用于钛矿石提选的耐火衬

摘要

本公开涉及耐火材料，所述耐火材料耐抗钛矿石提选期间使熔炉、尤其是转底炉中耐火材料降解的腐蚀。具体地讲，本公开涉及用于钛矿石提选工艺的熔炉层状耐火衬，在所述工艺中形成富含氧化钛的熔融矿渣，所述耐火衬包含：(a)包含大比例氧化铝和小比例氧化锆的第一层；(b)包含熔融矿渣耐抗剂的第二层；其中所述第二层介于所述熔融矿渣和所述第一层之间。

权利要求

1.用于钛矿石提选工艺的熔炉层状耐火衬，其中形成富含氧化钛并且富含氧化铁的熔融矿渣，所述耐火衬包含：(a)包含氧化铝和氧化锆的第一层，所述第一层具有按所述第一层的总重量计90重量％至99重量％的氧化铝和1重量％至10重量％的氧化锆；

(b)包含耐抗剂的第二层，所述耐抗剂为所述熔融矿渣与所述氧化铝和所述氧化锆的反应产物；其中所述第二层介于所述熔融矿渣和所述第一层之间；

其中氧化钙、氧化镁、氧化钇和氧化铈的总量按所述层状耐火衬的总重量计小于1重量％。

2.权利要求1的层状耐火衬，其中所述第二层在所述提选过程期间原位形成。

3.权利要求1的层状耐火衬，其中所述第二层是预先形成的，并且第二层的预先形成是通过下述方式实现的：向所述第一层表面施用包含二氧化钛源、碳源和粘合剂的糊剂以在其上形成涂层，和将所述涂层熔融以致使所述涂层与所述第一层反应并且形成预先形成的层。

4.权利要求1的层状耐火衬，其中所述熔炉为电弧炉。

5.权利要求1的层状耐火衬，其中所述熔炉为转底炉。

6.权利要求1的层状耐火衬，其中基于所述第一层的总重量，所述氧化铝在97重量％至98重量％的范围内。

7.权利要求1的层状耐火衬，其中基于所述第一层的总重量，所述氧化锆在1重量％至

2重量％的范围内。

8.权利要求1的层状耐火衬，所述层状耐火衬还包含氧化钙或氧化镁或它们的混合物。

9.权利要求1的层状耐火衬，所述层状耐火衬还包含氧化钇或氧化铈或它们的混合物。

10.在用于钛矿石提选工艺的熔炉耐火体中形成耐抗剂的方法，所述方法包括：(i)形成包含碳基材料和含钛矿石的附聚物，所述附聚物的碳含量足以在高温下将三氧化二铁还原成氧化亚铁并且形成由氧化钛和氧化铁组成的矿渣；

(ii)将所述附聚物加入到活动底炉的碳床上，其中所述活动底炉包含耐火衬，所述耐火衬包含第一层，所述第一层包含氧化铝和氧化锆，所述第一层具有按所述第一层的总重量计90重量％至99重量％的氧化铝和1重量％至10重量％的氧化锆；

(iii)将所述活动底炉中的附聚物加热至足以还原并且熔融所述附聚物的温度以制得富含氧化钛的熔融矿渣，所述熔融矿渣与所述耐火衬接触以制得包含耐抗剂的第二层，所述耐抗剂为所述矿渣、所述氧化铝和所述氧化锆的反应产物；其中所述第二层形成于所述矿渣和所述第一层之间；其中氧化钙、氧化镁、氧化钇和氧化铈的总量按所述耐火体的总重量计小于1重量％。

11.富含氧化钛的熔融矿渣的耐抗剂，所述耐抗剂包含含有氧化铝和氧化锆的耐火衬第一层，所述第一层具有按所述第一层的总重量计90重量％至99重量％的氧化铝和1重量％至10重量％的氧化锆；与富含氧化钛的所述熔融矿渣的反应产物，在富含氧化钛的熔融矿渣存在下，所述耐抗剂耐抗包括开裂在内的降解，其中氧化钙、氧化镁、氧化钇和氧化铈的总量按所述耐火衬的总重量计小于1重量％。

