CN113121212A - 一种炼铜炉用铝铬固溶体砖及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种炼铜炉用铝铬固溶体砖及制造方法，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉48％‑53％，棕刚玉20％‑25％，印度铬精矿8％‑12％，氧化铬绿10％‑15％，α‑Al2O3 5％‑8％和结合剂3％‑4％；方法包括将原料混合、将混合后的原料送至压力机压型，得到砖坯、将砖坯入窑烧制，得到成品。本申请通过采用以铝、铬为主体的原料经过配比、压制成型、烧制而成，改善了现有技术中耐火材料侵蚀过快、强度不高导致的窑炉使用周期短的问题，并且本申请的产品所用的材料成本低廉、便于制造，极大降低了加工成本、提高了产品产量。
Description
技术领域
本发明涉及炼铜炉用材料制造技术领域，尤其涉及一种炼铜炉用铝铬固溶体砖及制造方法。
背景技术
炼铜炉按工作原理的不同主要包括反射炉、鼓风炉、电炉、转炉、氧化炉等，其中，氧化炉是近年来兴起的新型炼铜炉，主要代表炉型有奥斯麦特炉、艾萨炉、因分特炉多种，其主要工作原理为：将混合好的炼铜原料在氧化炉的顶部投入，当炼铜原料在炉内下降的过程中，温度不断升高，到达熔池后固体的炼铜原料逐渐变为液体，在顶部吹氧作业后，液体原料通过溜槽排入水中形成冰铜渣供转炉进一步的冶炼工序。
由于炼铜炉内温度较高，通常需要在炼铜炉内衬砌筑一层耐火材料对炉壳进行保护。传统的炼铜炉中采用高铝砖作为耐火材料，但因高铝砖耐侵蚀性和抗热冲刷性能差，在现有技术中逐渐被性能更加的镁铬砖替代；镁铬砖按照选用的原料不同可分为普通镁铬砖、直接结合镁铬砖、半再结合镁铬砖以及电熔再结合镁铬砖，其中电熔再结合镁铬砖拥有相对较佳的性能指标。
然而，目前由电熔再结合镁铬砖砌筑的氧化炉炉体，其使用寿命仅可达4-6个月，影响氧化炉寿命的关键在于：在熔池和渣线等侵蚀严重区域，强烈的热冲刷和熔渣侵蚀易造成耐火材料迅速剥落和蚀损，而电熔再结合镁铬砖在氧化炉中由于抗侵蚀性不高，缩短了炉体使用周期，工厂需要不断的修炉维护，不仅影响产量、还增加了维护成本。
发明内容
本发明的目的在于提出一种炼铜炉用铝铬固溶体砖及制造方法，以解决现有刀具无法修磨或修磨后需要更换定制刀杆的问题。
本申请提供了一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉48％-53％，棕刚玉20％-25％，印度铬精矿8％-12％，氧化铬绿10％-15％，α-Al2O35％-8％和结合剂3％-4％。
可选的，所述致密白刚玉由5mm-3mm、3mm-1mm、1mm-0.1mm及0.088mm四种粒度颗粒构成。
可选的，所述四种粒度颗粒的摩尔百分比分别为5mm-3mm：18％-23％、3mm-1mm：10％-15％、1mm-0.1mm：15％-20％以及0.088mm：5％-10％。
可选的，所述棕刚玉由3mm-1mm和1mm-0.1mm两种粒度颗粒构成。
可选的，所述两种粒度颗粒的摩尔百分比分别为3mm-1mm：10％-15％和1mm-0.1mm：10％-15％。
可选的，所述结合剂为纸浆或磷酸的至少一种。
本申请还提供了一种炼铜炉用铝铬固溶体砖的制造方法，方法包括：
将原料混合；
将混合后的原料送至压力机压型，得到砖坯；
将砖坯入窑烧制，得到成品。
可选的，所述将砖坯入窑烧制采用的工艺方法包括：
将砖坯预热至240℃后入窑；
提高窑内温度至1630℃，停止升温，保温16h；
降温至300℃后出窑。
本申请提供的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，通过采用以铝、铬为主体的原料经过配比、压制成型、烧制而成，改善了现有技术中耐火材料侵蚀过快、强度不高导致的窑炉使用周期短的问题，并且本申请的产品所用的材料成本低廉、便于制造，极大降低了加工成本、提高了产品产量。
具体实施方式
本申请提供了一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，其中，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉48％-53％，棕刚玉20％-25％，印度铬精矿8％-12％，氧化铬绿10％-15％，α-Al2O35％-8％和结合剂3％-4％。
本申请在材料选择上，采用了主要以铝、铬为主体的常用材料，基于各种原材料的配比，从而达到使结合生成的固溶体性能最佳的目的。上述各材料的原料技术指标如下表所示：
其中，致密白刚玉为常用的耐火材料制造原材料，具有较高的熔点、相当高的体积密度及其非常低的气孔率，在高温下具有优良的耐磨性、抗渣性、体积稳定性和抗热震性能，是刚玉系列耐火原料中最优秀的耐火原料。在本实施例中采用多种粒度的致密白刚玉混合使用，例如5mm-3mm、3mm-1mm、1mm-0.1mm及0.088mm等四种，不仅在成型时能进一步减少气孔率，还能使砖坯在成型、烧制后更加紧实，耐磨且结构稳定；在实际生产中，通过对各粒度的配比多次试验，可以获得性能最佳的配比。
