CN105669220B - 一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖及其制备方法。其技术方案是：以66~76wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以20~30wt%的铬铁渣细粉、1~2wt%的三氧化二钒细粉和2.1~2.9wt%的三氧化二钇细粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混合0.5~1h，再将混合后的基质料加入所述骨料中，混合5~8min；然后外加占所述基质料与所述骨料之和5~7wt%的铝溶胶，混合8~10min，在25~35℃条件下困料0.3~0.5h，机压成型，在100~110℃条件下干燥12~24h，最后在1550~1650℃条件下保温3~6h，制得澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖。本发明具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖高温体积稳定性好和抗渣侵蚀性能强。

Description

一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖及其制备方法
技术领域
本发明属于澳斯麦特炉内衬技术领域。具体涉及一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖及其制备方法。
背景技术
澳斯麦特炉是火法工艺炼铜中的冰铜冶炼设备。澳斯麦特炉在熔炼过程中熔炼温度约为1200℃，在炼铜过程中承受熔体的侵蚀与冲刷，使得澳斯麦特炉内衬砖的使用寿命降低。
目前，澳斯麦特炉内衬用耐火砖主要为镁铬砖和镁铝钛砖。
采用镁铬砖作为澳斯麦特炉内衬用耐火材料，由于熔炼过程的熔炼温度较低，熔渣粘度较低，具有极强的浸润性和渗透性。因此在使用时，渣线部位的渗透变质层比较厚，结构疏松，很容易出现结构剥落的现象，而且镁铬质耐火材料具有较强的亲水性，遇水会发生水解反应，造成耐火砖“粉化”而脱落。
采用镁铝钛砖作为澳斯麦特炉内衬用耐火材料，TiO2的加入起烧结助剂的作用，使得内衬用耐火材料的烧结温度降低，形成许多封闭的微孔结构，改善了内衬用耐火材料的抗热震性，但微裂纹的存在也大大降低了内衬用耐火材料的抗熔渣侵蚀/渗透性能。
此外，澳斯麦特炉内衬用耐火材料所采用的高纯镁砂、铬精矿和高纯尖晶石等耐火原料的成本均较高，提高了澳斯麦特炉内衬耐火材料的开发成本，从而降低了澳斯麦特炉内衬用耐火材料的竞争力。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低廉、工艺简单的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的制备方法；用该方法制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的高温体积稳定性好和抗渣侵蚀性能强。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的具体步骤是：以66~76wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以20~30wt%的铬铁渣细粉、1~2wt%的三氧化二钒细粉和2.1~2.9wt%的三氧化二钇细粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混合0.5~1h，再将混合后的基质料加入所述骨料中，混合5~8min；然后外加占所述基质料与所述骨料之和5~7wt%的铝溶胶，混合8~10min，在25~35℃条件下困料0.3~0.5h，机压成型，在100~110℃条件下干燥12~24h，最后在1550~1650℃条件下保温3~6h，制得澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖。
所述铬铁渣颗粒为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，主要物相为刚玉和铝铬尖晶石；所述铬铁渣颗粒的主要化学成分是：Al2O3为80~85wt%，Cr2O3为10~15wt%，Fe2O3＜2wt%，MgO<2wt%；所述铬铁渣颗粒的粒度为0.1~5mm。
所述铬铁渣细粉为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，主要物相为刚玉和铝铬尖晶石；所述铬铁渣细粉的主要化学成分是：Al2O3为80~85wt%，Cr2O3为10~15wt%，Fe2O3＜2wt%，MgO<2wt%；所述铬铁渣细粉的粒度为0.074~0.088mm。
所述三氧化二钒细粉中的V2O3＞99wt%，粒径为1~10μm。
所述三氧化二钇细粉中的Y2O3＞99wt%，粒径为1~10μm。
所述铝溶胶中的Al2O3为20~25wt%，pH值为2~5。
所述机压成型的压力为150~180MPa。
由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明采用铬铁渣为主要原料，大大降低了澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的生产成本。
2、本发明无需特殊的制备设备和处理技术，节省投资和劳动力，工艺流程简单。
3、本发明利用原料组分间的固溶反应生成高熔点尖晶石，粘附在炉衬上形成保护层，保护层的形成不仅提高了炉衬的抗冲刷侵蚀，还能阻止熔体渗入砖内。
本发明制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖经测定：1650℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为7~12%；1200℃热膨胀率为0.3~0.8%。
4、本发明使用酸性的铝溶胶为结合剂，酸性可以有效除去铝铬渣中的金属杂质，防止在后期烧制过程中可能由金属产生的不可控制的体积变化，从而影响其高温体积稳定性。高温下铝溶胶变为Al2O3细粉，增加铝含量的同时也促进了烧结，提高了澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的高温体积稳定性。
因此，本发明具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖高温体积稳定性好和抗渣侵蚀性能强。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述铬铁渣颗粒为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，主要物相为刚玉和铝铬尖晶石；所述铬铁渣颗粒的主要化学成分是：Al2O3为80~85wt%，Cr2O3为10~15wt%，Fe2O3＜2wt%，MgO<2wt%；所述铬铁渣颗粒的粒度为0.1~5mm。
所述铬铁渣细粉为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，主要物相为刚玉和铝铬尖晶石；所述铬铁渣细粉的主要化学成分是：Al2O3为80~85wt%，Cr2O3为10~15wt%，Fe2O3＜2wt%，MgO<2wt%；所述铬铁渣细粉的粒度为0.074~0.088mm。
所述三氧化二钒细粉中的V2O3＞99wt%，粒径为1~10μm。
所述三氧化二钇细粉中的Y2O3＞99wt%，粒径为1~10μm。
所述铝溶胶中的Al2O3为20~25wt%，pH值为2~5。
所述机压成型的压力为150~180MPa。
实施例1
一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖及其制备方法。以66~70wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以26~30wt%的铬铁渣细粉、1~1.4wt%的三氧化二钒细粉和2.1~2.6wt%的三氧化二钇细粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混合0.5~1h，再将混合后的基质料加入所述骨料中，混合5~8min；然后外加占所述基质料与所述骨料之和5~6wt%的铝溶胶，混合8~10min，在25~35℃条件下困料0.3~0.5h，机压成型，在100~110℃条件下干燥12~24h，最后在1550~1600℃条件下保温3~5h，制得澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖。
本实施例制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖经测定：1650℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为10~12%；1200℃热膨胀率为0.6~0.8%。
实施例2
一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖及其制备方法。以68~72wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以24~28wt%的铬铁渣细粉、1.2~1.6wt%的三氧化二钒细粉和2.2~2.7wt%的三氧化二钇细粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混合0.5~1h，再将混合后的基质料加入所述骨料中，混合5~8min；然后外加占所述基质料与所述骨料之和5~6wt%的铝溶胶，混合8~10min，在25~35℃条件下困料0.3~0.5h，机压成型，在100~110℃条件下干燥12~24h，最后在1550~1600℃条件下保温3~5h，制得澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖。
本实施例制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖经测定：1650℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为9~11%；1200℃热膨胀率为0.5~0.7%。
实施例3
一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖及其制备方法。以70~74wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以22~26wt%的铬铁渣细粉、1.4~1.8wt%的三氧化二钒细粉和2.3~2.8wt%的三氧化二钇细粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混合0.5~1h，再将混合后的基质料加入所述骨料中，混合5~8min；然后外加占所述基质料与所述骨料之和6~7wt%的铝溶胶，混合8~10min，在25~35℃条件下困料0.3~0.5h，机压成型，在100~110℃条件下干燥12~24h，最后在1600~1650℃条件下保温4~6h，制得澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖。
本实施例制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖经测定：1650℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为8~10%；1200℃热膨胀率为0.4~0.6%。
实施例4
一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖及其制备方法。以72~76wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以20~24wt%的铬铁渣细粉、1.6~2wt%的三氧化二钒细粉和2.4~2.9wt%的三氧化二钇细粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混合0.5~1h，再将混合后的基质料加入所述骨料中，混合5~8min；然后外加占所述基质料与所述骨料之和6~7wt%的铝溶胶，混合8~10min，在25~35℃条件下困料0.3~0.5h，机压成型，在100~110℃条件下干燥12~24h，最后在1600~1650℃条件下保温4~6h，制得澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖。
本实施例制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖经测定：1650℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为7~9%；1200℃热膨胀率为0.3~0.5%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式采用铬铁渣为主要原料，大大降低了澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的生产成本。
2、本具体实施方式无需特殊的制备设备和处理技术，节省投资和劳动力，工艺流程简单。
3、本具体实施方式利用原料组分间的固溶反应生成高熔点尖晶石，粘附在炉衬上形成保护层，保护层的形成不仅提高了炉衬的抗冲刷侵蚀，还能阻止熔体渗入砖内。
本具体实施方式制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖经测定：1650℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为7~12%；1200℃热膨胀率为0.3~0.8%。
4、本具体实施方式使用酸性的铝溶胶为结合剂，酸性可以有效除去铝铬渣中的金属杂质，防止在后期烧制过程中可能由金属产生的不可控制的体积变化，从而影响其高温体积稳定性。高温下铝溶胶变为Al2O3细粉，增加铝含量的同时也促进了烧结，提高了澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的高温体积稳定性。
因此，本具体实施方式具有成本低廉和工艺简单的特点；所制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖高温体积稳定性好和抗渣侵蚀性能强。

