CN101215180B - 利用天然矿物原料生产azs电熔耐火材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用天然矿物原料生产AZS电熔耐火材料的方法，是按照下述步骤进行：1、根据铝矾土中Al2O3、SiO2的含量、低品位锆英砂的ZrO2、SiO2含量，将铝矾土、低品位锆英砂、碳素材料和铁屑混合均匀后加入到三相电炉中，在高温熔融状态下埋弧还原，使熔液中Al2O3、ZrO2、SiO2的含量达到AZS33、AZS36、AZS41产品的化学成分标准；2、将第一步制备的溶液倒入第二台三相电弧炉内，加入适量的碳酸钠助溶剂，进行吹氧精炼以去除熔液中的残留碳和低熔点氧化物；3、将第二步精炼合格的熔液浇注到预先制好的铸型内，经过保温冷却，得到所需的AZS电熔耐火材料制品。本发明优点在于利用低品位锆英砂和天然高铝矾土为原料，直接生产优质合格的AZS电熔耐火材料。
Description
技术领域
本发明涉及电熔耐火材料的方法，尤其是涉及利用天然矿物原料生产AZS电熔耐火材料的方法。
背景技术
AZS电熔耐火材料是用于各种玻璃窑炉的重要基础材料。随着国民经济及相关产业的发展，对玻璃窑炉用AZS耐火材料的需求一直呈现稳步增长的势头。在公知的AZS电熔耐火材料的生产方法和已经公开的专利中，其生产原料主要是高纯度工业用氧化铝粉和高品位的锆英砂或高纯度的脱硅锆。由于我国高品位锆英砂的储量有限，大部分原料均需从国外(如澳大利亚、新西兰、南非、巴西等国家)进口，大大地增加了AZS耐火材料的生产成本。尽管众多企业均积极使用回收废料进行生产，但不能从根本上解决原材料短缺，成本大幅度上升的问题。我国有着丰富的天然高铝矾土资源和低品位锆英砂资源，但直接利用天然高铝矾土和低品位锆英砂生产AZS电熔耐火材料，到目前还未见诸有关这方面的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用低品位锆英砂和天然高铝矾土为原料替代昂贵的高纯度工业用氧化铝粉和高品位锆英砂生产AZS电熔耐火材料的方法。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述利用天然矿物原料生产AZS电熔耐火材料的方法，是按照下述步骤进行：
第一步，根据铝矾土中Al2O3、SiO2的含量、低品位锆英砂的ZrO2、SiO2含量，将铝矾土、低品位锆英砂、碳素材料和铁屑中的化学成分经过计算按一定比例混合均匀后加入到三相电炉中，电压控制在70V-250V，在高温熔融状态下埋弧还原，使铝矾土和低品位锆英砂中多余的SiO2、TiO2和杂质脱除，使熔液中Al2O3、ZrO2、SiO2的含量达到AZS33、AZS36、AZS41产品的化学成分标准；
第二步，将第一步制备的溶液倒入第二台三相电弧炉内，加入适量的碳酸钠助溶剂，进行吹氧精炼以去除熔液中的残留碳和低熔点氧化物，并使还原反应所生成的游离金属铝重新氧化生成Al2O3；电弧炉电压控制在140V-400V，氧气压力控制在0.01MPa-1.5MPa的范围内精炼；待熔液经检测均匀并达到标准要求时，结束精炼；
第三步，将第二步精炼合格的熔液浇注到预先制好的铸型内，经过保温冷却，得到所需的AZS电熔耐火材料制品。
在所述铝矾土中添加有小于50％重量份的氧化铝粉来调节化学成分；在所述低品位锆英砂中添加有小于50％重量份的高品位锆英砂或脱硅锆来调节化学成分。
本发明优点在于利用低品位锆英砂和天然高铝矾土为原料，直接生产优质合格的AZS电熔耐火材料，这不仅降低了电熔耐火材料行业的生产成本，提高了低品位锆英砂和天然高铝矾土的利用率和附加值，同时也减少了整个产业链的能源消耗，对于合理利用资源，实现人类社会减排节能战略目标具有十分重要的意义。
具体实施方式
