CN106167412A - 有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料及其制备方法，属于有色冶金耐火材料技术领域。该浇注料的原料包括：镁铬质颗粒料、防水化基质料和防水化低温促烧剂，以重量份计，所述镁铬质颗粒料包括粒径5～8mm镁铬砂15份、粒径3～5mm镁铬砂10份、粒径1～3mm镁铬砂10～15份、镁铬细粉和0～1mm镁铬砂共计30～35份；所述防水化低温促烧剂为碳酸钾，碳酸钾的用量占所述镁铬质颗粒料质量的0.3～1.0％；所述镁铬细粉经硬脂酸包覆。本发明解决了镁铬浇注料在实际使用过程存在的保存期短，浇注过程中易水化膨胀及低温条件下使用强度低的缺点，为镁铬浇注料大规模使用奠定基础。

Description

有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料及其制备方法

技术领域

本发明属于有色冶金耐火材料技术领域，尤其涉及有色冶金专用防水化镁质浇注料及其制备方法。

背景技术

有色金属种类繁多，冶炼方法多种多样。有色金属工业虽然对耐火材料有些特殊要求，但由于用量不大(约为耐火材料总产量的4％)，因而重视、研究不够，报道也不多。在有色金属工业中消耗耐火材料的大户是铜、镍、锡、铅、锌冶炼炉与炼铝业，目前大量应用镁铬质耐火砖，耐火砖生产由于消耗大量的能源及烟气排放受到限制。不定形耐火材料因在生产、劳动生产率、节能、施工效率、适用性、使用安全性、材料消耗等方面有胜过定形耐火制品的优势,在世界各国都得到迅猛的发展。其在整个耐火材料中所占的比例，已成为衡量耐火材料行业技术发展水平的重要标志。作为世界上耐火材料技术的先进国家,日本1992年率先成为不定形耐火材料产量超过定形耐火材料的国家。目前，日本不定形耐火材料产量占整个耐火材料的比例为60％左右；美国的为50％左右；欧洲国家如英、德、法等为40％～50％；中国未见权威的统计数字，估计在30％以下。因此开发镁铬浇注料成为有色冶金窑炉耐火材料的迫切需要和发展方向。

氧化镁易与水反应，对于镁质浇注料来说，水化产生的体积膨胀以及高热膨胀系数，使镁质浇注料在生产过程中容易出现上涨、裂纹等现象，另外在快速烘烤过程中，也容易产生很大的热应力从而造成热震损伤，甚至发生爆裂现象，严重影响材料的使用性能和寿命，从而限制了镁质浇注料的大规模使用。

目前以制备好的镁质浇注料为研究对象，已有多种措施来防止水化，如优化镁质浇注料中二氧化硅微粉的添加量，使用密度很高和大晶体的镁砂、以及在镁质浇注料中加入各种添加物等。也有从改进镁质浇注料原料骨料的性能入手，利用高纯镁砂、工业氧化铝、优质矾土为原料，分析高纯镁砂与工业氧化铝以及高纯镁砂与优质矾土在不同原料、不同原料加入量的配比下，煅烧出防水化镁质浇注料原料骨料。并通过测定计算体积密度、显气孔率、常温耐压强度、水化率等性能参数，以及扫描电镜分析其显微结构，从而得出煅烧防水化镁质浇注料原料的合成的工艺参数。试验结果表明，在高纯镁砂中加入氧化铝后会形成的方镁石/镁铝尖晶石复相结构，同时采用优质矾土所合成的镁质浇注料原料较采用工业氧化铝所合成的镁质浇注料原料的抗水化性能好，并且采用优质矾土所合成的高纯镁砂在其加入量为2.5％时的抗水化性能最好。

同样镁铬质耐火材料与镁质耐火材料一样存在易于水反应的问题，其产品在保存期内易吸水结块，影响产品质量和使用，本申请就是从其保存和实际使用着手开发具有长保存期的镁铬浇注料，同时防止实际使用过程中出现膨胀裂纹，也解决低温条件下使用强度问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料，解决镁铬浇注料在实际使用过程存在的保存期短，浇注过程中易水化膨胀及低温条件下使用强度低的缺点，为镁铬浇注料大规模使用奠定基础。

本发明所述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料，其原料包括：镁铬质颗粒料、防水化基质料和防水化低温促烧剂，以重量份计，所述镁铬质颗粒料包括粒径5～8mm镁铬砂15份、粒径3～5mm镁铬砂10份、粒径1～3mm镁铬砂10～15份、镁铬细粉和0～1mm镁铬砂共计30～35份；所述防水化低温促烧剂为碳酸钾，碳酸钾的用量占所述镁铬质颗粒料质量的0.3～1.0％。

