一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料及其制備方法以鋁鉻共熔體、鎂鉻尖晶石、鎂鋁尖晶石為主晶相，在基質部分引入電熔氧化鋯，利用氧化鋯在燒成過程中晶型轉變產(chǎn)生微裂紋來改善制品的熱震穩(wěn)定性，同時引入氧化錫形成鎂錫尖晶石來改變晶格結構，進而提高制品的柔韌性和抵抗貴金屬冶煉熔渣侵蝕的性能。對解決貴金屬冶煉窯爐內(nèi)襯耐火材料在使用過程中的熱剝落和結構剝落損壞具有重要意義，整體提高了貴金屬冶煉窯爐內(nèi)襯耐材的使用壽命。
【專利說明】一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料及其 制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及火法貴金屬冶煉用耐火材料【技術領域】，具體涉及一種火法貴金屬冶煉 用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 目前，火法貴金屬冶煉窯爐大部分使用鎂鉻磚，鎂鉻磚具有良好抵抗熔渣侵蝕性 能，但柔韌性較差，使用過程中常出現(xiàn)結構剝落及斷裂等現(xiàn)象，且鎂鉻磚抵抗高溫熔體沖刷 和滲透的性能不能有更好的提高，到目前為止Cr203含量在16-24%之間的鎂鉻磚仍是火法 貴金屬冶煉中較為常用的耐火材料。
[0003] 現(xiàn)有的技術是將鉻鋁質耐火材料和鋁鉻鋯質耐火材料應用于火法貴金屬冶煉窯 爐中，鉻鋁質和鋁鉻鋯質耐火材料開始以鉻渣為主要原料，逐步改用剛玉和鉻礦來制作，其 原理是形成A1203-Cr203共溶體，由于采用倒煙窯燒成，燒結程度充分。因此，鉻鋁質耐火材 料和鋁鉻鋯質耐火材料具有較高的高溫強度，抵抗高溫熔體沖刷性能優(yōu)良，但其抵抗貴金 屬冶煉熔渣侵蝕的性能不能得到良好的改善。且其柔韌性和熱震穩(wěn)定性還不及鎂鉻磚，導 致使用較短的周期內(nèi)就出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，影響窯爐的使用壽命，同時鉻鋁質和鋁鉻鋯質耐火 材料用倒煙窯燒成的生產(chǎn)周期通常在15-20天，遠遠高于用隧道窯燒成的生產(chǎn)周期6-7天， 且用倒煙窯生產(chǎn)熱效率低，污染環(huán)境。
[0004] 隨著環(huán)保要求的日益嚴格，耐火材料無鉻化是一種必然趨勢，在鋼鐵和水泥冶煉 工藝中耐火材料無鉻化已經(jīng)取得較大進度，但在貴金屬冶煉中由于耐材消耗量較少，冶煉 過程中熔體滲透能力較強，熔渣對耐火材料的蝕損非常嚴重，對耐火材料的柔韌性、熱震穩(wěn) 定性、抗高溫熔體沖刷性能和抵抗熔渣侵蝕的性能要求較高，因此，在降低耐火材料中Cr203 含量的同時，使用壽命進一步提高是火法貴金屬冶煉用耐火材料的發(fā)展方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種具有良好的柔韌性、良 好的熱震穩(wěn)定性、抗熔渣侵蝕性、抗高溫熔體沖刷性和較低的線膨脹性，減少對環(huán)境的污染 的火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料及其制備方法是 通過以下技術方案來實現(xiàn)的： 一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料，它是由以下原材料按重量份配 比和方法制造而成： 配比：5mm?0_致密剛玉砂47?76份、3mm?0_絡禮:15?30份、1_?0_緩砂 6. 0?12. 5份、彡0? 045mm鉻綠1. 5?4. 5份、彡0? 045mm電熔氧化鋯1?4份和彡0? 045mm 氧化錫0. 5?2. 0份；結合劑為磷酸與草酸的混合溶液，其加入量為致密剛玉砂、鉻渣、鎂 砂、鉻綠、電熔氧化鋯及氧化錫總重量的4?10%。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的磷酸與草酸的質量比為9:1。
