CN105819875A - 一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料及其制备方法。其技术方案是：以59~64wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以6~11wt%的铬铁渣细粉、21~26wt%的Cr7C3微粉、2~5wt%的碳化硅微粉和1~4wt%的硅微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~12wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护6~12小时，最后在90~110℃条件下保温12~24h，制得澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料。本发明具有制备成本低和工艺简单的特点；所制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的致密度高、强度大、热震稳定性好和抗渣侵蚀性强。

Description

一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于澳斯麦特炼铜炉用耐火浇注料技术领域。具体涉及一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料及其制备方法。
背景技术
澳斯麦特炼铜炉是火法炼铜工业中重要的冶炼设备。澳斯麦特炼铜炉烟道设于炼铜炉顶部，虽然不承受熔炼过程中的高温及液态熔渣的侵蚀，但烟道易受炉渣喷溅和高温烟气冲刷侵蚀的影响，大大降低了炼铜炉烟道内衬材料的使用寿命。此外，烟道中长时间积累的粉尘颗粒在高温条件下易与烟道内衬的耐火材料发生反应，形成低熔相（“粘壁”现象），甚至堵塞烟道，严重影响了澳斯麦特炼铜炉的正常生产。
目前，澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料主要为“刚玉质浇注料”和“镁铬质耐火材料”。
采用“刚玉质浇注料”作为澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火材料，虽耐火度高、高温强度大和耐磨损性好等，但由于刚玉质浇注料的原料种类单一，且刚玉热膨胀系数较大，导致刚玉质浇注料的热震稳定性较差，易产生结构剥落。
采用“镁铬质耐火材料”作为澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火材料，虽高温性能优良，尤其是镁铬尖晶石的引入（或原位生成），较好地缓和了高温使用过程中耐火材料内部的热应力，提高了镁铬质耐火材料的热震稳定性；但由于镁铬尖晶石的引入（或原位生成），引起材料内部热膨胀系数失衡，导致材料内部微裂纹增多，降低了镁铬质耐火材料的致密度，进而降低了镁铬质耐火材料的强度和抗渣侵蚀性能。
此外，刚玉、镁铬尖晶石等耐火原料的成本均较高，提高了澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的开发成本。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种制备成本低和工艺简单的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备方法，用该方法制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的致密度高、强度大、热震稳定性好和抗渣侵蚀性强。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以59~64wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以6~11wt%的铬铁渣细粉、21~26wt%的Cr7C3微粉、2~5wt%的碳化硅微粉和1~4wt%的硅微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~12wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护6~12小时，最后在90~110℃条件下保温12~24h，制得澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料。
所述铬铁渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，铬铁渣的主要物相为刚玉和铝铬尖晶石；铬铁渣的主要化学成分是：Al2O3含量为80~85wt%，Cr2O3含量为10~15wt%，Fe2O3含量≤1wt%。
所述铬铁渣颗粒的粒度为0.1~8mm。
所述铬铁渣细粉的粒度为0.064~0.1mm。
所述Cr7C3微粉中的Cr7C3含量＞98wt%，Cr7C3微粉的粒度为15~20μm。
所述碳化硅微粉的SiC含量＞98wt%，碳化硅微粉的粒度为1~2μm。
所述硅微粉的SiO2含量＞98wt%，硅微粉的粒度为1~2μm。
所述铝溶胶的Al2O3含量为20~30wt%。
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，显著降低了澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备成本；
2、本发明无需特殊的制备设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单；
3、本发明通过使用过程中浇注料组分间的物相反应所引发的体积效应来增强材料的致密度，并缓解浇注料内部的热应力，进而增大了材料的强度，提高了材料的热震稳定性和抗渣侵蚀性。
本发明制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料料经测定：
1550℃×3h烧后体积密度为3.28~3.33g/cm3；1550℃×3h烧后冷态抗折强度为24.6~25.1MPa；1300℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为86~91%；1350℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为3~8%。
因此，本发明具有制备成本低和工艺简单的特点；所制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的致密度高、强度大、热震稳定性好和抗渣侵蚀性强。
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。
实施例1
一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料及其制备方法。所述制备方法是：
以59~61wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以9~11wt%的铬铁渣细粉、24~26wt%的Cr7C3微粉、3~5wt%的碳化硅微粉和2~4wt%的硅微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和11~12wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护6~12小时，最后在90~110℃条件下保温12~24h，制得澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料。
本实施例制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料料经测定：1550℃×3h烧后体积密度为3.31~3.33g/cm3；1550℃×3h烧后冷态抗折强度为24.9~25.1MPa；1300℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为89~91%；1350℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为3~5%。
实施例2
一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料及其制备方法。所述制备方法是：
以60~62wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以8~10wt%的铬铁渣细粉、23~25wt%的Cr7C3微粉、3~5wt%的碳化硅微粉和2~4wt%的硅微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和11~12wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护6~12小时，最后在90~110℃条件下保温12~24h，制得澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料。
本实施例制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料料经测定：1550℃×3h烧后体积密度为3.30~3.32g/cm3；1550℃×3h烧后冷态抗折强度为24.8~25.0MPa；1300℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为88~90%；1350℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为4~6%。
实施例3
一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料及其制备方法。所述制备方法是：
以61~63wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以7~9wt%的铬铁渣细粉、22~24wt%的Cr7C3微粉、2~4wt%的碳化硅微粉和1~3wt%的硅微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~11wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护6~12小时，最后在90~110℃条件下保温12~24h，制得澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料。
本实施例制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料料经测定：1550℃×3h烧后体积密度为3.29~3.31g/cm3；1550℃×3h烧后冷态抗折强度为24.7~24.9MPa；1300℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为87~89%；1350℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为5~7%。
实施例4
一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料及其制备方法。所述制备方法是：
以62~64wt%的铬铁渣颗粒为骨料，以6~8wt%的铬铁渣细粉、21~23wt%的Cr7C3微粉、2~4wt%的碳化硅微粉和1~3wt%的硅微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~11wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护6~12小时，最后在90~110℃条件下保温12~24h，制得澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料。
本实施例制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料料经测定：1550℃×3h烧后体积密度为3.28~3.30g/cm3；1550℃×3h烧后冷态抗折强度为24.6~24.8MPa；1300℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为86~8%；1350℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为8~8%。
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，显著降低了澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备成本；
2、本具体实施方式无需特殊的制备设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单；
3、本具体实施方式通过使用过程中浇注料组分间的物相反应所引发的体积效应来增强材料的致密度，并缓解浇注料内部的热应力，进而增大了材料的强度，提高了材料的热震稳定性和抗渣侵蚀性。
本具体实施方式制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料料经测定：
1550℃×3h烧后体积密度为3.28~3.33g/cm3；1550℃×3h烧后冷态抗折强度为24.6~25.1MPa；1300℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为86~91%；1350℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为3~8%。
因此，本具体实施方式具有制备成本低和工艺简单的特点；所制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的致密度高、强度大、热震稳定性好和抗渣侵蚀性强。

