CN108530038B - 一种阳极炉炉底护衬组合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阳极炉炉底护衬组合物，它是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：55～65%，氧化镁粉：25～35%，水玻璃：12～18%，氟硅酸钠：水玻璃用量的8～12%；使用时，待阳极炉炉底砖砌筑完成后，按配比将各原料称量好后搅拌混合均匀，涂抹在阳极炉炉底砖表面，检测涂层厚度达到20～30mm，厚度合格，静置自然养护三天，即在阳极炉炉底砖上形成护衬，再按正常工序烘炉7～8天，即可开炉使用；本发明配方简单，施工方便，形成的护衬厚度薄，导热性强，热传递损耗少，能保护阳极炉炉底砖在开炉生产中继续膨胀，在炉底护衬完全损耗之前闭合膨胀缝，有效避免阳极炉开炉期间因膨胀缝渗铜导致炉底砖损坏的事故发生。

Description

一种阳极炉炉底护衬组合物

技术领域

本发明涉及阳极炉维护技术领域，具体是一种阳极炉炉底护衬组合物。

背景技术

固定式阳极炉砌筑炉底时需设置膨胀缝，具体做法是：每隔3～4块砖留设一条宽2～3mm的膨胀缝，缝内填放纸板。膨胀缝的作用是补偿炉底砖受热后发生的膨胀，避免炉底变形、炉体变形甚至挤断炉底砖。阳极炉砌筑完成后烘炉，用时7～8天，将炉膛从室温逐步提高到1300℃，烘炉完成后开始生产。烘炉的目的是通过逐步提高炉底砖温度，使炉底砖充分膨胀，闭合膨胀缝。

实践发现，烘炉结束后炉底膨胀缝只有少部分闭合，大部分未闭合。通常开炉生产1个月左右，炉底膨胀缝才能全部闭合。这意味着，生产的第1个月，炉底在接触铜液时，膨胀缝成为铜液渗入炉底的通道，膨胀缝渗铜对阳极炉炉底产生很大的负面影响：

1.膨胀缝渗铜冷凝后挤压炉底砖

阳极炉为间断生产模式，每炉次依次为加料（加入固态铜原料）、熔化（铜原料熔化成铜液）、氧化精炼、还原精炼、浇铸作业阶段。每炉次的大部分时间，阳极炉的炉底上方蓄积600～950mm深度的铜液，铜液比重大，有很大的静压力；铜液温度高达1200℃，流动性很好。因此，在铜液温度、压力的共同作用下，铜液渗入炉底的膨胀缝，导致炉底砖的侧面也被铜液包裹。

每炉次的浇铸作业结束后，炉底砖的膨胀缝中的铜液会残留下来,炉底砖表面也会残留少量铜液。下一炉次的生产紧接着上一炉次的浇铸作业后开始，向阳极炉内加入常温铜原料，加料过程中炉底热量被铜原料吸收，炉底温度从1200℃急剧降低到900℃。炉底膨胀缝中残留的铜液和炉底砖表面残留的铜液迅速凝固，体积收缩，形成包裹在炉底砖表面的倒U形冷铜，膨胀缝处铜液形成的冷铜从炉底砖的两个侧面象钳子一样挤压炉底砖。而炉底砖不论材质是镁铬砖或镁砖，抗折强度往往不足其耐压强度的1/4。该挤压过程一直持续到熔化阶段，膨胀缝内冷凝铜熔化为止。

每一炉次的加料作业阶段，渗入炉底膨胀缝的铜液都会凝固并挤压炉底砖。每一炉次的总作业时间在16～30小时之间，意味着炉底砖被频繁挤压，极大地加快了炉底砖的损耗速度，缩短了阳极炉的大修周期（炉底砖损耗1/3后，阳极炉必须大修）。当炉底膨胀缝较宽时，渗入炉底膨胀缝的铜液如果急剧冷却凝固，甚至会挤断炉底砖。

