CN103896608B - 一种铬刚玉钛砖及其生产方法 - Google Patents

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一种铬刚玉钛砖的生产方法，将粒度为5mm～3mm、3mm～1mm、1mm～0mm、180目和325目的铬刚玉料混合，加入磷酸，搅拌均匀，放置≥24h；取钛白粉或加入到经困料的铬刚玉混合料中进行混合，再加入石灰，混合均匀得混合料，再加入磷酸二氢铝，进行混练；压制成型，经高温烧成，得到铬刚玉钛砖。优点是：工艺简单，成本低廉，可以提高制品热震稳定性，抗渣侵蚀效果好；氧化钛与氧化钙经高温生成钛酸钙，熔点高达1850℃，抗渣侵蚀能力强；制得的铬刚玉钛砖热震稳定性≥7次，能满足有色冶金炉窑特殊部位的使用要求。

Description

一种铬刚玉钛砖及其生产方法
技术领域
本发明属于耐火材料领域，特别涉及一种铬刚玉钛砖及其生产方法。
背景技术
有色金属窑炉用耐火材料工作环境恶劣，尤其是在渣线部位和反应带，对耐火材料的要求较高。而现有技术生产的耐火材料存在抗熔渣侵蚀性和热震稳定性较差的问题，无法满足有色冶金炉窑渣线部位和反应带特殊部位的使用要求。
铬刚玉是用工业氧化铝与氧化铬绿电熔生产的，或是用铝热法生产金属铬的副产品铝铬渣，经过高温处理，氧化铝变成高温溶液与部分未被还原的氧化铬形成的固熔体，即为铬刚玉。铬刚玉主要矿物组成为α-Al2O3和Cr2O3的固熔体，其中 Al2O3+Cr2O3质量百分含量一般≥90%，是一种抗侵蚀性能优秀的耐火材料。
高钛渣（High Titanium Slag）是经过物理生产过程而形成的钛矿富集物俗称，通过电炉加热熔化钛矿，使钛矿中二氧化钛和铁熔化分离后得到的二氧化钛高含量的富集物；高钛渣既不是废渣，也不是副产物，而是生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品的优质原料。钛白粉主要成分为二氧化钛(TiO2)，是一种多晶化合物，其质点呈规则排列，具有格子构造。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种具有良好的抗熔渣侵蚀和热震稳定性，可用于有色金属窑炉渣线部位和反应带的铬刚玉钛砖及其生产方法。
本发明的技术解决方案是：
一种铬刚玉钛砖，按重量份数计由以下成份组成：
铬刚玉                 90份～99.5份；
钛白粉或高钛渣   0.5份～10份；
石灰                      1份～8份；
所述铬刚玉中Al2O3质量百分比含量为82%～84%、 Cr2O3质量百分比含量为12%～14%、Al2O3和 Cr2O3总量的质量百分比含量≥96%；
所述钛白粉中TiO2质量百分比含量≥98%；
所述高钛渣中TiO2质量百分比含量90%～94%；
所述石灰中CaO质量百分比含量≥80%。
一种铬刚玉钛砖的生产方法，具体步骤如下：
a．原材料及加工
将铬刚玉进行破碎至粒度≤5mm；将高钛渣细磨至粒度为180目，或取粒度为325目的钛白粉；将石灰细磨至粒度为180目；所述铬刚玉中Al2O3质量百分比含量为82%～84%、 Cr2O3质量百分比含量为12%～14%、Al2O3和 Cr2O3总量的质量百分比含量≥96%；所述钛白粉中TiO2质量百分比含量≥98%；所述高钛渣中TiO2质量百分比含量90%～94%；所述石灰中CaO质量百分比含量≥80%；
b．筛分
将经破碎的铬刚玉进行筛选分级得到铬刚玉料，分级粒度分别为5mm～3mm、3mm～1mm和1mm～0mm的颗粒料以及180目和325目的粉料；
c．困料
按重量份数计取90份～99.5份的经筛分粒度为5mm～3mm、3mm～1mm、1mm～0mm、180目和325目的铬刚玉料混合，得到铬刚玉混合料，再加入占铬刚玉混合料总质量3%～4%的结合剂磷酸，搅拌均匀，放置≥24h；
d．二次混练
按重量份数计取0.5份～10份粒度为325目的钛白粉或粒度为180目的高钛渣加入到经困料的铬刚玉混合料中进行混合，再加入1份～8份粒度为180目的石灰，混合均匀得混合料，再加入占混合料总质量1%～2%的结合剂磷酸二氢铝，进行混练；
e．成型与制砖
将经混练的混合料进行压制成型，经1400℃～1500℃高温烧成，保温20h～26h，得到铬刚玉钛砖。
步骤c的铬刚玉混合料配料时，按重量份数计，粒度为5mm～3mm的铬刚玉颗粒料为28份～31份、粒度为3mm～1mm的铬刚玉颗粒料为25份～28份、粒度为1mm～0mm的铬刚玉颗粒料为11份～13份、粒度为180目的铬刚玉粉料为24份～26份、粒度为325目的铬刚玉粉料为2份～4份。
压制成型时，压制压力为300Mpa～630Mpa。
本发明的有益效果：
1、工艺简单，以铬刚玉、钛白粉或高钛渣、石灰为原料，在铬刚玉中引入了其它固相即钛白粉和添加剂石灰，钛白粉可促进烧结，促进制品致密化，同时可以提高制品热震稳定性，抗渣侵蚀效果好；氧化钛与氧化钙经高温生成钛酸钙，熔点高达1850℃，抗渣侵蚀能力强；制得的铬刚玉钛砖热震稳定性≥7次，能满足有色冶金炉窑特殊部位的使用要求。
