基夫賽特煉鉛法是一種目前公認的節能、環保、資源綜合利用好的工藝技術，尤其適用于鉛鋅聯產企業。

　　基夫賽特爐按照冶煉功能的不同可分成熔煉區和電熱區兩大部分。熔煉區由反應塔、牛鼻子通道、上升煙道和熔煉區熔池等部分組成;電熱區由煙氣空間和電熱區熔池等部分組成。

　　反應塔(溫度在1400℃左右)、牛鼻子通道、上升煙道(溫度高于1300℃)是基夫賽特爐冶煉過程中溫度最高的部位，也是對耐火材料要求較苛刻的區域。反應塔上部的煙氣屬于強氧化性氣氛;而在反應塔下部、牛鼻子通道、上升煙道下部等靠近熔池的區域，由于熔池表面熾熱焦炭濾層的存在，煙氣中含有大量的CO，屬于強還原性氣氛。

　　基夫賽特爐熔渣溫度在1300℃左右，為堿性渣。熔池側壁因直接與熔渣接觸，是受熔渣沖刷和侵蝕最嚴重的部位。因此，其熔池側壁也采用了銅水套加嵌磚的結構形式，達到節本增效的效果。基夫賽特爐的結構示意圖見圖1。

　　基夫賽特爐爐底直接接觸鉛液，是其最重要的部位。雖然爐底鉛液的溫度只有600～900℃，但是鉛液具有很強的滲透性和侵蝕性，并且其密度大，避免出現浮底和漏鉛的現象，對爐底鋼殼采用強制鼓風冷卻;在爐底鋼殼和爐底工作層之間采用高熱導率的基礎層，讓滲漏的鉛液在接觸爐底鋼板前凝固。

　　基夫賽特爐電熱區爐膛溫度在1200℃左右，爐膛內氣氛為還原性氣氛。在電熱區爐頂設有3個電極孔，在電極孔和電極之間采用氮氣密封，以保持電熱區爐膛空間的還原性氣氛。電熱區出口煙道處的爐墻設有爐門，用以引入空氣，使煙氣中的可燃氣體復燃，并使金屬揮發物氧化成氧化物，以煙塵形態回收。

1 基夫賽特爐耐火材料的選擇

　　國外基夫賽特爐內襯耐火材料的選擇為:爐底基礎層采用石墨磚。爐底工作層，在爐底反拱兩側和端墻等與水冷水套接觸的部分選用鋁鉻磚，其他部分選用鎂鉻磚，四周采用鋁鉻磚。其余部位根據使用工況的不同，采用了不同配料和不同生產方式的鎂鉻磚。

　　長沙有色冶金設計研究院有限公司根據考察結果，并根據基夫賽特爐不同部位的工況，決定在不同部位采用不同材質的耐火材料：

　　(1)爐底基礎層。爐底基礎層要求使用壽命長，在爐子運行年限內不作更換處理。根據爐底基礎層的使用工況，它對耐火材料耐火度要求不高，但要求防滲漏，抗鉛液侵蝕，并具有較高的耐壓強度和良好的導熱性能。在該部位采用石墨磚或氮化硅結合碳化硅磚。石墨磚的導熱性能優異;氮化硅結合碳化硅磚也有良好的導熱性能能滿足設計要求，國內已有許多成功利用氮化硅結合碳化硅磚取代石墨磚的先例。

　　通過考察工作發現，國內生產的優質石墨磚，各項指標均不低于進口石墨磚，在耐壓強度指標方面能滿足設計要求。本設計最終選擇了導熱性能優異的石墨磚。

　　(2)爐底工作層。根據爐底工作層的使用工況，該部位的耐火材料要求耐磨損，抗鉛液侵蝕，耐壓強度高，但對耐高溫和抗熱震性要求不高。如果在該部位全部采用鋁鉻磚，可徹底消除耐火材料在水套漏水等情況下發生水化的風險;同時，鋁鉻磚雖然在耐高溫和抗熱震等方面不如鎂鉻磚，但其密度大，氣孔率低，耐壓強度高，其抗沖刷性、抗滲透性、抗侵蝕性和耐磨損性等性能應更好;此外，考慮到鋁鉻磚可采用磷酸鹽結合，在高溫下更容易燒結，從而更能達到防鉛液滲漏的目的。因此，在爐底工作層部位不再采用四周用鋁鉻磚、中間用鎂鉻磚的設計思路，而是全部采用鋁鉻磚。

