[发明专利]炼铜转炉下部用氧化镁-镁橄榄石-碳复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种炼铜转炉下部用氧化镁‑镁橄榄石‑碳复合材料及其制备方法。其技术方案是：先以35～55wt％的电熔镁砂颗粒、10～30wt％的镁橄榄石颗粒、6～16wt％的轻烧镁砂细粉、5～15wt％的叶腊石细粉、3～7wt％的土状石墨微粉、3～7wt％的Si₂N₂O/SiC/TiC/TiCN/C复合粉体、1～3wt％的单质硅细粉、2～5wt％的钛碳化铝细粉和2～5wt％的一氧化锰细粉为原料，再外加所述原料2～5wt％的氧化锆溶胶和3～5wt％的钴改性酚醛树脂，搅拌均匀，成型，干燥；在埋碳气氛和1200～1400℃的条件下保温2～8h，即得炼铜转炉下部用氧化镁‑镁橄榄石‑碳复合材料。本发明所制制品具有环境友好、微孔率高、抗热震性能好和抗冰铜‑熔渣渗透侵蚀性能优良的特点。

技术领域

本发明属于炼铜转炉用含碳耐火材料领域。具体涉及一种炼铜转炉下部用氧化镁-镁橄榄石-碳复合材料及其制备方法。

背景技术

炼铜转炉是冰铜吹炼过程中重要的冶炼设备。吹炼过程中，向转炉内的冰铜中鼓入空气，FeS被优先氧化成FeO并与外加的石英反应进入熔渣；随后Cu₂S通过氧化去硫，得到含量98％以上的粗通。

目前，炼铜转炉内衬材料普遍采用镁铬砖，虽然该砖在熔渣中的溶解度较低，但镁铬砖难以烧结，结构较疏松，显气孔率高且孔径较大。在炼铜转炉下部，内衬材料直接和渗透性很强的冰铜接触；且由于氧分压较低，熔渣中铁元素主要以渗透性和侵蚀性均很强的FeO形式存在。长期使用过程发现，冰铜及熔渣会沿着炼铜转炉下部用镁铬砖的气孔渗入到砖体内部，并与材料组分发生反应，改变了耐火材料的原始结构，形成变质层。由于变质层的结构和性能与原砖层差异较大，导致部分耐火材料与砖体分离，形成剥落，造成炼铜转炉下部用镁铬砖严重损毁。

此外，在使用和用后堆放的过程中镁铬砖中的铬离子可能产生很强致癌作用的六价铬，大量使用镁铬砖势必会严重污染环境，威胁人和动物的健康。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种环境友好、微孔率高、抗热震性能好和抗冰铜-熔渣渗透侵蚀性能优良的炼铜转炉下部用氧化镁-镁橄榄石-碳复合材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先以35～55wt％的电熔镁砂颗粒、10～30wt％的镁橄榄石颗粒、6～16wt％的轻烧镁砂细粉、5～15wt％的叶腊石细粉、3～7wt％的土状石墨微粉、3～7wt％的Si₂N₂O/SiC/TiC/TiCN/C复合粉体、1～3wt％的单质硅细粉、2～5wt％的钛碳化铝细粉和2～5wt％的一氧化锰细粉为原料，再外加所述原料2～5wt％的氧化锆溶胶和3～5wt％的钴改性酚醛树脂，搅拌均匀，成型，干燥。然后在埋碳气氛和1200～1400℃的条件下保温2～8h，即得炼铜转炉下部用氧化镁-镁橄榄石-碳复合材料。

所述叶腊石细粉的SiO₂含量﹥70wt％，粒径﹤75μm。

所述土状石墨微粉的C含量﹥80wt％，粒径﹤5μm。

所述Si₂N₂O/SiC/TiC/TiCN/C复合粉体的制备方法是：将叶腊石细粉、氧化钛细粉与焦炭细粉按质量比(3～5)∶1∶1混合，即得混合料；在所述混合料中加入8～10wt％的酚醛树脂，用造粒机制得球形颗粒；将所述球形颗粒放入匣钵中，再将所述匣钵置于电炉中，炉内维持氮气气氛，气氛压力为0.01～0.03MPa，温度为1350～1550℃，保温2～4h，自然冷却至室温；破碎，细磨至粒度小于0.075mm，即得Si₂N₂O/SiC/TiC/TiCN/C复合粉体。

所述电熔镁砂颗粒的MgO含量﹥97wt％，粒径为0.1～5mm。

所述镁橄榄石颗粒的MgO含量﹥45wt％，粒径为0.1～3mm。