CN105801141B - 澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖及其制备方法 - Google Patents

澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉‑尖晶石砖及其制备方法。其技术方案是：以60~65wt%的板状刚玉颗粒为骨料，以17~22wt%的Cr7C3细粉、11~16wt%的菱镁矿细粉、1~3wt%的γ‑Al2O3微粉和1~4wt%的氧化锆微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，将混匀后的基质料加入所述骨料中，再外加占所述基质料与所述骨料之和10~12wt%的铝溶胶，混匀，成型，25~30℃条件下养护12~24小时，干燥；然后置于马弗炉中，以6~7℃/min的速率升温至1550~1600℃，保温1~1.5小时，随炉冷却，制得澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉‑尖晶石砖。本发明工艺简单，所制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉‑尖晶石砖具有耐压强度高、抗折强度大和导热系数小的特点。

Description

澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖及其制备方法
技术领域
本发明属于澳斯麦特炉炉底用耐火材料技术领域。具体涉及一种澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖及其制备方法。
背景技术
澳斯麦特熔炼工艺是有色金属（铜、镍、铅、锌、锡等）火法冶炼中高效且成熟的技术手段。澳斯麦特炉炉底采用反拱形结构，根据冶炼功能大致可分为工作层、拱脚砖层、次工作层和保温层，其中炉底保温层主要为了隔绝炉体与外界环境的热交换，保障高温澳斯麦特炉的稳定运行。澳斯麦特炉炉底保温层用耐火材料虽不与冶炼的液态金属和炉渣直接接触而免受侵蚀，但需承受液态金属、炉渣及耐火材料的重压。因此，既要实现低导热节能保温，又要达到高强度承重耐压，这对澳斯麦特炉炉底保温层用耐火材料提出了严格的质量要求。
目前，澳斯麦特炉炉底保温层用耐火材料主要为高铝砖和粘土砖。
采用高铝砖作为澳斯麦特炉炉底保温层用耐火材料，其耐火度高、耐压强度大，满足澳斯麦特炉炉底保温层用耐火材料的承重要求，但Al2O3缓解热应力能力较差，且高铝砖导热系数较大，降低了澳斯麦特炉炉底保温层的隔热性能。
采用粘土砖作为澳斯麦特炉炉底保温层用耐火材料，其原料虽来源丰富，价格低廉，隔热保温性能也较好，但粘土砖强度低，在热应力（高温）及机械应力（承重耐压）条件下易产生形变而损毁，降低了澳斯麦特炉炉底保温层的使用寿命。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的制备方法，用该方法制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的耐压强度高、抗折强度大和导热系数小，尤其适用于澳斯麦特炉炉底保温层。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以60~65wt%的板状刚玉颗粒为骨料，以17~22wt%的Cr7C3细粉、11~16wt%的菱镁矿细粉、1~3wt%的γ-Al2O3微粉和1~4wt%的氧化锆微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~12wt%的铝溶胶，混合均匀，振动成型，在25~30℃条件下养护12~24小时，在180~200℃条件下干燥12~18小时；最后置于马弗炉中，以6~7℃/min的升温速率升温至1550~1600℃，保温1~1.5小时，随炉冷却，制得澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖。
所述板状刚玉的主要化学成分是：Al2O3含量≥99wt%，Fe2O3含量＜0.5wt%；所述板状刚玉颗粒的粒度为0.1~6mm。
所述Cr7C3细粉的Cr7C3含量≥98wt%，Cr7C3微粉的粒度为10~20μm。
所述菱镁矿细粉的MgCO3含量≥98wt%，菱镁矿细粉的粒度为1~2μm。
所述氧化锆微粉的ZrO2含量≥99wt%，氧化锆微粉的粒度为1~2μm。
所述γ-Al2O3微粉的Al2O3含量≥99wt%，γ-Al2O3微粉的粒度为1~2μm。
所述铝溶胶的胶粒直径为1~70nm，Al2O3含量为20~30wt%。
由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明无需特殊的制备设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单。
2、本发明通过烧成过程中原位形成尖晶石固溶体，增强了澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的耐压强度和抗折强度。
3、本发明利用原料组分的分解反应和氧化反应所产生的气体造孔，并结合铝溶胶中纳米胶粒的表面效应对材料内的气孔尺寸微细化，进而降低了澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的导热系数。
本发明制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖经测定：孔径分布为0.1~3μm；耐压强度为85~90MPa；抗折强度为14.0~15.0MPa；导热系数为2.20~2.25W/(m·K)。
因此，本发明具有工艺流程简单的特点；所制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的耐压强度高、抗折强度大和导热系数小。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式中的原料和铝溶胶统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述板状刚玉的主要化学成分是：Al2O3含量≥99wt%，Fe2O3含量＜0.5wt%；所述板状刚玉颗粒的粒度为0.1~6mm。
所述Cr7C3细粉的Cr7C3含量≥98wt%，Cr7C3微粉的粒度为10~20μm。
所述菱镁矿细粉的MgCO3含量≥98wt%，菱镁矿细粉的粒度为1~2μm。
所述氧化锆微粉的ZrO2含量≥99wt%，氧化锆微粉的粒度为1~2μm。
所述γ-Al2O3微粉的Al2O3含量≥99wt%，γ-Al2O3微粉的粒度为1~2μm。
所述铝溶胶的胶粒直径为1~70nm，Al2O3含量为20~30wt%。
实施例1
一种澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖及其制备方法。以63~65wt%的板状刚玉颗粒为骨料，以17~19wt%的Cr7C3细粉、11~13wt%的菱镁矿细粉、1~2wt%的γ-Al2O3微粉和1~3wt%的氧化锆微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~11wt%的铝溶胶，混合均匀，振动成型，在25~30℃条件下养护12~24小时，在180~200℃条件下干燥12~18小时；最后置于马弗炉中，以6~7℃/min的升温速率升温至1575~1600℃，保温1~1.5小时，随炉冷却，制得澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖。
本实施例制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖经测定：孔径分布为0.1~1.5μm；耐压强度为88~90MPa；抗折强度为14.6~15.0MPa；导热系数为2.23~2.25W/(m·K)。
实施例2
一种澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖及其制备方法。以62~64wt%的板状刚玉颗粒为骨料，以18~20wt%的Cr7C3细粉、12~14wt%的菱镁矿细粉、1~2wt%的γ-Al2O3微粉和1~3wt%的氧化锆微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~11wt%的铝溶胶，混合均匀，振动成型，在25~30℃条件下养护12~24小时，在180~200℃条件下干燥12~18小时；最后置于马弗炉中，以6~7℃/min的升温速率升温至1575~1600℃，保温1~1.5小时，随炉冷却，制得澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖。
本实施例制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖经测定：孔径分布为1~2μm；耐压强度为87~89MPa；抗折强度为14.4~14.8MPa；导热系数为2.22~2.24W/(m·K)。
实施例3
一种澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖及其制备方法。以61~63wt%的板状刚玉颗粒为骨料，以19~21wt%的Cr7C3细粉、13~15wt%的菱镁矿细粉、2~3wt%的γ-Al2O3微粉和2~4wt%的氧化锆微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和11~12wt%的铝溶胶，混合均匀，振动成型，在25~30℃条件下养护12~24小时，在180~200℃条件下干燥12~18小时；最后置于马弗炉中，以6~7℃/min的升温速率升温至1550~1575℃，保温1~1.5小时，随炉冷却，制得澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖。
本实施例制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖经测定：孔径分布为1.5~2.5μm；耐压强度为86~88MPa；抗折强度为14.2~14.6MPa；导热系数为2.21~2.23W/(m·K)。
实施例4
一种澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖及其制备方法。以60~62wt%的板状刚玉颗粒为骨料，以20~22wt%的Cr7C3细粉、14~16wt%的菱镁矿细粉、2~3wt%的γ-Al2O3微粉和2~4wt%的氧化锆微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和11~12wt%的铝溶胶，混合均匀，振动成型，在25~30℃条件下养护12~24小时，在180~200℃条件下干燥12~18小时；最后置于马弗炉中，以6~7℃/min的升温速率升温至1550~1575℃，保温1~1.5小时，随炉冷却，制得澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖。
本实施例制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖经测定：孔径分布为2~3μm；耐压强度为85~87MPa；抗折强度为14.0~14.4MPa；导热系数为2.20~2.22W/(m·K)。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式无需特殊的制备设备和处理技术，节省劳动力资源，工艺流程简单；
2、本具体实施方式通过烧成过程中原位形成尖晶石固溶体，增强了澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的耐压强度和抗折强度。
3、本具体实施方式利用原料组分的分解反应和氧化反应所产生的气体造孔，并结合铝溶胶中纳米胶粒的表面效应对材料内的气孔尺寸微细化，进而降低了澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的导热系数。
本具体实施方式制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖经测定：孔径分布为0.1~3μm；耐压强度为85~90MPa；抗折强度为14.0~15.0MPa；导热系数为2.20~2.25W/(m·K)。
因此，本具体实施方式具有工艺流程简单的特点；所制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的耐压强度高、抗折强度大和导热系数小。

