本發(fā)明屬于磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚及其制備方法。

背景技術(shù)：

貧鐵礦是指氧化鐵含量較低的鐵礦石，一般Fe₂O₃含量為30~40wt%，甚至更低。貧鐵礦中含有大量脈石，在冶煉過程中易產(chǎn)生大量熔渣，且增加燃料消耗，降低設(shè)備的生產(chǎn)率。此外，貧鐵礦中的脈石含有大量雜質(zhì)元素，影響鋼鐵質(zhì)量。因此，貧鐵礦入爐前要進(jìn)行磁化焙燒預(yù)處理（便于鐵礦磁選），以提高鐵含量、降低脈石含量和減少有害元素。

磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯是貧鐵礦預(yù)處理的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦和黃鐵礦等弱磁性貧鐵礦的焙燒預(yù)處理。在磁化焙燒過程中，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯因遭受大量低熔相的侵蝕和滲透而容易形成“結(jié)圈”（薛生暉，等.“菱褐鐵礦回轉(zhuǎn)窯磁化焙燒技術(shù)研究現(xiàn)狀”，《礦冶工程》，2012，32(z1)：pp42~45），嚴(yán)重影響磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這對貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚提出了嚴(yán)格的要求。

目前，貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚主要為“莫來石磚”和“莫來石-碳化硅澆注料/預(yù)制件”（付向輝，等.“大型工業(yè)磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈研究及預(yù)防控制”，《有色金屬（選礦部分）》，2013，(z1)：pp236~239）。

采用莫來石磚作為貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚，不僅耐火度高，且具有良好的機(jī)械力學(xué)性能（耐磨損）和抗化學(xué)腐蝕性能，但莫來石磚在高溫條件下易與熔渣中的CaO、SiO₂等成分發(fā)生反應(yīng)，被熔渣消耗，降低了莫來石磚的使用壽命。

采用莫來石-碳化硅澆注料/預(yù)制件作為貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚，雖其高溫力學(xué)和熱學(xué)性能優(yōu)良，尤其SiC的引入增強(qiáng)了襯磚的抗熔渣侵蝕和抗沖刷性能，但莫來石-碳化硅澆注料/預(yù)制件的導(dǎo)熱系數(shù)大，增大了貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯窯體的熱散失，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯筒體溫度偏高而變形，且SiC的氧化也影響了貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚的使用壽命。

此外，莫來石、碳化硅等耐火原料成本較高，莫來石-碳化硅質(zhì)耐火材料的制備工藝復(fù)雜（尤其SiC的抗氧化工藝），這更加增大了貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚的開發(fā)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單和成本低廉的貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚的制備方法，用該方法制備的貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚的抗渣侵蝕性強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)小和冷態(tài)耐壓強(qiáng)度大。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：以60~65wt%的高純鎂砂顆粒為骨料，以10~15wt%的ρ-Al₂O₃微粉、20~25wt%的輕燒鎂砂細(xì)粉和1~4wt%的三氧化二鎳微粉為基質(zhì)料；按所述骨料的含量和所述基質(zhì)料的成分及含量進(jìn)行配料，先將所述基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻；然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和5~8wt%的鋯溶膠，混合均勻，振動成型，25~30℃條件下養(yǎng)護(hù)12~24小時(shí)，在180~200℃條件下干燥12~18小時(shí)；最后置于馬弗爐中，以3~5℃/min的升溫速率升溫至1500~1600℃，保溫1~2小時(shí)，隨爐冷卻，制得貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚。

所述高純鎂砂顆粒的主要化學(xué)成分是：MgO含量≥97wt%，SiO₂含量≤1wt%；高純鎂砂顆粒的粒度為0.1~5mm。

所述ρ-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量≥98wt%；ρ-Al₂O₃微粉的粒度為60~80μm。

所述輕燒鎂砂細(xì)粉的MgO含量≥97wt%；輕燒鎂砂細(xì)粉的粒度為60~80μm。

所述三氧化二鎳微粉的Ni₂O₃含量≥99wt%；三氧化二鎳微粉的粒度為60~80μm。

所述鋯溶膠的ZrO₂含量為15~20wt%。

由于采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

1、本發(fā)明所用原料成本低廉，無需特殊的制備設(shè)備和處理技術(shù)，節(jié)省勞動力資源，工藝流程簡單。

2、本發(fā)明通過燒成過程中原位形成尖晶石固溶體，增強(qiáng)了貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚的致密度，進(jìn)而提高了材料的抗渣侵蝕性和冷態(tài)耐壓強(qiáng)度。

3、本發(fā)明利用原料組分的分解反應(yīng)造孔，并結(jié)合溶膠膠粒的表面效應(yīng)對材料內(nèi)的氣孔尺寸微細(xì)化，進(jìn)而降低了貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚的導(dǎo)熱系數(shù)。

本發(fā)明所制備的貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚經(jīng)測定：1500℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為1~6%；導(dǎo)熱系數(shù)（500℃溫度條件下測定）為7.2~7.7W/(m·K)；冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為70~75MPa。

因此，本發(fā)明具有成本低廉和工藝流程簡單的特點(diǎn)；所制備的貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚的抗渣侵蝕性強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)小和冷態(tài)耐壓強(qiáng)度大。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。

為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式中所涉及的骨料、基質(zhì)料和硅溶膠統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述：