Claims (9)

1.一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备方法，其特征在于以59～64wt％的铬铁渣颗粒为骨料，以6～11wt％的铬铁渣细粉、21～26wt％的Cr7C3微粉、2～5wt％的碳化硅微粉和1～4wt％的硅微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和10～12wt％的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温条件下养护6～12小时，最后在90～110℃条件下保温12～24h，制得澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料。
2.根据权利要求1所述的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述铬铁渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，铬铁渣的主要物相为刚玉和铝铬尖晶石；铬铁渣的主要化学成分是：Al2O3含量为80～85wt％，Cr2O3含量为10～15wt％，Fe2O3含量≤1wt％。
3.根据权利要求1或2所述的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述铬铁渣颗粒的粒度为0.1～8mm。
4.根据权利要求1或2所述的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述铬铁渣细粉的粒度为0.064～0.1mm。
5.根据权利要求1所述的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述Cr7C3微粉中的Cr7C3含量＞98wt％，Cr7C3微粉的粒度为15～20μm。
6.根据权利要求1所述的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述碳化硅微粉的SiC含量＞98wt％，碳化硅微粉的粒度为1～2μm。
7.根据权利要求1所述的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述硅微粉的SiO2含量＞98wt％，硅微粉的粒度为1～2μm。
8.根据权利要求1所述的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备方法，其特征在于所述铝溶胶的Al2O3含量为20～30wt％。
9.一种澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料，其特征在于所述澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料是根据权利要求1～8项中任一项所述的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料的制备方法所制备的澳斯麦特炼铜炉烟道用耐火浇注料。
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