CN106116608A - 一种有色冶炼炉用镁橄榄石‑碳质喷补料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有色冶炼炉用镁橄榄石‑碳质喷补料。以重量百分含量表示，所述镁橄榄石‑碳质喷补料主要由原料粒度为0‑3mm的合成镁橄榄石砂30～60％，粒度为2‑4mm的中档镁砂10～30％，粒度为<0.088mm的电熔镁砂10～30％，结合剂5～15％和添加剂6～20％组成。首先称取的细粉原料、结合剂和添加剂加入双螺旋混合机进行预混合，得到预混合料；将称取的颗粒原料加入轮碾式混砂机中搅拌混合，然后加入得到的预混合料再次混合，使得喷补料各成分混合均匀，混匀后出料进行包装即可。本发明喷补料主要用于有色冶炼转炉或反射炉，具有良好的抗侵蚀、防渗透、抗剥落性等优点，且附着率高、易于喷补。

Description

一种有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料

一、技术领域：

本发明涉及一种有色冶炼炉炉衬喷补料，具体涉及一种有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料。

二、背景技术：

近些年来，随着我国有色行业的快速发展，有色冶炼厂不断采用新工艺、新技术，同时有色冶炼炉的大型化和高效化发展，对炉衬耐火材料提出了新的性能要求，从而使炉衬耐火材料的使用环境更加苛刻。在有色重金属冶炼过程中，铁硅渣的侵蚀、高温熔体的冲刷以及金属熔体的渗透，使耐火炉衬经常发生严重的结构剥落，迫使窑炉不得不停产补炉，但是频繁性的停炉修补，不仅损耗窑炉的使用寿命延误生产，同时也耗费能源。因此，急需开发研究一种有色冶炼炉炉衬用热态喷补料，能够有效延缓冶炼炉的损毁期、提高炉衬寿命、减少大中修费用，保证生产连续运行。

菱镁尾矿是浮选菱镁矿时产生的固体废弃物，开采菱镁矿时产生的菱镁尾矿数量较多且占地面积大、污染环境，其主要化学成分是氧化镁、二氧化硅和二氧化碳。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料。本发明喷补料采用利用废弃菱镁尾矿合成的镁橄榄石砂为原料，既有利于环保和镁质资源再生，又开发一种适用于有色冶炼炉炉衬修补用的热态喷补料，且本发明喷补料具有强度高、抗渗透和耐侵蚀等优异性能。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案为：

本发明提供一种有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，以重量百分含量表示，所述镁橄榄石-碳质喷补料主要由原料粒度为0-3mm的合成镁橄榄石砂30～60％，粒度为2-4mm的中档镁砂10～30％，粒度为<0.088mm的电熔镁砂10～30％，结合剂5～15％和添加剂6～20％组成。

根据上述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，所述合成镁橄榄石砂是由以下方法制备而成：

a、首先将菱镁尾矿、石英粉和轻烧镁粉置于球磨机中分别磨细至<0.044mm；

b、将磨细后粒度均<0.044mm的尾矿粉62～80wt％、石英粉10～25wt％和轻烧镁粉8～15wt％三种原料细粉加入三维混料机中，充分混合均匀，混合时间为10～20分钟；

c、将步骤b混合均匀的粉状混合料压制成球状或块状的固体坯料，固体坯料的体积密度>2.30g/cm³；将固体坯料进行自然干燥或在干燥器中通热风干燥，干燥后得到料球或料块；

d、将步骤c得到的料球或料块置于高温隧道窑内于氧化气氛中进行焙烧，焙烧温度为1580～1750℃，焙烧保温时间为3～6h，焙烧后进行冷却，得到合成镁橄榄石料球或料块；

e、将冷却后得到的合成镁橄榄石料球或料块进行破碎分级，得到所需要粒度的合成镁橄榄石。

根据上述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，步骤c中采用压球设备将粉状混合料压制成球状；采用自然干燥方式对固体坯料进行干燥。

根据上述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，所述得到的合成镁橄榄石砂中MgO质量百分含量≥60％，SiO₂质量百分含量≥30％，各种成分的质量百分含量之和为100％。

根据上述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，所述结合剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅微粉和铝酸钙水泥中的两种或两种以上。

根据上述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，所述结合剂由三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅微粉和铝酸钙水泥组成，各成分所占的重量百分含量分别为三聚磷酸钠1～10％、六偏磷酸钠15～40％、硅微粉20～60％和铝酸钙水泥10～60％。