2、先以磷酸作为结合剂进行困料，磷酸可以与原料中的金属杂质反应产生气体，能防止制砖过程中打成砖坯变形，然后再以磷酸二氢铝为结合剂，磷酸二氢铝在常温上固化，液体和固体化学结合力强，耐高温、抗震动、抗剥落、耐高温气流冲刷，可以使混合料的结合性能更好，可塑性强、流动性好，易于成型。制得的铬刚玉钛砖的化学成分和理化指标如表1所示：
表1 本发明铬刚玉钛砖的化学成分和理化指标表
具体实施方式
实施例1
铬刚玉钛砖的组成成份为：
铬刚玉           900kg；
高钛渣           100kg；
石灰              80kg；
所述铬刚玉中Al2O3质量百分比含量为82%～84%、 Cr2O3质量百分比含量为12%～14%、Al2O3和 Cr2O3总量的质量百分比含量≥96%；所述高钛渣中TiO2质量百分比含量90%～94%；所述石灰中CaO质量百分比含量≥80%。
具体制备步骤如下：
a．原材料及加工
将铬刚玉进行破碎至粒度≤5mm；将高钛渣细磨至粒度为180目；将石灰细磨至粒度为180目；
b．筛分
将经破碎的铬刚玉进行筛选分级，分级粒度分别为5mm～3mm、3mm～1mm、1mm～0mm的颗粒料以及180目和325目的粉料；
c．困料
取280kg粒度为5mm～3mm的铬刚玉颗粒料、250kg粒度为3mm～1mm的铬刚玉颗粒料、110kg粒度为1mm～0mm的铬刚玉颗粒料、240kg粒度为180目的铬刚玉粉料、20kg粒度为325目的铬刚玉粉料混合，再加入27kg磷酸，搅拌均匀，放置24h；
d．二次混练
取100kg粒度为180目的高钛渣加入到经困料的铬刚玉混合料中进行混合，再加入80kg粒度为180目的石灰，再加入11.07kg磷酸二氢铝，进行混练；
e．成型与制砖
将经混练的混合料使用摩擦压砖机，在300Mpa压力下压制成型，经1400℃高温烧成，保温26h，得到铬刚玉钛砖。
实施例2
铬刚玉钛砖的组成成份为：
铬刚玉          995kg；
钛白粉          5kg；
石灰             10kg；
所述铬刚玉中Al2O3质量百分比含量为82%～84%、 Cr2O3质量百分比含量为12%～14%、Al2O3和 Cr2O3总量的质量百分比含量≥96%；所述钛白粉中TiO2质量百分比含量≥98%；所述石灰中CaO质量百分比含量≥80%。
具体制备步骤如下：
a．原材料及加工
将铬刚玉进行破碎至粒度≤5mm；取粒度为325目的钛白粉；将石灰细磨至粒度为180目；
b．筛分
将经破碎的铬刚玉进行筛选分级，分级粒度分别为5mm～3mm、3mm～1mm、1mm～0mm的颗粒料以及180目和325目的粉料；
c．困料
将290kg粒度为5mm～3mm的铬刚玉颗粒料、275kg粒度为3mm～1mm的铬刚玉颗粒料、130kg粒度为1mm～0mm的铬刚玉颗粒料、260kg粒度为180目的铬刚玉粉料、40kg粒度为325目的铬刚玉粉料混合，再加入39.8kg磷酸，搅拌均匀，放置36h；
d．二次混练
取5kg粒度为325目的钛白粉加入到经困料的铬刚玉混合料中进行混合，再加入10kg粒度为180目的石灰，混合均匀得混合料，再加入21kg磷酸二氢铝，进行混练；
e．成型与制品
将经混练的混合料使用摩擦压砖机，在300Mpa压力下压制成型，经1500℃高温烧成，保温20h，得到铬刚玉钛砖。
实施例3
铬刚玉钛砖的组成成份为：
铬刚玉           990kg；
高钛渣           50kg；
石灰              50kg；
所述铬刚玉中Al2O3质量百分比含量为82%～84%、 Cr2O3质量百分比含量为12%～14%、Al2O3和 Cr2O3总量的质量百分比含量≥96%；所述高钛渣中TiO2质量百分比含量90%～94%；所述石灰中CaO质量百分比含量≥80%。
具体制备步骤如下：
a．原材料及加工
将铬刚玉进行破碎至粒度≤5mm；将高钛渣细磨至粒度为180目；将石灰细磨至粒度为180目；
b．筛分
将经破碎的铬刚玉进行筛选分级，分级粒度分别为5mm～3mm、3mm～1mm、1mm～0mm的颗粒料以及180目和325目的粉料；
c．困料
取310kg粒度为5mm～3mm的铬刚玉颗粒料、取280kg粒度为3mm～1mm的铬刚玉颗粒料、取120kg粒度为1mm～0mm的铬刚玉颗粒料、取250kg粒度为180目的铬刚玉粉料、取3kg粒度为325目的铬刚玉粉料混合，再加入35kg磷酸，搅拌均匀，放置≥24h；
d．二次混练
取50kg粒度为180目的高钛渣加入到经困料的铬刚玉混合料中进行混合，再加入50kg粒度为180目的石灰，混合均匀得混合料，再加入17kg磷酸二氢铝，进行混练；
e．成型与制品
将经混练的混合料使用摩擦压砖机，在630Mpa压力下压制成型，经1450℃高温烧成，保温24h，得到铬刚玉钛砖。
实施例1～实施例3中的钛白粉与高钛渣可以相互替换。
实施例1～实施例3制得的铬刚玉钛砖化学成分和理化指标如表2所示：
表2