12.权利要求11的耐抗剂，其中所述耐抗剂为所述矿渣中的氧化钛与所述第一层中的氧化铝和氧化锆的反应产物。

说明书

用于钛矿石提选的耐火衬

技术领域

[0001] 本公开涉及用于钛矿石提选的熔炉层状耐火衬。更具体地讲，本公开涉及内衬熔炉的耐火体，所述耐火体包含大比例的氧化铝和小比例的氧化锆。

背景技术

[0002] 转底炉已被描述用于将包含氧化铁、二氧化钛和金属氧化物杂质的低级钛矿石如钛铁矿提选成包含高含量氧化钛的产品如钛渣和金属铁。然而，在转底方法中通过还原提选包含二氧化钛和金属氧化物杂质的低级矿石可能存在工艺难题。具体地讲，制得的富含钛的矿渣对于通常用于内衬熔炉的耐火材料可为高度腐蚀性的，造成内衬降解，这致使修复或替换耐火材料的生产停工时间增加。

[0003] 与其中矿渣的冷冻衬用作耐火材料与熔融矿渣之间的保护屏障的典型钛铁矿熔炼方法不同，转底方法中的熔融矿渣可与耐火材料直接接触，并且因此耐腐蚀性耐火材料为必不可少的。

[0004] 公开概述

[0005] 本公开涉及用于钛矿石提选工艺的熔炉层状耐火衬，在所述工艺中形成富含氧化钛并且富含氧化铁的熔融矿渣，所述耐火衬包含：

[0006] (a)包含大比例氧化铝和小比例氧化锆的第一层；

[0007] (b)包含耐抗剂的第二层，所述耐抗剂为熔融矿渣与氧化铝和氧化锆的反应产物；其中所述第二层介于熔融矿渣和所述第一层之间。

[0008] 所述第二层可在提选过程期间原位形成，或可通过向第一层表面施用包含二氧化钛源、碳源和粘合剂的糊剂以在其上形成涂层，将所述涂层熔融以致使所述涂层与第一层反应并且形成第二层来预先形成所述第二层。

[0009] 所述熔炉可为电弧炉或转底炉。

[0010] 所述第一层可包含氧化铝和氧化锆，其具有按所述第一层总重量计约90至约99重量％的氧化铝，以及约1至约10重量％的氧化锆。更具体地讲，按所述第一层总重量计，氧化铝在约97重量％至约98重量％范围内，并且按所述第一层总重量计，氧化锆在约1重量％至约2重量％范围内。所述层状耐火衬还可包含氧化钙和氧化镁、氧化钇、氧化铈、或它们的混合物。

[0011] 在另一方面，本公开涉及在用于钛矿石提选工艺的熔炉耐火体中形成耐抗剂的方法，所述方法包括：

[0012] (i)形成包含碳基材料和含钛矿石的附聚物，所述附聚物的碳含量足以在高温下将氧化铁还原成氧化亚铁并且形成由氧化钛和氧化铁组成的矿渣；

[0013] (ii)将所述附聚物加入到活动底炉的碳床上，其中所述活动底炉包含耐火衬，所述耐火衬包含第一层，所述第一层包含大比例的氧化铝和小比例的氧化锆；

[0014] (iii)将活动底炉中的附聚物加热至足以还原并且熔融所述附聚物的温度以制得富含氧化钛的熔融矿渣，所述熔融矿渣与耐火衬接触以制得包含耐抗剂的第二层，所述耐抗剂为矿渣、氧化铝和氧化锆的反应产物；其中所述第二层形成于矿渣和第一层之间。

[0015] 在又一方面，本公开涉及富含氧化钛的熔融矿渣的耐抗剂，所述耐抗剂包含含有大比例的氧化铝和小比例的氧化锆的耐火衬第一层与富含氧化钛的熔融矿渣的反应产物，在富含氧化钛的熔融矿渣存在下，所述耐抗剂耐抗包括开裂在内的降解。所述耐抗剂可为矿渣中的氧化钛与第一层中的氧化铝和氧化锆的反应产物。

