CN103332940B - 铜熔炼炉用半再结合镁铬砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜熔炼炉用半再结合镁铬砖，由电熔镁铬合成料、高纯镁砂、铬精矿、烧结镁铬合成料、Cr2O3超细粉、金属外加剂、添加剂、结合剂制成；本发明制备的半再结合镁铬砖致密度高、气孔率低，高温强度高，抗热震性、抗渣侵蚀能力均优于铜熔炼炉目前使用的硅砖、再结合镁铬砖同时，半再结合镁铬砖比组成相当的再结合镁铬砖成本低，在一定范围内可替代再结合镁铬砖，可用于铜熔炼炉炉顶、渣线、喷嘴及其他侵蚀严重部位，在有色金属冶炼行业，特别是铜熔炼工艺具有降本增效的客观经济效益。

Description

铜熔炼炉用半再结合镁铬砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铜熔炼炉用炉衬材料及其制备方法，具体为铜熔炼炉用半再结合镁铬砖及其制备方法。
背景技术
传统的铜熔炼炉所用耐火炉衬主要包括硅砖、高铝砖、镁砖、镁铬砖，由于受化学侵蚀和渗透，以及急剧的周期性温度变化等影响，砖体容易变形；而采用较为先进的直接结合镁铬砖，虽具有优异的热震稳定性，但抗侵蚀性不强；或者电熔再结合镁铬砖，其抗侵蚀性能强，但热震稳定性不好。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种抗侵蚀性能、热震稳定性都好的铜熔炼炉用半再结合镁铬砖，采取的技术方案是：
铜熔炼炉用半再结合镁铬砖，原料的重量份数为：电熔镁铬合成料30～38份，高纯镁砂20～25份，铬精矿6～10份，烧结镁铬合成料25～30份，Cr2O3超细粉3～5份，金属外加剂0.1～0.4份，添加剂2～5份，结合剂4～6份；
金属外加剂为Fe金属粉、Cr金属粉、Fe-Cr金属粉中的一种；
添加剂为粒度0.1mm～0.2mm的CaCO3、MgCO3中的一种。
结合剂为亚硫酸纸浆废液、液态热塑性酚醛树脂、木质素磺酸钠溶液中的一种。
电熔镁铬合成料粒度为6-3mm、3-1mm两种，其重量份数分别为16～18、14～20；
优选的，烧成镁铬砂合成料粒度为小于0.088mm。
此种铜熔炼炉用半再结合镁铬砖的制备方法，包括下面的步骤：
1)将高纯镁砂、铬精矿入球磨机共磨至粒度小于0.088mm占95％以上；
2)配料：将电熔镁铬合成料、高纯镁砂、铬精矿、烧结镁铬合成料、Cr2O3超细粉、金属外加剂、添加剂按重量分数配比称料倒入混碾机中，先干混3～5分钟混合均匀，再加入结合剂混合15～20分钟；
3)成型：待混碾完成后采用630T或1000T摩擦压机压制成型；
4)干燥：成型砖坯经200℃干燥，干燥至水分含量小于0.5％；
5)烧结：干燥后砖坯进隧道窑内氧化气氛烧结，烧结温度1700～1750℃，保温时间为3-6小时；
6)浸盐处理：将烧后的镁铬砖放入压力锅真空装置中抽真空处理，真空装置内的绝对压力不大于0.03bar，使砖块中的气体被尽可能吸出，然后注入MgCl2饱和溶液完全淹没砖块进行浸渍，一小时后拿出被浸砖块，在低温大风量条件下干燥。