其中，所述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料中，所述镁铬细粉的粒径为160～200目，其表面被硬脂酸包覆。

其中，上述镁铬细粉中，所述硬脂酸的加入量占镁铬细粉质量的0.5～2％。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)、将镁铬块料破碎，制备镁铬质颗粒料，再将颗粒料分级成粒径为5～8mm、3～5mm、1～3mm和0～1mm的镁铬砂备用；

2)、选取粒径0～1mm的镁铬砂用于制备镁铬细粉，加入占其质量分数0.5～2％的硬脂酸，经球磨机或雷蒙机磨制，磨至粒径为160～200目；

3)、将上述粒径5～8mm镁铬砂15份、粒径3～5mm镁铬砂10份、粒径1～3mm镁铬砂10～15份、镁铬细粉和粒径0～1mm镁铬砂共计30～35份、以及防水化基质料，混合搅拌均匀，得到混合干料；

4)、将上述混合干料与碳酸钾、水混合搅拌均匀，然后倒入需要浇注的部位，震动成型即可。

其中，上述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料的制备方法中，步骤4)中，所述碳酸钾的加入量占所述镁铬质颗粒料质量的0.3～1.0％。

本发明的有益效果是：本发明所得镁铬浇注在实际使用过程中保存期长至6个月，浇注过程中不会水化膨胀，且低温条件下使用强度高，为镁铬浇注料大规模使用奠定基础。

具体实施方式

本发明提供了一种有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料，其原料包括：镁铬质颗粒料、防水化基质料和防水化低温促烧剂，以重量份计，所述镁铬质颗粒料包括粒径5～8mm镁铬砂15份、粒径3～5mm镁铬砂10份、粒径1～3mm镁铬砂10～15份、镁铬细粉和0～1mm镁铬砂共计30～35份；所述防水化低温促烧剂为碳酸钾，碳酸钾的用量占所述镁铬质颗粒料质量的0.3～1.0％。

其中，本发明中采用碳酸钾作为防水化低温促烧剂，是由于碳酸钾在浇注料浇注过程中以离子状态存在，镁铬质颗粒料和镁铬细粉表面水化时，会产生镁离子，碳酸根例子与镁离子反应生成碳酸镁包裹在表面防止进一步水化反应，同时钾离子在实际使用过程中会促进浇注料烧结，保证浇注料中低温强度。

其中，所述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料中，所述镁铬细粉是由粒径0～1mm镁铬砂和硬脂酸混合、经球磨机或雷蒙机磨制得到；所述镁铬质粉料的粒径为160～200目；所述硬脂酸的加入量占粒径0～1mm镁铬砂质量的0.5～2％。发明人利用硬脂酸良好的与水相溶的特性，发现其具有良好的防潮作用，硬脂酸在镁铬砂研磨至细粉的过程中包裹在细粉表面，隔绝水汽；同时硬脂酸能与镁离子反应生成不溶硬脂酸镁，防止镁铬浇注料在浇注成型过程中过渡水化造成开裂。

其中，上述有色冶金窑炉专用防水化镁铬质浇注，本领域技术人员可根据各种有色冶金窑炉的需要选择镁铬质颗粒料、防水化基质料、防水化低温促烧剂、及各种添加组份组成。

进一步的，本发明还提供了上述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)、将镁铬块料破碎，制备镁铬质颗粒料，再将颗粒料分级成粒径为5～8mm、3～5mm、1～3mm和0～1mm的镁铬砂备用；

2)、选取部分粒径0～1mm的镁铬砂用于制备镁铬细粉，加入占其质量分数0.5～2％的硬脂酸，经球磨机或雷蒙机磨制，磨至粒径为160～200目；

3)、将上述粒径5～8mm镁铬砂15份、粒径3～5mm镁铬砂10份、粒径1～3mm镁铬砂10～15份、镁铬细粉和粒径0～1mm镁铬砂共计30～35份、以及防水化基质料，混合搅拌均匀，得到混合干料；

4)、将上述混合干料与碳酸钾、水混合搅拌均匀，然后倒入需要浇注的部位，震动成型即可；所述碳酸钾的加入量占所述镁铬质颗粒料质量的0.3～1.0％。

其中，上述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料的制备方法中，所述防水化基质料为本领域常用添加组分，如硅微粉、氧化铝微粉、防暴纤维等。

