專利名稱：一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法。
背景技術：
傳統的耐火材料的成型一般采用粉漿澆注成型法，其存在固化時間長、成分不均勻、易變形開裂等缺陷。用水玻璃作粘結劑，高溫強度低，變形大；用硅酸乙酯作粘結劑，工藝繁瑣，污染環境，生產成本高；用水泥作粘結劑，流動性差，抗熱震性及中溫強度差。冶金爐渣質碳素鉻渣和鈦渣等污染環境，占用土地，危害人體健康。

發明內容
本發明目的在于，解決上述現有所存在的問題，提供既可以解決碳素鉻渣、鈦渣的環境污染的危害，經高溫燒結高價鉻轉化為低價鉻，整體固化，又可以綜合利用冶金爐渣質的一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法。本發明的技術方案為
以冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣為主要原料，以硅溶膠為粘結劑，以亞硝酸鉀為固化劑。 采用下列步驟
a、分別將碳素鉻渣、鈦渣粉碎球磨至過100目以上標準篩。碳素鉻渣的成分含量，按質量份數百分比，其中含 32. 60. %Si02 , 30. 66% Al2O3,0. 96% Fe2O3, 2. 02% CaO, 30. 63% MgO, 3. 13%Cr203 ;鈦渣的成分含量，其中含 7. 27%Si02，66. 90% Al2O3,0. 4 Fe2O3,6. 63% CaO, 6. 64% MgO, 12. 16% TiO2。b、按質量份數百分比，將碳素鉻渣85 95、滑石3 8、氟化鋁2 7比例配料， 球混至均勻粉末為混合料粉A備用；
或鈦渣65 90、滑石7 25、氟化鋁3 10比例配料，球混至均勻粉末為混合料粉B備用。C、配制料漿
c.I用混合料粉A制備
c.I. I按IOOOg混合粉料取300-400ml硅溶膠的比例取硅溶膠，按硅溶膠IOOml取亞硝酸鉀O. 9-1. 2g的比例取亞硝酸鉀2. 7-4. 8g。c. I. 2按Ig亞硝酸鉀取8_12ml水的比例取水，取2. 7-4. 8g亞硝酸鉀放入 21.6-57.6ml 50-100°C的熱水中溶解，溶解后與300_400ml硅溶膠混合并攪拌l_2min，
得到混合溶液。c. I. 3將混合溶液注入IOOOg混合粉料A中，連續攪拌10分鐘制成漿料C。c. 2用混合料粉B制備
c.2. I按IOOOg混合粉料取320-450ml硅溶膠的比例取硅溶膠；按硅溶膠IOOml取亞硝酸鉀I. 0-1. 3g的比例取亞硝酸鉀3. 2-5. 8g。C. 2. 2按Ig亞硝酸鉀取8-12ml水的比例取水，取3. 2-5. 8g亞硝酸鉀放入
550-100°C 25. 6-69. 6ml水中溶解，溶解后與320_450ml硅溶膠混合并攪拌l_2min，得到混
合溶液。C. 2. 3將混合溶液注入IOOOg混合粉料B中，連續攪拌10分鐘制成漿料D。d、制備耐火材料 d. I用漿料C制備
d.I. I將攪拌好的漿料C注入模具中；
d.1.2自然干燥O. 5-2h后漿料硬化脫模；
d.1.3脫模后的坯體自然干燥24-36h，隨爐升溫，平均升溫速率6-10°C /min，再于 1400°C燒結2 4h，隨爐冷卻，平均冷卻速率5-12°C /min即成試樣E。d 2用漿料D制備
除用漿料B取代漿料A外，采用與d. I相同的步驟即制成試樣F。本發明的優點是采用冶金爐渣質碳素鉻渣、鈦渣為原料制備耐火材料，既可以解決碳素鉻渣、鈦渣的環境污染的危害，經高溫燒結高價鉻轉化為低價鉻，整體固化，又可以綜合利用冶金爐渣質。采用亞硝酸鉀為固化劑其工藝簡捷，固化迅速可控，成型性好，坯體強度高，易于脫模。本發明采用滑石和氟化鋁為添加劑，硅溶膠為粘結劑，經高溫燒結后可以促進原料中的Al2O3和SiO2反應，原位生成均勻細小的類棒狀莫來石晶體，細化晶粒，使材料得到組織強化，試樣E和F的抗彎強度可達38. 12MPa和39. 78MPa，對比表I和表2可知，試樣 E的強度分別比用水泥、水玻璃和硅酸乙酯水溶液作粘結劑的對比樣1、2、3提高67. 78%、 86. 04%和22. 25%，亦比常規樣(對比樣4)提高49. 90% ;試樣F的強度分別比用水泥、水玻璃和硅酸乙酯水溶液作粘結劑的對比樣1、2、3提高67. 00%,86. 32%和21. 43%，亦比常規樣 (對比樣4)提高50. 85%。表I試樣E及對比試樣的抗彎強度(MPa)
權利要求
