專利名稱：一種鋁鉻—莫來石質(zhì)耐火材料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，特別涉及一種鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著資源能源的日漸緊張、環(huán)境問題的持續(xù)惡化，開發(fā)利用工業(yè)廢棄物并具有一定使用意義的技術(shù)將越來越受到重視。鋁鉻渣是以鉻鐵礦為原料，金屬鋁為還原劑，冶煉鉻合金時形成的爐渣，也稱鉻渣。該爐渣Al203+Cr203質(zhì)量百分含量在82%以上，并含有質(zhì)量百分含量8 12%的鐵等氧化物的固體雜質(zhì)，耐火度大于1580°C的，可進行資源再利用，生產(chǎn)有色金屬冶煉用耐火材料原料。有色金屬爐窯用耐火材料工作環(huán)境惡劣，在冶煉過程中耐火材料表面組分會因高溫金屬液蝕侵而進入熔融金屬中，影響產(chǎn)品質(zhì)量，特別是生產(chǎn)高純度的金屬或合金時，尤為突出。另外，冶煉過程中要求耐火材料具有較好的抗熱震性，在急冷、急熱條件下能較少形成裂紋，產(chǎn)生剝落，滿足一定的使用壽命。而鋁鉻質(zhì)耐火材料由于其熱震穩(wěn)定性差，導(dǎo)致耐火性能總體上還不夠理想，因而鋁鉻質(zhì)耐火材料在某些應(yīng)用領(lǐng)域受到一定的限制。查閱專利文獻，中國專利公開(公告)號CN1227202，名稱為“利用鉻冶煉渣生產(chǎn)耐火材料鋁鉻磚的工藝方法”，提出了一種以鋁鉻渣單獨作為原料進行配料，壓制成制品應(yīng)用于生產(chǎn)的方案。該方法存在的問題是熱震穩(wěn)定性差，不能滿足現(xiàn)場對耐火磚的性能要求。另外一篇文獻，中國專利公開(公告)號CN101066876，名稱為“用鋁鉻渣制成高級耐火材料的生產(chǎn)工藝”，提出了一種對鋁鉻渣本身進行化學(xué)方法處理，除去低熔點的堿性氧化物，該方法生產(chǎn)成本會大幅提高。莫來石是Al2O3-SiO2 二元系中常壓下唯一穩(wěn)定存在的二元化合物，化學(xué)式為3A1203 2Si02，通常用燒結(jié)法或電熔法等人工合成，是一種優(yōu)質(zhì)的耐火材料，它具有膨脹均勻、熱震穩(wěn)定性極好、荷重軟化點高、高溫蠕變值小、硬度大、抗化學(xué)腐蝕性好等特點，但天然莫來石非常少，加工成本較高，其更適合作為一種添加劑使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種有色冶金用鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料及其生產(chǎn)方法，提高了材料的熱震穩(wěn)定性、降低了氣孔率。本發(fā)明提供的鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料其質(zhì)量百分比組分含量如下鋁鉻渣87% 95%電熔莫來石5 % 13 %上述鋁鉻渣含Al2O3質(zhì)量百分比70 72% ;含Cr2O3質(zhì)量百分比10 12% ;上述電熔莫來石含3A1203 2Si02質(zhì)量百分比90 95%。本發(fā)明提供的鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)方法包括以下步驟

a.原材料及加工，取工業(yè)鋁鉻渣和電熔莫來石，將鋁鉻渣和電熔莫來石分別進行粉碎和細(xì)磨，粉碎和細(xì)磨的粒度為5mm以下。b.磁選處理，將粉碎和細(xì)磨后的鋁鉻渣進行磁選處理，去除其中的鐵磁性物質(zhì)。c.篩分，篩選分出的鋁鉻渣和電熔莫來石的各級粒度，分級粒度分別為3_2mm ；
2-1mm ;1-Omm ; 180 目和 325 目。d.混練，將質(zhì)量百分比87% 95%，粒度為3mm-325目的鋁鉻渣與質(zhì)量百分比5 % 13 %，粒度為3mm-180目的電熔莫來石混合，再加入物料總量質(zhì)量百分比3 % 5 %的紙漿廢液結(jié)合劑，攪拌均勻。e.成型與制品，將上述混煉的物料壓制成各種形狀的坯體，經(jīng)1350°C -1500°C高溫?zé)?，保?0-12小時成為制品。本發(fā)明與現(xiàn)有的鋁鉻耐火材料及其生產(chǎn)方法相比，其顯著的有益效果在于本發(fā)明的特點是將鋁鉻渣、電熔莫來石進行配合，結(jié)合劑選用紙漿廢液，生產(chǎn)鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料。