CN105924196A - 一种炼铜转炉出铜沟用浇注料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种炼铜转炉出铜沟用浇注料及其制备方法。其技术方案是：以35~60wt%的钛铁合金渣、25~50wt%的电熔莫来石、2~5wt%的氧化铝微粉、2~5wt%的二氧化硅微粉、2~5wt%的铝酸钙水泥、2~8wt%的蓝晶石、0.01~0.07wt%的防爆纤维和0.1~0.3wt%的三聚磷酸钠为原料，混合1~3min，外加所述原料4~7wt%的水，混合3~7min，即得炼铜转炉出铜沟用浇注料。本发明具有工艺简单、生产成本低和原料可再生的特点；所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料高温体积稳定性好、抗侵蚀性能优良、抗渗透性能优异、常温强度大和使用寿命长，可用于炼铜转炉的出铜沟。

Description

一种炼铜转炉出铜沟用浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于出铜沟用耐火浇注料技术领域。具体涉及一种炼铜转炉出铜沟用浇注料及其制备方法。
背景技术
在炼铜生产中，铜水从炉内经由出铜沟流向摆动中间包。出铜沟衬耐火材料因经受铜水和炉渣的高温冲刷、渗透和化学侵蚀以及温度急剧变化和长时间高温作业等综合作用而容易损坏，故其必须具有较高的强度，良好的高温体积稳定性、抗热震性、抗渗透性和抗侵蚀性。
目前，出铜沟常用的耐火材料为镁质捣打料和高铝质涂抹料。在使用过程中镁质捣打料的抗渗透性差，经常发生结构剥落现象，使用效果不理想，且随着镁砂资源的日益紧张，镁砂的市场价格越来越高，镁质捣打料的生产成本也随之提高。高铝质涂抹料（杨政宏，叶方保，贾全利，等．出铜沟用SiC-Al2O3质浇注料的研制与应用[J]．耐火材料，2012，46(6):456-458）在使用过程中易粘铜、粘渣，每次出铜后需要经过清理、修补、烘烤后才能再次使用，维护强度大，成本较高。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种工艺简单、生产成本低和原料可再生的炼铜转炉出铜沟用浇注料的制备方法；用该方法制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料高温体积稳定性好、抗侵蚀性能优良、抗渗透性能优异、常温强度大和使用寿命长，可用于炼铜转炉的出铜沟。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以35~60wt%的钛铁合金渣、25~50wt%的电熔莫来石、2~5wt%的氧化铝微粉、2~5wt%的二氧化硅微粉、2~5wt%的铝酸钙水泥、2~8wt%的蓝晶石、0.01~0.07wt%的防爆纤维和0.1~0.3wt%的三聚磷酸钠为原料，混合1~3min，外加所述原料4~7wt%的水，混合3~7min，即得炼铜转炉出铜沟用浇注料。
所述钛铁合金渣的主要化学成分是：Al2O3为70~80wt%，TiO2为8~16wt%，MgO为1~4wt%，CaO为7~12wt%；钛铁合金渣的耐火度>1790℃。
所述钛铁合金渣的颗粒级配是：粒度为8~5mm占17~27wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm占16~25wt%，粒度小于3mm且大于等于1mm占30~40wt%，粒度小于1mm且大于等于0.044mm占15~30wt%。
所述电熔莫来石的主要化学成分是：Al2O3为70~80wt%，SiO2为20~30wt%；所述电熔莫来石的颗粒级配是：粒度为1~0.088mm占50~60%，粒度小于0.088mm且大于等于0.044mm占40~50mm%。
所述氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt%，粒度为3~5μm。
所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥96wt%，粒度为3~5μm。
所述铝酸钙水泥的Al2O3含量≥80wt%，CaO含量﹤20wt%；所述铝酸钙水泥的粒度为20~44μm。
所述蓝晶石的Al2O3含量为55~65wt%，SiO2含量为30~40wt%；所述蓝晶石的粒度为0.1~0.125mm。
所述三聚磷酸钠的Na5P3O10含量≥98wt%，粒度0.5~1mm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明采用的钛铁合金渣的颗粒强度大和热膨胀率低，使用时永久线变化率小，改善了炼铜转炉出铜沟用浇注料的体积稳定性，其常温抗折强度和常温耐压强度也得到了明显提高；同时在高温下使用时，钛铁合金渣中的TiO2还可以与铜渣中的SiO2发生反应生成高熔点化合物，降低了铜渣对炼铜转炉出铜沟用浇注料的侵蚀和渗透，减少了铜渣对炼铜转炉出铜沟用浇注料的冲刷损耗，从而延长了炼铜转炉出铜沟用浇注料的使用寿命。
本发明采用的钛铁合金渣属于工业废弃物，资源丰富、价格低廉和原料可再生，对钛铁合金渣的利用不仅节能环保，且有利于耐火材料工业的可持续发展。另外，本发明对设备无特殊要求，故工艺简单和生产成本低。
本发明所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料，在110℃×24h和1300℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.9~3.05g/cm3和2.85~2.95g/cm3，常温抗折强度为4~10MPa和13~20MPa，常温耐压强度为20~30MPa和55~75MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为-0.01~0.1。