本发明提供的半再结合镁铬砖，通过添加适量的金属粉，使它们在烧结时氧化，以降低镁铬砖的气孔率并在基质中形成微气孔结构，提高了其抗热震稳定性；同时，采用浸盐工艺对砖块进行特种复合盐溶液的浸渍，并快速干燥使这种复合盐完全充填砖块的气孔，在高温使用条件下盐被分解成耐高温相，能有效阻挡熔渣和钢液的浸蚀，抑制了熔渣与砖的化学反应，从而大大提高砖的抗结构应力的剥落损坏。所以本发明制备的半再结合镁铬砖致密度高、气孔率低，高温强度高，抗热震性、抗渣侵蚀能力均优于铜熔炼炉目前使用的硅砖、再结合镁铬砖；同时，半再结合镁铬砖比组成相当的再结合镁铬砖成本低，性价比高，在一定范围内可替代再结合镁铬砖。
具体实施方式
结合具体实施例说明本发明的具体实施方式：
实施例1
铜熔炼炉用半再结合镁铬砖原料如表1：
表1 铜熔炼炉用半再结合镁铬砖所含原料
原料名称 重量份
6-3mm电熔镁铬合成料 18
3-1mm电熔镁铬合成料 20
高纯镁砂 21
铬精矿 10
1-0mm烧结镁铬合成料 25
2μmCr2O3超细粉 3
Cr金属粉 0.2
0.2mmCaCO3 3
亚硫酸纸浆废液 4.8
此种铜熔炼用半再结合镁铬砖的制造方法包含以下步骤：
1)按照表1所述的高纯镁砂、铬精矿的重量份数称量后入球磨机共磨至粒度小于0.088mm占95％以上；
2)配料：按照表1所述的电熔镁铬合成料、高纯镁砂和铬精矿的共磨料、烧结镁铬合成料、Cr2O3超细粉、金属外加剂、添加剂按重量分数配比称料倒入混碾机中，先干混3～5分钟混合均匀，再加入结合剂混合15～20分钟；
3)成型：待混碾完成后采用630T摩擦压机压制成型；
4)干燥：成型砖坯经200℃干燥，干燥至水分含量小于0.5％；
5)烧结：干燥后砖坯进隧道窑内氧化气氛烧结，烧结温度1740℃，保温时间为3小时；
6)浸盐处理：将烧后的镁铬砖放入压力锅真空装置中抽真空处理(绝对压力不大于0.03bar)，使砖块中的气体被尽可能吸出，然后注入MgCl2饱和溶液完全淹没砖块进行浸渍，一小时后拿出被浸砖块，在低温大风量条件下干燥。
实施例2
铜熔炼用半再结合镁铬砖所含原料如下表2：
表2 铜熔炼炉用半再结合镁铬砖所含原料
原料名称 重量份
6-3mm电熔镁铬合成料 20
3-1mm电熔镁铬合成料 16
高纯镁砂 22
铬精矿 6
1-0mm烧结镁铬合成料 26
2μm Cr2O3超细粉 5
Fe-Cr金属粉 0.4
0.2mmMgCO3 5
液态热塑性酚醛树脂 4.2
本实施例中制备铜熔炼用半再结合镁铬砖，烧结温度为1700℃，保温时间为4小时，其余步骤与实施例1相同。
实施例3
铜熔炼炉用半再结合镁铬砖所含原料如下表3：
表3 铜熔炼炉用半再结合镁铬砖所含原料
原料名称 重量份
6-3mm电熔镁铬合成料 16
3-1mm电熔镁铬合成料 19
高纯镁砂 22
铬精矿 9
1-0mm烧结镁铬合成料 28
2μm Cr2O3超细粉 4
Fe金属粉 0.1
0.2mmMgCO3 2
木质素磺酸钠溶液 5.5
本实施例中制备铜熔炼炉用半再结合镁铬砖，烧结温度为1750℃，保温时间为4.5小时，其余步骤与实施例1相同。
实施例4
铜熔炼炉用半再结合镁铬砖所含原料如下表4：
表4 铜熔炼炉用半再结合镁铬砖所含原料
原料名称 重量份
6-3mm电熔镁铬合成料 18
3-1mm电熔镁铬合成料 14
高纯镁砂 20
铬精矿 9
1-0mm烧结镁铬合成料 30
2μm Cr2O3超细粉 5
Fe-Cr金属粉 0.2
