耐火材料及其制备方法与流程

本发明涉及耐火材料和制备耐火材料的方法。
背景技术：
：钒钛矿作为一种低成本低品质的复合铁矿资源，具有极高综合利用价值，如何用好钒钛矿，发挥资源的最大优势，全面回收铁钒钛一直是冶金界科研工作者努力目标。直接还原-熔分深还原工艺冶炼钒钛矿，其主要目的是综合回收铁、钒、钛，为了保持炉渣中较高的TiO2含量，冶炼过程中不能添加降低渣中TiO2品位的渣料，因此炉渣呈酸性。使用传统的碱性耐火炉衬蚀损速度较快，生产实践表明，现有耐火材料用于冶炼钒钛矿及钒钛DRI熔炼炉，炉渣蚀损量70-80kg/t.hm，因此，现有耐火材料既不经济也污染高钛炉渣，降低TiO2品位。使用碳质中性炉衬容易溶解入铁，损毁严重，同时由于铁水增碳，造成渣中TiO2的过还原，影响炉况顺行。因此为了满足全钒钛矿或钒钛DRI冶炼过程不加任何熔剂的工艺，降低冶炼耐火材料的化学蚀损和保持高钛炉渣不受污染，有必要开发一种耐高温、耐酸性渣化学侵蚀耐火砖。技术实现要素：本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备耐火材料的方法，利用该方法制备得到的耐火材料，抗酸性渣侵蚀能力强，冶炼成本低。根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备耐火材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将70-90份高钛渣、2-10份镁砂、3-10份氧化钙、5-10份石墨和2-4份粘结剂混合并装入模具，以便得到混合物料模型；将所述混合物料模型进行加热加压处理，以便得到加热加压产物；将所述加热加压产物进行第一保温保压处理，以便得到第一保温保压产物；将所述第一保温保压产物进行加热保压处理，以便得到加热保压产物；以及将所述加热保压产物进行第二保温保压处理，以便得到耐火材料。根据本发明实施例的制备耐火材料的方法，以高钛渣、镁砂、氧化钙、石墨和粘结剂为原料，在烧成过程中TiO2与氧化钙、氧化镁和石墨发生反应生成含镁黑钛石、钙钛矿、TiC等高熔点矿物，从而，利用该方法制备得到的耐火材料抗酸性渣侵蚀能力强，生产成本低。根据本发明的实施例，与现有耐火材料相比，高温炉采用本发明的耐火材料，耐火材料的侵蚀量降低80％，并且高温炉连续生产时间延长，检修周期增加，生产率提高8％。同时，侵蚀后的耐火材料进入炉渣，炉渣TiO2品位降低影响较小，冶炼成本降低80-230元。另外，根据本发明上述实施例的制备耐火材料的方法，还可以具有如下附加的技术特征：根据本发明的实施例，所述高钛渣的氧化钛含量不低于75％。根据本发明的实施例，所述高钛渣中，(75-85)质量％的所述高钛渣的粒径为500-1000微米，(25-15)质量％的所述高钛渣的粒径不大于80微米。根据本发明的实施例，所述镁砂的平均粒径为0.5-2毫米。根据本发明的实施例，所述氧化钙的平均粒径为90-120微米。根据本发明的实施例，所述石墨的平均粒径为2-4毫米。根据本发明的实施例，所述加热加压处理的温度为1400-1700摄氏度，压力不高于40MPa。根据本发明的实施例，所述第一保温保压处理的时间为40-100分钟。根据本发明的实施例，所述加热保压处理的温度为1800-2600摄氏度。根据本发明的实施例，所述第二保温保压处理的时间为120-480分钟。根据本发明的另一方面，本发明提供了一种耐火材料。根据本发明的实施例，所述耐火材料是利用前述的制备耐火材料的方法得到的。根据本发明的实施例的耐火材料，抗酸性渣侵蚀能力强，生产成本低。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1显示了根据本发明一个实施例的制备耐火材料的方法的流程示意图；图2显示了根据本发明一个实施例的高温炉加热的温度曲线示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备耐火材料的方法。