棕刚玉是以铝矾土、焦碳(无烟煤)为主要原料，在电弧炉内经高温冶炼而成，用它制成的磨具，适于磨削抗张较高的金属，如各种通用钢材、可锻铸铁、硬青铜等，也可制造高级耐火材料。棕刚玉具有纯度高，结晶好，流动性强，线膨胀系数低，耐腐蚀的特点。经数十家耐火生产企业实践验证，该产品在应用过程中具有不起爆、不粉化、不开裂的特点。尤其是其远高于传统棕刚玉的性价比，更使之成为棕刚玉质耐火材料的最佳骨料和填充料。在本实施例中，同样采用了两种不同粒度的棕刚玉作为固溶体砖的原料，例如包括3mm-1mm和1mm-0.1mm两种，这样当棕刚玉颗粒与其它固体颗粒混合后压制成型时，可保证棕刚玉颗粒均布于砖坯内部，增加固溶体砖的耐腐蚀性。
氧化铬绿又称三氧化二铬、氧化铬，分子量151.99。系六方晶系，绿色粉末。密度5.21g/cm3，莫氏硬度8.5～9，接近刚玉(Al2O3)，仅次于金刚石，而超过石英SiO2，黄玉 Al2〔SiO4〕(F，OH)2及锆石ZrSiO4)。折射率2.5(遮盖率好)，比热容(20℃)/0.17J/(g·K)。不溶于水、酸及有机溶剂，稍溶于浓氢氧化钠溶液，溶于热的溴酸钠溶液、热的浓高氯酸溶液或沸腾的硫磷混酸。对光、大气、及腐蚀性气体(H2S、SO2等)极稳定，耐候性优良。遇热稳定，熔点2265℃，沸点3000℃，是优质的耐火材料。
氧化铝化学式Al2O3，分子量101.96。矾土的主要成分。白色粉末。具有不同晶型，常见的是α-Al2O3和γ-Al2O3。自然界中的刚玉为α-Al2O3，六方紧密堆积晶体，α-Al2O3的熔点2015±15℃，密度3.965g/cm，硬度8.8，不溶于水、酸或碱。γ-Al2O3属立方紧密堆积晶体，不溶于水，但能溶于酸和碱。
在本申请中，结合剂用于影响固溶体的形成，其可以是不限于纸浆或磷酸的至少一种，采用磷酸的固溶效果较纸浆来说更佳。
本申请还提供了一种上述炼铜炉用铝铬固溶体砖的制造方法，所述方法包括：
首先、将上述原料混合；混合可采用固体搅拌设备，保证各颗粒间充分混合。
其次、将混合后的原料送至压力机压型，得到砖坯；具体的，是通过料斗将混合后的原料送至压力机料斗中，人工加料并操作压力机压出砖坯的形状。
最后、将砖坯入窑烧制，得到成品；具体可通过将砖坯整齐摆放至带有预热功能的架体上，先将砖坯预热至240℃后，将整个架体入窑；之后，逐渐提高窑内温度至1630℃，需要注意的是，应保证缓慢平稳升温，一般要求升温率不超过38℃每小时，当到达1630℃时停止升温，保温16h后，缓慢降温至300℃后出窑空冷，制得产品，同样的，降温过程也应缓慢平稳进行，降温率不超过66℃每小时。
实施例一
采用上述技术方案制造的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉(5mm-3mm：23％、3mm-1mm：10％、1mm-0.1mm：15％以及0.088mm：5％)，棕刚玉(3mm-1mm：10％和1mm-0.1mm：10％)，印度铬精矿8％，氧化铬绿11％，α-Al2O35％和结合剂(纸浆)3％。
上述原料采用所述方法制得固溶体砖产品一。
实施例二
采用上述技术方案制造的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉(5mm-3mm：18％、3mm-1mm：15％、1mm-0.1mm：15％以及0.088mm：5％)，棕刚玉(3mm-1mm：10％和1mm-0.1mm：10％)，印度铬精矿8％，氧化铬绿10％，α-Al2O35％和结合剂(磷酸)4％。
上述原料采用所述方法制得固溶体砖产品二。
实施例三
采用上述技术方案制造的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉(5mm-3mm：18％、3mm-1mm：10％、1mm-0.1mm：15％以及0.088mm：5％)，棕刚玉(3mm-1mm：10％和1mm-0.1mm：10％)，印度铬精矿10％，氧化铬绿10％，α-Al2O38％和结合剂(磷酸)4％。
上述原料采用所述方法制得固溶体砖产品三。
实施例四
采用上述技术方案制造的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉(5mm-3mm：18％、3mm-1mm：10％、1mm-0.1mm：15％以及0.088mm：10％)，棕刚玉(3mm-1mm：10％和1mm-0.1mm：10％)，印度铬精矿12％，氧化铬绿11％，α-Al2O35％和结合剂(纸浆)4％。
上述原料采用所述方法制得固溶体砖产品四。
实施例五
