一种铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料及其制备方法。一种铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料，包括7～10wt％板状刚玉粉、8～12wt％红柱石粉、2～5wt％粘土粉、1～3wt％纳米二氧化硅粉、1～3wt％α

【技术实现步骤摘要】
一种铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及耐火材料
，尤其涉及一种铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料及其制备方法。

技术介绍

[0002]中频炉具有熔化速度快、生产效率高、使用灵活、污染小、电磁搅拌效果好及高效节能等特点，其中铜熔炼中频炉是目前广泛应用的热工设备。中频炉炉衬材料是中频炉的重要组成部分，在中频炉熔炼过程中，由于受到金属熔体和熔渣的侵蚀及频繁的温度变化所带来的热冲击，炉衬局部会出现裂纹或剥落的情况。如何减少中频炉炉衬在使用过程中出现裂纹，提高炉衬的使用寿命，减少炉衬材料的单位消耗，保证熔炼安全、高效地进行，是有色铸造行业面临的共性问题。
[0003]目前，铜熔炼中频炉所采用的炉衬材料主要分为两种：一种是干式捣打料；另一种是定型坩埚。
[0004]干式捣打料主要有石英质捣打料和铝镁质捣打料；石英质捣打料因其主材石英砂的物理特性限制，虽然价格低廉，但使用寿命普遍不高，需要频繁的拆炉、筑炉，增加了工人劳动强度及固废排放量，工人也存在矽肺病的职业风险；铝镁质捣打料虽然耐高温性能好，但其材料本身烧结温度高，需要带着金属坩埚模进行烘烤，期间金属坩埚模则会随升温而熔化，因此铝镁质捣打料的烘烤成本较高，且铝镁质捣打料的烧结温度一般高于铜熔炼的温度，如为了降低铝镁质捣打料的烧结温度而引入大量的促烧剂，将会降低铝镁质捣打料的热震稳定性与使用寿命，因此现阶段铝镁质捣打料尚不能完全满足铜熔炼中频炉炉衬材料的使用要求。
[0005]铜熔炼中频炉使用最多的定型坩埚为粘土结合石墨预制坩埚，用石墨坩埚筑炉施工简便、抗侵蚀性能优异，但其价格较高，且高温下容易氧化，适合连续熔炼作业，而铸造行业铜熔炼多为间断生产，因此石墨坩埚在间断使用过程中容易氧化和出现裂纹，使用寿命大大降低的同时也存在一定的安全风险。
[0006]综上所述，目前的铜熔炼中频炉炉衬材料均存在使用寿命短、工艺繁琐、成本高的缺陷。

