CN102898167A - 铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，原料各组分分别为：10-5mm特级矾土熟料、5-3mm特级矾土熟料、d₉₀＜0.088mm特级矾土熟料、3-1mm棕刚玉、1-0.088mm棕刚玉、d₉₅＜0.020mm α-氧化铝微粉、硅微粉、工业级氧化铬绿；此外还使用了由复合促硬剂与磷酸铝溶液构成的外加剂。本发明所述的镁铝铬尖晶石浇注料，在铜冶炼中低温的工艺条件下，所研制的浇注料能够烧结并发挥抗热震、抗剥落、抗侵蚀、不粘渣等优越性能，满足铜冶炼中间包长期使用的耐火衬里的使用要求。

Description

铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料

技术领域

本发明属于耐火材料的技术领域，更具体的说，本发明涉及一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料。

背景技术

耐火浇注料的出现是耐火材料发展史上的里程杯，耐火浇注材料不仅性能优良，而且生产工艺简单、成本低，尤其是在钢包、转炉、电炉等高温设备上已经取代了耐火砖的使用，显著提高了设备的使用寿命。

有色冶金的发展趋势是不断改进新工艺和新技术，更新冶炼装备，强化冶炼操作，提高劳动生产率。特别是铅熔炼炉，随着大型化和高效化，对耐火材料的要求越来越高。铅熔炼炉炉底过去一般采用耐火砖砌筑，由于铅液密度为11.3g/cm³，所用耐火砖的密度一般为2.9～3.2g/cm³，当耐火砖在使用中发生损坏松动时，耐火砖就会漂浮到铅液表面，造成熔炼炉炉底漏铅事故。这样不仅不利于节能，增加检修的频率，而且因施工现场温度很高使得人工劳动强度增大，并且降低了设备的使用效率和寿命。

刚玉-尖晶石质耐火浇注料是耐火浇注料中最具发展潜力的种类之一，适用范围最广，其产品形式主要有钢包包壁浇注料以及RH浸渍管浇注料等。但是由于铅液的密度大，渗透能力强，再加上粘度小、高流动性等影响，铅液很容易沿耐火砖砖缝向纵深渗透，与耐火砖发生化学反应和产生较大的体积膨胀，造成耐火砖炉底损坏。铅熔炼炉炉底采用耐火砖砌筑使用寿命不超过一年。因此，开发一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，该耐火浇注料施工方便，抗渗透好、抗侵蚀性强，能够显著延长铅熔炼炉炉底的使用寿命。

为了解决上述技术问题并实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，其中原料各组分的质量百分比分别为：

10-5mm特级矾土熟料：25-35％、5-3mm特级矾土熟料：15-25％、d₉₀＜0.088mm特级矾土熟料：17-20％、3-1mm棕刚玉：8-12％、1-0.088mm棕刚玉：8-12％、d₉₅＜0.020mm α-氧化铝微粉：3-5％、硅微粉：3-5％、工业级氧化铬绿：3-5％；上述原料组分质量百分比的总和为100％，此外还含有外加剂中，外加剂中复合促硬剂的用量为上述原料总质量的3-5％，磷酸铝溶液的用量为上述原料总质量的10-12％；其中，所述d₉₀是指粉体中占总量90％小颗粒和占总量10％大颗粒的分界尺寸；所述d₉₅是指粉体中占总量95％小颗粒和占总量5％大颗粒的分界尺寸；所述特级矾土熟料中Al₂O₃的含量≥85wt％，所述棕刚玉中Al₂O₃的含量≥94.5wt％，所述α-氧化铝微粉中Al₂O₃的含量≥98.5wt％；所述硅微粉中SiO₂的含量≥92wt％；所述工业级氧化铬绿中Cr₂O₃≥97wt％，所述复合促硬剂为水化氧化铝和d₉₀＜0.088mm活性镁铝尖晶石的任意混合物，并且所述活性镁铝尖晶石中MgO与Al₂O₃的摩尔比为1∶1～3∶7；所述磷酸铝溶液中P₂O与Al₂O₃的摩尔比为1∶3.2。