2.膨胀缝渗铜导致炉底砖抽签事故

阳极炉开炉生产的第一个月，如果铜原料中含有较多的高熔点的杂质成分（最常见的是四氧化三铁），该杂质随铜液进入膨胀缝，生成密度大、结构致密、化学性质稳定、高熔点的炉结。存在炉结时，膨胀缝无法闭合，铜液持续经膨胀缝渗入炉底下方，侵蚀、渗透甚至取代炉底砖下方的捣打料层，最终在炉底砖下方形成一个铜液层。由于铜液的浮力大，会向上托起炉底砖，俗称“抽签”。发生抽签的炉底砖凸出于炉底表面，很快就会被加入的铜原料砸损，铜液从此处大量涌入，迅速破坏炉底，迫使阳极炉大修。国内多家铜企在开炉生产的1个月内发生炉底砖抽签事故。

显然，要避免阳极炉开炉初期炉底膨胀缝未闭合而产生的负面影响，应延长烘炉时间直到全部膨胀缝闭合。根据实践，烘炉时间需要延长至不少于1个月，然而，烘炉时间延长，极大地增加了燃料的消耗，企业成本上难以承受。因此，如何解决目前阳极炉炉底需要烘炉时间长，生产成本高，而缩短烘炉时间又会导致炉底砖缝渗入铜液，挤压炉底砖，加剧炉底砖损耗甚至挤断炉底砖、导致炉底砖抽签的问题，成为目前行业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是针对目前阳极炉开炼初期炉底膨胀缝不能在短时间内闭合，阳极炉炉底容易发生膨胀缝渗铜，导致阳极炉炉底砖被挤压损坏或炉底砖抽签事故发生，大大缩短阳极炉的大修周期，提高企业生产成本的问题，而提供一种阳极炉炉底护衬组合物。

本发明的一种阳极炉炉底护衬组合物，是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：55～65%，氧化镁粉：25～35%，水玻璃：12～18%，氟硅酸钠：水玻璃用量的8～12%；上述四种原料之和为100%。

本发明的一种阳极炉炉底护衬组合物，其优选配方是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：56～60%，氧化镁粉：26～30%，水玻璃：12～16%，氟硅酸钠：水玻璃用量的8～12%；上述四种原料之和为100%。

本发明的一种阳极炉炉底护衬组合物，其最优选配方是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨粉：58%，氧化镁粉：28%，水玻璃：12.5%，氟硅酸钠：水玻璃用量的12%。

优选地，所述镁铬骨料是由镁铬砖破碎至粒径小于10mm制得，镁铬骨料的颗粒级配为：5～10mm粒径镁铬骨料占50～60%，5mm以下粒径镁铬骨料占40～50%。为节约生产成本，可以采用回收的用后镁铬砖破碎来制备镁铬骨料，当然采用新砖效果更好。

优选地，所述氧化镁粉是采用烧结镁砂，其中氧化镁含量≥90%，粒径＜1mm，其中＜0.09mm粒径≥85%。

优选地，所述水玻璃是采用工业液体硅酸钠，模数2.3～3.0，二氧化硅含量≥25%。

优选地，所述氟硅酸钠是采用工业氟硅酸钠，其中氟硅酸钠含量≥97%。

本发明所述炉底护衬组合物在使用时，是待阳极炉炉底砖砌筑完成后，将护衬组合物的各原料按配比称量好后，搅拌混合均匀，涂抹在阳极炉炉底砖表面，涂抹完成后，检测涂层厚度达到20～30mm，厚度合格，静置自然养护三天，即在阳极炉炉底砖上形成炉底砖护衬，再按正常工序烘炉7～8天，即可进行开炉使用。

本发明的阳极炉炉底砖护衬组合物，是以镁铬骨料、氧化镁粉为主要成分，以水玻璃为结合剂，氟硅酸钠为促凝剂组成的，使用时，将上述成分按配比混匀，涂抹在炉底砖表面静置自然养护三天后，即可在炉底砖表面形成一层护衬（耐火保护层），该护衬能够承受铜水1200℃高温冲击2～3个月（非永久护衬），可以起到隔开铜液与炉底砖的作用，使铜液无法渗入膨胀缝，待阳极炉炉底砖完全膨胀，炉底砖之间的膨胀缝完全闭合（一个月左右）之后才逐渐被消耗，可有效延长阳极炉炉底砖使用寿命，避免阳极炉频繁大修，经济效益显著。

