电熔镁铝锆合成料生产方法

摘要

本发明涉及一种新的电熔耐火材料生产方法，特别是涉及一种镁铝锆合成料生产方法。以重量份为例含菱镁矿石料177～192份，氧化铝粉4～8.2份，氧化锆2～7份，先将上述各原料加工成细粉料，混匀，逐步加入电弧炉中通电加温熔化，熔炼时间约25～35分钟，熔化温度2000℃～3000℃，提起电极，合成料在电弧炉中冷却降温24～48小时，凝固成块，或熔炼后的高温合成料液浇铸倒入碳砖容器或水冷罐中冷却，然后将冷却成块的合成料擂碎，分选，及粉碎加工。镁铝锆合成料将成为新的抗侵蚀性能好，耐高温，抗热震的优良耐火材料，在冶金行业将有广泛用途，具有较好的经济社会效益。

说明书

(一)技术领域：本发明涉及一种电熔耐火材料生产方法，特别是涉及一种电熔镁铝锆合成料的生产方法。

(二)背景技术：当前在冶金行业中，抗熔渣渗透能力强的耐火材料有镁碳质，镁铬质和镁铝质耐火材料。就钢铁行业而言，镁碳质耐火材料的碳易进入钢水中，影响钢液的质量，而镁铬质耐火材料，在使用过程中Cr₂O₃进入熔渣中，能提高溶液的粘度，减缓熔渣向镁铬质耐火制品的渗透，但在碱性介质和氧化气氛条件下，Cr₂O₃很容易被氧化成有毒的Cr⁶⁺，并造成环境污染；对镁铝质耐火材料虽然具有抗熔渣渗透能力强的优点，但又易于被富CaO熔渣中的fCaO所分解生成低熔相而加速损毁，所以在冶金行业中科技工作者寻找新的合成耐火材料势在必行。

(三)发明内容：本发明的目的是：研制出电熔镁铝锆合成料生产方法。

本发明的技术方案是：一种电熔镁铝锆合成料生产方法，以重量份为例，含菱镁矿石料177～192份，工业氧化铝或刚玉4～8.2份，氧化锆2～7份，先将上述各料加工成细粉料，混匀，逐步加入电弧炉中通电加温熔化，熔炼时间约25～45分钟，熔化温度约为2000℃～3000℃，提起电极，合成料在电弧炉中冷却降温24～48小时，凝固成块，或将熔炼后的高温合成料液浇铸倒入碳砖容器或水冷罐中冷却，然后将冷却成块的合成料擂碎，分选，及粉碎加工。

细粉料干混可在V型混料机中进行，约30～45分钟后，每百份混合料喷入1～2份的水，再湿混约5～10分钟，粉料粒度约＜0.5mm，在电弧炉冷却的合成料块，在电极中心区为一级料块，在电极周围附近的为二级料块，其余为欠熔料，将一、二级料块在擂碎场擂碎，去碳粒、杂质、磁选除铁，并根据需要加工粉碎成所需粒度，分为一级镁铝锆成品合成料，二级镁铝锆合成料，欠熔料重新回炉熔化，或将浇铸冷却成块的镁铝锆合成料块擂碎分选去碳粒，杂质，磁选除铁，粉碎加工成所需粒度的镁铝锆合成料。

以重量份为例，含轻烧镁砂或电熔镁砂89～97份，工业氧化铝或刚玉4～8.2份，氧化锆2.3～7份，先将原料粉碎成细粉料，混匀，逐步加入电弧炉中通电加温熔化，熔炼时间约25～45分钟，熔化温度在2000℃～3000℃，提起电极，合成料在电弧炉中降温冷却24～48小时，凝固成块，或熔炼后的高温合成料液浇铸入碳砖容器或水冷罐中冷却成块，然后将冷却凝固的合料块擂碎，分选，及粉碎加工。

细粉料干混可在V型混料机中进行，约30～45分钟后，喷入1～2份的水，再湿混约5～10分钟，粉料粒度约＜0.5mm，在电弧炉冷却的合成料块，在电极中心区为一级料块，在电极周围附近的为二级料块，其余为欠熔料，将一、二级料块在擂碎场擂碎，去碳粒、杂质、磁选除铁，并根据需要加工粉碎成所需粒度，分为一级镁铝锆成品合成料，二级镁铝锆合成料，欠熔料回炉重新熔炼，或将浇铸泠却成块的镁铝锆合成料块擂碎分选去碳粒，杂质，磁选除铁加工合成所需粒度的镁铝锆合成料。