其中，所述特级矾土熟料中Al₂O₃的含量≥85wt％，Fe₂O₃的含量≤1.8wt％，TiO₂的含量≤0.4％，CaO+MgO的含量≤0.4％，K₂O+Na₂O的含量≤0.4％。

其中，所述棕刚玉中Al₂O₃的含量≥94.5wt％，Fe₂O₃的含量≤0.30wt％，TiO₂的含量在1.70wt％～3.40wt％之间，CaO的含量≤0.42％，SiO₂的含量≤1.00％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明使用的磷酸盐结合浇注料具有热震稳定性好，耐压强度高，耐磨、耐冲刷等优越等性能，而且其配合本发明所述的复合促硬剂使用能够起到促进磷酸盐浇注料常温固化作用，任意改变活性镁铝尖晶石和可水化氧化铝比例，可以调节浇注料早期或后期固化速度。所述的浇注料能够发挥抗热震、抗剥落、抗侵蚀、不粘渣等优越性能，满足铅熔炼炉炉底长期使用的要求。

(2)本发明的铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，通过实际应用表明所制产品具有高强、防渗、抗裂等优良性能，在多家有色冶炼企业铅熔炼炉炉底使用取得成功，使用寿命从原来的耐火砖砌筑的一年提高到现在的三年左右。

具体实施方式

为了更好的阐述本发明的技术方案，以下将结合具体实施方式对本发明的内容详细说明。

本发明通过采用磷酸盐作为结合剂，以镁铝尖晶石和可水化氧化铝复合作为促硬剂完成了本发明的技术方案。通常磷酸盐耐火浇注料固化剂采用铝酸盐水泥或镁砂等碱性材料，水泥促硬引入了氧化钙(CaO)降低了铝硅质耐火材料的高温性能；镁砂促硬反应太剧烈，造成浇注料内部结构破坏；镁铝尖晶石促硬是利用其中残存的方镁石成分，量很少，后期固化慢；可水化氧化铝(ρ-Al₂O₃)促硬是利用水化后产生的氢氧化铝[A(OH)₃)]，但受水化速度的影响早期固化慢，但后期固化明显，因此本发明将采用镁铝尖晶石和可水化氧化铝复合促硬的方法，提供一种磷酸盐结合铅熔炼炉炉底防渗料，该材料具有整体性好、抗渗透、高强、耐磨、抗热震、常温固化、可快速烘烤等优点，且具有良好的耐高温性能。

以下各实施例中采用的原料规格如下：所述d₉₀是指粉体中占总量90％小颗粒和占总量10％大颗粒的分界尺寸；所述d₉₅是指粉体中占总量95％小颗粒和占总量5％大颗粒的分界尺寸；所述α-氧化铝微粉中Al₂O₃的含量≥98.5wt％；所述硅微粉中SiO₂的含量≥92wt％；所述工业级氧化铬绿中Cr₂O₃≥97wt％，所述脱硅锆为市售脱硅二氧化锆，由锆英石还原脱硅熔融制得；所述复合促硬剂为水化氧化铝和d₉₀＜0.088mm活性镁铝尖晶石的任意混合物，并且所述活性镁铝尖晶石中MgO与Al₂O₃的摩尔比为1∶1～3∶7；所述磷酸铝溶液中P₂O与Al₂O₃的摩尔比为1∶3.2；所述特级矾土熟料中Al₂O₃的含量≥85wt％，Fe₂O₃的含量≤1.8wt％，TiO₂的含量≤0.4％。CaO+MgO的含量≤0.4％，K₂O+Na₂O的含量≤0.4％；所述棕刚玉中Al₂O₃的含量≥94.5wt％，Fe₂O₃的含量≤0.30wt％，TiO₂的含量在1.70wt％～3.40wt％之间，CaO的含量≤0.42％，SiO₂的含量≤1.00％。