本发明在镁铬细粉制备的过程中引入硬脂酸，从而使镁铬细粉表面包覆一层硬脂酸，防止镁铬细粉吸潮结块，也可与游离镁离子结合生成不溶硬脂酸镁，同时可防止浇注过程中吸水膨胀开裂；进一步在配方中引入碳酸钾，可与水解反应产生的镁离子结合吸附在颗粒料和粉料表面，防止进一步水解产生涨裂现象，同时碳酸钾引进可促进镁铬浇注料中温强度，特别是像金、银、铅和锌等冶炼温度不高的反射炉中使用，确保使用寿命。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

下述实施例1-3中，碳酸钾、硅微粉、ɑ-氧化铝微粉、ρ-氧化铝微粉、铝酸钙水泥和防暴纤维的用量百分比表示的是各组分与镁铬质颗粒料的百分比。

实施例1

将电熔镁铬块料采用破碎机破碎之后分级成粒径分别为5～8mm、3～5mm、1～3mm和0～1mm镁铬砂，选取部分0～1mm镁铬砂加入0.5％硬脂酸采用球磨机磨成180目细粉备用；有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料按照下述质量配比制成：

把除碳酸钾外的组分放在搅拌机中搅拌均匀，然后装入25公斤包装袋，碳酸钾采用单独小包装，一起装入，保质期从2个月提高到6个月；使用时，把小包装内的碳酸钾先溶解于适量自来水中，与大包装袋内混合料一起搅拌，然后倒入需要浇注的部位，震动成型即可。

实施例2

将回收镁铬砖采用破碎机破碎之后分级成5～8mm、3～5mm、1～3mm和0～1mm颗粒镁铬砂，选取部分0～1mm镁铬砂加入2％硬脂酸采用球磨机磨成180目细粉备用；有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料按照下述质量配比制成：

把除碳酸钾外的组分放在搅拌机中搅拌均匀，然后装入25公斤包装袋，碳酸钾采用单独小包装，一起装入，保质期从2个月提高到6个月；使用时，把小包装内的碳酸钾先溶解于适量自来水中，与大包装袋内混合料一起搅拌，然后倒入需要浇注的部位，震动成型即可。

实施例3

将电熔镁铬块料采用破碎机破碎之后分级成5～8mm、3～5mm、1～3mm和0～1mm颗粒镁铬砂备用，将回收镁铬砖采用破碎机破碎成0～1mm颗粒镁铬砂，然后将回收镁铬砖制的0～1mm镁铬砂加入1％硬脂酸采用雷蒙磨磨成180目细粉备用；有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料按照下述质量配比制成：

把除碳酸钾外的组分放在搅拌机中搅拌均匀，然后装入25公斤包装袋，碳酸钾采用单独小包装，一起装入，保质期从2个月提高到6个月；使用时，把小包装内的碳酸钾先溶解于适量自来水中，与大包装袋内混合料一起搅拌，然后倒入需要浇注的部位，震动成型即可。

上述实施例仅仅是为清楚的说明所作的举例，并非对实施方式所作的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，在此无法对所有的实施方式予以一一举例，而由此所引伸出的显而易见的变化或改动仍在本专利发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料，其特征在于，该浇注料的原料包括：镁铬质颗粒料、防水化基质料和防水化低温促烧剂，以重量份计，所述镁铬质颗粒料包括粒径5～8mm镁铬砂15份、粒径3～5mm镁铬砂10份、粒径1～3mm镁铬砂10～15份、镁铬细粉和0～1mm镁铬砂共计30～35份；所述防水化低温促烧剂为碳酸钾，碳酸钾的用量占所述镁铬质颗粒料质量的0.3～1.0％。

2.根据权利要求1所述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料，其特征在于，所述镁铬细粉的粒径为160～200目，其表面被硬脂酸包覆。

3.根据权利要求2所述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料，其特征在于，所述硬脂酸的用量占镁铬细粉质量的0.5～2％。

4.权利要求1～3任一项所述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

1)、将镁铬块料破碎，制备镁铬质颗粒料，再将颗粒料分级成粒径为5～8mm、3～5mm、1～3mm和0～1mm的镁铬砂备用；

2)、选取粒径0～1mm的镁铬砂用于制备镁铬细粉，加入占其质量分数0.5～2％的硬脂酸，经球磨机或雷蒙机磨制，磨至粒径为160～200目；

3)、将上述粒径5～8mm镁铬砂15份、粒径3～5mm镁铬砂10份、粒径1～3mm镁铬砂10～15份、镁铬细粉和粒径0～1mm镁铬砂共计30～35份、以及防水化基质料，混合搅拌均匀，得到混合干料；

4)、将上述混合干料与碳酸钾、水混合搅拌均匀，然后倒入需要浇注的部位，震动成型即可。

5.根据权利要求4所述有色冶金窑炉专用防水化镁铬浇注料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述碳酸钾的加入量占所述镁铬质颗粒料质量的0.3～1.0％。