[发明专利]一种有色冶炼熔化熔炉炉壁口用耐火材料及其制备方法

说明书

一种有色冶炼熔化熔炉炉壁口用耐火材料，适用于有色冶炼熔化熔炉的炉壁口位置，所述耐火材料的组成成分为：电熔铬刚玉、氧化铬和凝胶结合剂。本发明使用电熔铬刚玉、氧化铬作为原料，降低了MgO的含量，使得耐火材料中发生的关于MgO的溶解以及后续的分解反应大大减少，减少了相关热反应，避免了耐火材料结构被频繁地反应破坏。电熔铬刚玉使得耐火材料高温性能优良，热震稳定性较好，抗侵蚀能力较好。氧化铬的加入使得耐火材料抗渗透的能力。

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体为一种有色冶炼熔化熔炉炉壁口用耐火材料及其制备方法。

背景技术

我国是有色金属生产大国，随着我国的交通、能源、建筑、机电、通讯、汽车、家用电器等的发展之快及我国周边国家像日本和韩国 资源贫乏国家需要进口大量有色金属，各种类型的复合材料、合金、超薄铜板、管材及化工产品有着广泛的国内外市场，产能不断扩大，随之产生的一系列如：技术老化、设备陈旧、能耗高、成本高、环境污染严重、矿山资源紧张、回收率低等问题亟需解决。特别是随着电子产品的快速迭代，我国正迈入电子产品报废高峰期。面对逐年扩张的电子废物规模，一方面，海量电子垃圾泛滥造成的环境污染日益侵蚀人们的生存空间，另一方面，游商游贩遍地开花，粗放的作坊式电子垃圾处理市场野蛮生长，二噁英等剧毒、有毒有害成分对于大气、土壤、地下水等污染严重，而且提取贵金属工艺，贵金属回收率低，是国家明令禁止的淘汰工艺。如何合理有效的处置及回收电子垃圾—“城市矿产”，实现灰色产业转向绿色经济，是制约有色行业发展的技术瓶颈。

世界最有效的无害的处理方法，现有日本、比利时等国家的再生企业具有先进的处理技术和装备，其技术世界领先。中国依然采用传统方法，简单，原始、落后，国内尚无有效的先进的无污染处理技术。国内一直是引进国外日本、比利时的熔炼炉，其炉衬材料使用寿命为1个多月，有的甚至更短。为了推动有色行业的快速发展，提高有色金属冶炼工艺水平，结合目前有色冶金过程的强化(强化冶炼的比重加大)对耐火材料的使用性能要求，本项目主要就提升有色冶炼特殊和关键、苛刻部位的材料品质，延长高温窑炉炉衬使用寿命，以实现生产过程更加绿色环保展开技术研究。

国内某有色院自行设计的NRTS炉是中国首座电子垃圾熔融-精炼炉，可有效处理电子废料、工业废渣、低品位杂铜和阳极泥等废物料，且稀贵金属回收率较高，其熔炼技术超过国外水平。但是由于苛刻的熔炼环境，要求内衬材料必须有较强的耐酸碱性、抗高温及耐金属渣侵蚀性强等特性，因此，现用材料寿命较低，已无法满足正常使用。因此，亟需研制一种节能环保型先进电子垃圾和有色固废熔炼-精炼炉用高性能、长寿命系列多复合尖晶石高温炉衬材料。

有色冶炼熔炉炉壁口是熔炉温度最高的部位，热震剧烈，充满酸碱气氛，易被渗透、侵蚀，工况较为复杂，对内衬耐火材料的要求极为苛刻。传统耐火材料多使用固相烧结制得镁铬质、镁铝质耐火材料。传统镁铬质耐火材料具有抗渗透，抗侵蚀特性，但热震稳定性差，且易生成Cr⁶⁺，对环境造成污染。传统镁铝质耐火材料具有良好的抗冲刷能力，但无法较好地应对酸碱气氛的渗透与侵蚀。同时镁铬质、镁铝质耐火材料中的MgO 可能会与炉渣发生较多副反应，破坏耐火材料结构。因此需要针对传统耐火材料在抗渗透、抗侵蚀、热震稳定能力等方面出现的问题给出新的解决方案。

专利申请号为CN201210257706.7的发明专利授权了一种有色重金属冶炼用复合尖晶石锆耐火材料。该发明将刚玉砂、镁铬砂、镁铝尖晶石砂、镁砂、铬绿、二氧化锆混合，加入结合剂磷酸二氢铝，采用液压机成型，高温隧道窑烧成复合尖晶石锆耐火材料。该发明在基质部分引入了ZrO₂改变了晶相，产生细微的裂纹提高了耐火材料的热震稳定性。但二氧化锆含量不易控制，含量过高时会使晶间裂纹变大，当到达一定程度时，耐火材料的热震稳定性反而会大大降低，含量过低又无法起到提高热震稳定性的作用。