一種煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚及其制備方法。其技術(shù)方案是：以60~65wt%的電熔鎂鉻砂顆粒為骨料，以15~20wt%的電熔鎂砂細(xì)粉、11~16wt%的Cr7C3細(xì)粉、4~7wt%的氧化鋯微粉和1~3wt%的氧化釔微粉為基質(zhì)料；按所述骨料和所述基質(zhì)料的含量，先將基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混勻；然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和8~10wt%的氧化鋯溶膠，混勻，成型，在25~30℃條件下養(yǎng)護(hù)12~24h，在110~120℃條件下干燥12~18h；最后置于馬弗爐中，以4~5℃/min的升溫速率升溫至1550~1580℃，保溫2~3h，隨爐冷卻，制得煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單；所制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的強(qiáng)度大、抗渣侵蝕性強(qiáng)、抗熱震性優(yōu)和體積穩(wěn)定性好。
【專利說明】
一種煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于煉銅轉(zhuǎn)爐用耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煉銅轉(zhuǎn)爐是冰銅吹煉過程中重要的冶煉設(shè)備。在轉(zhuǎn)爐中向熔融冰銅鼓入空氣進(jìn)行吹煉時(shí)，F(xiàn)eS優(yōu)先被氧化成FeO，并與外加的石英反應(yīng)進(jìn)入熔渣；隨后繼續(xù)鼓風(fēng)，Cu2S中的硫氧化進(jìn)入煙氣，得到含銅98?99%的粗銅。
[0003]轉(zhuǎn)爐煉銅屬于間歇式操作，爐內(nèi)溫度波動(dòng)大(600?1450V )，尤其風(fēng)口區(qū)的耐火材料是煉銅轉(zhuǎn)爐的薄弱環(huán)節(jié)，需承受高溫、沖刷以及溫度波動(dòng)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，易造成結(jié)構(gòu)剝落而損毀。因而對(duì)煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口區(qū)的耐火材料提出了嚴(yán)格的要求。
[0004]目前，煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚主要為直接結(jié)合鎂鉻磚、熔鑄鎂鉻尖晶石磚和鎂鋁鈦磚。
[0005]采用直接結(jié)合鎂鉻磚作為煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚，一般以高純鎂砂和鉻精礦為原料，經(jīng)配料、混合后高溫?zé)?張錫平，等.添加物對(duì)鎂鉻磚性能的影響.耐火材料，2008，42(2):PP120?123;鄭德勝，等.煉銅轉(zhuǎn)爐用優(yōu)質(zhì)鎂鉻磚的研制.耐火材料，2000，34(5):pp274?275+285)。直接結(jié)合鎂鉻磚的耐火度高，且MgO與Cr2O3在高溫?zé)蛇^程中原位形成鎂鉻尖晶石，有利于提高直接結(jié)合鎂鉻磚的強(qiáng)度。但MgO與Cr2O3原位形成鎂鉻尖晶石的同時(shí)，伴隨一定的體積膨脹，易導(dǎo)致磚坯內(nèi)部形成微裂紋，降低了直接結(jié)合鎂鉻磚的抗渣侵蝕性能。
[0006]采用熔鑄鎂鉻磚作為煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚(石杰，等.熔鑄鎂鉻磚的研究及應(yīng)用.有色設(shè)備，2000，(5): pp37?40)，一般以電熔鎂鉻尖晶石為主要原料，其耐火度高，高溫強(qiáng)度大，尤其電熔鎂鉻尖晶石晶粒生長(zhǎng)發(fā)育完全，因而電熔鎂鉻尖晶石抵抗熔渣侵蝕的能力較強(qiáng)，但鎂鉻尖晶石緩和熱應(yīng)力能力較差，易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落而損毀。
[0007]采用鎂鋁鈦磚作為煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚，其MgAl2O4與Mg2T14尖晶石形成復(fù)合固溶體，有利于改善鎂鋁鈦磚的結(jié)構(gòu)，堵塞熔渣的滲入通道，提高鎂鋁鈦磚的抗渣侵蝕性能，并減少結(jié)構(gòu)剝落(徐琳琳，等.銅冶煉爐用鎂鋁鈦磚的研制.耐火材料，2012，46 (5): pp347?349 )。但鎂鋁鈦磚中Mg0、Al203和T12的固溶反應(yīng)均伴隨明顯的體積效應(yīng)，大大降低了鎂鋁鈦磚的體積穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的制備方法，用該方法制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的強(qiáng)度大、抗渣侵蝕性強(qiáng)、抗熱震性優(yōu)和體積穩(wěn)定性好。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:以60?65的％的電熔鎂鉻砂顆粒為骨料，以15?20wt°/i^電熔鎂砂細(xì)粉、11?16wt°/c^Cr7C3細(xì)粉、4?氧化鋯微粉和I?3wt%的氧化釔微粉為基質(zhì)料;按所述骨料和所述基質(zhì)料的含量，先將基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻。然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和8?10wt%的氧化鋯溶膠，混合均勻，機(jī)壓成型，在25?30°C條件下養(yǎng)護(hù)12?24h，在110?120°C條件下干燥12?18h。最后置于馬弗爐中，以4?5°C/min的升溫速率升溫至1550?1580°C，保溫2?3h，隨爐冷卻，制得煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚。
