CN115073190B - 一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，包括的微孔刚玉、氧化镁、的氧化锆、的氟化铝、的氢氧化锆、的金属铝、聚羧酸减水剂。上述阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料的制备方法，包括如下步骤：按上述原料及其百分比含量，先将金属铝置于80℃空气气氛中保温5～10分钟；再将氧化镁、氧化锆、氟化铝、氢氧化锆、金属铝与聚羧酸减水剂混合并搅拌均匀，得到预混料；最后将预混料与微孔刚玉混合，外加占混合物总重4～7wt%的锆溶胶，搅拌均匀，制得阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料。本发明所制得的浇注料具备低导热、高强度、整体性好、抗热震性能优异和抗熔体渗透能力强的特点。

Description

一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料及其制备方法。
背景技术
钢铁行业的高炉铁沟、混铁炉、鱼雷车的溜槽，中间包的流钢槽和电炉的流钢槽因为其消耗量大，故而目前在该领域研究的较多，目前的高技术产品已经完全能够满足使用。而有色金属铜、铅和锌因为其高温下粘度低、金属渗透性强，因此其溜槽使用寿命通常较低。
目前，铜冶炼厂阳极铜浇注溜槽大多采用耐火砖和胶泥砌筑，传统的阳极铜浇注溜槽存在以下问题：由于采用砖和耐火泥混合砌筑结构，冷铜残留多、粘结情况严重，清理时耐火层容易损坏，浇注溜槽使用1～2次就必须拆掉耐火砖重新砌筑，使用寿命低造成了耐火材料消耗大，这势必会造成耐火资源的极大浪费，同时拆掉的粘结金属铜耐火砖和胶泥需重新回炉回收金属铜，这也造成了回炉消耗燃气或工业电的能源浪费；每出完一次铜后，即需要进行耐火材料的砌筑和烘烤，增加了工人的劳动强度和燃料消耗。浇注溜槽耐火层脱落的杂质流入浇注机后会造成阳极板质量不合格；浇注溜槽寿命极低，大大降低了生产效率。
现有专利“一种铜冶炼溜槽用浇注料CN105272276A”公开了以碳化硅、碳化硅细粉、氮化硅细粉、改性碳素细粉、烧结莫来石细粉、铝酸盐水泥质、硅灰、α氧化铝微粉为原料，外加复合外加剂、混合得到铜冶炼溜槽用浇注料。该专利技术虽然具有铜冶炼溜槽整体性强、强度高等特点，但是其抗金属铜侵蚀渗透性能还有待提高，改性碳素材料与复合添加剂的需要预先制备，施工操作较为不便；由于碳化硅的高导热系，该铜溜槽热量散失较大，造成能量浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服现有技术缺陷，提供一种低导热、高强度、整体性好、抗热震性能优异和抗熔体渗透能力强的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，包括如下质量百分比组成的混合物：
40～75wt%的微孔刚玉、5～10wt%的氧化镁、10～20wt%的氧化锆、5～15wt%的氟化铝、2～10wt%的氢氧化锆、3～5wt%的金属铝、0.2wt%的聚羧酸减水剂。
进一步的，所述微孔刚玉的Al2O3含量≥99.5wt%，所述微孔刚玉的粒径小于8mm且大于等于0.088mm。
进一步的，所述氧化镁的MgO含量﹥98wt%，所述氧化镁的粒径≤88μm。
进一步的，所述氧化锆的ZrO2含量≥99.5wt%，所述氧化锆的粒径≤45μm。
进一步的，所述氟化铝的AlF3含量≥91.5wt%，所述氟化铝的粒径≤88μm。
进一步的，所述氢氧化锆为α-Zr(OH)4、β- Zr(OH)4和γ- Zr(OH)4至少两种组成的混合物，所述氢氧化锆的粒径≤45μm。
进一步的，所述金属铝的Al含量≥99wt%，所述金属铝的粒径≤45μm。
上述阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料的制备方法，包括如下步骤：
按上述原料及其百分比含量，先将金属铝置于80℃空气气氛中保温5～10分钟；再将氧化镁、氧化锆、氟化铝、氢氧化锆、金属铝与聚羧酸减水剂混合并搅拌均匀，得到预混料；最后将预混料与微孔刚玉混合，外加占混合物总重4～7wt%的锆溶胶，搅拌均匀，制得阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料。
进一步的，所述锆溶胶的ZrO2含量为20～30wt%，所述锆溶胶内ZrO2的粒径≤0.1μm。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