Claims (3)

1.一种铬刚玉钛砖的生产方法，其特征是：具体步骤如下：
a．原材料及加工
将铬刚玉进行破碎至粒度≤5mm；将高钛渣细磨至粒度为180目，或取粒度为325目的钛白粉；将石灰细磨至粒度为180目；所述铬刚玉中Al2O3质量百分比含量为82%～84%、 Cr2O3质量百分比含量为12%～14%、Al2O3和 Cr2O3总量的质量百分比含量≥96%；所述钛白粉中TiO2质量百分比含量≥98%；所述高钛渣中TiO2质量百分比含量90%～94%；所述石灰中CaO质量百分比含量≥80%；
b．筛分
将经破碎的铬刚玉进行筛选分级得到铬刚玉料，分级粒度分别为5mm～3mm、3mm～1mm和1mm～0mm的颗粒料以及180目和325目的粉料；
c．困料
按重量份数计取90份～99.5份的经筛分粒度为5mm～3mm、3mm～1mm、1mm～0mm、180目和325目的铬刚玉料混合，得到铬刚玉混合料，再加入占铬刚玉混合料总质量3%～4%的结合剂磷酸，搅拌均匀，放置≥24h；
d．二次混练
按重量份数计取0.5份～10份粒度为325目的钛白粉或粒度为180目的高钛渣加入到经困料的铬刚玉混合料中进行混合，再加入1份～8份粒度为180目的石灰，混合均匀得混合料，再加入占混合料总质量1%～2%的结合剂磷酸二氢铝，进行混练；
e．成型与制砖
将经混练的混合料进行压制成型，经1400℃～1500℃高温烧成，保温20h～26h，得到铬刚玉钛砖。
2.根据权利要求1所述的铬刚玉钛砖的生产方法，其特征是：步骤c的铬刚玉混合料配料时，按重量份数计，粒度为5mm～3mm的铬刚玉颗粒料为28份～31份、粒度为3mm～1mm的铬刚玉颗粒料为25份～28份、粒度为1mm～0mm的铬刚玉颗粒料为11份～13份、粒度为180目的铬刚玉粉料为24份～26份、粒度为325目的铬刚玉粉料为2份～4份。
3.根据权利要求1所述的铬刚玉钛砖的生产方法，其特征是：压制成型时，压制压力为300MPa～630MPa。
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