[发明专利]一种炼钒反射炉内衬用钛铝酸钙预制件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钛铝酸钙预制件技术领域。具体涉及一种炼钒反射炉内衬用钛铝酸钙预制件及其制备方法。

背景技术

随着耐火材料行业的发展，优质的耐火原料已经匮乏，在节能环保的大环境下，将废物进行最大资源化利用意义重大。

钛铝酸钙作为一种冶炼钛铁合金的副产品，经物相和化学成分分析，其Al₂O₃含量为75~80wt%，CaO含量为10~15wt%，TiO₂含量为10~15wt%；是一种以钛酸钙和六铝酸钙为主、以二铝酸钙、金红石相和刚玉相为副的高熔点复相材料，其耐火度可达1790℃。由于具有低热导率、低线膨胀系数和良好热震稳定性等高温性能，可直接用来作为一种耐火原料。而目前，大多数的钛铝酸钙作为固体废弃物被简单处理掉，并未发挥其经济和社会效益。将钛铝酸钙应用于耐火材料工业可降低耐火材料制品的生产成本。

由于炼钒反射炉中强酸性的钒渣对耐火材料提出了苛刻的要求，目前炼钒反射炉内衬普遍采用高铝砖，其效果并不理想，酸渣侵蚀较为严重，降低了炉衬的使用寿命。此外，由于优质高铝矾土价格不断上升，使得炼钒行业成本提高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷。目的是提供一种生产成本低、节约资源和保护环境的炼钒反射炉内衬用钛铝酸钙预制件的制备方法，用该方法制备的炼钒反射炉内衬用钛铝酸钙预制件不仅高温强度大，且抗酸性钒渣侵蚀和渗透性能良好。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以60~75wt%的钛铝酸钙颗粒、10~20wt%的钛铝酸钙细粉、2~7wt%的二氧化钛微粉、5~10wt%的α-Al₂O₃微粉和1~6wt%的ρ-Al₂O₃微粉为原料，外加所述原料0.05~0.30wt%的减水剂和3.5~6.0wt%的水，搅拌5~8min，振动成型，自然条件下养护18~24h，脱模，在90~110℃条件下保温18~24h，制得炼钒反射炉内衬用钛铝酸钙预制件。

所述钛铝酸钙颗粒的密度为3.10~3.40g/cm³，吸水率为2~3wt%；所述钛铝酸钙颗粒的Al₂O₃含量≥70wt%，Fe₂O₃含量≤2wt%。所述钛铝酸钙的颗粒级配是：粒径为8~5mm占钛铝酸钙颗粒的10~20wt%，粒径小于5mm且大于等于3mm占钛铝酸钙颗粒的30~40wt%，粒径小于3mm且大于等于1mm占钛铝酸钙颗粒的30~40wt%，粒径小于1且大于0.088mm占钛铝酸钙颗粒的10~20wt%。

所述钛铝酸钙细粉中：Al₂O₃含量≥70wt%，Fe₂O₃含量≤2wt%；铝酸钙细粉的粒径≤0.088mm。

所述减水剂为萘系减水剂或为聚羧酸类减水剂。

所述二氧化钛微粉中的TiO₂含量≥97wt%，二氧化钛微粉的粒径≤5μm。

所述α-Al₂O₃微粉中的Al₂O₃含量≥99wt%，α-Al₂O₃微粉的粒径≤6μm。

所述ρ-Al₂O₃微粉中的Al₂O₃的含量≥99wt%，ρ-Al₂O₃微粉的粒径≤5μm。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：

本发明采用冶炼钛铁合金剩余的渣即钛铝酸钙为主要原料，不仅节约了生产成本又减轻了环境污染，实现了资源的最大利用化；本发明所制备的钛铝酸钙预制件与目前炼钒反射炉内衬使用的定形高铝砖相比，省去烧成过程，进一步降低了生产成本。

本发明采用的骨料钛铝酸钙结构致密，能阻止酸性钒渣的侵蚀渗透；此外，在高温服役过程中，钛铝酸钙预制件通过物相组成间的热膨胀失衡形成微裂纹，抵消材料内部的热应力进而提高材料的热震稳定性。