采用上述技术方案制造的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉(5mm-3mm：18％、3mm-1mm：10％、1mm-0.1mm：15％以及0.088mm：5％)，棕刚玉(3mm-1mm：10％和1mm-0.1mm：15％)，印度铬精矿12％，氧化铬绿11％，α-Al2O35％和结合剂(纸浆)4％。
上述原料采用所述方法制得固溶体砖产品五。
实施例六
采用上述技术方案制造的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉(5mm-3mm：18％、3mm-1mm：10％、1mm-0.1mm：15％以及0.088mm：5％)，棕刚玉(3mm-1mm：15％和1mm-0.1mm：10％)，印度铬精矿12％，氧化铬绿11％，α-Al2O35％和结合剂(纸浆)4％。
上述原料采用所述方法制得固溶体砖产品六。
实施例七
采用上述技术方案制造的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉(5mm-3mm：18％、3mm-1mm：10％、1mm-0.1mm：15％以及0.088mm：5％)，棕刚玉(3mm-1mm：10％和1mm-0.1mm：10％)，印度铬精矿8％，氧化铬绿15％，α-Al2O35％和结合剂(磷酸)4％。
上述原料采用所述方法制得固溶体砖产品七。
实施例八
采用上述技术方案制造的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉(5mm-3mm：18％、3mm-1mm：10％、1mm-0.1mm：20％以及0.088mm：5％)，棕刚玉(3mm-1mm：10％和1mm-0.1mm：10％)，印度铬精矿8％，氧化铬绿10％，α-Al2O35％和结合剂(磷酸)4％。
上述原料采用所述方法制得固溶体砖产品八。
对上述各实施例制得的固溶体砖产品检测各项指标，以实施例一中的产品一为例，其与现有技术中的镁铬砖产品各项参数对比如下表。其中，化学成分指标采用荧光分析仪测出，体积密度、气孔率采用称重法获得，耐压强度、荷重软化温度、热震稳定性采用专用设备测得。
由上表可知，本申请提供的方法及产品具有较低的气孔率、更高的体积密度、耐压强度，热震稳定性也较镁铬砖更好，在实际应用中，采用铝铬固溶体砖替代电熔再结合镁铬砖在氧化炉使用，可使其连续使用8-12个月，极大提高了窑炉使用寿命。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
Claims (8)
1.一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，其特征在于，以摩尔百分比表示，所述铝铬固溶体砖的原料包括：致密白刚玉48％-53％，棕刚玉20％-25％，印度铬精矿8％-12％，氧化铬绿10％-15％，α-Al2O3 5％-8％和结合剂3％-4％。
2.根据权利要求1所述的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，其特征在于，所述致密白刚玉由5mm-3mm、3mm-1mm、1mm-0.1mm及0.088mm四种粒度颗粒构成。
3.根据权利要求2所述的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，其特征在于，所述四种粒度颗粒的摩尔百分比分别为5mm-3mm：18％-23％、3mm-1mm：10％-15％、1mm-0.1mm：15％-20％以及0.088mm：5％-10％。
4.根据权利要求1所述的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，其特征在于，所述棕刚玉由3mm-1mm和1mm-0.1mm两种粒度颗粒构成。
5.根据权利要求4所述的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，其特征在于，所述两种粒度颗粒的摩尔百分比分别为3mm-1mm：10％-15％和1mm-0.1mm：10％-15％。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种炼铜炉用铝铬固溶体砖，其特征在于，所述结合剂为纸浆或磷酸的至少一种。
7.一种炼铜炉用铝铬固溶体砖的制造方法，其特征在于，包括：
将权利要求1至5中任意一项所述的原料混合；
将混合后的原料送至压力机压型，得到砖坯；
将砖坯入窑烧制，得到成品。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将砖坯入窑烧制采用的工艺方法包括：
将砖坯预热至240℃后入窑；
提高窑内温度至1630℃，停止升温，保温16h；
降温至300℃后出窑。
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