本发明所述的利用天然矿物原料生产AZS电熔耐火材料的方法，是按照下述步骤进行：
一、原料：锆英砂、高铝矾土、石墨、铁屑；
锆英砂的成份为：ZrO2 55％；SiO243.2％；TiO2 0.4％；Fe2O3 0.75％；余量为杂质；
高铝矾土的成份为：Al2O3 75％；SiO2 18.3％；Fe2O3 1.5％；TiO2 3.8％；余量为杂质；
石墨的成份为：C 98％；SiO2 1.6％；余量为杂质；
铁屑的成份为：Fe 97％；SiO2 2.2％；余量为杂质；
二、制备：
a、按重量份取天然高铝矾土450Kg，粒度为0.5-100mm；天然锆英砂420Kg，粒度为0.1-5mm；石墨45Kg，粒度为2-5mm；铁屑25Kg，长度小于200mm；将上述物料混合均匀得混合料备用；
b、熔炼：
逐步加入进行埋弧熔化，三相电炉的电压为70 V-250V；待炉内的混合料完全融化成液体时另外再均匀加入25Kg的铁屑，使溶液中的残余硅、钛充分混合而沉淀于炉底；然后取样化验，待熔液中Al2O3的含量46％±2，ZrO2的含量等于33％±1，SiO2的含量等于15.5％±1时，将熔液倒入第二台三相电弧炉内并使熔液底部的沉淀物完全留在第一台电弧炉内；
第二步，向所述第二台三相电弧炉内加入碳酸钠15Kg，使溶液中生成稳定的硅酸钠即玻璃相；控制电弧炉电压在140 V-400V，二次电流为2000A，并控制吹入氧气压力在0.1-1.5MP之间进行精炼40分钟以上以去除熔液中残留的碳和低熔点氧化物后，用沾棍的方式监测直到符合AZS产品的色泽标准时即可；
第三步，将第二步精炼合格的熔液浇注到预先制好的铸型内，经过保温冷却，得到所需的AZS电熔耐火材料制品。按照本发明方法所得AZS电熔耐火材料制品的化学成分为：
| Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | ZrO<sub>2</sub> | SiO<sub>2</sub> | Na<sub>2</sub>O | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TiO<sub>2</sub> | 其它杂质 |
| 48.4％ | 33.8％ | 15.5％ | 1.26％ | 0.25％ | 0.79％ |
Claims (2)
1.一种利用天然矿物原料生产AZS电熔耐火材料的方法，其特征在于：是按照下述步骤进行：
第一步，根据铝矾土中Al2O3的含量、低品位锆英砂的ZrO2含量，将铝矾土、低品位锆英砂、碳素材料和铁屑中的化学成分经过计算按一定比例混合均匀后加入到三相电炉中，电压控制在70V-250V，在高温熔融状态下埋弧还原，使铝矾土和低品位锆英砂中多余的SiO2、TiO2和杂质脱除，使熔液中Al2O3、ZrO2、SiO2的含量达到AZS33、AZS36、AZS41产品的化学成分标准；
第二步，将第一步制备的熔液倒入第二台三相电弧炉内，进行吹氧精炼以去除熔液中的残留碳和低熔点氧化物，并使还原反应所生成的游离金属铝重新氧化生成Al2O3；在这一过程中，加入适量的碳酸钠与产品中的二氧化硅反应从而产生玻璃相，以满足AZS电熔耐火材料的物理要求；电弧炉电压控制在140V-400V，氧气压力控制在0.01MPa-1.5MPa的范围内精炼；待熔液经检测均匀并达到标准要求时，结束精炼；
第三步，将第二步精炼合格的熔液浇注到预先制好的铸型内，经过保温冷却，得到所需的AZS电熔耐火材料制品。
2.根据权利要求1所述利用天然矿物原料生产AZS电熔耐火材料的方法，其特征在于：在所述铝矾土中添加有小于50％重量份的氧化铝粉来调节化学成分；在所述低品位锆英砂中添加有小于50％重量份的高品位锆英砂或脱硅锆来调节化学成分。
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