1.一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法，其特征在于，以冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣為主要原料，以硅溶膠為粘結劑，以亞硝酸鉀為固化劑；采用下列步驟a、分別將碳素鉻渣、鈦渣粉碎球磨至過100目以上標準篩；b、按質量份數百分比，將碳素鉻渣85 95、滑石3 8、氟化鋁2 7比例配料，球混至均勻粉末為混合料粉A備用；或鈦渣65 90、滑石7 25、氟化鋁3 10比例配料，球混至均勻粉末為混合料粉B 備用;C、配制料漿C. I用混合料粉A制備c. I. I按IOOOg混合粉料取300-400ml硅溶膠的比例取硅溶膠，按硅溶膠IOOml取亞硝酸鉀0. 9-1. 2g的比例取亞硝酸鉀2. 7-4. 8g ；c.I. 2按Ig亞硝酸鉀取8-12ml水的比例取水，取2. 7-4. 8g亞硝酸鉀放入21. 6-57. 6ml 50-100°C的熱水中溶解，溶解后與300-400ml硅溶膠混合并攪拌l_2min，得到混合溶液；c.I. 3將混合溶液注入IOOOg混合粉料A中，連續攪拌10分鐘制成漿料C ；c.2用混合料粉B制備c. 2. I按IOOOg混合粉料取320-450ml硅溶膠的比例取硅溶膠；按硅溶膠IOOml取亞硝酸鉀I. 0-1. 3g的比例取亞硝酸鉀3. 2-5. 8g ；c.2. 2按Ig亞硝酸鉀取8-12ml水的比例取水，取3. 2-5. 8g亞硝酸鉀放入50_100°C 25. 6-69. 6ml水中溶解，溶解后與320_450ml硅溶膠混合并攪拌l_2min，得到混合溶液；c.2. 3將混合溶液注入IOOOg混合粉料B中，連續攪拌10分鐘制成漿料D ；d、制備耐火材料d. I用漿料C制備d. I. I將攪拌好的漿料C注入模具中；d.1.2自然干燥0.5-2h后漿料硬化脫模；d.1.3脫模后的坯體自然干燥24-36h，隨爐升溫，平均升溫速率6-10°C /min，再于 1400°C燒結2 4h，隨爐冷卻，平均冷卻速率5-12°C /min即成試樣E ；d.2用漿料D制備除用漿料B取代漿料A外，采用與4. I相同的步驟即制成試樣F。
2.根據權利要求I所說的一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法，其特征在于，碳素鉻渣的成分含量，按質量份數百分比，其中含32. 60. %Si02，30. 66% Al2O3,0. 96% Fe2O3, 2. 02% CaO, 30. 63% MgO, 3. 13%Cr203。
3.根據權利要求I所說的一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法，其特征在于，鈦渣的成分含量，其中含7. 27%Si02 ,66.90% Al2O3,0.4 Fe2O3,6. 63% CaO, 6. 64% MgO, 12. 16% TiO2。
4.根據權利要求I所說的一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法， 其特征在于，a、將碳素鉻渣粉碎球磨，取過100目標準篩的碳素鉻渣粉末850g、滑石80g、氟化鋁 70g，球混至均勻粉末1000 g為混合粉料備用；b、按1000 g混合粉料取硅溶膠300m的比例，1000 g混合粉料取300ml硅溶膠；按 IOOml硅溶膠取I. 2g亞硝酸鉀的比例，300ml硅溶膠取3. 6g亞硝酸鉀；C、將3. 6g亞硝酸鉀放入50-100°C 36ml水中溶解，然后與300ml硅溶膠混合并攪拌 l-2min,制成混合溶液A ；d、將混合溶液A注入1000g混合粉料中，連續攪拌10分鐘制成漿料；e、將漿料注入模具中，自然干燥0.5h后脫模；f、脫模后的坯體自然干燥24h，隨爐升溫，平均升溫速率6-10°C/min，于1400°C燒結 2h,隨爐冷卻，平均冷卻速率5-12°C /min即成試樣。
5.根據權利要求I所說的一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法， 其特征在于，a、將碳素鉻渣粉碎球磨，取過100目標準篩的碳素鉻渣粉末9.5kg，滑石0. 3kg，氟化鋁0.2kg,球混至均勻粉末IOkg為混合粉料備用；b、按IOOOg混合粉料取硅溶膠400ml的比例，IOkg混合粉料取硅溶膠4000ml;按硅溶膠IOOml取亞硝酸鉀0. 9g的比例，取亞硝酸鉀36g ；C、將亞硝酸鉀36g放入50-100°C 360ml水中溶解，然后與4000ml硅溶膠混合并攪拌 l-2min,制成混合溶液A ；d、將混合溶液A注入IOkg混合粉料中，連續攪拌10分鐘制成漿料；e、將漿料注入模具中，自然干燥2h后脫模；f、脫模后的坯體自然干燥36h，隨爐升溫，平均升溫速率6-10°C/min,于1400°C燒結 4h，隨爐冷卻，平均冷卻速率5-12°C /min即成試樣。