因此，本发明具有工艺简单、生产成本低和原料可再生的特点；所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料高温体积稳定性好、抗侵蚀性能优良、抗渗透性能优异、常温强度大和使用寿命长，可用于炼铜转炉的出铜沟。
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所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述钛铁合金渣的主要化学成分是：Al2O3为70~80wt%，TiO2为8~16wt%，MgO为1~4wt%，CaO为7~12wt%；钛铁合金渣的耐火度>1790℃。
所述钛铁合金渣的颗粒级配是：粒度为8~5mm占17~27wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm占16~25wt%，粒度小于3mm且大于等于1mm占30~40wt%，粒度小于1mm且大于等于0.044mm占15~30wt%。
所述电熔莫来石的主要化学成分是：Al2O3为70~80wt%，SiO2为20~30wt%；所述电熔莫来石的颗粒级配是：粒度为1~0.088mm占50~60%，粒度小于0.088mm且大于等于0.044mm占40~50mm%。
所述氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt%，粒度为3~5μm。
所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥96wt%，粒度为3~5μm。
所述铝酸钙水泥的Al2O3含量≥80wt%，CaO含量﹤20wt%；所述铝酸钙水泥的粒度为20~44μm。
所述蓝晶石的Al2O3含量为55~65wt%，SiO2含量为30~40wt%；所述蓝晶石的粒度为0.1~0.125mm。
所述三聚磷酸钠的Na5P3O10含量≥98wt%，粒度0.5~1mm。
实施例1
一种炼铜转炉出铜沟用浇注料及其制备方法。以35~40wt%的钛铁合金渣、45~50wt%的电熔莫来石、2~2.6wt%的氧化铝微粉、3.8~4.4wt%的二氧化硅微粉、2~2.6wt%的铝酸钙水泥、6.8~8wt%的蓝晶石、0.01~0.03wt%的防爆纤维和0.18~0.22wt%的三聚磷酸钠为原料，混合1~3min，外加所述原料的4~6wt%的水，混合3~7min，即得炼铜转炉出铜沟用浇注料。
本实施例所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料，在110℃×24h和1300℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.90~2.95g/cm3和2.85~2.89/cm3，常温抗折强度为4~8MPa和13~17MPa，常温耐压强度为22~28MPa和68~75MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为0.05~0.1。
实施例2
一种炼铜转炉出铜沟用浇注料及其制备方法。以45~50wt%的钛铁合金渣、35~40wt%的电熔莫来石、3.2~3.8wt%的氧化铝微粉、2~2.6wt%的二氧化硅微粉、3.8~4.4wt%的铝酸钙水泥、5.6~6.8wt%的蓝晶石、0.03~0.04wt%的防爆纤维和0.14~0.18wt%的三聚磷酸钠为原料，混合1~3min，外加所述原料5~7wt%的水，混合3~7min，即得炼铜转炉出铜沟用浇注料。
本实施例所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料，在110℃×24h和1300℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.93~3.00g/cm3和2.87~2.92g/cm3，常温抗折强度为7~10MPa和15~20MPa，常温耐压强度为26~30MPa和60~70MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为0.01~0.06。
实施例3
一种炼铜转炉出铜沟用浇注料及其制备方法。以50~55wt%的钛铁合金渣、30~35wt%的电熔莫来石、4.4~5wt%的氧化铝微粉、4.4~5wt%的二氧化硅微粉、3.2~3.8wt%的铝酸钙水泥、2~3.2wt%的蓝晶石、0.05~0.06wt%的防爆纤维和0.1~0.14wt%的三聚磷酸钠为原料，混合1~3min，外加所述原料4.5~6.5wt%的水，混合3~7min，即得炼铜转炉出铜沟用浇注料。
本实施例所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料，在110℃×24h和1300℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.98~3.05g/cm3和2.90~2.95g/cm3，常温抗折强度为5~9MPa和14~18MPa，常温耐压强度为20~24MPa和55~62MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为-0.01~0.03。
实施例4
一种炼铜转炉出铜沟用浇注料及其制备方法。以40~45wt%的钛铁合金渣、40~45wt%的电熔莫来石、2.6~3.2wt%的氧化铝微粉、2.6~3.2wt%的二氧化硅微粉、4.4~5wt%的铝酸钙水泥、3.2~4.4wt%的蓝晶石、0.06~0.07wt%的防爆纤维和0.26~0.3wt%的三聚磷酸钠为原料，混合1~3min，外加所述原料5.5~7wt%的水，混合3~7min，即得炼铜转炉出铜沟用浇注料。
