一种用于制造高铬砖的高体密Cr2O3产品的电熔制备方法技术

本发明专利技术公开了提供一种减少Cr

【技术实现步骤摘要】
一种用于制造高铬砖的高体密Cr2O3产品的电熔制备方法
本专利技术涉及一种耐火材料领域中的氧化铬原料，尤其涉及一种用于制造高铬砖的高体密Cr2O3产品的电熔制备方法,它是水煤浆气化炉、垃圾焚烧炉、无碱玻璃熔池内衬用关键材料的主要原料。
技术介绍
水煤浆气化技术在我国得到快速发展，气化炉是水煤浆加压气化技术的关键设备，水煤浆加压气化炉的通常工况条件为：工作温度1250-1550℃，压力2.0-8.5MPa，强还原气氛、酸性熔渣冲蚀、液态排渣、开停车时较大的温度波动和压力波动冲击；目前，氧化铬砖是成功用于水煤浆加压气炉的工作衬材料，水煤浆气化炉工作衬使用的是高铬砖（Cr2O3含量85%以上），其主要原料是三氧化二铬熔块制备的颗粒料和粉料。电熔三氧化二铬的原料铬绿粉，来自化工厂，常规粒度为小于325目，其中500目的超细粉占68%以上，由于粒度过细，在熔炼过程中不利于热量传导、传递，熔炼电耗高，熔块中经常会有夹生料产生，影响产品质量。三氧化二铬的熔点较高（3300℃），需要利用电弧炉对铬绿原料进行熔炼，但在熔炼过程中，氧化铬绿（Cr2O3）中的Cr3+在高温及碱性条件下被氧化为Cr6+,六价铬为可溶性、吞入性毒物、吸入性极强的毒物，皮肤接触可能导致敏感;更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性，其可溶性并对后续制品的物理指标影响较大，体积密度也变低。另外，靠近石墨电极部分的铬绿粉容易发生过熔，会被石墨电极还原成金属铬，不但加大石墨电极的损耗，而且金属铬的存在会影响后期制作的高铬砖质量。当前气化炉正向大型化发展，对耐火砖有了更高的要求，需要更高的耐侵蚀耐冲刷性能，减少低熔点杂质（Cr6+、Fe3+等）、提高体密度，提高物料球形比例，减少片状、针状等异形物料比例是关键核心技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供一种减少Cr6+，及单质金属Cr,工艺简单且环保、成本低廉、无夹生料产生,操作方便、使用效果良好，并具有致密高、抗侵蚀、、提高了物料球形比例，减少片状、针状等异形物料,用于制造高铬砖的高体密Cr2O3产品的电熔制备方法。本专利技术的制备方法为：步骤一、把粒度为325目的氧化铬绿细粉放入料仓，加入电熔铬颗粒,颗粒粒度为0.1-0.5mm,在料仓壁上加设超声波发生装置，进行搅拌,在搅拌时，开启超声波发生装置，搅拌和超声波同时进行0.3-1小时，搅拌后,置于造粒机内造粒机的转速为2~20转/分钟，制得球形坯体，氧化铬球体的直径为0.2~8mm；步骤二、先将50-70cm厚氧化铬绿细粉铺底，起弧棒星型连接三根石墨电极，压实后通电起弧熔炼，待铺底氧化铬绿溶化后形成导电熔池后，把步骤一得到的氧化铬球体投入进行熔炼，每次投料3-5吨，待已投料基本熔融后,再进行下次投料，直至完成整炉料的熔炼;通过电流、弧压参数变化自动控制三根石墨电极，随电熔液面调整电极高度，始终保持接触良好的通电状态;每次投料前，通过三根石墨电极和炉盖的环形间隙处的环形加料装置，在石墨电极四周加入适量的氧化钛粉料;在熔炼过程中，在电弧炉内通入惰性气体或氮气，隔离高温空气;步骤三、熔炼结束完成后，冷却，把冷却后的电熔铬大块通过鄂式破碎机，初破成10-20mm左右的块状，然后把放入具有筛分功能的环形磨机中，不放入磨球等介质，球磨机固定在大型震动平台上；通过平台震动及球磨机慢速旋转，利用熔块自身的旋转、摩擦和碰击，使其达到外形类似球形或六面体形状；环形磨的外壁为4层直径不同的不锈钢圆筒形钢板筛，4层圆筒钢板筛同心转动；由内向外，钢板筛上的筛孔分别为4.5mm、3.3mm、2.2mm，1mm，筛分磨机10°-15°倾斜水平放置，低端设有出料嘴，分别导出已成型的4mm、3mm、2mm及1mm以下的粉料。