6.根據權利要求I所說的一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法， 其特征在于，a、將碳素鉻渣粉碎球磨，取過100目標準篩的碳素鉻渣粉末900g，滑石50g，氟化鋁 50g，球混至均勻粉末IOOOg為混合粉料備用；b、按IOOOg混合粉料取硅溶膠350ml的比例，取硅溶膠350ml;按硅溶膠IOOml取亞硝酸鉀Ig的比例，取亞硝酸鉀3. 5g ；C、將亞硝酸鉀3. 5g放入50-100°C 50ml的水中溶解；然后與350ml硅溶膠混合并攪拌l-2min,制成混合溶液A ；d、將混合溶液A注入IOOOg混合粉料中，連續攪拌10分鐘制成漿料；e、將漿料注入模具中，自然干燥I.5h后脫模；f、脫模后的坯體自然干燥30h，隨爐升溫，平均升溫速率6-10°C/min，于1400°C燒結 3h，隨爐冷卻，平均冷卻速率5-12°C /min即成試樣。
7.根據權利要求I所說的一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法， 其特征在于，a、將鈦渣粉碎球磨，取過100目標準篩的鈦渣粉末650g，滑石250g，氟化鋁100g，球混至均勻粉末IOOOg為混合粉料備用；b、按IOOOg混合粉料取硅溶膠320ml的比例，取硅溶膠320ml;按硅溶膠IOOml取亞硝酸鉀I. 3g的比例，取亞硝酸鉀4. 16g ；C、將亞硝酸鉀4. 16g放入50-100°C 41. 6ml水中溶解，然后與320ml硅溶膠混合并攪拌l-2min,制成混合溶液A ；d、將混合溶液A注入IOOOg混合粉料中，連續攪拌10分鐘制成漿料；e、將漿料注入模具中，自然干燥0.5h后脫模；f、脫模后的坯體自然干燥24h，隨爐升溫，平均升溫速率6-10°C/min，于1400°C燒結 2h,隨爐冷卻，平均冷卻速率5-12°C /min即成試樣。
8.根據權利要求I所說的一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法， 其特征在于，a、將鈦渣粉碎球磨，取過100目標準篩的鈦渣粉末9kg，滑石0.7kg，氟化鋁0. 3kg，球混至均勻粉末IOkg為混合粉料備用；b、按IOOOg混合粉料取硅溶膠450ml的比例，IOkg混合粉料取取硅溶膠4500ml;按硅溶膠IOOml取亞硝酸鉀Ig的比例，取亞硝酸鉀45g ；C、將亞硝酸鉀45g放入50-100°C 450ml水中溶解；然后與4500ml硅溶膠混合并攪拌 l-2min,制成混合溶液A ；d、將溶解后混合溶液A注入IOkg混合粉料中，連續攪拌10分鐘制成漿料；e、將漿料注入模具中，自然干燥2h后脫模；f、脫模后的坯體自然干燥36h，隨爐升溫，平均升溫速率6-10°C/min，于1400°C燒結 4h，隨爐冷卻，平均冷卻速率5-12°C /min即成試樣。
9.根據權利要求I所說的一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法， 其特征在于，a、將鈦渣粉碎球磨，取過100目標準篩的鈦渣粉末780g，滑石150g，氟化鋁70g，球混至均勻粉末IOOOg為混合粉料備用；b、按IOOOg混合粉料取硅溶膠400ml的比例，取硅溶膠400ml;按硅溶膠IOOml取亞硝酸鉀I. Ig的比例，取亞硝酸鉀4. 4g ；C、將亞硝酸鉀4. 4g放入50-100°C 44ml水中溶解，然后與400ml硅溶膠混合并攪拌 l-2min,制成混合溶液A ；d、將混合溶液A注入IOOOg混合粉料中，連續攪拌10分鐘制成漿料；e、將漿料注入模具中，自然干燥I.5h后脫模；f、脫模后的坯體自然干燥30h，隨爐升溫，平均升溫速率6-10°C/min，于1400°C燒結 3h，隨爐冷卻，平均冷卻速率5-12°C /min即成試樣。
全文摘要
一種利用冶金爐渣質碳素鉻渣或鈦渣制備耐火材料的方法，采用下列步驟a、分別將碳素鉻渣、鈦渣粉碎球磨至過100目以上標準篩。b、按質量份數百分比，將碳素鉻渣、滑石、氟化鋁比例配料，球混至均勻粉末為混合料粉A備用；或鈦渣、滑石、氟化鋁比例配料，球混至均勻粉末為混合料粉B備用；c、加入硅溶膠、亞硝酸鉀配制料漿；d、漿料注入模具后干燥、燒結后制備耐火材料。既可以解決碳素鉻渣、鈦渣的環境污染的危害，經高溫燒結高價鉻轉化為低價鉻，整體固化，又可以綜合利用冶金爐渣質。
文檔編號C04B35/66GK102584297SQ201210050820
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月1日 優先權日2012年3月1日
發明者于景媛, 李強, 穆柏春 申請人:遼寧工業大學