以重量份为例，含菱镁矿石177～192份，工业氧化铝或刚玉4～8.2份，锆英砂3～9.5份，碳还原剂1～2份，先将原料加工成细粉料，混匀，锆英砂和碳还原剂混匀，逐步加入电弧炉中通电加温熔化，熔化温度为2000℃～3000℃，熔化时间为25～45分钟，提起电极，合成料在电弧炉中降温冷却24～48小时，凝固成块，或熔炼后的高温合成料液浇铸入碳砖容器或冷却罐中冷却，凝固成块，再将冷却成块的合成料擂碎，分选及粉碎加工。

碳还原剂可为石墨电极、焦炭、木炭、石油焦、沥青等，细粉料干混可在V型混料机中进行，约30～45分钟后，喷入1～2份的水，再湿混约5～10分钟，粉料粒度约＜0.5mm，在电弧炉冷却的合成料块，在电极中心区为一级料块，在电极周围附近的为二级料块，其余为欠熔料，将一、二级料块在擂碎场擂碎，去碳粒、杂质、磁选除铁，并根据需要加工粉碎成所需粒度，分为一级镁铝锆成品合成料，二级镁铝锆合成料，欠熔料回炉重新熔炼，或将浇铸泠却成块的镁铝锆合成料块擂碎分选去碳粒，杂质，磁选除铁加工合成所需粒度的镁铝锆合成料。

以重量份为例，含轻烧镁砂或电熔镁砂89～97份，工业氧化铝或刚玉4～8.2份，锆英砂3～9.5份，碳还原剂1～2份，先将上述原料加工粉碎成细粉料，混匀，逐步加入电弧炉中通电加温熔化，熔炼温度在2000℃～3000℃，熔炼时间约为25～45分钟，提起电极，合成料在电弧炉中降温冷却24～48小时，凝固成块，或熔炼后的高温合成料液浇铸入碳砖容器或水冷却罐中冷却，凝固成块，再将冷却成块的合成料擂碎，分选，粉碎加工。

碳还原剂可为石墨电极、焦炭、石油焦、沥青焦、木炭等，细粉料干混可在V型混料机中进行，约30～45分钟后，喷入1～2份的水，再湿混约5分钟，粉料粒度约＜0.5mm，在电弧炉冷却的合成料块，在电极中心区为一级料块，在电极周围附近的为二级料块，其余为欠熔料，将一、二级料块在擂碎场擂碎，去碳粒、杂质、磁选除铁，并根据需要加工粉碎成所需粒度，分为一级镁铝锆成品合成料，二级镁铝锆合成料，欠熔料回炉重新熔炼，或将浇铸泠却成块的镁铝锆合成料块擂碎分选去碳粒，杂质，磁选除铁加工合成所需粒度的镁铝锆合成料。

本发明具有有益的积极效果：

(1)镁铝锆合成料将成为具有抗侵蚀，耐高温，抗热震的新一代优良的耐火材料。

(2)经显微结构研究表明，由于ZrO₂与CaO结合生成一种熔点高达2345℃的CaZrO₃物质，ZrO₂在材料内部吸收对尖晶石有着分解作用的CaO，并生成CaO·ZrO₂，提高了高温强度，并对渣的渗透起到阻止作用。由于CaO·ZrO₂形成后封闭了气孔，阻塞低熔硅酸盐相向周围渗透的通道，阻止了低熔物对方镁石—尖晶石的浸润。由于CaZrO₃与MgO的热膨胀系数不同，从而形成显微裂纹，可以缓解热应力的作用。高温时膨胀裂纹愈合，阻止渣的渗透，低温时裂纹分开，分散应加CaZrO₃将气孔封闭，使贯通的气孔变成封闭气孔。而且ZrO₂可吸收基体中或渣中的CaO，优化渣中组合，并形成原位生长的高熔点、高抗侵蚀的CaZrO₃带层结构，封闭气孔及裂纹，阻止熔渣的进一步侵蚀，保护尖晶石相不受CaO进一步的分解。由于加入ZrO₂材料而形成的MgO-MgAl₂O₄-CaZrO₃系统，具有特殊的显微结构，优势互补，具有很好的热震稳定性，抗渣性和高温强度，所以是一个极佳的合成耐火材料之一。