所述高純鎂砂顆粒的主要化學(xué)成分是：MgO含量≥97wt%，SiO₂含量≤1wt%；高純鎂砂顆粒的粒度為0.1~5mm。

所述ρ-Al₂O₃微粉的Al₂O₃含量≥98wt%；ρ-Al₂O₃微粉的粒度為60~80μm。

所述輕燒鎂砂細(xì)粉的MgO含量≥97wt%，輕燒鎂砂細(xì)粉的粒度為60~80μm。

所述三氧化二鎳微粉的Ni₂O₃含量≥99wt%，三氧化二鎳微粉的粒度為60~80μm。

所述鋯溶膠的ZrO₂含量為15~20wt%。

實(shí)施例1

一種貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚及其制備方法。以60~62wt%的高純鎂砂顆粒為骨料，以10~12wt%的ρ-Al₂O₃微粉、23~25wt%的輕燒鎂砂細(xì)粉和1~3wt%的三氧化二鎳微粉為基質(zhì)料；按所述骨料的含量和所述基質(zhì)料的成分及含量進(jìn)行配料，先將所述基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻；然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和5~7wt%的鋯溶膠，混合均勻，振動成型，25~30℃條件下養(yǎng)護(hù)12~24小時(shí)，在180~200℃條件下干燥12~18小時(shí)；最后置于馬弗爐中，以3~5℃/min的升溫速率升溫至1500~1600℃，保溫1~2小時(shí)，隨爐冷卻，制得貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚。

本實(shí)施例所制備的貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚經(jīng)測定：1500℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為1~3%；導(dǎo)熱系數(shù)（500℃溫度條件下測定）為7.2~7.4W/(m·K)；冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為70~72MPa。

實(shí)施例2

一種貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚及其制備方法。以61~63wt%的高純鎂砂顆粒為骨料，以11~13wt%的ρ-Al₂O₃微粉、22~24wt%的輕燒鎂砂細(xì)粉和1~3wt%的三氧化二鎳微粉為基質(zhì)料；按所述骨料的含量和所述基質(zhì)料的成分及含量進(jìn)行配料，先將所述基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻；然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和5~7wt%的鋯溶膠，混合均勻，振動成型，25~30℃條件下養(yǎng)護(hù)12~24小時(shí)，在180~200℃條件下干燥12~18小時(shí)；最后置于馬弗爐中，以3~5℃/min的升溫速率升溫至1500~1600℃，保溫1~2小時(shí)，隨爐冷卻，制得貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚。

本實(shí)施例所制備的貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚經(jīng)測定：1500℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為2~4%；導(dǎo)熱系數(shù)（500℃溫度條件下測定）為7.3~7.5W/(m·K)；冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為71~73MPa。

實(shí)施例3

一種貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚及其制備方法。以62~64wt%的高純鎂砂顆粒為骨料，以12~14wt%的ρ-Al₂O₃微粉、21~23wt%的輕燒鎂砂細(xì)粉和2~4wt%的三氧化二鎳微粉為基質(zhì)料；按所述骨料的含量和所述基質(zhì)料的成分及含量進(jìn)行配料，先將所述基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻；然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和6~8wt%的鋯溶膠，混合均勻，振動成型，25~30℃條件下養(yǎng)護(hù)12~24小時(shí)，在180~200℃條件下干燥12~18小時(shí)；最后置于馬弗爐中，以3~5℃/min的升溫速率升溫至1500~1600℃，保溫1~2小時(shí)，隨爐冷卻，制得貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚。

本實(shí)施例所制備的貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚經(jīng)測定：1500℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為3~5%；導(dǎo)熱系數(shù)（500℃溫度條件下測定）為7.4~7.6W/(m·K)；冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為72~74MPa。

實(shí)施例4

一種貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚及其制備方法。以63~65wt%的高純鎂砂顆粒為骨料，以13~15wt%的ρ-Al₂O₃微粉、20~22wt%的輕燒鎂砂細(xì)粉和2~4wt%的三氧化二鎳微粉為基質(zhì)料；按所述骨料的含量和所述基質(zhì)料的成分及含量進(jìn)行配料，先將所述基質(zhì)料混勻，再將混勻后的基質(zhì)料加入所述骨料中，混合均勻；然后外加占所述基質(zhì)料與所述骨料之和6~8wt%的鋯溶膠，混合均勻，振動成型，25~30℃條件下養(yǎng)護(hù)12~24小時(shí)，在180~200℃條件下干燥12~18小時(shí)；最后置于馬弗爐中，以3~5℃/min的升溫速率升溫至1500~1600℃，保溫1~2小時(shí)，隨爐冷卻，制得貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚。

本實(shí)施例所制備的貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚經(jīng)測定：1500℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為4~6%；導(dǎo)熱系數(shù)（500℃溫度條件下測定）為7.5~7.7W/(m·K)；冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為73~75MPa。

本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

1、本具體實(shí)施方式所用原料成本低廉，無需特殊的制備設(shè)備和處理技術(shù)，節(jié)省勞動力資源，工藝流程簡單。

2、本具體實(shí)施方式通過燒成過程中原位形成尖晶石固溶體，增強(qiáng)了貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚的致密度，進(jìn)而提高了材料的抗渣侵蝕性和冷態(tài)耐壓強(qiáng)度。

3、本具體實(shí)施方式利用原料組分的分解反應(yīng)造孔，并結(jié)合溶膠膠粒的表面效應(yīng)對材料內(nèi)的氣孔尺寸微細(xì)化，進(jìn)而降低了貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚的導(dǎo)熱系數(shù)。

本具體實(shí)施方式所制備的貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚經(jīng)測定：1500℃×3h靜態(tài)坩堝法抗渣實(shí)驗(yàn)侵蝕指數(shù)為1~6%；導(dǎo)熱系數(shù)（500℃溫度條件下測定）為7.2~7.7W/(m·K)；冷態(tài)耐壓強(qiáng)度為70~75MPa。

因此，本具體實(shí)施方式具有成本低廉和工藝流程簡單的特點(diǎn)；所制備的貧鐵礦磁化焙燒回轉(zhuǎn)窯襯磚的抗渣侵蝕性強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)小和冷態(tài)耐壓強(qiáng)度大。