[0016] 在一个实施方案中，可将本公开理解为不包括任何不会实质上影响组合物或方法的基本和新型特征的要素或工序。此外，可将本公开理解为不包括任何本文未列出的要素或工序。

[0017] 附图简述

[0018] 图1为用于还原富含钛的矿石并且生产铁金属和高级氧化钛的转底炉的顶视图。

[0019] 图2为本公开方法的简化示意图。

[0020] 图3为比较实施例1中氧化镁基耐火材料的照片。

[0021] 图4为比较实施例2中氧化铝基耐火材料的照片。

[0022] 图5为比较实施例3中氧化铝基耐火材料的照片。

[0023] 图6为实施例4中氧化铝基耐火材料的照片。

[0024] 公开详述

[0025] 在一种广泛使用的钛矿石提选方法中，在熔炉中将包含氧化钛的矿石转变成包含更高浓度的氧化钛的矿渣，所述矿渣适用于制备二氧化钛颜料。本公开涉及内衬至少一部分熔炉的耐火体，更具体地讲，所述耐火体形成用于钛矿石提选工艺的层状耐火衬。关于该工艺，使包含氧化钛的矿石形成包含碳基材料和钛矿石的附聚物。将所述附聚物加入到熔炉中以转变成矿渣和其它反应产物。附聚物的碳含量足以在高温下将氧化铁还原成氧化亚铁并且形成包含氧化钛和氧化亚铁的熔融矿渣。可将所述附聚物加入到活动底炉的碳床上。

[0026] 描述了对富含钛的熔融矿渣腐蚀特性耐抗的耐火体。所述耐火体包含含有氧化铝-氧化锆的第一层。更具体地讲，所述耐火体包含大比例的氧化铝和小比例的氧化锆。氧化铝与氧化锆的比率可由下式表示：

[0027] xAl2O3∶yZrO2

[0028] 其中x在按所述耐火体总重量计约90至约99重量％范围内，并且其中y在按所述耐火体总重量计约1至约10重量％范围内。更具体地讲，x在按所述耐火体总重量计约95至约99重量％范围内，并且其中y在按所述耐火体总重量计约1至约5重量％范围内。甚至更具体地讲，按所述耐火体总重量计，x为约97重量％至约98重量％并且y为约1至约2重量％。所述耐火体可包含小比例的其它化合物，所述其它化合物不会破坏耐火体的耐腐蚀性，如一种或多种碱金属或碱土金属氧化物或元素周期表第IVB族元素的氧化物(Sargent-Welch Scientific Company 1979)。这些化合物中的一些可增强耐火材料的稳定性，并且从而有助于其与矿渣接触时的性能。实例选自氧化钙、氧化镁、氧化钇和氧化铈以及它们的混合物。这些氧化物的总量按所述耐火体的总重量计可小于1重量％，更典型小于0.5重量％，通常约0.05重量％至约1重量％，甚至更典型在约0.05重量％至约0.5重量％范围内。

[0029] 具体地讲，所述第一层可不含二氧化硅。

[0030] 所述耐火体还包含含有矿渣的耐抗剂的第二层。所述耐抗剂可抑制对与富含钛的熔融矿渣接触的耐火体的腐蚀，从而防止在耐火体中产生开裂。耐抗剂可为由钛矿石还原形成的熔融矿渣与耐火材料中氧化铝和氧化锆的反应产物。所述第二层还可包含熔融矿渣与第一层耐火材料组分的其它反应产物，以及任选的一种或多种第一层未反应的组分和未反应的矿渣。所述第二层可在矿石提选过程期间由熔融矿渣与第一层的反应形成。更具体地讲，第二层可在矿石提选过程期间由第一层组分与熔融矿渣的反应形成。甚至更具体地讲，第二层可在矿石提选过程期间由第一层中的氧化铝和氧化锆与熔融矿渣中钛矿石的还原产物的反应形成。