(3)应用实践证明，当ZrO₂引入到MgO-MgAl₂O₄系耐火材料中，使该材料对于富CaO熔渣具有很高的抗侵蚀能力。也可以提高MgO-MgAl₂O₄系耐火材料在水泥回转窑烧成带上使用的耐侵蚀性、耐剥落性结构以及物料的附着能力。

(4)电熔镁铝锆合成材料的理化指标见下表：

项目                         化学成份(％) 显气孔率 (％) 体积密度 (l/cm³) MgO Al₂O₃ ZrO₂ CaO SiO₂ Fe₂O₃ TiO₂ -- --一级块 88.89 5.01 4.26 0.80 0.90 0.44 -- 3.7 3.55二级块 87.12 4.74 5.70 0.71 1.12 0.56 0.02 4.0 3.51

(四)附图说明：

图1，为电熔镁铝锆合成料化砣生产方法工艺路线方框图。

图2，为电熔镁铝锆合成料浇铸生产方法工艺路线方框图。

(五)具体实施方式：

实施例一、重量份以公斤为单位，菱镁矿石料740kg，工业氧化铝粉24kg，氧化锆采用电熔脱硅锆24kg，将上述原料粉碎成粒度小于0.5mm的细粉，在V型混料机干混40分钟后，喷入15.76kg水，再湿混5～10分钟，逐步加入电弧炉中，通电加温溶化，电压400V，电流1600A，溶化温度2000℃～3000℃，熔炼32分钟，提起电极，加盖，断电降温冷却40小时，合成料在电弧炉中凝固成块，将冷却好的合成料块运到擂碎场的铁砧上，用电磁铁吸附钢珠至一定高度然后断电从空中落下，把合成料凝固块砸碎，砸碎后得到大小不同的碎块进行分选，电极中心区的碎块为一级块料，电极周围的为二级块料，其余为欠熔料，将欠熔料的碳粒等杂物清除后重新回炉熔化，选出的一、二级块料，分别粉碎加工至所需粒级，经磁选除铁包装入库成为镁铝锆合成料。

或者当熔炼好的高温合成料液浇铸入碳砖容器中，让其冷却凝固成块料，取出块料后擂碎，其加工方法同上所述，不再重述。能够生产出约403kg镁铝锆合成料，浇铸法的优点是可以进半连续生产，热能利用率高，生产效率高，电力和料耗较低，但浇注法缺点是：高温液料泠却过快，不利于镁铝锆合成料晶体生长，难以得到大结晶，高质量合成料。前述生产方法也称化砣法，这种方法的优点是高温合成料液在自身电弧炉断电后缓慢冷却，在电极中心还形成大结晶高质量的镁铝锆合成料，欠熔料重新熔化，产品级高，质量也高，但化砣法的缺点是，生产效率较低，无法进行连续或半连续生产。

实施例二、重量单位公斤，配料菱镁矿石716kg，化学氧化锆8kg，其生产方法同实施例一，不重述。生产出约370kg镁铝锆合成料。

实施例三、重量单位公斤，配料轻烧镁砂712kg，氧化铝粉32kg，化学氧化锆16kg，生产方法同实施例一，不重述。可得镁铝锆合成料约748kg。

实施例四、重量单位公斤，配料电熔镁砂712kg，氧化铝粉48kg，电熔脱硅锆48kg，生产方法同实施例一，不重述。可得镁铝锆合成料约796kg。

实施例五、重量份单位公斤，菱镁矿石料1140kg，氧化铝粉42kg，锆英砂36kg，石墨电极粉9kg，生产方法同实施例一，不重述。可得镁铝锆合成料约620kg。

实施例六、重量单位公斤，配料菱镁矿石料720kg，氧化铝粉20kg，锆英砂28kg，石油焦8kg，生产方法同实施例一，不重述。可得镁铝锆合成料约390kg。

实施例七、重量单位公斤，配料轻烧镁砂或电熔镁砂486kg，氧化铝36kg，锆英砂42kg，石墨电极12kg，生产方法同实施例一，不重述。可得镁铝锆合成粉约550kg。

实施例八、重量单位公斤，配料电熔镁砂776kg，氧化铝粉65.6kg，锆英砂76kg，石墨极粉16kg，生产方法同实施一，不重述。可得镁铝锆合成粉约890kg。