CN114524665B - 一种生产电熔镁锆砂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电熔镁锆砂生产技术领域，具体是一种生产电熔镁锆砂的制备方法。该方法包含原料制备、混配和电弧炉熔炼，具体步骤如下：选取氧化镁含量80％以上，磨碎至粒度30目～200目的轻烧氧化镁粉为原料；选取氧化锆含量95％以上，30目～200目的氧化锆粉末为辅料；将上述原料、辅料通过混料机混合均匀，获得熔炼原料；将熔炼原料加入电弧炉，在2860～3300℃持续通电熔炼7～10小时；在熔炼结束后，利用启动热风循环温控系统，进行保温冷却结晶，分级破碎、筛分，获得电熔镁锆砂。与电熔镁砂相比，具有热膨胀系数小、抗热震性好、抗渣性好等优点，其不同产品规格可取代电熔镁砂应用于航天、电子、钢铁、冶金等不同领域。

Description

一种生产电熔镁锆砂的制备方法
技术领域：
本发明涉及电熔镁锆砂生产技术领域，具体是一种生产电熔镁锆砂的制备方法。
背景技术：
电熔镁砂是由天然菱镁矿、轻烧镁粉或烧结镁砂在电弧炉中经2750℃以上高温熔融而成的，其强度、抗浸蚀性及化学惰性优于烧结镁砂，在一些镁质及镁炭质耐火材料中可取代烧结镁砂提高其性能，该产品具有纯度高，结晶粒大，结构致密，抗渣性强材料，热震稳定性好，是一种优良的高温电气绝缘材料，也是制作高档镁砖，镁碳砖及不定形耐火材料的重要原料。但是，随着用户工业技术不断大展，对碱性耐火材料提出了更高的要求，如何提高其抗浸蚀性，延长使用寿命，降低用户使用成本，是目前要解决的问题。
发明内容：
本发明所要解决的问题是提供一种生产电熔镁锆砂的制备方法，与电熔镁砂相比，提高了抗热震性、抗渣耐腐蚀性等，具有使用寿命长等优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种生产电熔镁锆砂的制备方法，包含原料制备、混配和电弧炉熔炼，具体步骤如下：
(1)选取氧化镁含量80wt％以上、磨碎至粒度30目～200目的轻烧氧化镁粉为原料，或者氧化镁含量45wt％以上的天然菱镁矿为原料；
(2)选取氧化锆含量95wt％以上，30目～200目的氧化锆粉末(ZrO2)为辅料；
(3)将上述原料、辅料通过混料机混合均匀，获得熔炼原料以供备用；
(4)电弧炉熔炼：将上述熔炼原料加入电弧炉，在2860～3300℃持续通电熔炼7～10小时；在熔炼结束后，利用启动热风循环温控系统，进行保温冷却结晶，分级破碎、筛分，获得电熔镁锆砂。
所述的生产电熔镁锆砂的制备方法，步骤(3)中，氧化锆粉末(ZrO2)的添加量为轻烧氧化镁粉重量的2％～20％。
所述的生产电熔镁锆砂的制备方法，步骤(3)中，原料、辅料通过混料机混合均匀通过压球机压球，做为熔炼原料。
所述的生产电熔镁锆砂的制备方法，步骤(4)中，电弧炉为密闭式双体电熔镁熔炼炉或普通电弧炉。
所述的生产电熔镁锆砂的制备方法，密闭式双体电熔镁熔炼炉的结构如下：炉体为双体炉保温外壳、双体炉网格内胆组合结构，双体炉网格内胆位于双体炉保温外壳内侧，且与双体炉保温外壳同轴，双体炉网格内胆与双体炉保温外壳之间形成保温隔热空腔，双体炉网格内胆内腔为电熔镁熔炼室，双体炉保温外壳的顶部安装密闭炉盖，密闭炉盖上开设电极口和排气、收尘、下料口，电极口和排气、收尘、下料口与双体炉网格内胆内腔相通，双体炉保温外壳的外侧安装热风循环温控系统。
所述的生产电熔镁锆砂的制备方法，步骤(4)中，在熔炼期间，电弧炉热循环系统持续工作，保证热循环梯级利用。
