一、什么是反射爐

反射爐是是由耐火材料砌體和金屬骨架組成，以粉煤或重油燃燒的高溫煙氣將爐內(nèi)物料進行加熱或完成氧化、還原等熔煉作業(yè)過程的一種傳統(tǒng)設(shè)備。

目前反射爐的爐型：

1、小型爐子：容量10~50t，爐膛寬23m，長3~5m，長寬比為1.5~3，熔池深0.4~0.6m。燒碎煤或塊煤時，在爐子頭部設(shè)有燃燒室（或稱火倉）。燃燒室與熔池之間砌有翻火墻，翻火墻高于熔池液面200~300mm。

2、大型精煉反射爐：容量100~400t。長10~15m，寬3~5m。大型反射爐不設(shè)燃燒室，直接以噴咀燃燒粉煤，重油或天然氣。

二、反射爐的基本構(gòu)造

反射爐是一個水平的長方形爐體由：爐基、爐底、爐墻、爐頂和金屬構(gòu)架組成。反射爐的基本構(gòu)造如下圖。

三、反射爐工作原理

用一段法處理雜銅熔煉時，一般都在固定反射爐中進行，所以實際上，在反射爐進行的既是熔煉也是精煉。并且與礦銅的火法精煉原理相同，不過，由于粗銅雜質(zhì)含量高，所以在操作上有其獨特特點，雜銅在反射爐中處理時，整個精煉過程包括熔化、氧化、還原、除渣、澆鑄等作業(yè)。整個作業(yè)的核心是氧化和還原。關(guān)于氧化與還原在整個熔煉過程中的關(guān)鍵點就是迅速、徹底地除去銅液中的雜質(zhì)，應力求強化氧化過程，使 Cu2O在銅液中的濃度達到飽和狀態(tài)。雜質(zhì)主要有：鐵、鎳、鋅、鉛、錫、砷（As、銻（Sb）等。

四、反射爐對耐火材料的要求

在了解反射爐使用耐火材料之前，首先要了解反射爐用耐火材料的損毀機理，也是關(guān)系到反射爐爐齡的一個重要指標。銅熔煉爐爐襯在使用過程中遭受應力的作用，為此損毀的因素主要從以下幾點來體現(xiàn)：

1、化學因素：1）熔體滲透所引起的侵蝕，主要來自爐渣，也有來自廢銅內(nèi)的雜質(zhì)；2）銅中SO2氣體擴散所引起的侵蝕；3）氧壓變化或低氧分壓引起的氧化還原作用；4）特殊情形，例如在使用生精礦或重砌爐襯的爐。

2、熱學因素：1）由爐子加熱 以及冶煉時放 熱反應所決定 的溫度值；2）由裝料或爐子 作業(yè)不正常引 起嚴重的間斷 式熱震；3）熔池中銅滲透。

3、機械因素：1）爐內(nèi)物料（如金屬、廢銅、渣、爐料、充滿塵埃的廢氣等）運動引起的磨損以及冶煉的某些階段、吹煉、還原引起的磨損；2）裝料所引起的沖擊應力；3）爐襯砌筑不當引起的應力。又因為反射爐是一種室式火焰爐，爐內(nèi)的傳熱不僅靠火焰的反射，更主要的是借助爐頂，爐壁和熾熱氣體的輻射傳熱，爐溫最高可達1800℃.熔池溫度在1350 ℃.所以由以上的損毀機理要求反射爐用耐火材料具有抗侵蝕性能、抗熱震性能及較高的耐壓強度。

五、反射爐各部位用耐火材料

爐頂：爐頂砌筑目前分為拱頂和吊掛頂兩種形式。吊掛頂又分為簡易型吊掛爐頂、壓梁式止推吊掛爐頂、立桿式止推吊掛爐頂。爐頂厚度：一般在230mm—380mm；筋磚厚度為380mm-460mm.拱頂砌筑采用的是硅質(zhì)耐火磚。吊掛頂采用的是鎂鋁耐火磚，但是在國外有采用直接結(jié)合鎂鉻磚和磷酸鹽結(jié)合鎂鉻磚。

拱頂：采用硅質(zhì)耐火磚砌筑優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、鋼材用量少、施工方便周期短。

缺點：1.結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差，拱頂停爐時需要經(jīng)常注意調(diào)節(jié)拉桿的松緊度，勞動強度較大； 2.爐頂壽命較短，一般使用壽命3個月左右；3.熱修爐頂時勞動條件較差。應用范圍：一般適用于路寬小于5m的反射爐。

吊掛頂：采用鎂鋁磚、高鋁耐火磚砌筑。優(yōu)點：吊掛頂?shù)膬?yōu)點是能降低爐頂拱高，有利于強化爐氣對爐料的傳熱，可減輕爐對頂爐墻的壓力，使爐頂砌筑簡化，不會發(fā)生爐頂大面積塌落，有利于延長爐壽。缺點：1.造價較高，鋼材用量的大；3.結(jié)構(gòu)復雜，安裝調(diào)整操作不變，勞動強度大，清掃爐頂不方便。應用范圍：一般適用于大型銅熔煉反射爐。

爐墻：熔煉反射爐的內(nèi)墻多采用鎂磚、鎂鋁磚。有些重要部位如銅熔煉反射爐燒嘴及扒渣口，為了延長使用壽命均采用鉻鎂磚砌筑。保溫層一般采用粘土耐火磚砌筑。銅熔煉反射爐爐墻砌筑方法：熔池上部的厚度一般為460~690mm。為了延長爐墻使用壽命，熔池下部逐漸采取錯臺加厚的方式，最厚處可達900~1290mm，端墻下部厚度可達10001400mm。對于周期性作業(yè)的爐子因爐溫波動比較大，為增加爐墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，往往砌成弧形，避免爐墻向爐膛內(nèi)倒塌。