充分利用了鋁鉻渣這種工業(yè)生產(chǎn)廢棄物。鋁鉻渣主要礦物相是鉻剛玉，制成的耐火材料主要缺點是熱震穩(wěn)定性差。本發(fā)明為提高其熱震穩(wěn)定性，引入了第二固相即莫來石及適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合劑。由于莫來石與鉻剛玉的熱膨脹系數(shù)不同，在高溫下接觸部位產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應(yīng)力，產(chǎn)生微細(xì)裂紋，此裂紋不明顯降低強度，可以釋放熱應(yīng)力。在實驗室采用水急冷法對制品抗熱震性進行檢測由原來的2次提高到8次。從而改善了材料的熱震穩(wěn)定性，本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品使用壽命長，能較好的滿足有色冶金爐窯生產(chǎn)要求。
具體實施例方式下面用實施例詳細(xì)描述本發(fā)明實施例1 將含Al2O3質(zhì)量百分比為70 72%，含Cr2O3質(zhì)量百分比為10 12 %的鋁鉻渣；含3A1203 2Si02質(zhì)量百分比為90 95%的電熔莫來石分別進行粉碎和細(xì)磨，粉碎和細(xì)磨的粒度為5-0. 044mm。將鋁鉻渣進行磁選處理，去除其中的鐵磁性物質(zhì)，將粉碎和細(xì)磨的鋁鉻渣篩分，進行粒度分級，分別為3-2mm、2-lmm、l-0mm、180目、325目；將粉碎和細(xì)磨的電熔莫來石篩分，進行粒度分級，分別為3-2mm、180目。然后，取上述質(zhì)量百分比為92%的鋁鉻渣，鋁鉻渣的各級粒度的質(zhì)量百分比為3-2_35%、2-lmm6%、l-0mml8%、180目20%、325目13%，取上述質(zhì)量百分比為8 %電熔莫來石，電熔莫來石的粒度為3-2mm，再加入物料總質(zhì)量百分比為3%的紙漿廢液結(jié)合劑，將上述物料進行混合攪拌。用摩擦壓磚機，在200MPa壓力下壓制成型，經(jīng)1500°C高溫?zé)?，保?2小時成為制品，形成鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料。實施例2將含Al2O3質(zhì)量百分比為70 72%，含Cr2O3質(zhì)量百分比為10 12%的鋁鉻渣；含3A1203 2Si02質(zhì)量百分比為90 95%的電熔莫來石分別進行粉碎細(xì)磨，粉碎和細(xì)磨的粒度為5-0. 044mm。將鋁鉻渣進行磁選處理，去除其中的鐵磁性物質(zhì)，將粉碎和細(xì)磨的鋁鉻渣篩分，進行粒度分級，分別為3-2mm、2-lmm、l-0mm、180目、325目；將粉碎和細(xì)磨的電熔莫來石篩分，進行粒度分級，分別為3-2mm、180目。然后，取上述質(zhì)量百分比87%的鋁鉻渣，鋁鉻渣的各級粒度的質(zhì)量百分比為3-2_35%、2-lmm6%、l-0mml8%、180目15%、325目13%,取上述電熔莫來石,其中3-2mm的質(zhì)量百分比為8%、180目的質(zhì)量百分比為5%，再加入物料總質(zhì)量百分比為5%紙漿廢液結(jié)合劑，將上述物料進行混合攪拌。用摩擦壓磚機，在200MPa壓力下進行成型，經(jīng)1500°C高溫?zé)?，保?2小時成為制品。形成鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料。實施例3將含Al2O3質(zhì)量百分比為70 72%，含Cr2O3質(zhì)量百分比為10 12%的鋁鉻渣；含3A1203 2Si02質(zhì)量百分比為90 95%的電熔莫來石分別進行粉碎細(xì)磨，粉碎和細(xì)磨的粒度為5-0. 044mm。將鋁鉻渣進行磁選處理，去除其中的鐵磁性物質(zhì)，將粉碎和細(xì)磨的鋁鉻渣篩分，進行粒度分級，分別為3-2mm、2-lmm、l-0mm、180目、325目；將粉碎和細(xì)磨的電熔莫來石篩分，進行粒度分級，分別為3-2mm、180目。然后，取上述質(zhì)量百分比為95%的鋁鉻渣，鋁鉻渣的各級粒度質(zhì)量百分比為3-2mm43%、2-lmm6%、l-0mml8%、180目15%、325目13%,取上述180目電熔莫來石質(zhì)量百分比為5%，再加入物料總質(zhì)量百分比為5%紙漿廢液結(jié)合劑，將上述物料進行混合攪拌。用摩擦壓磚機，在200MPa壓力下進行成型，經(jīng)1500°C高溫?zé)?保溫12小時成為制 品，形成鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料。