根据上述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，所述添加剂为轻烧镁砂、滑石粉、氧化硼B₂O₃、碳化硅、球状沥青和碳酸锂LiCO₃中的至少一种。

根据上述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，所述添加剂由原料轻烧镁砂、滑石粉、氧化硼B₂O₃、碳化硅、球状沥青和碳酸锂LiCO₃组成，各原料重量百分组成配比为：粒度<0.088mm的轻烧镁砂30～60％、粒度<0.088mm的滑石粉5～20％、粒度<0.088mm的B₂O₃1～10％、粒度<0.088mm的碳化硅10～30％、粒度为0.1-0.45mm的球状沥青5～15％和粒度<0.088mm的碳酸锂LiCO₃ 2～7％。

另外，提供一种有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a、首先按照上述镁橄榄石-碳质喷补料的配比比例称取各种原料、结合剂和添加剂；

b、将步骤a称取的细粉原料、结合剂和添加剂加入双螺旋混合机进行预混合，得到预混合料；

c、将步骤b得到的预混合料采用500kg级的轮碾式混砂机进行再次混合；混合料加料顺序为：首先加入步骤a称取的颗粒原料搅拌5～10分钟，然后加入步骤b得到的预混合料搅拌10～15分钟；总混料时间为15～20分钟，使得喷补料各成分混合均匀，混匀后出料进行包装即可。

本发明的积极有益效果：

1、本发明镁橄榄石碳质喷补料中采用菱镁尾矿合成的镁橄榄石砂，浮选高硅菱镁石尾矿是固体废弃物，由于其氧化镁含量高、氧化铁和氧化钙含量低，再加入石英粉和轻烧镁砂粉，将低熔点矿物转化为高熔点的镁橄榄石相以及有少量的铁酸镁存在，使得合成的镁橄榄石砂高温性能好、且与多数耐火材料具有良好的相容性。

2、本发明喷补料中引入碳化硅，由于碳化硅本身具有良好的抗渣侵蚀性、线膨胀系数小、抗热震性好且高温耐磨性好等优点，使得喷补料在使用中避免产生因应力过大引起的炉衬结构剥落和开裂现象。另外，在高温加热中碳化硅氧化生产的SiO₂可附着在内衬表面，防止渣的渗透，对炉衬起保护作用，延长使用寿命。

3、本发明喷补料配料中采用的添加剂由轻烧镁砂、滑石粉、B₂O₃、碳化硅、球状沥青和LiCO₃组成。所述添加剂具有比表面大、活性高等特点，有促进烧结作用，从而增强陶瓷结构的形成；添加剂的加入有助于喷补料的烧结性和流动性的提高，改善其烧结进程、缩短烧结时间，流动性的改善则使料浆不容易堵塞喷枪，便于施工。

4、本发明镁橄榄石-碳质喷补料采用结合剂为复合结合剂，选用三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅微粉和铝酸钙水泥中的至少两种。采用复合结合剂可在喷补料反应过程中迅速形成复合体结构，增强喷补料的粘结性和流动性，同时提高在中温的强度。

5、本发明镁橄榄石-碳质喷补料主要用于有色冶炼转炉或反射炉，具有良好的抗侵蚀、防渗透、抗剥落性等优点，且附着率高、易于喷补。有效地延长冶炼炉的使用寿命，并减少维修成本，提高生产效率，实现良好的经济效益。

四、具体实施方式：

以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1：

本发明有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，以重量百分含量表示，由原料粒度为0-3mm的合成镁橄榄石砂60％，粒度为2-4mm的中档镁砂15％，粒度为<0.088mm的电熔镁砂10％，结合剂5％和添加剂10％组成；