实施例1

一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，各组分的质量百分比如下：

10-5mm特级矾土熟料：27％、5-3mm特级矾土熟料：20％、d₉₀＜0.088mm特级矾土熟料：17％、3-1mm棕刚玉：12％、1-0.088mm棕刚玉：12％、d₉₅＜0.020mmα-氧化铝微粉：5％、硅微粉：4％、工业级氧化铬绿：3％；外加剂中：外加剂中水化氧化铝的用量为上述原料总质量的1％，d₉₀＜0.088mm活性镁铝尖晶石的用量为上述原料总质量的2％，磷酸铝溶液的用量为上述原料总质量的11％。

实施效果：体积密度：2.86g/cm³；耐压强度：110℃×24小时烘后，108MPa，1100℃×3小时烧后，116MPa；抗折强度，110℃×24小时烘后，11MPa，1100℃×3小时烧后，12MPa；1100℃×3小时烧后线变化率+0.1％。

实施例2

一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，各组分的质量百分比如下：

10-5mm特级矾土熟料：23％、5-3mm特级矾土熟料：20％、d₉₀＜0.088mm特级矾土熟料：20％、3-1mm棕刚玉：12％、1-0.088mm棕刚玉：12％、d₉₅＜0.020mmα-氧化铝微粉：5％、硅微粉：3％、工业级氧化铬绿：5％；外加剂中：外加剂中水化氧化铝的用量为上述原料总质量的2％，d₉₀＜0.088mm活性镁铝尖晶石的用量为上述原料总质量的2％，磷酸铝溶液的用量为上述原料总质量的12％。

实施效果：体积密度：2.9g/cm³；耐压强度：110℃×24小时烘后，118MPa，1100℃×3小时烧后，125MPa；抗折强度，110℃×24小时烘后，12MPa，1100℃×3小时烧后，12MPa；1100℃×3小时烧后线变化率+0.1％。

实施例3

一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，各组分的质量百分比如下：

10-5mm特级矾土熟料：35％、5-3mm特级矾土熟料：15％、d₉₀＜0.088mm特级矾土熟料：20％、3-1mm棕刚玉：8％、1-0.088mm棕刚玉：8％、d₉₅＜0.020mmα-氧化铝微粉：5％、硅微粉：5％、工业级氧化铬绿：4％；外加剂中：外加剂中水化氧化铝的用量为上述原料总质量的2％，d₉₀＜0.088mm活性镁铝尖晶石的用量为上述原料总质量的3％，磷酸铝溶液的用量为上述原料总质量的10％。

实施效果：体积密度：2.8g/cm³；耐压强度：110℃×24小时烘后，100MPa，1100℃×3小时烧后，110MPa；抗折强度，110℃×24小时烘后，11MPa，1100℃×3小时烧后，12MPa；1100℃×3小时烧后线变化率+0.1％。

实施例4

一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，各组分的质量百分比如下：

10-5mm特级矾土熟料：29％、5-3mm特级矾土熟料：18％、d₉₀＜0.088mm特级矾土熟料：20％、3-1mm棕刚玉：11％、1-0.088mm棕刚玉：9％、d₉₅＜0.020mm α-氧化铝微粉：5％、硅微粉：3％、工业级氧化铬绿：5％；外加剂中：外加剂中水化氧化铝的用量为上述原料总质量的2％，d₉₀＜0.088mm活性镁铝尖晶石的用量为上述原料总质量的3％，磷酸铝溶液的用量为上述原料总质量的10％。

实施效果：体积密度：2.85g/cm³；耐压强度：110℃×24小时烘后，125MPa，1100℃×3小时烧后，136MPa；抗折强度，110℃×24小时烘后，12MPa，1100℃×3小时烧后，15MPa；1100℃×3小时烧后线变化率+0.1％。

