[发明专利]耐火制品及其应用

说明书

本发明涉及耐火矿物性材料构成的干燥矿物性配合料形式的耐火制品，按照材料经过适当组合，从而能够制备由该配合料形成的用于有色金属工业熔炼炉的向火侧内衬的对铁橄榄石熔渣、硫化物熔体(锍)、硫酸盐和有色金属熔体有长期耐抗性的耐火产品，并且至少具有：‑至少一种粗颗粒橄榄石原料作为主要成分‑氧化镁粉(MgO粉)‑至少一种耐火的、在熔炼过程中(原位)用于将有色金属氧化物熔体和/或者有色金属铁氧化物熔体还原并且转变成有色金属熔体的反应物质。

技术领域

本发明涉及一种尤其是按照DIN ISO/R 836、DIN 51060规定的耐火制品，其形式为以至少一种橄榄石原料作为主要成分为基础的干燥矿物配合料或混合物，并适用于生产用于有色金属工业熔炼炉内衬的耐火产品，以及其形式为由所述混合料制成的非成型的或者成型的耐火产品(例如成型砖)，所述耐火制品在用于有色金属工业熔炼炉中时对铁橄榄石熔渣(硅酸铁熔渣)、硫化物熔渣(锍)和硫酸盐的侵蚀有很高的耐抗性，并且能长期耐受有色金属熔体尤其是铜熔体。本发明还涉及由所述配合料制成的非成型的或者成型的耐火产品在有色金属工业熔炼炉中、尤其在氧化性炉区范围内、优选在有色金属工业熔炼炉的熔渣熔融区中的应用。

本发明使用术语“耐火制品”作为耐火配合料和耐火产品的上位概念，例如使用一种液态结合剂和/或者水，例如通过成型和/或者压制由配合料制成所述耐火产品。

本发明使用术语“粉”或者“粉末”表示具有常规的粒径分布(例如高斯粒径分布)的粒度，并且其最大颗粒例如95重量％小于1.0mm，尤其小于0.5mm，例如确定为筛下料值d₉₅。

粗颗粒指的是颗粒粒度具有常规的粒径分布，例如95重量％≥0.1mm，尤其≥0.5mm，优选≥1.0mm的高斯粒度分布，例如同样将其确定为d₉₅值。

粗颗粒成分或主要成分尤其意味着粗粒度组成能够在由混合料制成的产品中利用相互支撑的颗粒形成骨架。

背景技术

有色金属，也称作非铁金属，如铜、铅、锌、镍或者类似金属可大规模地在不同的容器(例如Pierce-Smith卧式转炉、QSL反应器或者竖炉)中例如由硫化物矿石熔炼得到。在有色金属工业熔炼炉中，熔炼过程在不仅以还原方式而且以氧化方式运行的区域中进行，更确切地说在还原且氧化的熔炼过程中进行。

熔炼炉的所谓的使用寿命也主要取决于耐火衬壁(也称作内衬)的类型，耐火衬壁一方面可防止炉的金属外套受到熔化物、火焰和炉内气氛的高温的影响，另一方面还可降低热损失。

硫化物有色金属矿石(例如铜矿石)主要是由金属，例如铜、铁和硫构成的化合物。矿石的成分与相应的矿床有很大关系。

这些矿石的精炼过程始于预处理和随后熔化矿石，该过程的特征是熔化铁含量高的硫化物以及含硫的气氛。

在随后的步骤中将硫化物熔体转变成金属氧化物熔体，例如将硫化铜熔体转变成粗铜。为此首先通过熔渣形成过程将初始硫化物熔体(例如Cu-Fe-S)中的铁含量降低到1％以下。加入石英砂(SiO₂)将铁结合在所产生的铁橄榄石熔渣(Fe₂SiO₄)中，并且从该过程中将其去除。将空气吹入熔体之中，使得基于Me-S，例如Cu-S(通常是Cu₂S)的剩余熔体氧化，例如使其转变为粗铜。除了硫化物熔体(Me-Fe-S，例如Cu-Fe-S，在熔炼过程中铁含量下降)之外，该过程中的主要腐蚀性介质是所产生的铁橄榄石熔渣(Fe₂SiO₄)、炉内气氛中高浓度的硫以及过程结束时产生的铜和铜氧化物成分。

在火法冶金的最后步骤中将氧化后的金属熔体继续加工成纯金属，例如将粗铜继续加工成阳极铜。此时将分离出剩余的硫和铁，进一步提纯熔体。该过程的基本特征是液态金属(例如铜)和所产生的基于Me-Fe-O的熔渣相这些腐蚀性物质。