[0031] 作为另外一种选择，第二层可在预成形步骤中形成。通过通常在转底炉内向耐火材料内衬表面施用糊剂来实现第二层的预成形，所述糊剂由二氧化钛源，如钛铁矿、碳源如煤炭、以及适于制备二氧化钛源和碳源糊剂的粘合剂组成，所述粘合剂将与第一层粘合并且在其上形成涂层。粘合剂的量和类型将取决于工艺条件，但是将是耐火材料领域的技术人员显而易见的。然后将熔炉加热至足以将涂层熔融并且致使涂层与耐火材料反应形成第二层的温度。因此，第二层在提选之前形成并且可视为在预成形步骤中制得。因此，可通过第一层(更具体地讲为其组分)与预成形第二层组分在高温下(更具体地讲在实施矿石提选的温度下)反应，在预成形第二层中形成耐抗剂。

[0032] 耐火体可为砖块形式、瓷砖形式或大体上连续的层形式，更具体地讲为连续层形式。适用作耐火体的可商购获得的耐火材料为由Rath Refractories，Inc.(Milledgeville，GA)出售的Korrath C98Zr。C98Zr耐火材料包含按所述耐火体的总重量计97.7重量％的氧化铝、1.8重量％的氧化锆、0.2重量％的(氧化镁+氧化钙)、0.1重量％的二氧化硅和0.2重量％的碱金属。

[0033] 通常熔炉可为活动底炉，更典型为转底炉。然而，也可使用电弧炉。

[0034] 参照附图，并且更具体地讲参照图1，可使用转底炉来还原装填物。可使用具有典型的工业活动底炉构型的熔炉10。所述转底炉具有可自进料区12旋转的表面30。

[0035] 炉床30自进料区旋转通过多个燃烧器区，所述燃烧器区由第一燃烧器区14、第二燃烧器区16和第三燃烧器区17表示。反应区跨越至少一部分燃烧器区。排放区18包括冷却板48和排放装置28。通常在第三燃烧器区17内，达到熔炉的最高温度。本公开方法的第一和第二阶段发生于反应区中。表面30以重复的方式从排放区18旋转至进料区12并且途经反应区以供连续操作。燃烧器区可各自由多种空气/燃料、氧气/燃料、或富含氧气的燃烧器22点火以产生火焰20。

[0036] 进料区12包括开口24和进料机构26，附聚物通过所述机构装填到熔炉中。含碳层可位于绝大部分的表面30上，或整个表面可包含含碳层，所述附聚物被放置在所述含碳层上。可由任何便利的装置，通常由固体材料进料器34，将含碳层放置在所述表面上。可经由跨越表面30宽度的轧平机29，使附聚物齐平至表面以上的可用高度。当所述表面围绕熔炉旋转并且经过每个区域时，通过进料机构将附聚物连续加入到熔炉中。通过调节变速传动装置，控制旋转速度。

[0037] 本公开还涉及形成用于富含氧化钛的熔融矿渣的耐抗剂。在该方法中，形成了包含碳基材料和钛矿石的附聚物，其中所述附聚物的碳含量足以在高温下将氧化铁还原成氧化亚铁并且形成包含氧化钛和氧化亚铁的熔融矿渣；将所述附聚物加入到活动底炉碳床上，其中所述活动底炉包括含第一层的耐火衬，所述第一层包含以大比例存在的氧化铝和小比例的氧化锆；并且将活动底炉中的附聚物加热至足以还原并且熔融附聚物的温度以制得富含氧化钛并且富含氧化铁的熔融矿渣和包含矿渣耐抗剂的第二层；其中所述第二层形成于矿渣和第一层之间。

[0038] 可使用包含氧化钛和氧化铁的低级矿石。存在于低级矿石中的钛以通常与铁组合的复合氧化物形式存在，并且也包含其它金属和碱土金属元素的氧化物。常见的钛为钛铁矿，其为砂石或硬岩沉积物。低级钛矿石如钛铁矿砂可包含按所述砂石的总重量计约45至约65重量％的二氧化钛、约30至约50重量％的氧化铁和约5至约10重量％的脉石。据报导，钛铁矿的岩石沉积物包含按所述岩石沉积物的总重量计约45至约50重量％的二氧化钛、约45至约50重量％的氧化铁、以及约5至约10重量％的脉石。本公开的方法可采用此类钛矿石。