[0008] 制造方法： a) 按權利要求1所述的原材料重量份配比取料； b) 將取好的原材料加入權利要求1所述的結合劑，并在強力混砂機中進行混料； c) 混好的料在密閉的容器內(nèi)困料24小時； d) 困料結束后在液壓機上成型磚述； e) 將成型后磚坯送入干燥窯內(nèi)進行干燥，干燥窯熱風溫度為100?120°C，干燥時間不 小于72小時； f) 將干燥好的磚坯送入111米高溫隧道窯中，在1650?1700°C下燒成，推車時間為 150?180分鐘。
[0009] 本發(fā)明替代火法貴金屬冶煉窯爐用Cr203含量在16-24%之間的高級鎂鉻磚，柔韌 性復合尖晶石錫耐火材料的Cr203含量在3. 5-9. 0%之間，Cr203含量大大降低，減少對環(huán)境 的污染，以一部分鉻渣為原料，對鉻渣的再利用有重要意義，基質部分引入適量的Zr02來改 變晶相產(chǎn)生微細紋改善制品的熱震穩(wěn)定性，同時引Sn02增強制品的韌性和抵抗熔渣侵蝕的 性能，使得制品具有優(yōu)良的抵抗熔渣侵蝕的性能、抵抗高溫熔體沖刷的性能，高溫熔體向耐 材內(nèi)部滲透的速率大大降低，體現(xiàn)在柔韌性復合尖晶石錫耐火材料的彈性模量較小、熱震 穩(wěn)定性較好、高溫抗折強度較高、透氣度較小、線膨脹率較低。
[0010] 將柔韌性復合尖晶石錫耐火材料與目前貴金屬冶煉應用較多的高級鎂鉻磚，Cr203 含量24%的電熔再結合鎂鉻磚、Cr203含量20%的電熔再結合鎂鉻磚和貴金屬冶煉用到的鋁 鉻鋯磚進行抗渣性能對比試驗。試驗采用靜態(tài)坩堝法，在〇40X40mm的不同材質耐火材料 坩堝中放置80克貴金屬冶煉熔渣，在電爐內(nèi)1560°CX5h燒結，如此循環(huán)5次后，沿坩堝孔 中心剖開坩堝，測量各熔渣侵蝕深度，同時觀察各坩堝試樣表面的裂紋程度來判斷不同材 質耐火材料的熱震穩(wěn)定性能優(yōu)劣，抗渣試驗所用的渣樣成分見表1，抗渣試驗結果見表2。
[0011] 由表2的試驗結果可知，柔韌性復合尖晶石錫耐火材料抵抗貴金屬冶煉熔渣侵蝕 的性能和熱震穩(wěn)定性能都好于目前使用的Cr203含量24%的電熔再結合鎂鉻磚、Cr203含量 20%的電熔再結合鎂鉻磚和鋁鉻鋯磚。
[0012] 本發(fā)明具有好于目前貴金屬冶煉用Cr203含量在16-24%之間的高級鎂鉻磚的使 用性能，且Cr203含量大大降低，減少對環(huán)境的污染，向貴金屬冶煉用耐火材料無鉻化邁出 重要的一步，同時對鉻渣有毒原料的再利用具有重要意義。本發(fā)明以鋁鉻共熔體、鎂鉻尖晶 石、鎂鋁尖晶石為主晶相，基質部分引入電熔氧化鋯和氧化錫來改變晶格結構，提高制品的 柔韌性和抵抗貴金屬冶煉熔渣侵蝕的性能，體現(xiàn)在柔韌性復合尖晶石錫耐火材料具有彈性 模量較小、熱震穩(wěn)定性較高、常溫耐壓強度更高、高溫抗折強度更高、透氣度更小、線膨脹率 更低等特性。柔韌性復合尖晶石錫磚與Cr203含量24%的電熔再結合鎂鉻磚的物理指標對 比如表3。
[0013] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料 及其制備方法的有益效果是：該柔韌性復合尖晶石錫耐火材料具有良好的柔韌性、較小的 彈性模量、良好的熱震穩(wěn)定性、抗熔渣侵蝕性、抗高溫熔體沖刷性、抗高溫熔體滲透性和較 低的線膨脹性等優(yōu)異性能，替代火法貴金屬冶煉窯爐中的高級鎂鉻磚和鉻鋁尖晶石磚等， 且Cr203含量大大降低，減少對環(huán)境的污染，向火法貴金屬冶煉窯爐用耐火材料無鉻化邁出 一大步，對解決貴金屬冶煉窯爐內(nèi)襯耐火材料在使用過程中的熱剝落和結構剝落損壞具有 重要意義，整體提高了貴金屬冶煉窯爐內(nèi)襯耐材的使用壽命。

【具體實施方式】
[0014] 實施例1 : 一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料，它是由以下原材料按重量份配 比制成的： 5mm?0mm致密剛玉砂76份、3mm?0mm絡禮：15份、1mm?0mm緩砂6.0份、<0.045_ 鉻綠1. 5份、< 0. 045mm電熔氧化鋯1份；< 0. 045mm氧化錫0. 5份，結合劑為磷酸與草酸 的混合溶液(磷酸與草酸的質量比為9:1)，其加入量為致密剛玉砂、鉻渣、鎂砂、鉻綠、電熔 氧化鋯及氧化錫總重量的4%。