權(quán)利要求
1.一種鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料，其特征在于該耐火材料質(zhì)量百分比組分含量如下 鋁鉻渣87% 95% 電熔莫來石 5% 13% 上述鋁鉻渣含Al2O3質(zhì)量百分比70 72% ;含Cr2O3質(zhì)量百分比10 12% ; 上述電熔莫來石含3A1203 2Si02質(zhì)量百分比90 95 %。
2.權(quán)利要求1所述的鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法包括以下步驟 a.原材料及加工，取工業(yè)鋁鉻渣和電熔莫來石，將鋁鉻渣和電熔莫來石分別進行粉碎和細(xì)磨，粉碎和細(xì)磨的粒度為5mm以下； b.磁選處理，將粉碎和細(xì)磨后的鋁鉻渣進行磁選處理，去除其中的鐵磁性物質(zhì)； c.篩分，篩選分出的鋁鉻渣和電熔莫來石的各級粒度，分級粒度分別為3-2mm；2-lmm ；1-Omm； 180 目和 325 目； d.混練，將質(zhì)量百分比87% 95%，粒度為3mm-325目的鋁鉻渣與質(zhì)量百分比5% 13%，粒度為3mm-180目的電熔莫來石混合，再加入物料總量質(zhì)量百分比3% 5%的紙漿廢液結(jié)合劑，攪拌均勻； e.成型與制品，將上述混練的物料壓制成各種形狀的坯體，經(jīng)1350°C-1500°C高溫?zé)桑?0-12小時成為制品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟d中取質(zhì)量百分比為92%的鋁鉻渣，鋁鉻渣的各級粒度的質(zhì)量百分比為3-2mm35%、2-lmm6%U-0mml8%U80目20%、325目13%，取質(zhì)量百分比為8%電熔莫來石，電熔莫來石的粒度為3-2_，再加入物料總質(zhì)量百分比為3%的紙漿廢液結(jié)合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟d中取質(zhì)量百分比87 %的鋁鉻渣，鋁鉻渣的各級粒度的質(zhì)量百分比為3-2mm35 %>2-lmm6 %、l-0mml8%、180目15%、325目13%，取電熔莫來石，其中3_2mm的質(zhì)量百分比為8%、180目的質(zhì)量百分比為5%，再加入物料總質(zhì)量百分比為5%紙漿廢液結(jié)合劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟d中取質(zhì)量百分比為95 %的鋁鉻渣，鋁鉻渣的各級粒度質(zhì)量百分比為3-2mm43 %>2-lmm6 %、l-0mml8%U80目15%、325目13%，取180目電熔莫來石質(zhì)量百分比為5%，再加入物料總質(zhì)量百分比為5%紙漿廢液結(jié)合劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟e中采用大于IOOMPa的摩擦壓磚機壓制成型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料及其生產(chǎn)方法，提高了材料的熱震穩(wěn)定性，降低了氣孔率。鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料其質(zhì)量百分比組分如下鋁鉻渣87％～95％；電熔莫來石5％～13％。鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)方法包括原材料及加工；磁選處理；篩分；混練；成型與制品。本發(fā)明的特點是將鋁鉻渣、電熔莫來石進行配合，結(jié)合劑選用紙漿廢液，生產(chǎn)鋁鉻-莫來石質(zhì)耐火材料，充分利用了鋁鉻渣這種工業(yè)生產(chǎn)廢棄物。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品使用壽命長，能較好的滿足有色冶金爐窯生產(chǎn)要求。
文檔編號C04B35/66GK103058672SQ20111032145
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者鄭麗君, 劉峰, 張國棟, 劉海嘯 申請人:遼寧科技大學(xué)