对于步骤一,在现有的耐火材料领域中,粉料的团聚,是个不好的现象,会影响后期制品的性能指标,但本专利技术则创新地利用团聚现象,并利用一些工艺控制手段来加剧团聚现象,来克服了粒度过细，在熔炼过程中不利于热量传导、传递，熔炼电耗高，熔块中经常会有夹生料产生，影响产品质量。其中加入电熔铬颗粒,颗粒粒度为0.1-0.5mm,是为了更好形成团聚核,更好的利用范德华力使颗粒与铬绿粉产生的团聚现象;如果加入的粒度太小,不易进行团聚,如果加入的粒度太大,团聚的颗粒太大,不易后面的熔炼工艺。在现有技术中，可以用较短时间的超声波来分散团聚，然而，本专利技术创新地把超声时间加长，使纳米颗粒的团聚现象反而加剧，这主要由于超声波能量较高，颗粒表面形成了许多高活性点颗粒间碰撞的机率增加，更容易形成团聚。本专利技术逆向思维，创新地利用纳米颗粒易团聚的原理，实现原料的人工团聚造粒，进而提高熔炼效率，增加熔炼的成品率。其中，在步骤二中，在石墨电极四周加入适量的氧化钛粉料，可以避免石墨电极周围的铬绿粉被还原成单质金属铬，也可在熔池内形成微酸性环境，防止Cr6+产生。其中,在步骤二中，在电弧炉内通入惰性气体或氮气，隔离高温空气，防止高温空气氧化铬绿粉，防止Cr6+的生成。其中,在步骤三中，通过该具有筛分功能的环形磨机的整形处理，可使颗粒料的外形类似球形或六面体形状比例增加到73%以上，会使后期氧化铬砖的成型更加优化，密度堆积,从而到高密度，性能优异的氧化铬砖。本专利技术创新地利用利用熔块自身的旋转和碰击，使其达到外形类似球形或六面体形状，这样的形状，会使后期氧化铬砖的成型更加优化，密度堆积,从而到高密度，性能优异的氧化铬砖。本专利技术在磨制时，无需放入磨球等介质，这是因为电熔铬块硬度高但脆性大，如果放入刚玉磨球等介质，会使介质磨损，混入到电熔铬块中，人为地混入杂质，从而影响最后制品的质量，而且会产生大比例细粉，影响颗粒料的比例。其中筛分磨机10°-15°倾斜水平放置，利于熔块的重量,更便于旋转和碰击，而且更容易进行筛分,准确率更高;如果角度过大,会使物料堆积,无法使物料撞击力度变小,无法达到预期的效果。本专利技术使用了具有筛分功能的环形磨机，可以把磨制和筛分有机地进行融合，加快了工艺流程，提高了生产率。本专利技术创新地在熔炼之前,把氧化铬绿细粉进行团聚造粒,制成球状,在熔炼过程中,加入适量的氧化钛粉料;通入惰性气体或氮气，来减少六价铬和金属铬的形成,熔炼结束完成后,用具有筛分功能的环形磨机,磨制分离出成品。本专利技术通过这种制备工艺制备的电熔氧化铬的Cr2O3含量达到99.5%以上，体积密度可达5.2g/cm3，远远高于普通氧化铬熔块体密4.9g/cm3;吸水率小于0.5%,用于制造煤化工、冶金等行业，制品具有优秀的抗侵蚀、抗渗透性能。附图说明图1为现有技术中，没有使用本专利技术制备的电熔Cr2O3颗粒微观形貌;大部分为片状、针状等异形物料。图2为使用本专利技术制备的电熔Cr2O3细颗粒微观形貌，均为外形类似球形或六面体形状；电熔Cr2O3大颗粒中的多面体或球型的比例大于95%。