[发明专利]一种低气孔铬刚玉砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及低气孔铬刚玉砖如运用于有色冶炼领域的铬刚玉砖及其制备方法。

背景技术

在有色冶炼过程中，炉衬材料同时承受着高温和液态熔渣的侵蚀。尽管遇到的熔体的熔化温度比钢铁工业遇到的熔体要低很多，但熔渣的粘度小，流动性好，渗透性强，对内衬材料的侵蚀严重。铬刚玉砖主要由Al₂O₃和Cr₂O₃两种组分组成，其特点是荷重软化温度高，耐磨性好，能够抵抗高温气流冲刷；化学稳定性强，对中性至弱酸性炉渣抵抗性强。在有色冶炼窑炉如艾萨炉、奥斯麦特炉、基夫赛特炉等的关键部位取得了广泛应用，其使用寿命甚至超过电熔再结合镁铬砖。而以铬刚玉砖做内衬材料的有色窑炉往往是有色冶金工业的关键工序，其使用寿命决定着整个工序的能否正常运转，提高内衬材料的抗侵蚀性从而提高整个工序的运转率对有色冶金工业具有重要意义。以增加制品中的Cr₂O₃含量提高铬刚玉砖抗侵蚀性方法，不仅大幅增加了生产成本，取得的效果也十分有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：根据目前有色冶炼过程中炉衬材料存在的技术问题，本发明提供一种能够提高铬刚玉耐火材料抗熔渣渗透性的产品及其方法，即本发明提供一种低气孔铬刚玉砖及其制备方法。本发明制备的产品能够降低铬刚玉材料的显气孔率和气孔孔径，并与渗入的熔渣反应形成高熔点物质，提高熔渣粘度、从而减缓了熔渣的渗透。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种低气孔铬刚玉砖，以质量百分含量表示，所述铬刚玉砖主要由原料粒度5-3mm的刚玉18～28%，3-1mm的刚玉30～40%，1-0mm的刚玉10～20%，＜0.088mm的刚玉10～20%，1-0mm的高铬矿或电熔氧化铬1～15%和＜0.088mm的高纯氧化铬2～15%组成；另外，加入占上述所有原料总质量2～5%的磷酸盐结合剂。

根据上述的低气孔铬刚玉砖，所述刚玉为电熔致密刚玉、电熔白刚玉、电熔亚白刚玉、电熔棕刚玉和烧结刚玉中的至少一种。

根据上述的低气孔铬刚玉砖，所述高铬矿为Cr₂O₃质量百分含量≥45%的铬精矿。

根据上述的低气孔铬刚玉砖，所述高纯氧化铬为工业级氧化铬绿和电熔氧化铬中的任一种或两种的混合物；所述高纯氧化铬中Cr₂O₃质量百分含量≥98%。

根据上述的低气孔铬刚玉砖，所述磷酸盐结合剂为磷酸、磷酸一氢铝和磷酸二氢铝中的任一种；所述磷酸盐结合剂的比重为1.40～1.50。

另外，提供一种上述低气孔铬刚玉砖的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a、混料：首先按照上述铬刚玉砖的配料比例称取各种原料，将粒度＞0.088mm的颗粒料加入混炼机中搅拌1～2分钟，然后加入磷酸盐结合剂再搅拌2～3分钟，搅拌后加入剩余的＜0.088mm的粉料原料继续搅拌10～15分钟，得到混合物料；

b、成型：将步骤a得到的混合物料倒入压力机中进行压制成型，压制过程中控制压力为630～1000吨；成型后得到砖坯，控制砖坯的体积密度为3.40～3.60g/cm³；

c、烧成：将步骤b得到的砖坯首先置于干燥器中进行干燥，干燥温度为80～120℃，干燥后砖坯的残余水分≤0.5%；干燥后的砖坯送入高温隧道窑进行烧成，烧成温度为1550～1750℃，烧成时间为5～8h；

d、纳米氧化物悬浮液浸渍：将步骤c烧成后的产品置于压力容器中，抽真空至真空度为1000～1500Pa，然后加入制备的纳米氧化物悬浮液至完全淹没产品，接着进行加压，加压至0.4～0.5MPa，在此压力条件下浸渍处理10～60分钟；

e、微波干燥：将步骤d浸渍处理后的产品送入微波干燥器中进行干燥，干燥温度为50～150℃，干燥时间为0.5～4h；干燥后得到产品铬刚玉砖。

根据上述的低气孔铬刚玉砖的制备方法，步骤d中所采用的纳米氧化物悬浮液是通过以下方法制备而成：

称取纳米氧化物加入饮用水中，再加入分散剂，采用氨水调节溶液的酸碱度使pH值为8～11，然后进行机械搅拌10～30分钟，搅拌后采用超声波分散20～60分钟，制成纳米氧化物悬浮液。