参考图1，根据本发明的实施例，对该方法进行解释说明书，该方法包括：S100混合装模根据本发明的实施例，将70-90份高钛渣、2-10份镁砂、3-10份氧化钙、5-10份石墨和2-4份粘结剂混合并装入模具，得到混合物料模型。由此以高钛渣、镁砂、氧化钙、石墨和粘结剂为原料，在烧成过程中TiO2与氧化钙、氧化镁和石墨发生反应生成含镁黑钛石、钙钛矿、TiC等高熔点矿物。并且，由于TiO2熔点高于其他硅、钙、铝氧化物熔点，高钛渣的质量比高，使得到的耐火材料的熔点更高。根据本发明的实施例，高钛渣的氧化钛含量不低于75％。由此，高钛渣的氧化钛含量高，杂质含量少，使耐火材料的产率更高，杂质更少。根据本发明的实施例，高钛渣中，(75-85)质量％的高钛渣的粒径为500-1000微米，(25-15)质量％的高钛渣的粒径不大于80微米。由此，高钛渣的粒径小，可以与其它成份充分接触进行冶炼反应，并且，原料的粒径小，有利于降低后续的加热温度。根据本发明的实施例，镁砂的平均粒径为0.5-2毫米。由此，原料的粒径小，有利于降低后续的加热温度。根据本发明的实施例，所述氧化钙的平均粒径为90-120微米。由此，原料的粒径小，有利于降低后续的加热温度。根据本发明的实施例，所述石墨的平均粒径为2-4毫米。由此，原料的粒径小，有利于降低后续的加热温度。S200加热加压处理根据本发明的实施例，将混合物料模型进行加热加压处理，得到加热加压产物。由此，通过加热加压处理，使原料在加热煅烧的过程中结构更紧实。根据本发明的一些实施例，加热加压处理的温度为1400-1700摄氏度，压力不高于40MPa，换句话说，在加热过程中，温度逐渐升高，温度升高至1400-1700摄氏度就不再升温，同理，在加压过程中，压力不断升高，但压力不超过40MPa。由此，在温度条件下先初步进行紧实处理，通过分步紧实处理，使耐火材料的结构的紧密。根据本发明的一些实施例，该加热加压处理的是逐步升温加压的过程，可以根据实际生产需要，调整加热速率和加压速率，并且，加热速率和加压速率可以匀速的，也可以是变速的。并且，加热升温的过程可以是连续的，也可以在加热升温过程中穿插保温处理，即加热升温到一定温度，进行保温处理，使材料的内部结构进行均匀化处理，然后再进行加热生物，可以跟需要，穿插多次保温处理。S300第一保温保压处理根据本发明的实施例，将加热加压产物进行第一保温保压处理，得到第一保温保压产物。通过第一保温保压处理，使加热加压产物内部成份更均匀，便于后续的就该第一保温保压产物进行加热保压处理，使其更紧实。根据本发明的实施例，第一保温保压处理的时间为40-100分钟。由此，使加热加压产物内部成份充分进行均匀化处理，使得到的耐火材料结构更紧密。S400加热保压处理根据本发明的实施例，将所述第一保温保压产物进行加热保压处理，得到加热保压产物。由此，通过对第一保温保压产物进行加热保压处理，使其更紧实。根据本发明的一些实施例，加热保压处理的温度为1800-2600摄氏度，换句话说，在加热过程中，温度逐渐升高，温度升高至1800-2600摄氏度就不再升温。由此，在此高温范围内，耐火材料熔化更充分，使各成分混合地更加均匀，成品耐火材料孔隙率也更低。S500第二保温保压处理根据本发明的实施例，将加热保压产物进行第二保温保压处理，得到耐火材料。由此，使耐火材料的材质更均一，质量更好。根据本发明的一些实施例，第二保温保压处理的时间为120-480分钟。由此，使加加热保压产物内部成份充分进行均匀化处理，使得到的耐火材料结构更紧密。根据本发明实施例的制备耐火材料的方法，以高钛渣、镁砂、氧化钙、石墨和粘结剂为原料，在烧成过程中TiO2与氧化钙、氧化镁和石墨发生反应生成含镁黑钛石、钙钛矿、TiC等高熔点矿物，从而，利用该方法制备得到的耐火材料抗酸性渣侵蚀能力强，生产成本低。根据本发明的实施例，与现有耐火材料相比，高温炉采用本发明的耐火材料，耐火材料的侵蚀量降低80％，并且高温炉连续生产时间延长，检修周期增加，生产率提高8％。