爐墻構(gòu)造示意圖

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爐底： 連續(xù)作業(yè)銅熔煉反射爐爐底直接砌筑在耐熱混凝土的基礎(chǔ)上?；A(chǔ)要求耐溫850℃以上。爐底為燒結(jié)整體爐底，燒結(jié)爐底一般由各層組成（由上而下），其總厚度一般為1100~1400mm。 石棉板和石英砂（約50mm ）保溫磚層（115m）粘土耐火磚層（厚 345~460mm）鎂鋁磚層（380mm）燒結(jié)層（厚200~500mm）。

注意：燒結(jié)層材質(zhì)，根據(jù)爐渣成分不同可以分別采用石英石和鎂鐵質(zhì)兩種。

扒渣口：爐墻的另一側(cè)或另一端開有扒渣口，扒渣口尺寸為 400×400mm，扒渣口以下的爐墻圍成的空間為熔池。材質(zhì)與爐墻材質(zhì)一樣。

放銅口：熔池的側(cè)墻或端墻上設(shè)放銅口，放銅口為內(nèi)外兩層，內(nèi)層是個方洞，尺寸約 150 × 150mm ，深為 360~400mm ，外層是個圓孔，直接約25～30mm ，深 200mm ，銅放出口的外層為可拆卸式的，以便修理，整個放銅口可用鎂鉻磚或鎂鉻磚砌筑。

六、反射爐的砌筑要求、烘烤制度

1.爐底和熔池的砌筑

1）爐底反拱耐火磚磚縫應小于1~1.5mm。

2）渣線以下爐墻磚縫小于1~1.5mm，渣線以上爐墻磚縫一般不大于1.5~2.5mm。

3）熔池內(nèi)所有孔洞（如渣口、金屬放出口等）應按一類砌體進行濕砌。

4）熔池反拱的橫向膨脹縫，一般按照膨脹量留在反拱的兩側(cè)。根據(jù)膨脹的實際情況，膨脹縫的形狀宜上寬下窄。反拱縱向膨脹縫可以集中留在兩端，對長度較大的爐子可分散留設(shè)（最上層反拱每三塊耐火磚留一道，即每隔115mm*3=345mm設(shè)一膨脹縫，第二層反拱可以每四塊留一道，縫寬度按磚種確定，縫內(nèi)填塞紙板）。

5）熔池砌體除平縫外，不應出現(xiàn)其他通縫。

6）爐底在砌鎂磚之前，應先將填料層（毛爐底）烘干。

7）鎂磚反拱一般采用干砌，砌完后用細鎂粉掃灌磚縫，或者用桐油調(diào)細鎂粉掃灌，務求將磚縫填滿。

2.爐頂?shù)钠鲋?/SPAN>

1)爐頂一般采用濕砌，要求磚縫厚度在2mm以下。當采用)干砌時（多用于吊頂）爐頂所有預留孔洞（如加料孔、儀表孔和測銅锍孔等）的四周磚砌體均應采用濕砌。

2)冶金爐爐頂砌筑一般分環(huán)砌和錯砌兩種。環(huán)砌施工較簡單，維修方便，因此較小跨度和吊掛爐頂均采用環(huán)砌。但環(huán)砌拱頂結(jié)構(gòu)強度及氣密性較差，故爐子跨度較大時一般采用錯砌。

1).爐頂縱向膨脹縫

磚砌拱頂?shù)男⌒头瓷錉t，爐頂縱向膨脹縫一般都集中留于爐子兩端以及爐頂水平拱段與斜拱段的交接處。大型反射爐爐頂縱向膨脹縫有集中預留和分散預留兩種。

集中預留是按照爐內(nèi)溫度分布情況，將爐頂分成若干段，將每段內(nèi)爐頂砌體的膨脹量集中留成一道直通式膨脹縫。高溫區(qū)拱段長度通常為2~3mm，低溫區(qū)拱段長度通常為4~5mm，兩拱段之間膨脹縫的寬度一般20~40mm。為避免開爐時爐氣從膨脹縫處冒出來，在爐頂直通式膨脹縫上蓋一層耐火磚。

集中預留直通式縱向膨脹縫的優(yōu)點是施工方便，但該處的脹合情況較差，影響爐頂?shù)臍饷苄?，也是爐頂首先遭到破壞的部位之一。分散預留即每隔1~2塊磚留2~4mm的膨脹縫（夾入紙板）。分散膨脹縫脹合情況較好，爐頂?shù)臍饷苄缘玫礁纳疲┕ぽ^麻煩。

2)爐頂橫向膨脹縫的預留

反射爐磚砌拱頂一般不留橫向膨脹縫，橫向膨脹全由松緊拉桿來調(diào)節(jié)，因此拉桿的螺紋長度應留有一定的余地，以適應調(diào)節(jié)拉桿的需要。采用吊掛爐頂?shù)拇笮头瓷錉t，爐頂預留“輻射狀”的膨脹縫，每兩塊耐火磚間夾入紙板 。

3.其他

1)爐子的上拉桿與爐頂磚砌體的距離應小于0.4mm。

2)爐子的土建基礎(chǔ)面標高應避免出現(xiàn)正誤差。土建基礎(chǔ)的側(cè)立面要求平整，以利于安裝立柱。

七、熔銅反射爐用耐火材料的發(fā)展趨向

目前有些銅廠由于冶煉條件比較差，因此導致反射爐由于局部損壞原因，嚴重的影響爐齡和產(chǎn)量。為了提高爐子壽命必須采取根據(jù)局部損壞程度，合理的選擇優(yōu)質(zhì)耐火材料。例如我公司前段日子做的爐頂預制件，就是很好的反射爐用耐材的一大改革。如下圖：