所述合成镁橄榄石砂是由以下方法制备而成：

a、首先将菱镁尾矿、石英粉和轻烧镁粉置于球磨机中分别磨细至<0.044mm；

b、将磨细后粒度均<0.044mm的尾矿粉70wt％、石英粉15wt％和轻烧镁粉15wt％三种原料细粉加入三维混料机中，充分混合均匀，混合时间为10分钟；

c、将步骤b混合均匀的粉状混合料压制成球状固体坯料，固体坯料的体积密度>2.30g/cm³；将固体坯料进行自然干燥，干燥后得到料球；

d、将步骤c得到的料球置于高温隧道窑内于氧化气氛中进行焙烧，焙烧温度为1650℃，焙烧保温时间为4h，焙烧后进行冷却，得到合成镁橄榄石料球；

e、将冷却后得到的合成镁橄榄石料球进行破碎分级，得到所需要粒度的合成镁橄榄石。

以重量百分含量表示，所述结合剂由原料三聚磷酸钠10％、硅微粉35％和铝酸钙水泥55％组成；

以重量百分含量表示，所述添加剂由原料粒度为<0.088mm的轻烧镁砂60％、粒度为<0.088mm的滑石粉10％、粒度为<0.088mm的B₂O₃ 5％、粒度为<0.088mm的碳化硅15％和粒度为0.1-0.45mm的球状沥青10％组成。

本实施例镁橄榄石-碳质喷补料经过性能检测，其检测结果详见表1。

表1实施例1镁橄榄石-碳质喷补料经过性能检测结果

实施例2：

本发明有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，以重量百分含量表示，由原料粒度为0-3mm的合成镁橄榄石砂50％，粒度为2-4mm的中档镁砂20％，粒度为<0.088mm的电熔镁砂15％，结合剂9％和添加剂6％组成；

所述合成镁橄榄石砂是由以下方法制备而成：

a、首先将菱镁尾矿、石英粉和轻烧镁粉置于球磨机中分别磨细至<0.044mm；

b、将磨细后粒度均<0.044mm的尾矿粉75wt％、石英粉17wt％和轻烧镁粉8wt％三种原料细粉加入三维混料机中，充分混合均匀，混合时间为15分钟；

c、将步骤b混合均匀的粉状混合料压制成球状固体坯料，固体坯料的体积密度>2.30g/cm³；将固体坯料进行自然干燥，干燥后得到料球；

d、将步骤c得到的料球置于高温隧道窑内于氧化气氛中进行焙烧，焙烧温度为1700℃，焙烧保温时间为3h，焙烧后进行冷却，得到合成镁橄榄石料球；

e、将冷却后得到的合成镁橄榄石料球进行破碎分级，得到所需要粒度的合成镁橄榄石。

以重量百分含量表示，所述结合剂由原料六偏磷酸钠40％和铝酸钙水泥60％组成；

以重量百分含量表示，所述添加剂由原料粒度为<0.088mm的轻烧镁砂50％、粒度为<0.088mm的滑石粉15％、粒度为<0.088mm的碳化硅20％、粒度为0.1-0.45mm的球状沥青10％和粒度为<0.088mm的碳酸锂LiCO₃ 5％组成。

本实施例镁橄榄石-碳质喷补料经过性能检测，其检测结果详见表2。

表2实施例2镁橄榄石-碳质喷补料经过性能检测结果

实施例3：

本发明有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，以重量百分含量表示，由原料粒度为0-3mm的合成镁橄榄石砂40％，粒度为2-4mm的中档镁砂25％，粒度为<0.088mm的电熔镁砂20％，结合剂8％和添加剂7％组成；

所述合成镁橄榄石砂是由以下方法制备而成：

a、首先将菱镁尾矿、石英粉和轻烧镁粉置于球磨机中分别磨细至<0.044mm；

b、将磨细后粒度均<0.044mm的尾矿粉62wt％、石英粉25wt％和轻烧镁粉13wt％三种原料细粉加入三维混料机中，充分混合均匀，混合时间为20分钟；

c、将步骤b混合均匀的粉状混合料压制成球状固体坯料，固体坯料的体积密度>2.30g/cm³；将固体坯料进行自然干燥，干燥后得到料球；

d、将步骤c得到的料球置于高温隧道窑内于氧化气氛中进行焙烧，焙烧温度为1580℃，焙烧保温时间为6h，焙烧后进行冷却，得到合成镁橄榄石料球；

e、将冷却后得到的合成镁橄榄石料球进行破碎分级，得到所需要粒度的合成镁橄榄石。

以重量百分含量表示，所述结合剂由原料三聚磷酸钠8％、六偏磷酸钠37％和硅微粉55％组成；

以重量百分含量表示，所述添加剂由原料粒度为<0.088mm的轻烧镁砂40％、粒度为<0.088mm的滑石粉20％、粒度为<0.088mm的B₂O₃ 10％、粒度为<0.088mm的碳化硅25％和粒度为<0.088mm的碳酸锂LiCO₃ 5％组成。

