CN106631069B - 一种钛碳基热捣固料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于耐火材料领域,尤其涉及一种钛碳基热捣固料及其制备方法和应用。钛碳基热捣固料,其原料及其重量份数为高钛渣50%‑55%、发泡型苯板颗粒10%‑12%、石墨碎10%‑15%、金红石1%‑3%、碳化钛1%‑3%、沥青12%‑18%、蒽油3%‑4%。该钛碳基捣固料冶炼过程不会造成环境污染,并且成本低。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料领域,尤其涉及一种钛碳基热捣固料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来我国钛白粉和海绵钛行业发展迅速,由于高钛渣钛含量高,“三废”产生量少,资源和能源的利用率高,且能有助于提高产品的品质,我国高钛渣的需求量迅速增长。近几年,全球每年高钛渣交易额都在10亿美元以上。高钛渣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。
虽然,国内高钛渣的产量在不断扩大,但仍满足不了国内强大的需求,每年需要进口大量的高钛渣作缺口补充。我国大多数高钛渣生产厂家采用敞口式小型矿热炉冶炼,炉型一般为(1200-6300)KVA电炉,工艺采用蓬料冶炼,一次性下料,间断出炉。现在我国高钛渣生产企业为了降低成本,都采用散料直接入炉。由于采用蓬料冶炼,散料入炉后,透气性差,料面烧结不理想,经常产生塌料现象,塌料后造成敞口冶炼热损失大,冶炼时间长,耗电量高。并且散料中含有20%粘结剂沥青,沥青含70%挥发物,在塌料后,会瞬间产生大量的黑色烟尘,冶炼区内的风机无法在瞬间将其排除,造成严重的环境污染;并且在捣炉过程也有大量的黑色烟尘产生,因为焦化沥青里含有大量的有毒有害物质,不仅污染环境,而且对操作工人的身体健康造成危害。因此,研制一种环保的冶炼高钛渣专用的材料显得尤为重要。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种钛碳基热捣固料及其制备方法和应用。该钛碳基捣固料冶炼过程不会造成环境污染,并且成本低。
为了实现上述目的,本发明提供的钛碳基热捣固料,其原料及其重量份数为高钛渣50%-55%、发泡型苯板颗粒10%-12%、石墨碎10%-15%、金红石1%-3%、碳化钛1%-3%、沥青12%-18%、蒽油3%-4%。
所述的钛碳基热捣固料,其原料及其重量份数为高钛渣50%、发泡型苯板颗粒10%、金红石2.5%、碳化钛2.5%、石墨碎15%、沥青17%、蒽油3%;所述的高钛渣中颗粒的粒径为10-20mm,颗粒的粒径为3-10mm和颗粒的粒径为200目以下的重量分数各占三分之一;所述的发泡型苯板颗粒粒径为3-5mm;所述的金红石的粒径为0.5-1mm;所述的碳化钛的粒径为0.5-1mm;所述的石墨碎的粒径为20-25mm。
为了实现上述目的,本发明还提供一种钛碳基热捣固料的制备方法,具体步骤如下:将原料破碎成所需要的不同粒度;再将不同粒度的高钛渣与金红石、碳化钛、石墨碎、发泡型苯板投入混捏锅里,加热搅拌,30转/分钟;当混合料温度达到140℃±5℃时,再加入经过处理的沥青(沥青的处理方法是在加热釜中加热至140℃±5℃后加入蒽油),在混捏锅里强力搅拌30分钟,30转/分钟,出料,定型,冷却至室温,即可。
所述的钛碳基热捣固料可用于高钛渣冶炼电炉的炉盖、高钛渣冶炼电炉的炉底和高钛渣冶炼电炉的炉壁的保护层。
所述的高钛渣冶炼电炉优选为小型敞口电炉。