本实施例所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料，在110℃×24h和1300℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.92~3.04g/cm3和2.89~2.94g/cm3，常温抗折强度为4~7MPa和15~19MPa，常温耐压强度为21~25MPa和57~66MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为0.01~0.05。
实施例5
一种炼铜转炉出铜沟用浇注料及其制备方法。以55~60wt%的钛铁合金渣、25~30wt%的电熔莫来石、3.8~4.4wt%的氧化铝微粉、3.2~3.8wt%的二氧化硅微粉、2.6~3.2wt%的铝酸钙水泥、4.4~5.6wt%的蓝晶石、0.04~0.05wt%的防爆纤维和0.22~0.26wt%的三聚磷酸钠为原料，混合1~3min，外加所述原料4~6.5wt%的水，混合3~7min，即得炼铜转炉出铜沟用浇注料。
本实施例所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料，在110℃×24h和1300℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.93~3.03g/cm3和2.88~2.93g/cm3，常温抗折强度为6~10MPa和13~18MPa，常温耐压强度为23~28MPa和59~68MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为0.06~0.09。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式采用的钛铁合金渣的颗粒强度大和热膨胀率低，使用时永久线变化率小，改善了炼铜转炉出铜沟用浇注料的体积稳定性，其常温抗折强度和常温耐压强度也得到了明显提高；同时在高温下使用时，钛铁合金渣中的TiO2还可以与铜渣中的SiO2发生反应生成高熔点化合物，降低了铜渣对炼铜转炉出铜沟用浇注料的侵蚀和渗透，减少了铜渣对炼铜转炉出铜沟用浇注料的冲刷损耗，从而延长了炼铜转炉出铜沟用浇注料的使用寿命。
本具体实施方式采用的钛铁合金渣属于工业废弃物，资源丰富、价格低廉和原料可再生，对钛铁合金渣的利用不仅节能环保，且有利于耐火材料工业的可持续发展。另外，本具体实施方式对设备无特殊要求，故工艺简单和生产成本低。
本具体实施方式所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料，在110℃×24h和1300℃×3h条件下热处理后经检测：体积密度为2.9~3.05g/cm3和2.85~2.95g/cm3，常温抗折强度为4~10MPa和13~20MPa，常温耐压强度为20~30MPa和55~75MPa；1450℃×3h条件下永久线变化率为-0.01~0.1。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、生产成本低和原料可再生的特点；所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料高温体积稳定性好、抗侵蚀性能优良、抗渗透性能优异、常温强度大和使用寿命长，可用于炼铜转炉的出铜沟。

Claims (9)

1.一种炼铜转炉出铜沟用浇注料的制备方法，其特征在于所述制备方法是：以35～60wt％的钛铁合金渣、25～50wt％的电熔莫来石、2～5wt％的氧化铝微粉、2～5wt％的二氧化硅微粉、2～5wt％的铝酸钙水泥、2～8wt％的蓝晶石、0.01～0.07wt％的防爆纤维和0.1～0.3wt％的三聚磷酸钠为原料，混合1～3min，外加所述原料4～7wt％的水，混合3～7min，即得炼铜转炉出铜沟用浇注料。
2.根据权利要求1所述炼铜转炉出铜沟用浇注料的制备方法，其特征在于所述钛铁合金渣的主要化学成分是：Al2O3为70～80wt％，TiO2为8～16wt％，MgO为1～4wt％，CaO为7～12wt％；钛铁合金渣的耐火度>1790℃；
所述钛铁合金渣的颗粒级配是：粒度为8～5mm占17～27wt％，粒度小于5mm且大于等于3mm占16～25wt％，粒度小于3mm且大于等于1mm占30～40wt％，粒度小于1mm且大于等于0.044mm占15～30wt％。
3.根据权利要求1所述炼铜转炉出铜沟用浇注料的制备方法，其特征在于所述电熔莫来石的主要化学成分是：Al2O3为70～80wt％，SiO2为20～30wt％；所述电熔莫来石的颗粒级配是：粒度为1～0.088mm占50～60％，粒度小于0.088mm且大于等于0.044mm占40～50mm％。
4.根据权利要求1所述炼铜转炉出铜沟用浇注料的制备方法，其特征在于所述氧化铝微粉的Al2O3含量≥98wt％，粒度为3～5μm。
5.根据权利要求1所述炼铜转炉出铜沟用浇注料的制备方法，其特征在于所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥96wt％，粒度为3～5μm。
6.根据权利要求1所述炼铜转炉出铜沟用浇注料的制备方法，其特征在于所述铝酸钙水泥的Al2O3含量≥80wt％，CaO含量﹤20wt％；所述铝酸钙水泥的粒度为20～44μm。
7.根据权利要求1所述炼铜转炉出铜沟用浇注料的制备方法，其特征在于所述蓝晶石的Al2O3含量为55～65wt％，SiO2含量为30～40wt％；所述蓝晶石的粒度为0.1～0.125mm。
8.根据权利要求1所述炼铜转炉出铜沟用浇注料的制备方法，其特征在于所述三聚磷酸钠的Na5P3O10含量≥98wt％，粒度0.5～1mm。
9.一种炼铜转炉出铜沟用浇注料，其特征在于所述炼铜转炉出铜沟用浇注料是根据权利要求1～8项中任一项所述的炼铜转炉出铜沟用浇注料的制备方法所制备的炼铜转炉出铜沟用浇注料。
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