[0010]所述電熔鎂鉻砂顆粒的主要化學(xué)成分是:MgO含量為70?73wt%，Cr203含量為22?25wt%，F(xiàn)e203含量<0.述電熔鎂鉻砂顆粒的粒度為0.1?6mm。
[0011]所述電熔鎂砂細(xì)粉的主要化學(xué)成分是:MgO含量彡99wt%，F(xiàn)e203含量<0.1wt%;所述電熔鎂砂細(xì)粉的粒度為60?80μπι。
[0012]所述Cr7C3細(xì)粉的Cr7C3含量彡99wt%，Cr7C3細(xì)粉的粒度為1?20μπι。
[0013]所述氧化鋯微粉的ZrO2含量彡99wt%，氧化鋯微粉的粒度為10?20μπι。
[0014]所述氧化釔微粉的Y2O3含量彡99wt%，氧化釔微粉的粒度為10?20μπι。
[0015]所述氧化鋯溶膠的ZrO2含量為20?30wt%，氧化鋯溶膠的膠粒直徑為20?70nm。
[0016]所述機(jī)壓成型的壓強(qiáng)為180?200MPa。
[0017]由于采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
1、本發(fā)明無需特殊的制備設(shè)備和處理技術(shù)，節(jié)省勞動(dòng)力資源，且采用溶膠結(jié)合的方式，組分分散均勻，工藝簡(jiǎn)單。
[0018]2、本發(fā)明利用物料組分的氧化分解及原位形成尖晶石，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的強(qiáng)度和抗渣侵蝕性能。
[0019]3、本發(fā)明通過燒成過程中氧化鋯溶膠中納米膠粒的表面效應(yīng)促進(jìn)燒結(jié)，并結(jié)合氧化鋯的馬氏體相變?cè)鲰g，增強(qiáng)了煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的抗熱震性和體積穩(wěn)定性。
[0020]本發(fā)明制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚經(jīng)測(cè)定:冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為90?95MPa;燒后線變化為
0.07-0.12%; 14500C X 3h靜態(tài)坩禍法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為3~8%; 1100°C風(fēng)冷一次熱震穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)殘余強(qiáng)度保持率為91?96%。
[0021]因此，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單;所制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的強(qiáng)度大、抗渣侵蝕性強(qiáng)、抗熱震性優(yōu)和體積穩(wěn)定性好。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
[0023]為避免重復(fù)，先將本【具體實(shí)施方式】所涉及的骨料、基質(zhì)料和機(jī)壓成型統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述:
所述電熔鎂鉻砂顆粒的主要化學(xué)成分是:MgO含量為70?73wt%，Cr203含量為22?25wt%，F(xiàn)e2O3含量<0.lwt%;所述電熔鎂鉻砂顆粒的粒度為0.1?6mm。
[0024]所述電熔鎂砂細(xì)粉的主要化學(xué)成分是:MgO含量彡99wt%，F(xiàn)e203含量<0.1wt%;所述電熔鎂砂細(xì)粉的粒度為60?80μπι。
[0025]所述Cr7C3細(xì)粉的Cr7C3含量彡99wt%，Cr7C3細(xì)粉的粒度為10?20μπι。
[0026]所述氧化鋯微粉的ZrO2含量彡99wt%，氧化鋯微粉的粒度為10?20μπι。
[0027]所述氧化釔微粉的Y2O3含量彡99wt%，氧化釔微粉的粒度為10?20μπι。
[0028]所述氧化鋯溶膠的ZrO2含量為20?30wt%，氧化鋯溶膠的膠粒直徑為20?70nm。
[0029]所述機(jī)壓成型的壓強(qiáng)為180?200MPa。
[0030]實(shí)施例1 一種煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚及其制備方法。以60?62wt%的電熔鎂鉻砂顆粒為骨料，以15?17wt%的電熔鎂砂細(xì)粉、14?16被％的&7(:3細(xì)粉、5?7的%的氧化鋯微粉和I?2wt%的氧化釔微粉為基質(zhì)料;按所述骨料和所述基質(zhì)料的含量，先將基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻。然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和8?9wt%的氧化鋯溶膠，混合均勻，機(jī)壓成型，在25?30°C條件下養(yǎng)護(hù)12?24h，在110?120°C條件下干燥12?18h。最后置于馬弗爐中，以4?5°C/min的升溫速率升溫至1550?1570°C，保溫2?3h，隨爐冷卻，制得煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚。