材料在使用过程中首先氢氧化锆分解形成高活性氧化锆及留下气孔，金属铝熔融膨胀、填充气孔，并在孔壁形成氧化铝薄层，也形成微纳米封闭气孔；然后随着温度的升高，基质中原有的氧化镁、氧化锆、氟化铝、纳米氧化锆与之前生成的高活性氧化锆形成Al2O3-MgO-ZrO2-AlF3四元熔融相，伴随氟化物的分解及挥发，原位形成含有大量纤维状细化品的Al2O3-MgO-ZrO2共晶体的交叉网络结构及微纳米封闭气孔，材料的导热系数显著下降，强度及抗热震性、抗铜熔体渗透能力大幅提升。
因此，本发明制备的通溜槽用铝镁锆质浇注料具有低导热、高强度、整体性好、抗热震性能优异和抗熔体渗透能力强的特点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下列所有实施例中，
所述微孔刚玉的Al2O3含量≥99.5wt%，所述微孔刚玉的粒径小于8mm且大于等于0.088mm。
所述氧化镁的MgO含量﹥98wt%，所述氧化镁的粒径≤88μm。
所述氧化锆的ZrO2含量≥99.5wt%，所述氧化锆的粒径≤45μm。
所述氟化铝的AlF3含量≥91.5wt%，所述氟化铝的粒径≤88μm。
所述氢氧化锆为α-Zr(OH)4、β- Zr(OH)4和γ- Zr(OH)4至少两种组成的混合物，所述氢氧化锆的粒径≤45μm。
所述金属铝的Al含量≥99wt%，所述金属铝的粒径≤45μm。
所述锆溶胶的ZrO2含量为20～30wt%，所述锆溶胶内ZrO2的粒径≤0.1μm。
在具体实施例中不再单独叙述各个原材料的具体成分要求。
实施例一
本实施例提供了一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，包括如下质量百分比组成的混合物：
67.9wt%的微孔刚玉、6wt%的氧化镁、12wt%的氧化锆、7wt%的氟化铝、3.5wt%的氢氧化锆、3.4wt%的金属铝、0.2wt%的聚羧酸减水剂。
上述阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料的制备方法，包括如下步骤：
按上述原料及其百分比含量，先将金属铝置于80℃空气气氛中保温5～10分钟；再将氧化镁、氧化锆、氟化铝、氢氧化锆、金属铝与聚羧酸减水剂混合并搅拌均匀，得到预混料；最后将预混料与微孔刚玉混合，外加占混合物总重4.6wt%的锆溶胶，搅拌均匀，制得阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料。
本实施例所制得的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料的性能指标：导热系数1250℃≤w/m.k，体积密度1450℃*3h烧后≥2.35/cm3，显气孔率≤20%。
其应用于大型电解阳极炉出铜溜槽后，外壳温度从250℃下降到160℃，平均使用寿命达到180天。
实施例二
本实施例提供了一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，包括如下质量百分比组成的混合物：
60wt%的微孔刚玉、7wt%的氧化镁、14wt%的氧化锆、9wt%的氟化铝、5wt%的氢氧化锆、3.8wt%的金属铝、0.2wt%的聚羧酸减水剂。
上述阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料的制备方法，包括如下步骤：
按上述原料及其百分比含量，先将金属铝置于80℃空气气氛中保温5～10分钟；再将氧化镁、氧化锆、氟化铝、氢氧化锆、金属铝与聚羧酸减水剂混合并搅拌均匀，得到预混料；最后将预混料与微孔刚玉混合，外加占混合物总重5.2wt%的锆溶胶，搅拌均匀，制得阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料。
实施例三
本实施例提供了一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，包括如下质量百分比组成的混合物：
54.1wt%的微孔刚玉、8wt%的氧化镁、16wt%的氧化锆、11wt%的氟化铝、6.5wt%的氢氧化锆、4.2wt%的金属铝、0.2wt%的聚羧酸减水剂。
上述阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料的制备方法，包括如下步骤：