[0039] 用作转底方法中的装填物的附聚物包含矿石和足以供第一阶段熔融之用的碳含量，其中在还原条件下发生氧化铁至氧化亚铁的还原。实际碳量可根据矿石中铁氧化物的含量而变化，并且尤其是根据氧化铁的含量而变化。但是可使用小于化学计量的含量的碳(即碳的含量足以将矿石中所有的铁氧化物还原成金属铁)以便附聚物在第二阶段金属化之前熔融，其中发生大部分氧化亚铁至铁金属的还原。在第一阶段中可发生微小程度的此类金属化，但是不会不利于本公开的方法。

[0040] 当涉及碳量时，它是指提供碳源的材料中的固定碳含量。通过在无空气的存在下，将样品加热至950℃以移除挥发性的物质(其通常包括一些碳)，由固体燃料如煤炭的组分分析来确定固定碳含量。950℃下残余的碳为固定碳含量。

[0041] 关于可用于本公开方法并且包含约30重量％至约50％氧化铁的典型矿石，碳量按所述附聚物的总重量计可在约0.5重量％至约8.0重量％范围内，更典型在约1.0重量％至约6.0重量％范围内。关于钛铁矿和/或包含钛铁矿的砂石，碳量按所述附聚物的总重量计可在约1.0重量％至约8.0重量％范围内，更典型在约2.0重量％至约6.0重量％范围内。关于钛铁矿岩石沉积物，碳量按所述附聚物的总重量计可在约0.5重量％至约5.0重量％范围内，更典型在约1.0重量％至约3.0重量％范围内。

[0042] 通常，附聚物中的碳量足以还原氧化铁，但是不足以将按所述附聚物计大于约50％的氧化亚铁金属化，更典型不足以将大于约20％的氧化亚铁金属化。

[0043] 可用于附聚物中的碳源可为任何含碳材料，如但不限于煤炭、焦炭、木炭和石油焦炭。

[0044] 附聚物可通过将矿石和碳源以及任选的粘合剂材料一起混合，并且将所述混合物形成粒料、团块、挤出物或致密物形状来形成，其通常在约100℃至约200℃范围内的温度下干燥。能够将进料组分混合并且成型的设备是本领域技术人员熟知的。为易于处理，附聚物的平均直径通常在约2cm至约4cm范围内。

[0045] 任选的粘合剂材料可为但不限于有机粘合剂或无机粘合剂，如膨润土或熟石灰。粘合剂的适宜量按所述附聚物的总重量计在约0.5重量％至约5重量％范围内，通常在约
1至约3重量％范围内。

[0046] 与某些矿石还原方法不同，附聚物的矿石无需研磨成细粉即可使用。然而，在形成附聚物之前，可将矿石粉碎和/或筛分，达到约0.1mm至约1mm范围内的平均粒度以分离出可能存在处理困难的任何大团块。例如，当使用岩石沉积物时，通常将它们粉碎并且筛分以获得平均尺寸在约0.1mm至约1mm范围内的矿石颗粒。

[0047] 可将附聚物加入到转底炉中，其中它们被加热至足以供第一阶段熔融的温度以制得富含氧化亚铁的熔融矿渣。在典型的方法中，可经由进料槽加入附聚物，所述进料槽将它们沉积到含碳材料床(通常为煤炭或焦炭颗粒床)上。床厚度可在约1cm至约5cm范围内。

[0048] 足以供第一阶段熔融的活动底炉内温度可在约1300℃至约1800℃范围内，通常在约1400℃至约1750℃范围内，并且更典型在约1500℃至约1700℃范围内。具体的温度将取决于矿石组成。该熔融阶段的时间可在约1分钟至约5分钟范围内。

[0049] 在第一阶段熔融中，附聚物的碳含量足以将氧化铁还原成氧化亚铁，但是不足以完成任何显著程度的金属化，此外不足以供氧化亚铁完全还原成铁金属。

[0050] 得自第一阶段熔融的富含氧化亚铁的熔融矿渣在还原条件下与碳床接触。在第二阶段金属化中，氧化亚铁通过该接触被进一步还原，制得铁金属产物。

[0051] 第二阶段金属化中活动底炉内的温度足够高以在发生氧化亚铁金属化时，保持矿渣为熔融态。为此目的，转底炉内的适宜温度可在约1500℃至约1800℃范围内，通常在约1600℃至约1750℃范围内，并且更典型在约1600℃至约1700℃范围内。所需的具体温度将根据矿石组成而变化。

