕性要比鎂鉻磚差。 綜上所述，锍對(duì)耐火材料的侵蝕主要表現(xiàn)為滲透，從而引起熱剝落或結(jié)構(gòu)剝落，但迄今為止，人們的工作主要集中在對(duì)殘磚的分析上。雖然都指出锍在耐火材料中的滲透，但對(duì)這一復(fù)雜的過(guò)程而言，還沒(méi)有人仔細(xì)地、系統(tǒng)地研究锍對(duì)耐火材料的侵蝕。而本工作的一部分就是研究Cr2O3，Al2O3，F(xiàn)e2O3含量不同的鎂鉻磚以及不同生產(chǎn)工藝的鎂鉻磚的抗锍侵蝕性。 2、熔渣對(duì)耐火材料的侵蝕 耐火材料被轉(zhuǎn)爐渣直接溶解的速度很大程度上決定于熔體的氧化程度，尤其是磁鐵礦的活度。在低氧分壓時(shí)，方鎂石直接溶入硅酸鹽渣中。在高氧分壓時(shí)，方鎂石與熔于渣中的磁鐵礦反應(yīng)，生成不溶性的固相鐵酸鎂，它與磚中的二次尖晶石一起，生成一層粘性表面，形成一種所謂的自生爐襯。 國(guó)內(nèi)李勇、陳肇友等人研究認(rèn)為，爐襯熔蝕主要因爐渣、熔劑與鎂鉻磚反應(yīng)而引起： 1)在熔煉、吹煉過(guò)程中，冰銅中的鐵被氧化與加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的二氧化硅生成鐵橄欖石渣。鐵橄欖石與鎂鉻磚中的方鎂石反應(yīng)使方鎂石溶于渣中; 2)加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的二氧化硅還能和方鎂石反應(yīng)生成鎂橄欖石，使?fàn)t襯溶解; 3)渣中鐵的氧化物能使方鎂石和鉻鐵礦晶粒飽和，并形成固溶體從而引起鉻鐵。 綜上所述爐渣對(duì)鎂鉻耐火材料的侵蝕主要表現(xiàn)為方鎂石的溶解，而尖晶石則表現(xiàn)出良好的抗渣性。 3、氣氛對(duì)鎂鉻耐火材料的影響 1)SO2擴(kuò)散引起的侵蝕：冰銅(冰鎳)中硫化物氧化生成的SO2氣體遷移，使得SO3能在低于1050℃下與鎂鉻磚中堿金屬氧化物反應(yīng)，生成堿金屬硫酸鹽(CaSO4、MgSO4)。為此，必須使SO2先氧化成SO3，因?yàn)橹挥蠸O3才能同堿土金屬氧化物形成化合物。當(dāng)溫度高于760℃時(shí)，SO2氧化速度迅速降低，但是很低的SO3分壓足以生成CaSO4、MgSO4，由于SO3被帶走，下列方程的平衡向右移動(dòng)： 2SO+O2→2SO3 MgSO4生成時(shí)伴隨有體積的增加和氣孔的填充。但磚密度增大后，MgSO4生成速度降低。這種侵蝕的結(jié)果增大了磚由于深部組織結(jié)構(gòu)致密化而引起開(kāi)裂的危險(xiǎn)性，削弱了磚的結(jié)合，增加了它對(duì)隨之滲入的熔體侵蝕的敏感性。當(dāng)磚溫度在升高時(shí)，MgSO4又分解，約從1000℃起形成細(xì)顆粒MgO。此舉不足以恢復(fù)原磚的整體性，因?yàn)闇囟忍?，從而破壞了磚體的致密結(jié)構(gòu)，加劇了磚的損毀。 易受腐蝕的順序： MgO>Ca2SiO4>Ca3Mg(SiO4)2>CMS>M2S>(Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)O4 2)氧壓變化或低氧分壓引起的氧化還原作用或還原作用：三價(jià)鐵由于磚的氣孔中低氧分壓而轉(zhuǎn)化成二價(jià)鐵和金屬鐵，這樣就可能由于體積縮小和柯肯達(dá)爾效應(yīng)，主要在方鎂石晶體之間形成空隙。如果氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)經(jīng)常交替發(fā)生，則鐵的價(jià)態(tài)變化伴隨的體積效應(yīng)會(huì)引起制品松散，氣孔率增大，降低材料的高溫強(qiáng)度和熱震穩(wěn)定性。 綜上所述，煉銅/鎳用鎂鉻耐火材料的侵蝕機(jī)理可總結(jié)如下：