　　(3)熔池水套嵌磚。根據工況，該部位的耐火材料要求抗沖刷磨損，抗熔渣和鉛液侵蝕，耐高溫，同時具有一定的抗熱震性。鎂鉻磚和鋁鉻磚均屬堿性耐火材料，均可應用于該區域。但考慮到熔池水套嵌磚和爐底工作層的工況相近，本設計最終選擇鋁鉻磚作為主要耐火材料。

　　(4)反應塔、牛鼻子通道、上升煙道等部位的嵌磚。根據工況，這些部位的耐火材料要求抗煙塵和煙氣沖刷，耐高溫，耐腐蝕，抗熱震。在反應塔的上部，耐火材料要求能抗氧化性氣氛;而在反應塔下部、牛鼻子通道和上升煙道，耐火材料要求能抗還原性氣氛。該區域可選用鎂鋁尖晶石磚，因為鎂鋁尖晶石磚的耐高溫性能和抗熱震性能較好，并且能應用于氧化性氣氛和還原性氣氛;另外，考慮到國內閃速爐的生產實踐，該區域也可選用高密度的半再結合鎂鉻磚。通過比較，考慮到耐火材料的無鉻化發展趨勢，鎂鋁尖晶石磚更有利于對環境的保護，本設計中最終選擇了鎂鋁尖晶石磚。

　　(5)電熱區爐頂和爐墻。根據工況，該部位的耐火材料須具備耐高溫性，抗熱震，耐Pb、Zn蒸氣腐蝕等特點，同時要求能應用于還原性氣氛。該部位可供選擇的耐火材料較多，如直接結合鎂鉻磚、鎂鋁尖晶石磚、鋁鉻磚，甚至可采用高鋁磚，并且它們在國內均有成功應用的先例，其中選用直接結合鎂鉻磚的較多。初步想法是采用直接結合鎂鉻磚，但通過綜合考慮之后，最終選擇了鋁鉻磚，主要是考慮到采用低氣孔率的鋁鉻磚更能抵抗Pb、Zn蒸氣侵蝕。

2 基夫賽特爐內襯結構設計

2.1 爐底結構

　　整個爐底，包括爐底鋼殼，爐底耐火材料都呈圓弧形，其反拱中心角約47°。爐底耐火材料分基礎層、工作層和填料層來設計。

　　爐底基礎層的設計厚度為150mm，底部反拱半徑6643mm。石墨磚設計采用環砌方法，共設計5種楔形磚，其中2種磚型可配砌成A環，另3種磚型可配砌成B環;A、B環相間砌筑，實現環間錯縫的目的。這種環間錯縫的結構提高了爐底基礎層砌筑的整體性，降低鉛液滲漏到爐底鋼板位置的可能性。由于石墨磚的熱膨脹系數小，使用區域溫度低(低于300℃)，不需設置膨脹縫，由兩側碟形彈簧裝置補償高溫膨脹。

　　爐底工作層的設計厚度425mm，即單塊磚的的長度425mm。這個厚度設計考慮了所盛熔體的溫度、沖刷作用、腐蝕性以及磚體的使用壽命等因素。

　　爐底工作層設計采用錯砌方法，能增強砌體的整體性、嚴密性和防滲漏性，防止發生浮底現象。在軸向、環向均留設膨脹縫，軸向每6塊磚設置2mm膨脹縫，環向共設置4條2mm膨脹縫。鋁鉻磚共設計2種楔形非標磚型，減少鋁鉻磚生產過程中的模具制作量，防止砌筑過程中產生三角縫。在每環鋁鉻磚的兩側設置2塊拱角磚，錯縫砌筑。

　　在爐底基礎層和爐底工作層間設置10mm填料層，采用鋁碳質耐火搗打料填充。填料層作為工作層和基礎層的過渡，可以補償上下兩層磚的尺寸偏差，可以保證上下兩層磚在溫度波動時自由滑動互不牽扯。填料層中敷設0.5mm厚的薄鋼板，由若干塊搭疊而成，能有效防止鉛液滲漏。

　　整個爐底厚度585mm，相對較薄。但基夫賽特爐的爐底設有專門冷卻風通道，散熱較快，配合高導熱石墨磚，可很快散發傳導到爐底的熱量。通過設計計算知，填料層的溫度已低于鉛的熔點，鉛液會在填料層中冷凝，不會影響到爐底鋼板，能確保爐底長期安全穩定運行而不會滲漏。基夫賽特爐的爐底部位不再設置固定的拱腳梁，而是在基礎層、工作層的兩側外部設置“Z”字形鑄鋼水套作為拱腳梁，通水冷卻。拱腳梁外部采用碟形彈簧裝置頂緊爐底反拱，目的是讓爐底磚在使用過程中始終處于壓緊狀態，增加整個爐底砌磚體對熱脹冷縮的適應能力，防止熱脹時應力過大壓碎磚體或冷縮時產生縫隙。

