第4期 祁成林等：有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀 ·493· 表2图2中各点能谱分析结果（质量分数） Table 2 EDS analysis results of three points in Fig.2 % 位置 0 Na 少 O Ca Fe 1 53.19 0.78 0.44 0.52 一 0.22 1.86 0.26 42.71 2 53.99 0.60 0.18 0.83 0.16 1.28 42.96 82.64 0.19 0.88 0.30 3.05 12.93 表3第一层碳砖凝结物碱金属及锌分析（质量分数） 被原料带入高炉，在标准生成自由能图中可以看到， Table 3 Alkali and zinc analysis of coagulation on the first layer carbon 碱金属硅酸盐是很稳定的，但是在高温下会被还原 blocks 会 放出碱金属蒸气 试样名称 Zn Na Zn的侵蚀机理为 第一层碳砖凝结物 0.068 0.871 7.28 C(s)+Zn0(s)=Zn(g)+CO(g), △G2=344347.5-281.1T (3) 14000 Zn0在952℃被C还原，Zn的气化温度 12000 ▲KAISL,O。 1030℃，高炉内部高于这个温度，在还原剂允许的 10000 合C 情况下会发生还原，大于952℃会发生破坏作用. 800 2.2“六层”碳砖断裂处 6000 如图4(a)所示，观察“六层”碳砖的断裂处的 4000 形貌，碳砖表面在镜下发亮.表4所示的有害元素 2000 4 的含量很少，在该位置的粉化并不涉及碱金属及锌 0 10 0 50 70 0 等有害元素.图5的XRD图显示有Fe,C生成，说 28 明渗铁反应在此位置对碳砖断裂起了重要影响. 图3第一层碳砖凝结物XRD图谱 图4(b)表明，渗铁反应的强弱与K的侵蚀无关，所 Fig.3 XRD pattern of coagulation on the first layer carbon blocks 以渗铁侵蚀是独立与K侵蚀之外的一种侵蚀，并非 在高温区的K的侵蚀机理为 像Zn及Na的侵蚀需要K的引导.文献表明)，铁 2K(s)+Si02(s)+CO(g)=K2SiO3(s)+C(s). 水渗透的砖结构含有质量分数为10%~15%Fe,其 △G1=-149000+79.07T (2) 热膨胀是原始状态的3倍.但是，来自Si、S碳化物 碱金属主要以复杂的硅酸盐、硅铝酸盐等形式 对碳砖的侵蚀也不容忽视. -KK -FeK 人人 68.24 136.48204.72272.96 U um 能量eV 图4六层碳砖断裂处线扫描(a和K、Fe的线扫描(b) Fig.4 Line scanning of the fracture position in the 6th layer carbon bricks a)and linear scanning of potassium and iron b) 表4六层碳砖断裂处碱金属及锌分析（质量分数） 2.3风口碳砖 Table 4 Alkali and zinc analysis of the fracture position in the 6th layer 2.3.1风口碳砖表面凝结物 carbon bricks 如图6所示，15风口三段碳砖表面凝结物形貌 试样名称 Zn Na K 现象，但是没有结晶粉化现象，没有蜂窝状，并且结 六层碳砖断裂处 0.46 0.15 0.53 晶也不明显，由能谱分析结果（表5）可发现此位置第 4 期 祁成林等: 有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀 表 2 图 2 中各点能谱分析结果( 质量分数) Table 2 EDS analysis results of three points in Fig． 2 % 位置 C O Na Al Si S Cl K Ca Fe 1 53. 19 0. 78 0. 44 — 0. 52 — 0. 22 1. 86 0. 26 42. 71 2 53. 99 — 0. 60 0. 18 0. 83 0. 16 — 1. 28 — 42. 96 3 82. 64 — — 0. 19 0. 88 0. 30 — 3. 05 — 12. 93 表 3 第一层碳砖凝结物碱金属及锌分析( 质量分数) Table 3 Alkali and zinc analysis of coagulation on the first layer carbon blocks % 试样名称 Zn Na K 第一层碳砖凝结物 0. 068 0. 871 7. 28 图 3 第一层碳砖凝结物 XRD 图谱 Fig． 3 XRD pattern of coagulation on the first layer carbon blocks 在高温区的 K 的侵蚀机理为 2K( s) + SiO2 ( s) + CO( g) = K2 SiO3 ( s) + C( s) ， ΔG1 = － 149 000 + 79. 07T ( 2) 碱金属主要以复杂的硅酸盐、硅铝酸盐等形式 被原料带入高炉，在标准生成自由能图中可以看到， 碱金属硅酸盐是很稳定的，但是在高温下会被还原 放出碱金属蒸气． Zn 的侵蚀机理为 C( s) + ZnO( s) = Zn( g) + CO( g) ， ΔG2 = 344 347. 5 － 281. 1T ( 3) ZnO 在 952 ℃ 被 C 还 原，Zn 的 气 化 温 度 1 030 ℃，高炉内部高于这个温度，在还原剂允许的 情况下会发生还原，大于 952 ℃会发生破坏作用． 2. 2 “六层”碳砖断裂处 如图 4( a) 所示，观察“六层”碳砖的断裂处的 形貌，碳砖表面在镜下发亮． 表 4 所示的有害元素 的含量很少，在该位置的粉化并不涉及碱金属及锌 等有害元素． 图 5 的 XRD 图显示有 Fe2 C 生成，说 明渗铁反应在此位置对碳砖断裂起了重要影响． 图 4( b) 表明，渗铁反应的强弱与 K 的侵蚀无关，所 以渗铁侵蚀是独立与 K 侵蚀之外的一种侵蚀，并非 像 Zn 及 Na 的侵蚀需要 K 的引导． 文献表明［7］，铁 水渗透的砖结构含有质量分数为 10% ～ 15% Fe，其 热膨胀是原始状态的 3 倍． 但是，来自 Si、S 碳化物 对碳砖的侵蚀也不容忽视． 图 4 六层碳砖断裂处线扫描( a) 和 K、Fe 的线扫描( b) Fig． 4 Line scanning of the fracture position in the 6th layer carbon bricks ( a) and linear scanning of potassium and iron ( b) 表 4 六层碳砖断裂处碱金属及锌分析( 质量分数) Table 4 Alkali and zinc analysis of the fracture position in the 6th layer carbon bricks % 试样名称 Zn Na K 六层碳砖断裂处 0. 46 0. 15 0. 53 2. 3 风口碳砖 2. 3. 1 风口碳砖表面凝结物 如图 6 所示，15# 风口三段碳砖表面凝结物形貌 现象，但是没有结晶粉化现象，没有蜂窝状，并且结 晶也不明显，由能谱分析结果( 表 5) 可发现此位置 ·493·