本发明中所选用的镁铬骨料，与阳极炉炉底砖（镁铬砖）成分一致，在阳极炉开炉精炼过程中被逐步消耗后，由于自身密度很小，成为浮渣漂浮在铜液上表面，随炉渣撇渣作业时被清理，不会对铜液质量造成任何影响；

本发明中所选用的氧化镁粉，粒度很小，能够很好的填充镁铬骨料颗粒之间的间隙，与镁铬骨料、水玻璃等一起形成一层致密的保护层，在阳极炉开炉精炼过程中被逐渐消耗后，同样由于自身密度很小，可成为浮渣漂浮在铜液上表面，随炉渣撇渣作业时被清理；

本发明中所选用的水玻璃，其主要成分为二氧化硅，其作为本发明中的结合剂，对镁铬骨料和氧化镁具有很好的结合作用，其硬化后形成二氧化硅网状骨架。而二氧化硅成分也是铜精炼过程中常用的造渣剂，从护衬剥离的少量二氧化硅能与铜原料中的杂质反应，生成比重较轻的浮渣漂浮在铜液上表面，随炉渣撇渣作业时被清理；

本发明中所选用的氟硅酸钠，在本发明中作为促凝剂使用，而它在使用消耗过程中也是和水玻璃一样形成浮渣最终被去除。

本发明的阳极炉炉底护衬施工简单，只需自然养护，无需加热就可硬化，养护时间短。阳极炉砌筑时可与其他工序交叉进行，养护时可以正常砌筑炉墙，故增加工时不足1天。本发明的炉底护衬组合物制成的炉底护衬厚度薄，所含镁铬成分导热性强，热量传递过程损耗很少，护衬将阳极炉熔池的热量传递到炉底砖，使其在开炉生产中不受妨碍地继续膨胀，在炉底护衬完全损耗之前闭合膨胀缝。

本发明配方简单，施工简便，制成的阳极炉炉底护衬能有效减缓铜液对炉底的机械冲击，阻止铜液、炉渣渗入炉底砖的膨胀缝中，避免了炉渣对炉底砖的物理溶解和机械冲刷，杜绝了膨胀缝渗铜冷凝后挤断炉底砖及炉底砖抽签事故的发生，延长了炉底砖使用寿命及阳极炉大修周期，经济效益显著。

附图说明

图1是本发明的炉底护衬组合物涂刷在阳极炉炉底砖上表面的结构示意图。

图中，1—阳极炉，2—炉底砖，3—护衬，4—铜液，5—膨胀缝。

具体实施方式

实施例1

本实施例的一种阳极炉炉底护衬组合物，是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨粉：58%，氧化镁粉：28%，水玻璃：12.5%，氟硅酸钠：1.5%。

本实施例中所述镁铬骨料是由镁铬砖破碎至粒径小于10mm制得，镁铬骨料的颗粒级配为：5～10mm粒径镁铬骨料占55%，5mm以下粒径镁铬骨料占45%。为节约生产成本，本实施例中是采用回收的用后镁铬砖来制备镁铬骨料。

本实施例中所述氧化镁粉是采用烧结镁砂，其中氧化镁含量≥90%，粒径＜1mm，其中＜0.09mm粒径≥85%。

本实施例中所述水玻璃是采用工业液体硅酸钠，模数2.3～3.0，二氧化硅含量≥25%。

本实施例中所述氟硅酸钠是采用工业氟硅酸钠，其中氟硅酸钠含量≥97%。

参见图1，本实施例的阳极炉炉底护衬组合物在使用时，是待阳极炉1炉底砖2砌筑完成后，将护衬组合物的各原料按配比称量好后，搅拌混合均匀，涂抹在阳极炉炉底砖2上表面，涂抹完成后，检测涂层厚度达到30mm，厚度合格，静置自然养护三天，即在阳极炉炉底砖上形成炉底砖护衬3，再按正常工序烘炉8天，即可进行开炉使用。本实施例制得的炉底砖护衬能够承受铜水1200℃高温冲击3个月，可以起到隔开铜液4与炉底砖2的作用，使铜液无法渗入膨胀缝5，待阳极炉炉底砖2完全膨胀，炉底砖2之间的膨胀缝5经过35天正常生产之后完全闭合，再经50天正常生产之后才完全消耗，炉底砖2才正式与铜液接触。在护衬组合物保护过程中，阳极炉炉底砖没有发生膨胀缝渗铜、阳极炉炉底砖被挤断或炉底砖抽签事故。