2.2 水套嵌磚結構

　　水套嵌磚指熔池、反應塔、牛鼻子通道、上升煙道等部位的銅水套嵌磚。雖然銅水套的形狀各異，為考慮制耐火磚的方便性，對不同的銅水套尺寸只設計1種磚型，切磚砌筑。在水套燕尾槽(開槽斷面形狀象燕子尾巴)的橫斷面上不再如國外設計成2塊磚配砌，而是采用1塊整磚的結構。水套嵌磚是一種獨特的結構，既能減少高溫煙氣與銅水套的接觸面積，減少熱損失，又能增強水套表面掛渣效果，從而有效保護銅水套表面。

2.3 電熱區爐頂結構

　　基夫賽特爐電熱區爐頂跨度大(5500mm)，軸向長(11000mm)，并且需設3個直徑達1000mm的電極孔，因此，電熱區爐頂結構的設計是一個難點。在爐頂結構設計過程中，吸取了國外的經驗，借鑒了國內大型吊掛爐頂的結構形式，形成了獨特的結構。電熱區爐頂為圓弧形拱形結構，中心角約50.5°，拱內環半徑6170mm。設計采用環砌，每環由27塊楔形磚和2塊拱腳磚組成;膨脹縫分散留設，軸向每隔4環磚留3mm的膨脹縫，環向每5塊磚留1mm的膨脹縫，膨脹縫采用耐高溫陶瓷纖維紙填充。整個電熱區爐頂為獨立結構，重力作用在鋼結構上，拱頂兩側設置拱頂梁，拱頂梁懸掛在鋼結構上，采用彈簧裝置壓緊。電熱區爐頂整體厚度設計為350mm，但在沿基夫賽特爐的軸向方向，每間距1000mm左右設計環450mm厚的楔形磚，作為爐頂梁，爐頂梁吊掛在爐頂鋼結構上，通過限制其偏移，達到防止整個爐頂受熱后大幅移動的目的。電熱區爐頂設計成整體吊掛結構，按環向每隔3～5塊楔形磚，設計采用不銹鋼掛件吊掛在爐頂鋼結構上，吊掛件為活動結構，可讓楔形磚在受熱后小范圍移動;沒有吊掛的楔形磚間采用銷軸連接，起到上下限位的作用。以上結構能防止爐頂在熱應力作用下變形而導致塌陷。電極孔由24塊磚組合而成，電極孔組合磚與其他爐頂磚嚴密接縫，不僅減少切磚工作量，而且保證了砌筑的強度。在電熱區爐頂靠近隔墻的部位設計成活動的砌體，由4環磚組成，上設單獨的吊掛系統，可單獨提升，方便隔墻水套的更換。

2.4 電熱區爐墻結構

　　電熱區爐墻的高度為1157mm，厚度480mm，三面圍繞電熱區，電熱區的另一面爐墻由隔墻水套組成。爐墻內側的鋁鉻磚厚度345mm，外側砌筑的輕質黏土磚作保溫層，鋁鉻磚和輕質黏土磚之間夾20mm的耐火陶瓷纖維毯。電熱區爐墻的膨脹縫水平方向每4塊磚留2mm的膨脹縫，夾耐火陶瓷纖維紙;垂直方向不留，由電熱區爐頂和電熱區爐墻間隙補償。電熱區爐墻主要磚型為標準磚，尺寸為×150mm×75mm和230mm×115mm×。電熱區爐墻設計為獨立結構，用耐熱鑄鋼件

　　懸掛在鋼結構上。電熱區爐頂和爐墻的獨立支撐結構能有效防止它們因受熱膨脹帶來的相互影響。

　　基夫賽特爐所用耐火材料內襯只是技術性能要求較高的常規化產品，國內產品完全可以滿足生產要求，因此國產化是完全可行的。基夫賽特爐耐火材料內襯國產化可以大幅度地降低工程建設投資，避免受制于人，促進國內耐火材料行業的發展，是一舉多得的措施。隨著基夫賽特爐的投產、運行和實踐過程的完善，其良好的應用前景是可預期的。