Claims (7)

1.一种澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的制备方法，其特征在于以60～65wt％的板状刚玉颗粒为骨料，以17～22wt％的Cr7C3细粉、11～16wt％的菱镁矿细粉、1～3wt％的γ-Al2O3微粉和1～4wt％的氧化锆微粉为基质料；按所述骨料和所述基质料的含量，先将基质料混匀，再将混匀后的基质料加入所述骨料中，混合均匀；然后外加占所述基质料与所述骨料之和10～12wt％的铝溶胶，混合均匀，振动成型，在25～30℃条件下养护12～24小时，在180～200℃条件下干燥12～18小时；最后置于马弗炉中，以6～7℃/min的升温速率升温至1550～1600℃，保温1～1.5小时，随炉冷却，制得澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖；
所述铝溶胶的胶粒直径为1～70nm，Al2O3含量为20～30wt％。
2.根据权利要求1所述的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的制备方法，其特征在于所述板状刚玉的主要化学成分是：Al2O3含量≥99wt％，Fe2O3含量＜0.5wt％；所述板状刚玉颗粒的粒度为0.1～6mm。
3.根据权利要求1所述的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的制备方法，其特征在于所述Cr7C3细粉的Cr7C3含量≥98wt％，Cr7C3微粉的粒度为10～20μm。
4.根据权利要求1所述的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的制备方法，其特征在于所述菱镁矿细粉的MgCO3含量≥98wt％，菱镁矿细粉的粒度为1～2μm。
5.根据权利要求1所述的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的制备方法，其特征在于所述氧化锆微粉的ZrO2含量≥99wt％，氧化锆微粉的粒度为1～2μm。
6.根据权利要求1所述的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的制备方法，其特征在于所述γ-Al2O3微粉的Al2O3含量≥99wt％，γ-Al2O3微粉的粒度为1～2μm。
7.一种澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖，其特征在于所述澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖是根据权利要求1～6项中任一项所述的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖的制备方法所制备的澳斯麦特炉炉底用宏孔刚玉-尖晶石砖。
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