实施例5

一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，各组分的质量百分比如下：

10-5mm特级矾土熟料：27％、5-3mm特级矾土熟料：18％、d₉₀＜0.088mm特级矾土熟料：20％、3-1mm棕刚玉：11％、1-0.088mm棕刚玉：9％、0.7mm以下的脱硅锆：2％，d₉₅＜0.020mm α-氧化铝微粉：5％、硅微粉：3％、工业级氧化铬绿：5％；外加剂中：外加剂中水化氧化铝的用量为上述原料总质量的2％，d₉₀＜0.088mm活性镁铝尖晶石的用量为上述原料总质量的3％，磷酸铝溶液的用量为上述原料总质量的10％。

实施效果：体积密度：2.87g/cm³；耐压强度：110℃×24小时烘后，120MPa，1100℃×3小时烧后，142MPa；抗折强度，110℃×24小时烘后，12MPa，1100℃×3小时烧后，18MPa；1100℃×3小时烧后线变化率+0.1％。

实施结果及通过实际应用表明所制产品具有高强、防渗、抗裂等优良性能，在多家有色冶炼企业铅熔炼炉炉底使用取得成功，使用寿命从原来的耐火砖砌筑的一年提高到现在的两到三年。

除非另有定义，本申请文件中所述的所有技术术语和科学术语均为本领域的普通技术人员一般所理解的含义，并且其含义与常用字典或者技术词典中的含义基本一致，除非另有定义，对其内涵不应作缩小或过度扩大其含义的解释。

虽然具体实施方式部分已经通过具体实施方式对本发明的技术方案进行了详细阐述，但本领域的普通技术人员应当理解可以在不脱离本发明公开的范围以内，可以采用等同替换或等效变换形式实施。因此，本发明的保护范围并不限于具体实施方式部分的具体实施例，只要没有脱离发明实质的实施方式，均应理解为落在了本发明要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，其特征在于：原料各组分的质量百分比分别为：

10-5mm特级矾土熟料：25-35％、5-3mm特级矾土熟料：15-25％、d₉₀＜0.088mm特级矾土熟料：17-20％、3-1mm棕刚玉：8-12％、1-0.088mm棕刚玉：8-12％、d₉₅＜0.020mm α-氧化铝微粉：3-5％、硅微粉：3-5％、工业级氧化铬绿：3-5％；上述原料组分质量百分比的总和为100％，此外还含有外加剂中，外加剂中复合促硬剂的用量为上述原料总质量的3-5％，磷酸铝溶液的用量为上述原料总质量的10-12％；其中，所述d₉₀是指粉体中占总量90％小颗粒和占总量10％大颗粒的分界尺寸；所述d₉₅是指粉体中占总量95％小颗粒和占总量5％大颗粒的分界尺寸；所述特级矾土熟料中Al₂O₃的含量≥85wt％，所述棕刚玉中Al₂O₃的含量≥94.5wt％，所述α-氧化铝微粉中Al₂O₃的含量≥98.5wt％；所述硅微粉中SiO₂的含量≥92wt％；所述工业级氧化铬绿中Cr₂O₃≥97wt％，所述复合促硬剂为水化氧化铝和d₉₀＜0.088mm活性镁铝尖晶石的任意混合物，并且所述活性镁铝尖晶石中MgO与Al₂O₃的摩尔比为1∶1～3∶7；所述磷酸铝溶液中P₂O与Al₂O₃的摩尔比为1∶3.2。

2.权利要求1所述的铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，其特征在于：所述特级矾土熟料中Al₂O₃的含量≥85wt％，Fe₂O₃的含量≤1.8wt％，TiO₂的含量≤0.4％，CaO+MgO的含量≤0.4％，K₂O+Na₂O的含量≤0.4％。

3.权利要求1所述的铅熔炼炉炉底用耐火浇注材料，其特征在于：所述棕刚玉中Al₂O₃的含量≥94.5wt％，Fe₂O₃的含量≤0.30wt％，TiO₂的含量在1.70wt％～3.40wt％之间，CaO的含量≤0.42％，SiO₂的含量≤1.00％。