实施例2

本实施例的一种阳极炉炉底护衬组合物，是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：56%，氧化镁粉：30%，水玻璃：13%，氟硅酸钠：1%。

本实施例中所述镁铬骨料是由镁铬砖破碎至粒径小于10mm制得，镁铬骨料的颗粒级配为：5～10mm粒径镁铬骨料占50%，5mm以下粒径镁铬骨料占50%。本实施例中采用新镁铬砖制备的镁铬骨料，经实际生产，与回收的用后镁铬砖制成的骨料差异不明显。

本实施例中所述氧化镁粉是采用烧结镁砂，其中氧化镁含量≥90%，粒径＜1mm，其中＜0.09mm粒径≥85%。

本实施例中所述水玻璃是采用工业液体硅酸钠，模数2.3～3.0，二氧化硅含量≥25%。

本实施例中所述氟硅酸钠是采用工业氟硅酸钠，其中氟硅酸钠含量≥97%。

本实施例的护衬组合物制好后涂刷在阳极炉炉底砖上表面20mm厚度，经自然养护3天形成炉底砖护衬，烘炉7天之后开炉生产，炉底砖膨胀缝经过30天正常生产之后完全闭合，炉底护衬维持2个月之后完全消耗。在护衬组合物保护过程中，阳极炉炉底砖没有发生膨胀缝渗铜、阳极炉炉底砖被挤断或炉底砖抽签事故。

由实施例1及实施例2可以看出，采用本发明的炉底护衬组合物，能有效杜绝阳极炉开炉生产过程中膨胀缝渗铜导致的阳极炉炉底砖被挤断、炉底砖抽签事故发生。说明本发明的护衬组合物具有极高的实用价值，对降低阳极炉的生产成本及维护成本具有极大意义，经济效益显著。

实施例3

本实施例的一种阳极炉炉底护衬组合物，是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：58.5%，氧化镁粉：26%，水玻璃：14%，氟硅酸钠：1.5%；上述四种原料之和为100%。

本实施例中所述镁铬骨料是由镁铬砖破碎至粒径小于10mm制得，镁铬骨料的颗粒级配为：5～10mm粒径镁铬骨料占60%，5mm以下粒径镁铬骨料占40%。为节约生产成本，本实施例中采用回收的用后镁铬砖破碎来制备镁铬骨料。

本实施例中所述氧化镁粉是采用烧结镁砂，其中氧化镁含量≥90%，粒径＜1mm，其中＜0.09mm粒径≥85%。

本实施例中所述水玻璃是采用工业液体硅酸钠，模数2.3～3.0，二氧化硅含量≥25%。

本实施例中所述氟硅酸钠是采用工业氟硅酸钠，其中氟硅酸钠含量≥97%。

实施例4

本实施例的一种阳极炉炉底护衬组合物，是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：52%，氧化镁粉：35%，水玻璃：12%，氟硅酸钠：1%。

本实施例中所述镁铬骨料是由镁铬砖破碎至粒径小于10mm制得，镁铬骨料的颗粒级配为：5～10mm粒径镁铬骨料占53%，5mm以下粒径镁铬骨料占47%。为节约生产成本，本实施例中采用回收的用后镁铬砖破碎来制备镁铬骨料。

本实施例中所述氧化镁粉是采用烧结镁砂，其中氧化镁含量≥90%，粒径＜1mm，其中0.09mm粒径≥85%。

本实施例中所述水玻璃是采用工业液体硅酸钠，模数2.3～3.0，二氧化硅含量≥25%。

本实施例中所述氟硅酸钠是采用工业氟硅酸钠，其中氟硅酸钠含量≥97%。

实施例5

本实施例的一种阳极炉炉底护衬组合物，是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：55%，氧化镁粉：25%，水玻璃：18%，氟硅酸钠：2%。

本实施例中所述镁铬骨料是由镁铬砖破碎至粒径小于10mm制得，镁铬骨料的颗粒级配为：5～10mm粒径镁铬骨料占57%，5mm以下粒径镁铬骨料占43%。为节约生产成本，本实施例中采用回收的用后镁铬砖破碎来制备镁铬骨料。