同时，侵蚀后的耐火材料进入炉渣，炉渣TiO2品位降低影响较小，冶炼成本降低80-230元。根据本发明的另一方面，本发明提供了一种耐火材料。根据本发明的实施例，耐火材料是利用前述的制备耐火材料的方法得到的。根据本发明的实施例的耐火材料，抗酸性渣侵蚀能力强，生产成本低。根据本发明的实施例，与现有耐火材料相比，高温炉采用本发明的耐火材料，耐火材料的侵蚀量降低80％，并且高温炉连续生产时间延长，检修周期增加，生产率提高8％。同时，侵蚀后的耐火材料进入炉渣，炉渣TiO2品位降低影响较小，冶炼成本降低80-230元。下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。实施例1以钛渣、镁砂、氧化钙和石墨为原料制备耐火砖，其中，钛渣的主要成份如表1所示，具体方法如下：(1)将钛渣、镁砂、氧化钙和石墨分别进行破碎细磨处理，得到各种粉末，钛渣粉末的粒度：500-800微米占70％，800-1000微米占15％，-80微米占15％，镁砂粉末的粒径为0.5-2mm、氧化钙粉末的粒径为90-120微米，石墨粉末的粒径为2-4mm。(2)将步骤(1)得到的原料粉末按质量比：镁砂：氧化钙：石墨＝70:10:10：10进行配料，将混好物料外加结合剂3％亚硫酸纸浆溶液混合搅拌，将混合搅拌均匀的物料倒入模具中，得到装模原料。(3)将装模原料送入高温炉内加热，当炉内温度升到1600℃时，开始对模具内耐火材料缓缓加压，加压到最大35MPa，保压60min，升温曲线如图2所示：﹤300℃，10℃/min；300-1000℃，40℃/min；1000℃保温240min；1000-1600℃，80℃/min；1600℃，保温60min；1600-2200℃，100℃/min，2200℃保温480min后，自然冷却到常温，得到耐火砖，该耐火砖的主要化学成分及含量见表2，该耐火砖的耐火度>2000℃，可以在2300℃以上使用，难以被高钛酸性炉渣侵蚀。满足高温炉熔炼酸性渣的要求。表1钛渣主要成分及含量成分TiO2FeOMgOCaOSiO2Al2O3含量(％)75471.542表2烧成耐火砖主要化学成分及含量成分TiO2FeOMgOCaOSiO2Al2O3C含量(％)53315103.51.410实施例2以钛渣、镁砂、氧化钙和石墨为原料制备耐火砖，其中，钛渣的主要成份如表3所示，具体方法如下：(1)将钛渣、镁砂、氧化钙和石墨分别进行破碎细磨处理，得到各种粉末，钛渣粉末的粒度：0.5-0.8毫米占50％，0.8-1.0毫米占25％，-80微米占25％，镁砂粉末的粒径为0.5-2mm、氧化钙粉末的粒径为90-120微米，石墨粉末的粒径为2-4mm。(2)将步骤(1)得到的原料粉末按质量比：镁砂：氧化钙：石墨＝85:3:7:5进行配料，将混好物料外加结合剂3％亚硫酸纸浆溶液混合搅拌，将混合搅拌均匀的物料倒入模具中，得到装模原料。(3)将装模原料送入高温炉内加热，当炉内温度升到1600℃时，开始对模具内耐火材料缓缓加压，加压到最大35MPa，保压60min，升温曲线如图2所示：﹤300℃，10℃/min；300-1000℃，40℃/min；1000℃保温240min；1000-1600℃，80℃/min；1600℃，保温60min；1600-2200℃，100℃/min，2200℃保温480min后，自然冷却到常温，得到耐火砖，该耐火砖的主要化学成分及含量见表4，该耐火砖的耐火度>2000℃，可以在2300℃以上使用，难以被高钛酸性炉渣侵蚀。满足高温炉熔炼酸性渣的要求。表3钛渣主要成分及含量成分TiO2FeOMgOCaOSiO2Al2O3含量(％)90-30.410.45表4烧成耐火砖主要化学成分及含量成分TiO2FeOMgOCaOSiO2Al2O3C含量(％)76.5-5.56.860.850.64.95在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。当前第1页1 2 3