一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的礦熱爐用干式振搗料及制備方法
【專利摘要】一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的礦熱爐用干式振搗料及制備方法，由優質鎂砂顆粒、合成鎂鈣鐵砂顆粒、燒結鎂鉻砂細粉、氧化鉻粉、鐵鋁尖晶石粉、脫硅鋯和六偏磷酸鈉組成。本發明中，氧化鉻粉的加入可賦予干式振搗料良好的抗渣侵蝕性能，脫硅鋯與鐵鋁尖晶石粉的加入有助于明顯改善干式振搗料的抗熱震性能。因此，本發明干式振搗料用作與鎳鐵熔體接觸的礦熱爐爐底工作襯時，表現出耐高溫性能好，抗熱震性好，抗鎳鐵滲透及侵蝕能力強，使用壽命長等特點，對提高礦熱爐的運轉率、降低耐火材料消耗、降低能源消耗和生產成本效果明顯。
【專利說明】一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的礦熱爐用干式振搗料及制備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及耐火材料領域，具體地說是一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的礦熱爐用干式振 搗料及制備方法。

【背景技術】
[0002] 從2005年開始，中國已取代日本成為世界上鎳消費量最大的國家。目前，品位高 的硫化鎳礦資源接近枯竭，而占鎳儲量70%的低品位氧化鎳礦（紅土鎳礦）資源豐富，開 采成本低，可用以生產氧化鎳、鎳锍、鎳鐵等多種中間產品。因此，近年來紅土鎳礦資源的利 用比例呈迅速上升趨勢，我國于2008年組織實施的"重大產業技術開發專項"中，就包含了 開發"高效利用低品位紅土鎳礦關鍵技術"。可見，開發紅土鎳礦高效利用技術，是我國鎳工 業發展的必然趨勢。
[0003] 紅土鎳礦處理工藝主要有濕法冶煉和火法冶煉兩種，但目前世界范圍內比較成熟 的工藝仍以火法冶煉為主，其產品通常是含鎳量不等的鎳鐵合金，可用作生產不銹鋼、結構 鋼的重要原料。目前，我國鎳鐵冶煉主要采用高爐法和電爐(礦熱爐）法兩種工藝。但高爐 冶煉工藝具有原料適應性差；鎳鐵品位低、質量難以滿足煉鋼要求；焦比高、能耗大；環境 污染嚴重等缺點。相比而言，礦熱爐冶煉工藝則在這些方面具有較大優勢。所以，隨著我國 節能降耗、淘汰落后產能政策的實施，自2006年以來礦熱爐已逐漸成為采用紅土鎳礦冶煉 鎳鐵產品的主流設備。因此，礦熱爐內襯材料的使用壽命，對于鎳鐵生產企業的節能降耗和 經濟效益顯然具有十分重要的意義。
[0004] 用于冶煉紅土鎳礦生產鎳鐵合金的礦熱爐，目前其爐底工作襯材料的使用主要存 在兩種情況。一是使用定形制品，如碳磚、鎂碳磚等，二是采用由合成鎂鈣鐵砂為主要成分 配成的干式鎂質振搗料。在第一種情況下，不但磚的砌筑施工勞動強度大，施工慢，而且由 于鎳鐵熔體比重大(約為7. 9)，粘度低，滲透性強，極易與碳反應，破壞磚體組織結構，并滲 入磚縫向下侵蝕，直至拱起碳磚使之漂浮碎裂，導致爐襯的使用壽命很短，嚴重者只能維持 一個月左右，就出現爐底被燒穿的情況。第二種情況實際上是直接移植電爐煉鋼行業的做 法，在此情況下雖然爐齡情況已有很大改觀，但仍然不夠理想，大多在6~12個月左右，其原 因在于：鎳鐵熔體的比重大，粘度低，侵蝕性很強；而合成鎂鈣鐵砂的低熔點相含量較高， 在鎳鐵冶煉溫度下生成的液相量較多，會造成襯體的抗侵蝕性降低。另外，現用干式鎂質振 搗料容易形成過厚的燒結層，抗熱震性相當差，在礦熱爐周期性的運行過程中，由于爐溫的 劇烈高低變化而容易產生熱震裂縫，這樣，就會更加劇鎳鐵熔體的滲透和侵蝕。


