[发明专利]一种Ausmelt铜熔炼炉用铝铬砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于Ausmelt铜熔炼炉用耐火材料技术领域。具体涉及一种Ausmelt铜熔炼炉用铝铬砖及其制备方法。

背景技术

Ausmelt(澳斯麦特)工艺自20世纪70年代诞生以来迅速发展成为铜熔炼的重要技术。Ausmelt铜熔炼工艺主要采用硫化矿(如黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿等)为原料，通过“顶枪浸没喷吹工艺”进行冶炼。冶炼过程中产生大量的SO₂、SO₃气体，且炉渣多为FeO-SiO₂渣，其造渣时间长、渣量大，尤其Ausmelt铜熔炼炉还要同时承受铜渣及铜锍的侵蚀与渗透，这对Ausmelt铜熔炼炉内衬用耐火材料提出了更高的服役要求。

目前，Ausmelt铜熔炼炉用耐火材料主要为镁铬砖和铝铬砖。

采用镁铬砖作为Ausmelt铜熔炼炉内衬，其耐火度高、尤其抗铜锍渗透能力强，但由于Ausmelt铜熔炼炉内氧分压不足以将熔渣中的FeO氧化成Fe₃O₄而析出，进而难以在镁铬砖表面形成挂渣保护，降低了镁铬砖的服役寿命，此外，镁铬砖属于碱性耐火材料制品，其抗水化性较差，这也影响了镁铬砖的使用。

采用铝铬砖作为Ausmelt铜熔炼炉内衬，大多以刚玉为颗粒骨料，以氧化铝微粉、铬精矿等为基质料，以磷酸盐为结合剂，经混匀后压制成型、烧成。铝铬砖具有优良的耐高温性，且抗铜渣侵蚀性好(徐琳琳.原料和烧成温度对炼铜炉用铝铬砖性能的影响.郑州大学硕士学位论文，2014)。但铝铬砖中骨料与基质的结合性较差，可通过引入添加剂的方式促进铝铬砖的烧结，如“一种澳斯麦特炉内衬用再生铝铬砖及其制备方法”(CN 201610001528.X)，随着材料烧结致密度的提升，无疑又降低了铝铬砖的抗热震性能。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和生产成本低的Ausmelt铜熔炼炉用铝铬砖的制备方法；用该方法制备的Ausmelt铜熔炼炉用铝铬砖高温强度大、热震稳定性好和抗铜渣/冰铜侵蚀性强。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤一、按棕刚玉细粉︰铬精矿细粉︰ρ-氧化铝细粉︰Cr₇C₃细粉的质量比为100︰(30～40)︰(5～10)︰(5～8)，将所述棕刚玉细粉、所述铬精矿细粉、所述ρ-氧化铝细粉和所述Cr₇C₃细粉加入搅拌器中，搅拌4～5分钟，制得基质料。

步骤二、按硅溶胶︰棕刚玉颗粒的质量比为100︰(20～30)，将所述硅溶胶和所述棕刚玉颗粒搅拌2～3分钟，置入容器中；然后将所述容器置于真空干燥箱中，在90～110℃条件下干燥6～8小时，制得浸渍后的棕刚玉颗粒。

步骤三、按所述浸渍后的棕刚玉颗粒︰所述基质料的质量比为100︰(55～60)，向所述浸渍后的棕刚玉颗粒中加入所述基质料，搅拌3～5分钟，制得前驱体混合料。

步骤四、按所述前驱体混合料︰硫酸铝溶液的质量比为100︰(4～5)，向所述前驱体混合料中加入所述硫酸铝溶液，搅拌2～3分钟，制得混合料。

步骤五、将所述混合料加入模具中，振动成型，在25～30℃条件下养护10～12小时；再置于马弗炉中，以2～3℃/min的升温速率升温至1550～1600℃，保温2～3小时，随炉冷却，制得Ausmelt铜熔炼炉用铝铬砖。

所述棕刚玉细粉的Al₂O₃含量≥98.5wt％；所述棕刚玉细粉的粒度为65～88μm。

所述铬精矿细粉的主要化学成分是：Cr₂O₃含量为45～50wt％，Al₂O₃含量为10～15wt％，MgO含量为10～15wt％，CaO含量为2～3wt％，Fe₂O₃含量为5～8wt％，SiO₂含量为1～2wt％；所述铬精矿细粉的粒度为65～88μm。

所述ρ-氧化铝细粉的Al₂O₃含量≥99wt％；所述ρ-氧化铝细粉的粒度为65～88μm。

所述Cr₇C₃细粉的Cr₇C₃含量≥98wt％；所述Cr₇C₃细粉的粒度为65～88μm。