技术实现思路

[0007]为了克服以上问题，本专利技术的目的是提供一种铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料，具有使用寿命长，成本低，施工操作简便的特点。
[0008]为实现上述目的，本专利技术所设计的一种铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料，其特征在于，按重量百分比包括7～10wt％板状刚玉粉、8～12wt％红柱石粉、2～5wt％粘土粉、1～3wt％纳米二氧化硅粉、1～3wt％α
‑
Al2O3粉、2～3wt％铝酸钙水泥、20～55wt％电熔莫来石颗粒、15～50wt％锆莫来石辊棒废料颗粒；
[0009]其中，锆莫来石辊棒废料颗粒为含锆莫来石质的陶瓷辊棒在生产过程产生的废品
或辊道窑用后拆除的陶瓷辊棒废料，经拣选、破碎加工及除杂后所得，其粒径组成为1～5mm，化学组成要求Al2O3含量大于70％，ZrO2含量大于5％。
[0010]作为优选方案，所述电熔莫来石颗粒粒径为0.2～3mm，Al2O3含量大于72％。
[0011]作为优选方案，所述纳米二氧化硅粉的粒径小于0.6μm。
[0012]作为优选方案，所述红柱石粉的粒径小于0.074mm。
[0013]作为优选方案，所述α
‑
Al2O3粉的粒径小于2μm。
[0014]作为优选方案，所述板状刚玉粉的粒径为0.088mm～0.125mm。
[0015]一种铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
[0016](1)配制预混粉：按重量百分比称取7～10wt％板状刚玉粉、8～12wt％红柱石粉、2～5wt％粘土粉、1～3wt％纳米二氧化硅粉、1～3wt％α
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Al2O3粉、2～3wt％铝酸钙水泥并混合均匀；
[0017](2)向预混粉总加入20～55wt％电熔莫来石颗粒、15～50wt％锆莫来石辊棒废料颗粒并混合均匀即可。
[0018]作为优选方案，所述电熔莫来石颗粒粒径为0.2～3mm，Al2O3含量大于72％；所述纳米二氧化硅粉的粒径小于0.6μm；所述红柱石粉的粒径小于0.074mm；所述α
‑
Al2O3粉的粒径小于2μm；所述板状刚玉粉的粒径为0.088mm～0.125mm。
[0019]一种铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料制备铜熔炼用中频炉炉衬的方法，现场施工时，向铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料中加入3～4wt％的水拌和成半干泥料，然后将半干泥料捣打成型，养护完成后拔出金属坩埚模，烘烤干燥后即获得铜熔炼用中频炉莫来石质工作炉衬。
[0020]本专利技术的优点在于：
[0021](1)本专利技术在捣打料中加入锆莫来石辊棒废料颗粒，主要有三个方面的考虑：一是锆莫来石辊棒废料经过高温烧成，其微观结构与物理性能十分稳定；二是锆莫来石辊棒废料主要由莫来石、锆英石等具备低热膨胀系数的物相组成，在高温下产生的膨胀量更小；其三，锆莫来石辊棒废料颗粒在制备中会产生微裂纹，这些微裂纹是锆莫来石原料所没有的，这些微裂纹在莫来石质捣打料中的使用过程中能起到裂纹增韧的作用，因此利用锆莫来石辊棒废料上述的组成特点与理化特性，解决以往铜熔炼中频炉用炉衬材料由热震稳定性不佳导致的炉衬开裂问题，同时废料的回收利用实现了废锆莫来石陶瓷辊棒的高附加值利用。
[0022](2)本专利技术在捣打料中加入纳米二氧化硅粉与活性α
‑
Al2O3微粉作为复合促烧剂，解决了在铜熔炼温度下材料烧结的问题，提高了材料的中、高温强度及抗侵蚀能力，提高了材料的使用寿命。
[0023](3)利用活性α
‑
Al2O3微粉和纳米二氧化硅粉的莫来石化反应，氧化铝与二氧化硅在高温下反应生成莫来石，莫来石本身具备比较低的热膨胀系数、热震稳定性好，有助于解决材料在使用过程中的开裂问题，通过调整活性α
‑
Al2O3与纳米二氧化硅微粉的加入量，可以改变高温下捣打料中原位反应生成莫来石相的量，原位合成莫来石相的反应会带来体积膨胀(5％左右)，可以对材料起到一个致密化的作用，降低材料显气孔率的同时提高材料的热震稳定性。
[0024](4)本专利技术在捣打料中加入了纳米二氧化硅微粉与铝酸钙水泥，水泥水化能产生
强度，而纳米二氧化硅微粉能与水泥水化产生的氢氧化钙发生二次水化反应，生成硅酸钙凝胶，同时纳米二氧化硅的水解产物能也能起到类似硅溶胶的胶结作用，因此养护后捣打料就具备比较好的强度，因此养护完成后即可拔出金属坩埚胎模，解决了行业内中性捣打料烘烤时金属坩埚胎模要随物料熔化的问题，实现了金属坩埚胎模的重复使用，降低了烘烤成本。
[0025](5)本专利技术的莫来石质捣打料在现场使用时，将捣打料加入搅拌机中，然后加水搅拌成半干泥料后再采用捣打成型。相较于传统的捣打料在现场使用时，直接将捣打料捣打成型，本专利技术明显减少了现场施工时的扬尘，施工环境得到明显改善，有益于施工人员的职业健康。
[0026](6)本专利技术加入红柱石粉，红柱石由于其本身化学组成，其在高温下也会发生莫来石化反应，一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料，其特征在于，按重量百分比包括7～10wt％板状刚玉粉、8～12wt％红柱石粉、2～5wt％粘土粉、1～3wt％纳米二氧化硅粉、1～3wt％α
‑
Al2O3粉、2～3wt％铝酸钙水泥、20～55wt％电熔莫来石颗粒、15～50wt％锆莫来石辊棒废料颗粒；其中，锆莫来石辊棒废料颗粒为含锆莫来石质的陶瓷辊棒在生产过程产生的废品或辊道窑用后拆除的陶瓷辊棒废料，经拣选、破碎加工及除杂后所得，其粒径组成为1～5mm，化学组成要求Al2O3含量大于70％，ZrO2含量大于5％。2.根据权利要求1所述的铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料，其特征在于，所述铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料按重量百分比包括7～9wt％板状刚玉粉、10～11wt％红柱石粉、2～4wt％粘土粉、2～3wt％纳米二氧化硅粉、3wt％α
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Al2O3粉、3wt％铝酸钙水泥、20～38wt％电熔莫来石颗粒、32～50wt％锆莫来石辊棒废料颗粒。3.根据权利要求1或2所述的铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料，其特征在于，所述电熔莫来石颗粒粒径为0.2～3mm，Al2O3含量大于72％。4.根据权利要求1或2所述的铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料，其特征在于，所述纳米二氧化硅粉的粒径小于0.6μm。5.根据权利要求1或2所述的铜熔炼中频炉用莫来石质捣打料，其特征在于，所述红柱石粉的粒径小于0.074mm。6.根据权利要求1或2所述的铜熔炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁添翼，李远兵，叶超，
申请(专利权)人：湖北品申科技有限公司，
类型：发明
国别省市：