【發明內容】

[0005] 為解決現有冶煉紅土鎳礦生產鎳鐵合金的礦熱爐用干式鎂質振搗料存在的使用 壽命短、抗熱震性能差的問題，本發明提供了一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的礦熱爐用干式振搗 料及其制備方法。
[0006] 本發明為解決上述技術問題采用的技術方案為：一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的礦熱爐 用干式振搗料，按照重量比，由65-76份的優質鎂砂、9-15份的合成鎂鈣鐵砂、6-10份的燒 結鎂鉻砂細粉、3-4份的氧化鉻粉、3-4份的鐵鋁尖晶石粉、2-3份的脫硅鋯粉和0. 2-0. 3份 的六偏磷酸鈉組成； 所述的優質鎂砂顆粒的粒徑不大于6 mm，合成鎂|丐鐵砂顆粒的粒徑小于1 mm，燒結鎂 鉻砂細粉和鐵鋁尖晶石粉的粒徑小于〇. 〇74mm，氧化鉻粉和脫硅鋯粉的粒徑小于0. 044mm。
[0007] 該紅土鎳礦冶煉鎳鐵用礦熱爐用的干式振搗料的制備方法為：按照上述的各物 料的粒徑和質量選取物料，然后將稱取的氧化鉻粉、脫硅鋯粉、鐵鋁尖晶石粉與合成鎂鈣鐵 砂、燒結鎂鉻砂細粉混合均勻，然后將混合粉再與優質鎂砂顆粒混合均勻，混合期間加入六 偏磷酸鈉，攪拌均勻后即制得產品。
[0008] 本發明中，氧化鉻粉為抗侵蝕劑，脫硅鋯粉與鐵鋁尖晶石粉為改性劑，六偏磷酸鈉 為臨時結合劑。
[0009] 脫硅鋯是以鋯英石精礦為原料，以炭為還原劑，以A1203為助溶劑，在電弧爐內熔 煉、經去硅富鋯處理之后得到的一種耐火原料。本發明采用的脫硅鋯原料中的Zr0 2含量 彡93%，（Si02+ A1203) < 6%，其中Zr02全部以單斜相（m-Zr02)存在。脫硅鋯和鐵鋁尖晶石 的加入都有利于改善本發明的抗熱震性。脫硅鋯改善材料抗熱震性的機理主要是所謂的微 裂紋增韌，其原理在于：礦熱爐升溫時，單斜相氧化鋯（m-Zr0 2)會在約1170°C左右向四方相 氧化鋯（t-Zr02)轉變，并產生一定的體積收縮。當礦熱爐冶煉結束出鎳鐵時，爐襯溫度降 低，在此過程中，爐襯材料中的t-Zr0 2便會重新轉變為m-Zr02，相變伴隨的體積膨脹和剪切 應變會使m-Zr02周圍產生大量微裂紋和微裂紋核。當這些微裂紋處于因熱震產生的主裂 紋前段作用區時，會吸收主裂紋的部分能量，增大主裂紋擴展所需能量，減輕主裂紋前端的 應力集中，抑制主裂紋的進一步擴展，從而提高了材料的韌性和抗熱震性。鐵鋁尖晶石改善 材料抗熱震性的機理完全得益于其所具有的優異特性。鐵鋁尖晶石是一種預合成的耐火原 料，它具有較高的熔點（1780°C)、較低的熱膨脹系數α值（25~900°C，8. Zl.OXlO+CT1)、 優異的熱強度及抗斷裂和抗剝落所需的高韌性和彈性，其斷裂功比鎂鉻磚高很多，是鎂鋁 尖晶石或鎂鋁磚的6倍。因此，當把鐵鋁尖晶石加入到鎂質耐火材料中時，能賦予鎂質耐火 材料良好的抗熱震剝落能力，從而改善材料的抗熱震性能。
[0010] 有益效果：本發明提供的紅土鎳礦冶煉鎳鐵用礦熱爐用干式振搗料，與現有礦熱 爐用干式振搗料相比，具有耐火度高，工作溫度下產生的液相量較少，但又易于燒結、不至 于形成過厚的燒結層等優點。其中，氧化鉻粉的加入可賦予干式振搗料良好的抗渣侵蝕性 能，脫硅鋯與鐵鋁尖晶石粉的加入有助于明顯改善干式振搗料的抗熱震性能。因此，本發明 干式振搗料用作與鎳鐵熔體接觸的礦熱爐爐底工作襯時，表現出耐高溫性能好，抗熱震性 好，抗鎳鐵滲透及侵蝕能力強，使用壽命長等特點，對提高礦熱爐的運轉率、降低耐火材料 消耗、降低能源消耗和生產成本效果明顯。

【具體實施方式】
[0011] 下面結合具體實施例對本發明做進一步的闡述。
[0012] 實施例1 一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的礦熱爐用干式振搗料，按照重量比，分別取4份粒徑小于 0. 044mm的氧化鉻粉、2份粒徑小于0. 044mm的脫娃锫粉、3份粒徑小于0. 074mm的鐵錯尖晶
【權利要求】
1. 一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的礦熱爐用干式振搗料，其特征為：按照重量比，由65-76份 的優質鎂砂、9-15份的合成鎂鈣鐵砂、6-10份的燒結鎂鉻砂細粉、3-4份的氧化鉻粉、3-4份 的鐵鋁尖晶石粉、2-3份的脫硅鋯粉和0. 2-0. 3份的六偏磷酸鈉組成。
2. 根據權利要求1所述的一種紅土鎳礦冶煉鎳鐵的礦熱爐用干式振搗料，其特征為： 所述的優質鎂砂的粒徑不大于6mm，合成鎂鈣鐵砂的粒徑小于1mm，燒結鎂鉻砂細粉和鐵鋁 尖晶石粉的粒徑小于〇. 〇74mm，氧化鉻粉和脫娃锫粉的粒徑小于0. 044mm。
3. 根據權利要求1或2所述的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的礦熱爐用干式振搗料的制備方法， 其特征在于：按照權利要求1或2的要求選用各物料，然后將稱取的氧化鉻粉、脫硅鋯粉、鐵 鋁尖晶石粉、合成鎂鈣鐵砂細粉和燒結鎂鉻砂細粉混合均勻后，再將混合料與優質鎂砂顆 粒混合，混合期間加入六偏磷酸鈉，攪拌均勻后即制得產品。
【文檔編號】C04B35/66GK104108943SQ201410346762
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2014年7月21日
【發明者】廖桂華, 王黎, 張玫, 錢躍進, 曹欽存 申請人:洛陽理工學院