本实施例中所述氧化镁粉是采用烧结镁砂，其中氧化镁含量≥90%，粒径＜1mm，其中＜0.09mm粒径≥85%。

本实施例中所述水玻璃是采用工业液体硅酸钠，模数2.3～3.0，二氧化硅含量≥25%。

本实施例中所述氟硅酸钠是采用工业氟硅酸钠，其中氟硅酸钠含量≥97%。

实施例6

本实施例的一种阳极炉炉底护衬组合物，是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：62%，氧化镁粉：25%，水玻璃：12%，氟硅酸钠：1%。

本实施例中所述镁铬骨料是由镁铬砖破碎至粒径小于10mm制得，镁铬骨料的颗粒级配为：5～10mm粒径镁铬骨料占52%，5mm以下粒径镁铬骨料占48%。为节约生产成本，本实施例中采用回收的用后镁铬砖破碎来制备镁铬骨料。

本实施例中所述氧化镁粉是采用烧结镁砂，其中氧化镁含量≥90%，粒径＜1mm，其中＜0.09mm粒径≥85%。

本实施例中所述水玻璃是采用工业液体硅酸钠，模数2.3～3.0，二氧化硅含量≥25%。

本实施例中所述氟硅酸钠是采用工业氟硅酸钠，其中氟硅酸钠含量≥97%。

Claims (7)

1.一种防止阳极炉炉底砖膨胀缝渗铜的方法，其特征在于：包括阳极炉炉底护衬组合物，所述阳极炉炉底护衬组合物，是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：55～65%，氧化镁粉：25～35%，水玻璃：12～18%，氟硅酸钠：水玻璃用量的8～12%；上述四种原料之和为100%；

所述炉底护衬组合物在使用时，是待阳极炉炉底砖砌筑完成后，将护衬组合物的各原料按配比称量好后，搅拌混合均匀，涂抹在阳极炉炉底砖表面，涂抹完成后，检测涂层厚度达到20～30mm，厚度合格，静置自然养护三天，即在阳极炉炉底砖上形成炉底砖护衬，再按正常工序烘炉7～8天，即可进行开炉使用；

形成的炉底砖护衬能够承受铜水1200℃高温冲击2～3个月，起到隔开铜液与炉底砖的作用，使铜液无法渗入膨胀缝，护衬将阳极炉熔池的热量传递到炉底砖，使其在开炉生产中不受妨碍地继续膨胀，待阳极炉炉底砖完全膨胀，炉底砖之间的膨胀缝完全闭合之后逐渐被消耗。

2.根据权利要求1所述的一种防止阳极炉炉底砖膨胀缝渗铜的方法，其特征在于是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨料：56～60%，氧化镁粉：26～30%，水玻璃：12～16%，氟硅酸钠：水玻璃用量的8～12%；上述四种原料之和为100%。

3.根据权利要求1或2所述的一种防止阳极炉炉底砖膨胀缝渗铜的方法，其特征在于是由下述质量百分含量的原料组成：镁铬骨粉：58%，氧化镁粉：28%，水玻璃：12.5%，氟硅酸钠：水玻璃用量的12%。

4.根据权利要求1或2所述的一种防止阳极炉炉底砖膨胀缝渗铜的方法，其特征在于：所述镁铬骨料是由镁铬砖破碎至粒径小于10mm制得，镁铬骨料的颗粒级配为：5～10mm粒径镁铬骨料占50～60%，5mm以下粒径镁铬骨料占40～50%。

5.根据权利要求1或2所述的一种防止阳极炉炉底砖膨胀缝渗铜的方法，其特征在于：所述氧化镁粉是采用烧结镁砂，其中氧化镁含量≥90%，粒径＜1mm，其中＜0.09mm粒径≥85%。

6.根据权利要求1或2所述的一种防止阳极炉炉底砖膨胀缝渗铜的方法，其特征在于：所述水玻璃是采用工业液体硅酸钠，模数2.3～3.0，二氧化硅含量≥25%。

7.根据权利要求1或2所述的一种防止阳极炉炉底砖膨胀缝渗铜的方法，其特征在于：所述氟硅酸钠是采用工业氟硅酸钠，其中氟硅酸钠含量≥97%。

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