具体实施方式综述技术成果仅表达了本专利技术的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本专利技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。以下实施例详细说明了本专利技术。实施例1：本专利技术的制备方法为：步骤一、把粒度为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造高铬砖的高体密Cr2O3产品的电熔制备方法，其特征在于：本专利技术的制备方法为：步骤一、把粒度为325目的氧化铬绿细粉放入料仓，加入电熔铬颗粒, 在料仓壁上加设超声波发生装置，进行搅拌,在搅拌时，开启超声波发生装置，搅拌和超声波同时进行0.3‑1小时，搅拌后, 置于造粒机内造粒机的转速为2~20转/分钟，制得氧化铬球形坯体；步骤二、先将50‑70cm厚氧化铬绿细粉铺底，起弧棒星型连接三根石墨电极，压实后通电起弧熔炼，待铺底氧化铬绿溶化后形成导电熔池后，把步骤一得到的氧化铬球体投入进行熔炼，每次投料3‑5吨，待已投料基本熔融后, 再进行下次投料，直至完成整炉料的熔炼; 通过电流、弧压参数变化自动控制三根石墨电极，随电熔液面调整电极高度，始终保持接触良好的通电状态;步骤三、熔炼结束完成后，冷却， 把冷却后的电熔铬大块通过鄂式破碎机，初破成10‑20mm左右的块状，然后把放入具有筛分功能的环形磨机中，不放入磨球等介质，球磨机固定在大型震动平台上；通过平台震动及球磨机慢速旋转，利用熔块自身的旋转、摩擦和碰击，使其达到外形类似球形或六面体形状；环形磨的外壁为4层直径不同的不锈钢圆筒形钢板筛，4层圆筒钢板筛同心转动；由内向外，钢板筛上的筛孔分别为4.5mm、3.3mm、2.2mm，1mm，低端设有出料嘴，分别导出已成型的4 mm、3 mm、2mm及1mm以下的粉料。...

【技术特征摘要】
1.一种用于制造高铬砖的高体密Cr2O3产品的电熔制备方法，其特征在于：本发明的制备方法为：步骤一、把粒度为325目的氧化铬绿细粉放入料仓，加入电熔铬颗粒,在料仓壁上加设超声波发生装置，进行搅拌,在搅拌时，开启超声波发生装置，搅拌和超声波同时进行0.3-1小时，搅拌后,置于造粒机内造粒机的转速为2~20转/分钟，制得氧化铬球形坯体；步骤二、先将50-70cm厚氧化铬绿细粉铺底，起弧棒星型连接三根石墨电极，压实后通电起弧熔炼，待铺底氧化铬绿溶化后形成导电熔池后，把步骤一得到的氧化铬球体投入进行熔炼，每次投料3-5吨，待已投料基本熔融后,再进行下次投料，直至完成整炉料的熔炼;通过电流、弧压参数变化自动控制三根石墨电极，随电熔液面调整电极高度，始终保持接触良好的通电状态;步骤三、熔炼结束完成后，冷却，把冷却后的电熔铬大块通过鄂式破碎机，初破成10-20mm左右的块状，然后把放入具有筛分功能的环形磨机中，不放入磨球等介质，球磨机固定在大型震动平台上；通过平台震动及球磨机慢速旋转，利用熔块自身的旋转、摩擦和碰击，使其达到外形类似球形或六面体形状；环形磨的外壁为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柯璇，田前进，
申请(专利权)人：洛阳阿尔法新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41