[发明专利]一种铜冶炼炉用稀氧燃烧器烧嘴砖及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜冶炼炉用稀氧燃烧器用烧嘴砖的组成及制作方法。属于耐火材料领域

背景技术

氧气作为铜冶炼工艺中必不可少的气体，广泛地应用于各种熔炼、吹炼和精炼工艺中，氧气的作用在于强化熔炼和吹炼过程，降低燃烧过程中燃料消耗，减少烟尘和污染物的排放，然而传统的全氧燃烧存在温度不均匀性，高温下的氧-燃火焰对加热工艺和炉体耐火材料产生不良的影响，会严重降低降低炉衬寿命。近年来，为降低氧-燃火焰的峰值温度，美国某燃烧器公司开发了稀氧燃烧技术，其特点是高速氧气和燃料射流在混合燃烧前，将卷吸大量的炉膛烟气，大大降低了燃烧火焰温度，使燃烧更加均匀，并已将此稀氧燃烧技术成功地应用于阳极炉精炼，可实现燃料节约45-55%、烟气排放量降低70%的显著效果。稀氧烧嘴虽然有明显的节能减排效果，但是与普通的空气-燃料相比，其火焰温度高，且卷吸上来的铜渣、铜液对燃烧器用烧嘴砖的侵蚀力大，因此明显地降低了烧嘴砖的使用寿命，一般优质刚玉莫来石质的烧嘴砖的使用寿命仅为一个月左右，烧嘴砖的严重损坏和频繁的更换成为推广稀氧燃烧技术的最大瓶颈。

多年来，铜冶炼炉所用的烧嘴砖一直采用低水泥结合的刚玉莫来石材质，这种烧嘴砖虽然有良好的热振稳定性和高温性能，但其耐铜渣的侵蚀性差，在传统的铜冶炼炉中虽可用6个月左右，但用作稀氧烧嘴其寿命只有一个月甚至更低。

中国专利公开号CN97112850.2提供了一种《焦炉用新型复合不烧烧嘴砖及制造方法》，其AL₂O₃、ZrO₂、SiO₂的含量分别为50-75%、60-90%、55-75%，这种烧嘴砖虽然也有较好的热振稳定性，但从组成可见抗铜渣的侵蚀显然是不行的。中国专利公开号CN200710158734.2提供了一种耐急冷急热烧嘴砖及其制备方法,其原料组分为:铝粉24%～30%,高铝矾土骨料和矾土细粉14%～31%,氧化铬粉45%～56%，外加氟化钠粉1%～2%及与原料比例为10G∶0.6～1.4ML的粘结剂。这种材料虽有很好的热震稳定性，但强度仅有25-35Mpa,且体积密度仅在1.8-2.38g/cm³,显见其对铜渣这样稀的渣的侵蚀是抵挡不住的，另其采用机压成型对稀氧烧嘴砖这种形状及其复杂的烧嘴砖的成型也是行不通的。

本发明试图通过铜渣的成分分析及炼铜熔体和SiO2对耐火材料的侵蚀、渗透研究，并结合相图，希望通过采用高铬刚玉和和高纯刚玉为主原料，提供一种高纯的铬刚玉无水泥结合的浇注料来浇注制备稀氧烧嘴砖，使其兼具抗铜渣侵蚀、抗烟气冲刷性和优良的热振稳定性，提高稀氧烧嘴砖的使用寿命。

发明内容

针对目前铜冶炼炉用稀氧烧嘴砖存在的抗侵蚀和耐热震不能协调的主要问题，本发明的目的在于提供一种具有耐高温、高强度、抗铜渣渗透、侵蚀力强、抗急冷急热好兼顾的优质烧嘴砖及制作方法，以满足铜冶炼中要求烧嘴的使用要求。

为达到上述发明目的，本发明采取的技术方案是：

1、以电熔高铬刚玉为主原料：

研究表明，稀氧烧嘴砖损坏的主要原因是熔渣的渗透。在炼铜的过程中，各种熔体流动性都甚好，在熔渣与冰铜等熔体中，硫化物熔体由于熔点低、粘度小，在SO₂气氛中对耐火材料润湿性虽好，渗透最深，但由于温度已低，对耐火材料的结构破坏可能不大。而FeO-SiO₂系熔渣则是造成耐火砖结构剥落的主要原因。由于硫化物矿石和冰铜中含大量的硫化物，为了除铁，必须加入SiO₂造渣，因此在熔炼和吹炼时，FeO-SiO₂系渣很大。烧嘴砖在使用过程中，FeO-SiO₂熔体可沿其气孔和裂纹等毛细管道通渗入砖中，并与之相互作用形成与原来砖结构和性质不同的变质层，在温度变化的情况下形成烧嘴砖的结构剥落。结构剥落不像溶解、冲蚀那样逐渐蚀损，而是几毫米、几十毫米的突然剥落掉，显然，熔体的渗透越深，变质层越后厚，结构剥落危害也就越严重。熔体向耐火材料中渗透的深度（X）可由下式表示：

X=rσcosθητ]]>