[0031]本實(shí)施例制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚經(jīng)測(cè)定:冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為90?92MPa;燒后線變化為0.10?0.12%; 1450°C X 3h靜態(tài)坩禍法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為6~8%; 1100°C風(fēng)冷一次熱震穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)殘余強(qiáng)度保持率為91?93%。
[0032]實(shí)施例2
一種煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚及其制備方法。以61?63wt%的電熔鎂鉻砂顆粒為骨料，以16?18被％的電熔鎂砂細(xì)粉、13?15被％的&7(:3細(xì)粉、5?7的%的氧化鋯微粉和I?2wt%的氧化釔微粉為基質(zhì)料;按所述骨料和所述基質(zhì)料的含量，先將基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻。然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和8?9wt%的氧化鋯溶膠，混合均勻，機(jī)壓成型，在25?30°C條件下養(yǎng)護(hù)12?24h，在110?120°C條件下干燥12?18h。最后置于馬弗爐中，以4?5°C/min的升溫速率升溫至1550?1570°C，保溫2?3h，隨爐冷卻，制得煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚。
[0033]本實(shí)施例制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚經(jīng)測(cè)定:冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為91?93MPa;燒后線變化為0.09?0.11%; 1450°C X3h靜態(tài)坩禍法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為5~7%; 1100°C風(fēng)冷一次熱震穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)殘余強(qiáng)度保持率為92?94%。
[0034]實(shí)施例3
一種煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚及其制備方法。以62?64wt%的電熔鎂鉻砂顆粒為骨料，以17?19wt%的電熔鎂砂細(xì)粉、12?14被％的&7(:3細(xì)粉、4?6的％的氧化鋯微粉和2?3wt%的氧化釔微粉為基質(zhì)料;按所述骨料和所述基質(zhì)料的含量，先將基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻。然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和9?10wt%的氧化鋯溶膠，混合均勻，機(jī)壓成型，在25?30°C條件下養(yǎng)護(hù)12?24h，在110?120°C條件下干燥12?18h。最后置于馬弗爐中，以4?5°C/min的升溫速率升溫至1560?1580°C，保溫2?3h，隨爐冷卻，制得煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚。
[0035]本實(shí)施例制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚經(jīng)測(cè)定:冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為92?94MPa;燒后線變化為0.08?0.10%; 1450°C X 3h靜態(tài)坩禍法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為4~6%; 1100°C風(fēng)冷一次熱震穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)殘余強(qiáng)度保持率為93?95%。
[0036]實(shí)施例4
一種煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚及其制備方法。以63?65wt%的電熔鎂鉻砂顆粒為骨料，以18?20被％的電熔鎂砂細(xì)粉、11?13被％的&7(:3細(xì)粉、4?6的％的氧化鋯微粉和2?3wt%的氧化釔微粉為基質(zhì)料;按所述骨料和所述基質(zhì)料的含量，先將基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻。然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和9?10wt%的氧化鋯溶膠，混合均勻，機(jī)壓成型，在25?30°C條件下養(yǎng)護(hù)12?24h，在110?120°C條件下干燥12?18h。最后置于馬弗爐中，以4?5°C/min的升溫速率升溫至1560?1580°C，保溫2?3h，隨爐冷卻，制得煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚。
[0037]本實(shí)施例制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚經(jīng)測(cè)定:冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為93?95MPa;燒后線變化為0.07?0.09%; 1450°C X 3h靜態(tài)坩禍法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為3~5%; 1100°C風(fēng)冷一次熱震穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)殘余強(qiáng)度保持率為94?96%。