本实施例镁橄榄石-碳质喷补料经过性能检测，其检测结果详见表3。

表3实施例3镁橄榄石-碳质喷补料经过性能检测结果

实施例4：

本发明有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，以重量百分含量表示，由原料粒度为0-3mm的合成镁橄榄石砂30％，粒度为2-4mm的中档镁砂10％，粒度为<0.088mm的电熔镁砂30％，结合剂15％和添加剂15％组成；

所述合成镁橄榄石砂是由以下方法制备而成：

a、首先将菱镁尾矿、石英粉和轻烧镁粉置于球磨机中分别磨细至<0.044mm；

b、将磨细后粒度均<0.044mm的尾矿粉80wt％、石英粉10wt％和轻烧镁粉10wt％三种原料细粉加入三维混料机中，充分混合均匀，混合时间为15分钟；

c、将步骤b混合均匀的粉状混合料压制成球状固体坯料，固体坯料的体积密度>2.30g/cm³；将固体坯料进行自然干燥，干燥后得到料球；

d、将步骤c得到的料球置于高温隧道窑内于氧化气氛中进行焙烧，焙烧温度为1750℃，焙烧保温时间为3h，焙烧后进行冷却，得到合成镁橄榄石料球；

e、将冷却后得到的合成镁橄榄石料球进行破碎分级，得到所需要粒度的合成镁橄榄石。

以重量百分含量表示，所述结合剂由三聚磷酸钠5％、六偏磷酸钠16％、硅微粉42％和铝酸钙水泥37％组成；

以重量百分含量表示，所述添加剂由原料粒度为<0.088mm的轻烧镁砂30％、粒度为<0.088mm的滑石粉8％、粒度为<0.088mm的B₂O₃ 10％、粒度为<0.088mm的碳化硅30％、粒度为0.1-0.45mm的球状沥青15％和粒度为<0.088mm的碳酸锂LiCO₃ 7％组成。

本实施例镁橄榄石-碳质喷补料经过性能检测，其检测结果详见表4。

表4实施例4镁橄榄石-碳质喷补料经过性能检测结果

实施例5：

本发明有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，以重量百分含量表示，由原料粒度为0-3mm的合成镁橄榄石砂45％，粒度为2-4mm的中档镁砂30％，粒度为<0.088mm的电熔镁砂10％，结合剂6％和添加剂9％组成；

所述合成镁橄榄石砂是由以下方法制备而成：

a、首先将菱镁尾矿、石英粉和轻烧镁粉置于球磨机中分别磨细至<0.044mm；

b、将磨细后粒度均<0.044mm的尾矿粉72wt％、石英粉18wt％和轻烧镁粉10wt％三种原料细粉加入三维混料机中，充分混合均匀，混合时间为15分钟；

c、将步骤b混合均匀的粉状混合料压制成球状固体坯料，固体坯料的体积密度>2.30g/cm³；将固体坯料进行自然干燥，干燥后得到料球；

d、将步骤c得到的料球置于高温隧道窑内于氧化气氛中进行焙烧，焙烧温度为1600℃，焙烧保温时间为4h，焙烧后进行冷却，得到合成镁橄榄石料球；

e、将冷却后得到的合成镁橄榄石料球进行破碎分级，得到所需要粒度的合成镁橄榄石。

以重量百分含量表示，所述结合剂由原料六偏磷酸钠25％、硅微粉30％和铝酸钙水泥45％组成；

以重量百分含量表示，所述添加剂由原料粒度为<0.088mm的轻烧镁砂55％、粒度为<0.088mm的滑石粉5％、粒度为<0.088mm的B₂O₃ 10％、粒度为<0.088mm的碳化硅10％、粒度为0.1-0.45mm的球状沥青15％和粒度为<0.088mm的碳酸锂LiCO₃ 5％组成。

本实施例镁橄榄石-碳质喷补料经过性能检测，其检测结果详见表5。

表5实施例5镁橄榄石-碳质喷补料经过性能检测结果

本发明实施例1-5有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料的制备方法：

a、首先按照实施例1-5任一所述镁橄榄石-碳质喷补料的配比比例称取各种原料、结合剂和添加剂；

b、将步骤a称取的细粉原料、结合剂和添加剂加入双螺旋混合机进行预混合，得到预混合料；

c、将步骤a称取的颗粒原料加入500kg级的轮碾式混砂机中搅拌混合5分钟，然后加入步骤b得到的预混合料再次进行混合搅拌15分钟；总混料时间为20分钟，使得喷补料各成分混合均匀，混匀后出料进行包装即可。