0.2mmCaCO3 4
液态热塑性酚醛树脂 4
本实施例中制备铜熔炼炉用半再结合镁铬砖，烧结温度为1730℃，保温时间为6小时，其余骤与实施例1相同。
实施例5
铜熔炼吹风管耐火管所含原料如下表5：
表5 铜熔炼炉用半再结合镁铬砖所含原料
原料名称 重量份
6-3mm电熔镁铬合成料 18
3-1mm电熔镁铬合成料 12
高纯镁砂 25
铬精矿 7
1-0mm烧结镁铬合成料 30
2μm Cr2O3超细粉 4
Fe-Cr金属粉 0.3
0.2mmMgCO3 4
亚硫酸纸浆废液 5.2
本实施例中制备铜熔炼炉用半再结合镁铬砖，烧结温度为1720℃，保温时间为5小时，其余骤与实施例1相同。
由实施例1-5制备的半再结合镁铬砖的性能指标如下表6：
表6 铜熔炼炉用半再结合镁铬砖部分的性能指标
由上表可知，所制成的铜熔炼炉用半再结合镁铬砖高温荷重软化温度均在1700℃以上，说明此种半再结合镁铬砖对高温和荷重共同作用具有较好的抵抗性能；抗热震性测试表明，升温至1100℃，水冷，均超过8次才产生宏观裂纹，说明其具有较好的抗热震性；而耐压强度一项均在50MPa之上，说明其强度很高；耐火管的化学成分决定其对硅、铁、钙、铝的氧化物、SO2等气体具备很好的耐侵蚀能力；综上可知，它可耐铜渣、烟气的冲刷振动和热震变化，性价比高。

Claims (5)

1.铜熔炼炉用半再结合镁铬砖，其特征在于：原料的重量份数为：电熔镁铬合成料30～38份，高纯镁砂20～25份，铬精矿6～10份，烧结镁铬合成料25～30份，Cr2O3超细粉3～5份，金属外加剂0.1～0.4份，添加剂2～5份，结合剂4～6份；所述的添加剂为粒度0.1mm～0.2mm的CaCO3、MgCO3中的一种。
2.根据权利要求1所述的铜熔炼炉用半再结合镁铬砖，其特征在于：所述的金属外加剂为Fe金属粉、Cr金属粉、Fe-Cr金属粉中的一种。
3.根据权利要求1所述的铜熔炼炉用半再结合镁铬砖，其特征在于：所述的结合剂为亚硫酸纸浆废液、液态热塑性酚醛树脂、木质素磺酸钠溶液中的一种。
4.根据权利要求1所述的铜熔炼炉用半再结合镁铬砖，其特征在于：所述的电熔镁铬合成料粒度为6-3mm、3-1mm两种，其重量份数分别为16～18份、14～20份。
5.根据权利要求1所述的铜熔炼炉用半再结合镁铬砖的制备方法，包括以下步骤：
1)将高纯镁砂、铬精矿入球磨机共磨至粒度小于0.088mm占95％以上；
2)配料：将电熔镁铬合成料、高纯镁砂、铬精矿、烧结镁铬合成料、Cr2O3超细粉、金属外加剂、添加剂按重量分数配比称料倒入混碾机中，先干混3～5分钟混合均匀，再加入结合剂混合15～20分钟；
3)成型：待混碾完成后采用630T或1000T摩擦压机压制成型；
4)干燥：成型砖坯经200℃干燥，干燥至水分含量小于0.5％；
5)烧结：干燥后砖坯进隧道窑内氧化气氛烧结，烧结温度1700～1750℃，保温时间为3-6小时；
6)浸盐处理：将烧后的镁铬砖放入压力锅真空装置中抽真空处理，真空装置内的绝对压力不大于0.03bar，使砖块中的气体被尽可能吸出，然后注入MgCl2饱和溶液完全淹没砖块进行浸渍，一小时后拿出被浸砖块，在低温大风量条件下干燥。
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