所述的生产电熔镁锆砂的制备方法，在熔炼过程中，向电弧炉中分层均匀布料稀土氧化物，稀土氧化物为氧化钇、氧化铈、氧化钐、氧化镧中的一种或两种以上，添加量为熔炼原料重量的0.01％～1％。
所述的生产电熔镁锆砂的制备方法，采用热风循环温控系统对电弧炉内矿料进行智能温度控制，缓慢保温降温，冷却7～12天至室温后，进行分级破碎、筛分。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明提供了一种生产电熔镁锆砂的制备方法，采用轻烧氧化镁粉和氧化锆(ZrO2)按一定比例混合均匀，并压球做为熔炼原料。
2、本发明所提供的熔炼设备采用密闭式双体炉设计，外炉壳安装热能循环温控系统，具有自动控制保温、降温、均匀受热、强制取热，能源梯级利用等功能。
3、本发明提供了一种生产电熔镁锆砂的制备方法，在熔炼过程中加入一定量的稀土氧化物改善电熔镁锆砂晶格结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明密闭式双体电熔镁熔炼炉示意图。
图1中标号表示为：1电极口；2排气、收尘、下料口；3密闭炉盖；4双体炉网格内胆；5热风循环温控系统；6双体炉保温外壳。
具体实施方式：
如图1所示，本发明密闭式双体电熔镁熔炼炉，炉体为双体炉保温外壳6、双体炉网格内胆4组合结构，双体炉网格内胆4位于双体炉保温外壳6内侧，且与双体炉保温外壳6同轴，双体炉网格内胆4与双体炉保温外壳6之间形成保温隔热空腔，双体炉网格内胆4内腔为电熔镁熔炼室，双体炉保温外壳6的顶部安装密闭炉盖3，密闭炉盖3上开设电极口1和排气、收尘、下料口2，电极口1和排气、收尘、下料口2与双体炉网格内胆4内腔相通。双体炉保温外壳6的外侧安装热风循环温控系统5。
其中，双体炉保温外壳6采用耐火保温砖与钢板结合，同时加装热风循环温控系统5，具有防止热能散失，强制取热，余热梯级利用等功能。双体炉网格内胆4设计采用网格结构，有利于辐射热向外溢出，具有热能双循环梯次利用功能。
下面，通过实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
本实施例中，选取氧化镁含量88wt％，磨碎至粒度100目～150目轻烧氧化镁粉和选取100目～150目氧化锆粉末(ZrO2，氧化锆含量96wt％)，按重量比例10:0.2通过混料机均匀混合、压球成粒径为5～10mm，做为熔炼原料；将上述熔炼原料通过密闭式双体电熔镁熔炼炉熔炼，在3000～3200℃下持续通电8小时。在熔炼期间电弧炉热循环系统持续工作，保证热循环梯级利用，熔炼结束后利用启动热风循环温控系统进行保温缓慢冷却结晶9天至室温后，进行分级破碎、筛分，获得电熔镁锆砂。
实施例2
本实施例中，选取氧化镁含量83wt％，磨碎至粒度80目～120目轻烧氧化镁粉和选取80目～120目氧化锆粉末(ZrO2，氧化锆含量97wt％)，按重量比例10:0.4通过混料机均匀混合、压球成粒径为5～10mm，做为熔炼原料；将上述熔炼原料通过密闭式双体电熔镁熔炼炉熔炼，在3000～3200℃下持续通电8小时。在熔炼过程中，分层均匀布入氧化钇，添加量为熔炼原料重量的0.1％。在熔炼期间电弧炉热循环系统持续工作，保证热循环梯级利用，熔炼结束后利用启动热风循环温控系统进行保温缓慢冷却结晶9天至室温后，进行分级破碎、筛分，获得电熔镁锆砂。
实施例3
