Proces tavení Ausmelt je široce používán po celém světě pro svou silnou přizpůsobivost surovin, jednoduchou obsluhu, vysokou efektivitu výroby a kompletní zařízení na ochranu životního prostředí, ale má také nedostatky, jako je krátká životnost pece; prodloužení životnosti pecí Ausmelt se provádí hlavně kolem prodloužení životnostižáruvzdorné cihly. Z mechanismu ztráty žáruvzdorných cihel můžeme zjistit faktory, které ovlivňují životnost žáruvzdorných šamotových cihel v pecích Ausmelt. Existují tři hlavní aspekty, a to: odpadávání vloček; ablace vysokoteplotní taveniny; mechanické praní a chemická eroze vysokoteplotních spalin.
Vločky padající
Při výrobě sedmi pecí pecí Ausmelt jsou odpadávání vloček žáruvzdorných cihel nejdůležitějším faktorem ztráty žáruvzdorných cihel. Existuje několik hlavních faktorů, které vedou k vločkám žáruvzdorných cihel, jmenovitě kolísání teploty; strusková eroze a fyzický dopad.
1. Kolísání teplot
Tavení mědi v peci Ausmelt využívá pásový systém k přidávání měděného koncentrátu a vzduch bohatý na kyslík je do něj vháněn stříkací pistolí. Po smíchání v tavící lázni pece Ausmelt dochází k prudké redoxní reakci. Teplota tavící lázně mědi v australské peci se udržuje na 1160 stupních -1200 stupňů, což je výrazně nižší než žáruvzdornost (Větší nebo rovna 1580 stupňům) a teplota měknutí vsázky (Větší nebo rovna 1450 stupně ) běžných žáruvzdorných materiálů. Proto při této teplotě nebudou spotřebovávány nové žáruvzdorné cihly, které ještě nebyly znehodnoceny. Avšak za nepravidelných nebo dokonce přerušovaných provozních podmínek, jako je proces otevírání a zastavování australské pece, teplota v peci prudce stoupá a klesá a tato změna teploty způsobí teplotní gradient uvnitř cihly a smršťování a roztahování. proces žáruvzdorných šamotových cihel bude zablokován, aby došlo k tepelnému namáhání. Když tepelné namáhání překročí odolnost žáruvzdorných cihel proti tepelnému šoku, žáruvzdorné žáruvzdorné cihly prasknou, lámou se a snižují mechanickou pevnost a nakonec se odlupují.
Současně různé rychlosti ohřevu a ochlazování každé vrstvy cihel během procesu ohřevu nebo chlazení pece a různá tepelná napětí generovaná během procesu tepelného přemísťování způsobí relativní přemístění mezi cihlami. Toto relativní posunutí způsobuje třecí smykovou sílu na povrchu posunutí mezi cihlami. V závažných případech přímo roztrhne místní oblast žáruvzdorných cihel, což způsobí praskliny v žáruvzdorných cihel. Tyto trhliny se šíří v relativním posunu způsobeném každým dalším kolísáním teploty, což nakonec vede k odlupování žáruvzdorných cihel. V rané fázi otevírání australské pece v důsledku nezralých procesních podmínek, neznalosti praktického provozu procesu pro zlepšení životnosti tavicí pece Ausmelt a poruch zařízení, teplota pece a podmínky pece často kolísaly, cihly padaly v peci a žáruvzdorné cihly byly vážně poškozeny.
2. Eroze strusky
Při matném tavení zahrnuje vsázková hlušina především křemen (SiO2) a vápenec (CaCO3), které reagují s FeO vyrobeným oxidací měděného koncentrátu za vzniku komplexní alkalické strusky obsahující křemičitan železa (2FeO·SiO2: fayalit), který má silnou korozivitu. a schopnost eroze. V procesu zdění žáruvzdorných cihel nevyhnutelně dochází k radiálním a obvodovým spojům cihel. Tyto cihlové spoje a trhliny v žáruvzdorných cihlách způsobené kolísáním teplot poskytují kanály pro infiltraci a erozi vysokoteplotní alkalické strusky a tato strusková eroze sama o sobě také způsobuje, že se cihlové spoje a trhliny dále zvětšují. S přibývajícími spoji a trhlinami cihel jsou cihly vystaveny nadměrnému namáhání během každého procesu smršťování a roztahování způsobeného kolísáním teploty, což má za následek blokové odlupování povrchu žáruvzdorných cihel.
3. Fyzický dopad
Jakmile koks padá během výrobního procesu pece Ausmelt, bloky koksu volně padají na šikmou část pece Ausmelt, což vytváří obrovskou fyzickou nárazovou sílu na žáruvzdorné šamotové cihly ve svahové části pece Ausmelt, což vážně ovlivňuje vnitřní spojovací síla cihel, která způsobuje praskání žáruvzdorných cihel. Po tepelném šoku, struskové erozi a praní spalinami nakonec trhliny způsobí odlupování žáruvzdorných šamotových cihel.
Ablace vysokoteplotní taveniny
V důsledku míchacího účinku stříkací pistole je tavná lázeň pece Ausmelt silně "vroucí" dynamická tavná lázeň. Celá pec je nerovnoměrným a nestabilním teplotním polem, které je náchylné k místní vysoké teplotě, což má za následek změkčení povrchové struktury a pevnosti žáruvzdorných šamotových cihel, snížený výkon lepení tkáně, přímé prohoření části lepicí fáze a snížení zatížení teplota měknutí žáruvzdorných cihel, což vede k pomalé ztrátě žáruvzdorných cihel. K ablaci vysokoteplotního roztoku dochází především v oblasti tavící lázně a v oblasti pod linií strusky. Z pozorování a měření dat zbytkových cihel ze sedmi pecních období bylo zjištěno, že proces hoření žáruvzdorných cihel vysokoteplotním roztokem je velmi pomalý proces, a to především proto, že oblast vysokoteplotního roztoku a oblast pod čárou strusky mohou být v podstatě chráněny struskou vlivem vodního chlazení.
Mechanické praní a chemická eroze vysokoteplotních spalin
Samotný proces tavení mědi v peci Ausmelt je procesem výroby strusky a odsíření, který bude produkovat velké množství vysoce korozivních spalin obsahujících síru o vysoké teplotě. Vysokoteplotní spaliny obsahující síru jsou odsávány vysokoteplotním ventilátorem kyseliny sírové za vzniku vysokoteplotního proudu vzduchu, který nepřetržitě drhne povrch žárovzdorných cihel, zejména povrch žárovzdorných cihel ve spádové části pece Ausmelt , což má za následek pálení žáruvzdorných cihel. Současně, protože tavení pece Ausmelt je tavba bohatá na kyslík, spaliny obsahují asi 6,5 % kyslíku. Během procesu difúze se část SO2 oxiduje za vzniku SO3 plynem o vysoké teplotě, který reaguje s alkalickými oxidy v žáruvzdorných šamotových cihlách při teplotách pod 1050 stupňů za vzniku síranů kovů alkalických zemin (MgSO4, CaSO4). Tvorba síranů kovů alkalických zemin v cihlách je často doprovázena zvětšením objemu a zaplněním pórů. V důsledku této eroze se zvyšuje riziko praskání cihel, zeslabuje se pevnost spoje cihel a dále se podporuje eroze cihel struskou, která nakonec vede k hoření a rovnoměrnému odlupování žáruvzdorných šamotových cihel.
