Ausmelt炉内衬用铬刚玉质耐火材料的研究与制备

摘要

铝铬渣是铝热还原反应冶炼铬铁合金或金属铬所产生的炉渣，由于比重不同，浮于铬铁合金或金属铬上层易于分离。经过特殊工艺进行均化、除杂和成分调节处理后，便可作为一种优质耐火资源----铬刚玉使用。长期以来如何对铝铬渣进行有效的资源化利用已经引起国内外材料工作者和环保部门的高度关注和重视。澳斯麦特炉是火法工艺炼铜的冰铜冶炼设备，目前主要使用镁铬砖作为内衬材料。澳斯麦特炉中，熔渣粘度小且浸润性强和渗透性强，因此用镁铬砖结构剥落。铬刚玉质耐火材料力学性能好、高温性能好和抗渣性能强，砖内的成分与熔渣中FeO和SiO2发生反应，产生的高熔点的化合物或低共熔物，使熔渣的粘度提高，可大幅度降低熔渣的渗透，这些优良的性能使其在澳斯麦特炉内衬砖的使用与资源化利用上有着重大的意义和广阔的前景。
　　本研究主要内容包括：⑴炉渣中FeO与砖中成分生成高熔点的尖晶石保护层，从而使其侵蚀性能得以提高。⑵以铝铬渣制备的铬刚玉作为主要原料，烧成温度的提高有助于提高试样的致密度和强度。综合考虑，烧成温度为1600℃×3h，铬绿加入量为3％时，烧成后的铬刚玉试样致密性较好、烧后冷态抗折强度和耐压强度较高、热震稳定性较好。⑶添加剂改善铬刚玉质耐火材料的性能:添加部分稳定ZrO2烧结过程中具有相变增韧的作用，提高试样的热稳定性;铬矿细粉的加入有助于提高铝铬固溶体的固溶程度，提高试样的致密度和抗渣性能;添加TiO2既可促进烧结又能提高试样的热震稳定性。⑷通过对中试和工业化实验所得产品的性能检测，可以认为扩大生产的200T铬刚玉质耐火材料完全可以取代奥镁公司的镁铬质耐火材料用于澳斯麦特炉作为内衬材料。

目录

声明

摘要

前言

第1章 文献综述

1．1 铝铬渣简介

1．1．1 铝铬渣的产生

1．1．2 铝铬渣的处理与应用

1．1．3 铝铬渣高温熔融法制备铬刚玉

1．2．1 有色金属冶炼工艺

1．2．2 Ausmelt炉工作原理

1．2．3 Ausmelt炉内衬砖侵蚀机理

1．3 Ausmelt炉炉衬常用耐火材料

1．3．1 优质铝硅系材料

1．3．2 镁铬质耐火材料

1．3．3 铝铬质耐火材料

1．3．4 铬刚玉质耐火材料的性能改善

1．4．1 研究背景

1．4．2 研究意义

1．4．3 研究内容

第2章 研究方法及实验原料

2．1 试验仪器及设备

2．2．1 试验流程及研究方法

2．2．2 高温抗折强度的检测方法

2．2．3 抗热震性的检测方法

2．2．4 抗渣侵蚀性的检测方法

2．2．5 技术路线

2．3．1 原料种类

2．3．2 原料化学成分分析

2．3．3 铬刚玉的形貌及性能

第3章 铬刚玉质耐火材料侵蚀机理的分析

3．1 试验过程

3．2．1 物相分析

3．2．2 显微结构分析

3．3 本章小结

第4章 澳斯麦特炉内衬用铬刚玉砖的制备

4．1．1 实验配方

4．1．2 实验结果及分析

第5章 添加剂对铬刚玉质耐火材料性能的影响

5．1 PSZ对铬刚玉质耐火材料性能的影响

5．1．1 试验配方

5．1．2 实验结果及分析

5．2 铬矿细粉添加量对铬刚玉质耐火材料性能的影响

5．2．1 试验配方

5．2．2 实验结果及分析

5．3 添加剂TiO2对铬刚玉质耐火材料性能的影响

5．3．1 试验配方

5．3．2 实验结果及分析

5．4 本章小结

第6章 放大实验

6．1 应用实验

6．1．1 性能指标

6．1．2 动态抗渣试验

6．2 放大实验

6．2．1 性能指标

6．2．2 动态抗渣实验

6．3 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术成果