所述的炉盖保护层的制备方法,具体步骤如下:先将水冷炉盖翻过来,高温面向上,焊好挂渣钉,将钛碳基热捣固料摊平在高温面上,厚度一般在(120-150)mm之间,即可得到带有捣固料保护层的炉盖。
本发明的有益效果。
本发明主要针对敞口电炉冶炼高钛渣传统工艺中存在的问题,进行了改进,实现了一次性加料,并将蓬料冶炼改成封闭式连续加料冶炼,在敞口电炉的炉口加装本发明捣固料制作的炉盖;然而,现有技术中在敞口电炉上加装炉盖是很难做到的,因为炉盖距离高温区很近,距离在1.5m以下,长期处于高温条件下,采用现有的任何材料制成的炉盖都会将其烧化,使用寿命很短;而现有的电炉用耐火材料主要有两大类:镁质和铝质,而高钛渣冶炼主要是将钛铁精矿里的铁还原出来,从而达到钛富集的目的,如果采用镁、铝质耐火材料捣固炉盖,熔化或氧化后镁、铝元素都进入到高钛渣里面,从而造成高钛渣里面的杂质含量过高,影响产品的纯度和质量。经过多年的反复实践和试验,发现本发明的钛碳基捣固料耐高温(1600℃以上)、抗氧化、并且熔化后或氧化后不会影响冶炼产品的质量。本发明的钛碳基捣料有效的解决了这一生产难题,捣固料烧损后不仅不会影响产品质量,而且没有烧损部分破碎后还可重复使用,降低了运行成本,实践发现本发明捣固的炉盖可以经过500炉左右才能出现烧损,出现严重烧损后可进行破碎,重复加工成捣固料,重新利用。
本发明的捣固料还适用于新建的电炉炉底保护层,即替代过去使用的底糊;同时本发明的捣固料还适用于制作炉壁的保护层,由于长期冶炼,炉壁出现氧化烧损而变薄,在膛内做个胎(用钢板卷一个圆筒,圆筒直径要小于炉膛内径,即圆筒外壁距离炉膛内壁之间要留有空隙),将该物料加到胎与炉壁的中间,厚度可根据炉壁的烧损程度而定,起到保护炉壁,可以有效延长炉龄。
本发明中废苯板破碎成3-5mm,加到混合料中,主要起降低物料密度,使之烧结后产生一些蜂窝,达到隔热保温的效果;同时也可降低物料的热膨胀系数,防止龟裂和脱落;选用石墨碎做大颗粒骨料,石墨碎具有强度高、韧性好、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、受热后变形量小等特点;金红石和碳化钛都趋于稳定,不易被氧化,在物料里起稳定剂作用;焦化沥青是最好的高温粘结剂,因为沥青70%多都是挥发物,剩余大部分是碳,对产品质量无影响。沥青的粘结效果要好于其它粘结剂,缺点是沥青属于有毒有害物质,但本发明中严格控制其用量,与传统的蓬料冶炼工艺相比,只是其用量的1/500左右;因此严格控制沥青的含量,对环境的负面影响相比传统工艺明显降低;另外加入蒽油可以稀释沥青,这样可减少粘结剂的用量,同时物料在烧结过程中硬化速度明显加快。
本发明采用加盖封闭式冶炼方式,解决了环境污染问题,又实现了节能减排的效果;同时工人的劳动强度大大降低(不用捣炉),人工成本大幅下降,工人的工作环境也得到了改善;具体为,国内小型电炉冶炼钛渣的都是人工捣炉,一般是一个小班6人以上,可操作一台1800KVA电炉;采用本发明材料制作的炉盖,冶炼炉加盖后由于不用捣炉,工人的劳动强度降低了一半以上,6个人可以操作两台1800KVA的电炉,人工成本降低一半;一般来说,每吨产品人工工资240元/吨,改造后每吨产品人工工资为120元/吨,每台电炉月产量为240吨,每月使用的炉盖生产成本约为2000元,由此可见即每月生产成本节省26800元,折算成每吨产品可节约26800/240=111.67元,大大降低了生产成本。另外,采用本发明做成的捣固料制成的炉盖,冶炼设备由敞口变封闭,热损失减少,从而达到了节电目的,改造前后相比,每吨产品可节电200度左右。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1。