按上述原料及其百分比含量，先将金属铝置于80℃空气气氛中保温5～10分钟；再将氧化镁、氧化锆、氟化铝、氢氧化锆、金属铝与聚羧酸减水剂混合并搅拌均匀，得到预混料；最后将预混料与微孔刚玉混合，外加占混合物总重5.8wt%的锆溶胶，搅拌均匀，制得阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料。
实施例四
本实施例提供了一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，包括如下质量百分比组成的混合物：
47.2wt%的微孔刚玉、9wt%的氧化镁、18wt%的氧化锆、13wt%的氟化铝、8wt%的氢氧化锆、4.6wt%的金属铝、0.2wt%的聚羧酸减水剂。
上述阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料的制备方法，包括如下步骤：
按上述原料及其百分比含量，先将金属铝置于80℃空气气氛中保温5～10分钟；再将氧化镁、氧化锆、氟化铝、氢氧化锆、金属铝与聚羧酸减水剂混合并搅拌均匀，得到预混料；最后将预混料与微孔刚玉混合，外加占混合物总重6.4wt%的锆溶胶，搅拌均匀，制得阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料。
上述实施例中所制得的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料的性能指标如下所示：
将上述四个实施例中的浇注料应用于大型电解阳极炉出铜溜槽后，外壳温度以及平均寿命如下所示：
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，其特征在于：包括如下质量百分比组成的混合物：
40～75wt%的微孔刚玉、5～10wt%的氧化镁、10～20wt%的氧化锆、5～15wt%的氟化铝、2～10wt%的氢氧化锆、3～5wt%的金属铝、0.2wt%的聚羧酸减水剂。
2.如权利要求1所述的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，其特征在于：所述微孔刚玉的Al2O3含量≥99.5wt%，所述微孔刚玉的粒径小于8mm且大于等于0.088mm。
3.如权利要求1所述的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，其特征在于：所述氧化镁的MgO含量﹥98wt%，所述氧化镁的粒径≤88μm。
4.如权利要求1所述的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，其特征在于：所述氧化锆的ZrO2含量≥99.5wt%，所述氧化锆的粒径≤45μm。
5.如权利要求1所述的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，其特征在于：所述氟化铝的AlF3含量≥91.5wt%，所述氟化铝的粒径≤88μm。
6.如权利要求1所述的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，其特征在于：所述氢氧化锆为α-Zr(OH)4、β- Zr(OH)4和γ- Zr(OH)4至少两种组成的混合物，所述氢氧化锆的粒径≤45μm。
7.如权利要求1所述的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料，其特征在于：所述金属铝的Al含量≥99wt%，所述金属铝的粒径≤45μm。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
按原料及其百分比含量，先将金属铝置于80℃空气气氛中保温5～10分钟；再将氧化镁、氧化锆、氟化铝、氢氧化锆、金属铝与聚羧酸减水剂混合并搅拌均匀，得到预混料；最后将预混料与微孔刚玉混合，外加占混合物总重4～7wt%的锆溶胶，搅拌均匀，制得阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料。
9.如权利要求8所述的阳极炉出铜溜槽用铝镁锆质浇注料的制备方法，其特征在于：所述锆溶胶的ZrO2含量为20～30wt%，所述锆溶胶内ZrO2的粒径≤0.1μm。
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