本实施例中，选取氧化镁含量82wt％，磨碎至粒度60目～90目轻烧氧化镁粉和选取60目～90目氧化锆粉末(ZrO2，氧化锆含量95wt％)，按重量比例10:0.6通过混料机均匀混合、压球成粒径为5～10mm，做为熔炼原料；将上述熔炼原料通过密闭式双体电熔镁熔炼炉熔炼，在3000～3200℃下持续通电8小时。在熔炼期间电弧炉热循环系统持续工作，保证热循环梯级利用，熔炼结束后利用启动热风循环温控系统进行保温缓慢冷却结晶9天至室温后，进行分级破碎、筛分，获得电熔镁锆砂。
实施例4
本实施例中，选取氧化镁含量88wt％，磨碎至粒度150目～200目轻烧氧化镁粉和选取150目～200目氧化锆粉末(ZrO2，氧化锆含量98wt％)，按重量比例10:0.8通过混料机均匀混合、压球成粒径为5～10mm，做为熔炼原料；将上述熔炼原料通过密闭式双体电熔镁熔炼炉熔炼，在3000～3200℃下持续通电8小时。在熔炼期间电弧炉热循环系统持续工作，保证热循环梯级利用，熔炼结束后利用启动热风循环温控系统进行保温缓慢冷却结晶9天至室温后，进行分级破碎、筛分，获得电熔镁锆砂。
分别取上述实施例样品进行检测，检测结果统计如下：
实施例 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
检测项目 电熔镁锆砂 电熔镁锆砂 电熔镁锆砂 电熔镁锆砂
晶粒尺寸μm 121 190 168 153
颗粒体积密度g/cm3 3.29 3.53 3.51 3.5
显气孔率％ 2.4 1.6 1.9 2.3
实施例结果表明，本发明涉及的一种生产电熔镁锆砂的制备方法，是在传统生产电熔镁砂基础上通过添加一定量氧化锆(ZrO2)，通过高温熔融条件下，改变晶体结构，提高其抗浸蚀性，延长使用寿命。与电熔镁砂相比，本发明得到电熔镁锆砂具有热膨胀系数小、抗热震性好、抗渣性好等优点，其不同产品规格可取代电熔镁砂应用于航天、电子、钢铁、冶金等不同领域。

Claims (1)

1.一种生产电熔镁锆砂的制备方法，其特征在于，包含原料制备、混配和电弧炉熔炼，具体步骤如下：
（1）选取氧化镁含量80wt%以上、磨碎至粒度30目~200目的轻烧氧化镁粉为原料，或者氧化镁含量45wt%以上的天然菱镁矿为原料；
（2）选取氧化锆含量95wt%以上，30目~200目的氧化锆粉末（ZrO2）为辅料；
（3）将上述原料、辅料通过混料机混合均匀，获得熔炼原料以供备用；
（4）电弧炉熔炼：将上述熔炼原料加入电弧炉，在2860~3300℃持续通电熔炼7~10小时；在熔炼结束后，采用热风循环温控系统对电弧炉内矿料智能温度控制，进行保温冷却结晶，经过缓慢保温降温，冷却7~12天至室温后，分级破碎、筛分，获得电熔镁锆砂；
步骤（4）中，电弧炉为密闭式双体电熔镁熔炼炉，密闭式双体电熔镁熔炼炉的结构如下：炉体为双体炉保温外壳、双体炉网格内胆组合结构，双体炉网格内胆位于双体炉保温外壳内侧，且与双体炉保温外壳同轴，双体炉网格内胆与双体炉保温外壳之间形成保温隔热空腔，双体炉网格内胆内腔为电熔镁熔锆砂炼室，双体炉保温外壳的顶部安装密闭炉盖，密闭炉盖上开设电极口和排气、收尘、下料口，电极口和排气、收尘、下料口与双体炉网格内胆内腔相通，双体炉保温外壳的外侧安装热风循环温控系统；在熔炼期间，电弧炉热循环系统持续工作，保证热循环梯级利用；
步骤（3）中，氧化锆粉末（ZrO2）的添加量为轻烧氧化镁粉重量的2%~4%；
步骤（3）中，原料、辅料通过混料机混合均匀通过压球机压球，压球成粒径为5~10mm，做为熔炼原料；
在熔炼过程中，向电弧炉中分层均匀布料稀土氧化物，稀土氧化物为氧化钇、氧化铈、氧化钐、氧化镧中的一种或两种以上，添加量为熔炼原料重量的0.01%~1%。
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