Claims (6)

1.一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的制备方法，其特征在于以66～76wt％的铬铁渣颗粒为骨料，以20～30wt％的铬铁渣细粉、1～2wt％的三氧化二钒细粉和2.1～2.9wt％的三氧化二钇细粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混合0.5～1h，再将混合后的基质料加入所述骨料中，混合5～8min；然后外加占所述基质料与所述骨料之和5～7wt％的铝溶胶，混合8～10min，在25～35℃条件下困料0.3～0.5h，机压成型，在100～110℃条件下干燥12～24h，最后在1550～1650℃条件下保温3～6h，制得澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖；
所述铬铁渣颗粒为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，主要物相为刚玉和铝铬尖晶石；所述铬铁渣颗粒的主要化学成分是：Al2O3为80～85wt％，Cr2O3为10～15wt％，Fe2O3＜2wt％，MgO<2wt％；所述铬铁渣颗粒的粒度为0.1～5mm；
所述铬铁渣细粉为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，主要物相为刚玉和铝铬尖晶石；所述铬铁渣细粉的主要化学成分是：Al2O3为80～85wt％，Cr2O3为10～15wt％，Fe2O3＜2wt％，MgO<2wt％；所述铬铁渣细粉的粒度为0.074～0.088mm。
2.根据权利要求1所述的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的制备方法，其特征在于所述三氧化二钒细粉中的V2O3＞99wt％，粒径为1～10μm。
3.根据权利要求1所述的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的制备方法，其特征在于所述三氧化二钇细粉中的Y2O3＞99wt％，粒径为1～10μm。
4.根据权利要求1所述的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的制备方法，其特征在于所述铝溶胶中的Al2O3为20～25wt％，pH值为2～5。
5.根据权利要求1所述的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的制备方法，其特征在于所述机压成型的压力为150～180MPa。
6.一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖，其特征在于所述澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖是根据权利要求1～5项中任一项所述的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖的制备方法所制备的澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖。
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