钛碳基热捣固料,其原料及其重量份数为高钛渣50%、发泡型苯板颗粒10%、金红石2.5%、碳化钛2.5%、石墨碎15%、沥青17%、蒽油3%;所述的高钛渣中颗粒的粒径为10-20mm,颗粒的粒径为3-10mm和颗粒的粒径为200目以下的重量分数各占三分之一;所述的金红石的粒径为0.5-1mm;所述的碳化钛的粒径为0.5-1mm;所述的石墨碎的粒径为20-25mm。
一种钛碳基热捣固料的制备方法,具体步骤如下:将原料破碎成所需要的不同粒度;再将不同粒度的高钛渣与金红石、碳化钛、石墨碎、发泡型苯板投入混捏锅里,加热搅拌,当混合料温度达到140℃±5℃时,再加入在沥青加热釜中加热至140℃±5℃的沥青和蒽油,在混捏锅里强力搅拌30分钟,出料,定型,冷却至室温,即可。
实施例2。
钛碳基热捣固料,其原料及其重量份数为高钛渣53%、发泡型苯板颗粒11%、石墨碎10%、金红石3%、碳化钛1%、沥青18%、蒽油4%。
实施例3。
钛碳基热捣固料,其原料及其重量份数为高钛渣55%、发泡型苯板颗粒12%、石墨碎12%、金红石3%、碳化钛3%、沥青12%、蒽油3%。
为了进一步研究本发明捣固料制备的炉盖使用寿命,同时采用现有的材料进行炉盖捣固,经过长期冶炼,对炉盖出现破损情况的炉次进行统计,结果见表1。
表1 5种材料捣固的炉盖使用炉次统计结果。
由此可见,采用本发明热捣固料制作的炉盖保护层使用寿命较长。
Claims (8)
1.一种钛碳基热捣固料,其特征在于,所述钛碳基热捣固料的原料及其重量份数为高钛渣50%-55%、发泡型苯板颗粒10%-12%、石墨碎10%-15%、金红石1%-3%、碳化钛1%-3%、沥青12%-18%、蒽油3%-4%。
2.如权利要求1所述的钛碳基热捣固料,其特征在于,所述钛碳基热捣固料的原料及其重量份数为高钛渣50%、发泡型苯板颗粒10%、石墨碎15%、金红石2.5%、碳化钛2.5%、沥青17%、蒽油3%。
3.如权利要求1所述的钛碳基热捣固料,其特征在于,所述钛碳基热捣固料的原料及其重量份数为高钛渣53%、发泡型苯板颗粒11%、石墨碎10%、金红石3%、碳化钛1%、沥青18%、蒽油4%。
4.如权利要求1所述的钛碳基热捣固料,其特征在于,所述钛碳基热捣固料的原料及其重量份数为高钛渣55%、发泡型苯板颗粒12%、石墨碎12%、金红石3%、碳化钛3%、沥青12%、蒽油3%。
5.如权利要求1所述的钛碳基热捣固料,其特征在于,所述的高钛渣中颗粒的粒径为10-20mm,颗粒的粒径为3-10mm和颗粒的粒径为200目以下的重量分数各占三分之一;所述的发泡型苯板颗粒粒径为3-5mm;所述的金红石的粒径为0.5-1mm;所述的碳化钛的粒径为0.5-1mm;所述的石墨碎的粒径为20-25mm。
6.一 种钛碳基热捣固料的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:将原料破碎成所需要的不同粒度;再将不同粒度的高钛渣与金红石、碳化钛、石墨碎和发泡性苯板颗粒投入混捏锅里,加热搅拌,30转/分钟;当混合料温度达到140℃±5℃时,再加入在沥青加热釜中加热至140℃±5℃的沥青和蒽油后,在混捏锅里强力搅拌30分钟,30转/分钟,出料,定型,冷却至室温,即可。
7.如权利要求1-5任一所述的钛碳基热捣固料,能用于制作高钛渣冶炼电炉的炉盖、高钛渣冶炼电炉的炉底和高钛渣冶炼电炉的炉壁的保护层。
8.如权利要求7所述的钛碳基热捣固料,其特征在于,所述炉盖保护层具体制备方法如下:先将水冷炉盖翻过来,高温面向上,焊好挂渣钉,将钛碳基热捣固料摊平在高温面上,厚度在120-150mm之间,用夯实机夯实,即可得到炉盖热捣固料保护层。
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