[0038]
本【具體實(shí)施方式】與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
1、本【具體實(shí)施方式】無需特殊的制備設(shè)備和處理技術(shù)，節(jié)省勞動(dòng)力資源，且采用溶膠結(jié)合的方式，組分分散均勻，工藝簡(jiǎn)單。
[0039]2、本【具體實(shí)施方式】利用物料組分的氧化分解及原位形成尖晶石，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的強(qiáng)度和抗渣侵蝕性能。
[0040]3、本【具體實(shí)施方式】通過燒成過程中氧化鋯溶膠中納米膠粒的表面效應(yīng)促進(jìn)燒結(jié)，并結(jié)合氧化鋯的馬氏體相變?cè)鲰g，增強(qiáng)了煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的抗熱震性和體積穩(wěn)定性。
[0041 ]本【具體實(shí)施方式】制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚經(jīng)測(cè)定:冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為90?95MPa ；燒后線變化為0.07~0.12%;14501€\311靜態(tài)坩禍法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為3~8%;1100°(:風(fēng)冷一次熱震穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)殘余強(qiáng)度保持率為91?96%。
[0042]因此，本【具體實(shí)施方式】工藝簡(jiǎn)單;所制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的強(qiáng)度大、抗渣侵蝕性強(qiáng)、抗熱震性優(yōu)和體積穩(wěn)定性好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的制備方法，其特征在于以60?65的％的電熔鎂鉻砂顆粒為骨料，以15?20wt°/i^電熔鎂砂細(xì)粉、11?16wt°/c^Cr7C3細(xì)粉、4?7wt°/i^氧化鋯微粉和I?3wt%的氧化釔微粉為基質(zhì)料;按所述骨料和所述基質(zhì)料的含量，先將基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻;然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和8?10wt%的氧化鋯溶膠，混合均勻，機(jī)壓成型，在25?30°C條件下養(yǎng)護(hù)12?24h，在110?120°C條件下干燥12?18h;最后置于馬弗爐中，以4?5°C/min的升溫速率升溫至1550?1580°C，保溫2?3h，隨爐冷卻，制得煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的制備方法，其特征在于所述電熔鎂鉻砂顆粒的主要化學(xué)成分是:MgO含量為70?73wt%，Cr203含量為22?25wt%，F(xiàn)e203含量<0.1wt%J；f述電熔鎂鉻砂顆粒的粒度為0.1?6mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的制備方法，其特征在于所述電熔鎂砂細(xì)粉的主要化學(xué)成分是:MgO含量多99wt%，F(xiàn)e203含量<0.1wt%;所述電熔鎂砂細(xì)粉的粒度為60?8 Oum ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的制備方法，其特征在于所述Cr7C3細(xì)粉的Cr7C3含量彡99wt%，Cr7C3細(xì)粉的粒度為10?20μπι。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的制備方法，其特征在于所述氧化鋯微粉的ZrO2含量多99wt%，氧化鋯微粉的粒度為10?20μπι。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的制備方法，其特征在于所述氧化釔微粉的Y2O3含量彡99wt%，氧化釔微粉的粒度為10?20μπι。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的制備方法，其特征在于所述氧化鋯溶膠的ZrO2含量為20?30wt%，氧化鋯溶膠的膠粒直徑為20?70nm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的制備方法，其特征在于所述機(jī)壓成型的壓強(qiáng)為 180?200MPa。9.一種煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚，其特征在于所述煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚是根據(jù)權(quán)利要求1?8項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚的制備方法所制備的煉銅轉(zhuǎn)爐風(fēng)口磚。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK106083094SQ201610476306
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】張寒, 趙惠忠, 程水明, 趙鵬達(dá), 余俊, 梁永和
【申請(qǐng)人】武漢科技大學(xué)