[0015] 上述柔韌性復合尖晶石錫耐火材料的制造方法如下： a)按權利要求1所述的原材料重量份配比取料； b) 將取好的原材料加入權利要求1所述的結合劑，并在強力混砂機中進行混料； c) 混好的料在密閉的容器內(nèi)困料24小時； d) 困料結束后在液壓機上成型磚述； e)將成型后磚坯送入干燥窯內(nèi)進行干燥，干燥窯熱風溫度為100?120°C，干燥時間不 小于72小時； f) 將干燥好的磚坯送入111米高溫隧道窯中，在1650?1700°C下燒成，推車時間為 150?180分鐘。
[0016] 實施效果：產(chǎn)品檢測結果見表4 實施例2 : 一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料，它是由以下原材料按重量份配 比制成的： 5mm?0mm致密剛玉砂66份、3mm?0mm絡禮：20份、1mm?0mm緩砂8.5份、<0.045_ 鉻綠2. 5份、< 0. 045mm電熔氧化鋯2份；< 0. 045mm氧化錫1份，結合劑為磷酸與草酸的 混合溶液(磷酸與草酸的質量比為9:1)，其加入量為致密剛玉砂、鉻渣、鎂砂、鉻綠、電熔氧 化鋯及氧化錫總重量的6%。
[0017] 制備方法同實施例1。
[0018] 實施效果：廣品檢測結果見表4 實施例3 : 一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料，它是由以下原材料按重量份配 比制成的： 5mm?0_致密剛玉砂57份、3mm?0_絡禮:25份、1_?0_緩砂10份、< 0? 045mm鉻綠3. 5份、< 0. 045mm電熔氧化鋯3份；< 0. 045mm氧化錫1. 5份，結合劑為磷酸與草酸 的混合溶液(磷酸與草酸的質量比為9:1)，其加入量為致密剛玉砂、鉻渣、鎂砂、鉻綠、電熔 氧化鋯及氧化錫總重量的8%。
[0019] 制備方法同實施例1。
[0020] 實施效果：廣品檢測結果見表4 實施例4 : 一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料，它是由以下原材料按重量份配 比制成的： 5mm?0_致密剛玉砂47份、3mm?0_絡禮：30份、1mm?0_緩砂12. 5份、 < 0. 045mm鉻綠4. 5份、< 0. 045mm電熔氧化鋯4份；< 0. 045mm氧化錫2份，結合劑為磷 酸與草酸的混合溶液(磷酸與草酸的質量比為9:1)，其加入量為致密剛玉砂、鉻渣、鎂砂、鉻 綠、電熔氧化鋯及氧化錫總重量的10%。
[0021] 制備方法同實施例1。
[0022] 實施效果：廣品檢測結果見表4 表1抗渣試驗所用渣樣的化學成分（％)

【權利要求】
1. 一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料，其特征在于：它是由以下原 材料按重量份配比制成的：5mm?Omm致密剛玉砂47?76份、3mm?Omm鉻禮：15?30份、 1mm?0_緩砂6. 0?12. 5份、< 0? 045mm絡綠1.5?4. 5份、<0? 045mm電溶氧化錯1? 4份和< 0. 045_氧化錫0. 5?2. 0份；結合劑為磷酸與草酸的混合溶液，其加入量為致密 剛玉砂、鉻渣、鎂砂、鉻綠、電熔氧化鋯及氧化錫總重量的4?10%。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料，其特 征在于：所述的磷酸與草酸的質量比為9:1。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種火法貴金屬冶煉用柔韌性復合尖晶石錫耐火材料的制 造方法，其特征在于：它包括下述步驟： a) 按權利要求1所述的原材料重量份配比取料； b) 將取好的原材料加入權利要求1所述的結合劑，并在強力混砂機中進行混料； c) 混好的料在密閉的容器內(nèi)困料24小時； d) 困料結束后在液壓機上成型磚述； e) 將成型后磚坯送入干燥窯內(nèi)進行干燥，干燥窯熱風溫度為100?120°C，干燥時間不 小于72小時； f) 將干燥好的磚坯送入111米高溫隧道窯中，在1650?1700°C下燒成，推車時間為 150?180分鐘。
【文檔編號】C04B35/66GK104355633SQ201410583333
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權日:2014年10月28日
【發(fā)明者】董躍, 慕松林, 董梅花 申請人:鄭州匯特耐火材料有限公司