本发明实施例镁橄榄石-碳质喷补料的使用方法：

有色冶炼窑炉停炉修补时，将本发明制备的镁橄榄石-碳质喷补料加入高压喷涂料罐内，接通气源和水源，气压大于0.5MPa，先进行试喷涂，将水量调整到喷补料能附着并不流淌位置，加水量8-15wt％。喷补时，喷枪与喷涂面垂直，缓慢移动喷头，确保喷涂面厚度均匀，一次喷涂厚度不得大于60mm，喷涂后烧结10-20分钟后即可投入使用。

Claims (9)

1.一种有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，其特征在于：以重量百分含量表示，所述镁橄榄石-碳质喷补料主要由原料粒度为0-3mm的合成镁橄榄石砂30～60％，粒度为2-4mm的中档镁砂10～30％，粒度为<0.088mm的电熔镁砂10～30％，结合剂5～15％和添加剂6～20％组成。

2.根据权利要求1所述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，其特征在于，所述合成镁橄榄石砂是由以下方法制备而成：

a、首先将菱镁尾矿、石英粉和轻烧镁粉置于球磨机中分别磨细至<0.044mm；

b、将磨细后粒度均<0.044mm的尾矿粉62～80wt％、石英粉10～25wt％和轻烧镁粉8～15wt％三种原料细粉加入三维混料机中，充分混合均匀，混合时间为10～20分钟；

c、将步骤b混合均匀的粉状混合料压制成球状或块状的固体坯料，固体坯料的体积密度>2.30g/cm³；将固体坯料进行自然干燥或在干燥器中通热风干燥，干燥后得到料球或料块；

d、将步骤c得到的料球或料块置于高温隧道窑内于氧化气氛中进行焙烧，焙烧温度为1580～1750℃，焙烧保温时间为3～6h，焙烧后进行冷却，得到合成镁橄榄石料球或料块；

e、将冷却后得到的合成镁橄榄石料球或料块进行破碎分级，得到所需要粒度的合成镁橄榄石。

3.根据权利要求2所述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，其特征在于，步骤c中采用压球设备将粉状混合料压制成球状；采用自然干燥方式对固体坯料进行干燥。

4.根据权利要求2所述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，其特征在于：所述得到的合成镁橄榄石砂中MgO质量百分含量≥60％，SiO₂质量百分含量≥30％，各种成分的质量百分含量之和为100％。

5.根据权利要求1所述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，其特征在于：所述结合剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅微粉和铝酸钙水泥中的两种或两种以上。

6.根据权利要求5所述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，其特征在于：所述结合剂由三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅微粉和铝酸钙水泥组成，各成分所占的重量百分含量分别为三聚磷酸钠1～10％、六偏磷酸钠15～40％、硅微粉20～60％和铝酸钙水泥10～60％。

7.根据权利要求1所述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，其特征在于：所述添加剂为轻烧镁砂、滑石粉、氧化硼B₂O₃、碳化硅、球状沥青和碳酸锂LiCO₃中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料，其特征在于，所述添加剂由原料轻烧镁砂、滑石粉、氧化硼B₂O₃、碳化硅、球状沥青和碳酸锂LiCO₃组成，各原料重量百分组成配比为：粒度<0.088mm的轻烧镁砂30～60％、粒度<0.088mm的滑石粉5～20％、粒度<0.088mm的B₂O₃ 1～10％、粒度<0.088mm的碳化硅10～30％、粒度为0.1-0.45mm的球状沥青5～15％和粒度<0.088mm的碳酸锂LiCO₃ 2～7％。

9.一种有色冶炼炉用镁橄榄石-碳质喷补料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

a、首先按照权利要求1所述镁橄榄石-碳质喷补料的配比比例称取各种原料、结合剂和添加剂；

b、将步骤a称取的细粉原料、结合剂和添加剂加入双螺旋混合机进行预混合，得到预混合料；

c、将步骤b得到的预混合料采用500kg级的轮碾式混砂机进行再次混合；混合料加料顺序为：首先加入步骤a称取的颗粒原料搅拌5～10分钟，然后加入步骤b得到的预混合料搅拌10～15分钟；总混料时间为15～20分钟，使得喷补料各成分混合均匀，混匀后出料进行包装即可。