[0052] 对于大规模熔炉，第一阶段熔炉内的温度可比第二阶段的温度低至少约100℃。

[0053] 该第二阶段金属化的时间比第一阶段熔融的时间长并且可在约5分钟至约20分钟范围内。在第一阶段期间，在附聚物中包含的碳的存在下，快速发生氧化铁的还原和熔融。相反，在第二阶段中，金属化期间使富含氧化亚铁的熔融矿渣在碳床上流动足够长的时间，可提高大金属颗粒的产量，因为熔融矿渣中的铁滴将合并成更大的铁滴，其在冷却形成固体金属颗粒期间保持它们的尺寸。

[0054] 随着第二阶段金属化的进行，矿渣流动性变低并且矿渣内的钛浓度提高。足以保持矿渣流动性的条件可有助于熔融矿渣内的铁滴合并，这有利于形成易于分离的大颗粒铁。

[0055] 随着金属化接近完成，矿渣固化。优选实施金属化，直至按所述附聚物计至少约90％完成，甚至更优选直至至少约95％完成。易于通过高性价比的方法，从固体矿渣中分离出大颗粒形式的铁金属。理想的是，使用机械方法分离所述铁金属。不需要化学方法如化学浸析。此外，无需大规模的机械分离方法如强力碾磨。

[0056] 分离金属的典型方法包括压碎、碾磨、筛分和磁选。

[0057] 所述方法中铁颗粒的平均直径通常在约0.05至约10mm范围内，并且更典型在约0.1至约5mm范围内。

[0058] 分离出可机械分离的金属铁后，所述方法的固体矿渣产物包含按所述固体矿渣产物的总重量计典型大于约85％的氧化钛，并且更典型大于约87％的氧化钛。术语“氧化钛”是指TiO2、Ti3O5和Ti2O3。固体矿渣产物还包含较少量的TiO、TiC和TiN形式的钛。固体矿渣产物可包含微量的残余金属铁。残余金属铁一般为一部分直径小于约50微米的金属铁颗粒。机械分离出可机械分离的金属铁颗粒后，残余金属铁的量按固体矿渣产物的总重量计一般小于约6％，更典型小于约4％。可存在其它少量杂质如FeO和其它氧化物。这些其它杂质在所述固体矿渣产物总重量中的含量一般小于8％并且更典型小于6％。

[0059] 所述活动底炉可为能够使附聚物暴露于碳床上至少两个高温区的任何熔炉。适宜的熔炉可为隧道式熔炉、管式炉或转底炉。所述方法可采用单熔炉结构。

[0060] 参见图2，示出了所述方法，从而将矿石加入到混合区51中。可将碳加入到粉碎区50中，然后加入到混合区51中，其中将矿石和碳以及任何任选的添加剂如粘合剂混合在一起并且形成附聚物。将附聚物加入到转底炉区域52中，其中如本文所述将附聚物的氧化铁还原并且金属化。由任何便利的装置冷却图2中所示的热产物42。然后在筛分区53中筛分冷却的产物，接着在碾磨区54中粉碎以使铁金属与高级氧化钛产物分离。还可分离出再生料并且加入到混合区51中。可在压块区55中使铁金属产物形成压块，自所述压块区中取出铁金属产物。

[0061] 在一个实施方案中，可将本公开理解为不包括任何不会实质上影响组合物或方法的基本和新型特征的要素或工序。此外，可将本发明理解为不包括任何本文未列出的要素或工序。

[0062] 申请人特别在本公开中加入了所有引用的参考文献的全部内容。此外，当数量、浓度或其它数值或参数以范围、优选范围或优选上限数值和优选下限数值的列表形式给出时，它应理解为具体地公开由任何范围上限或优选数值和任何范围下限或优选数值的任何一对所构成的所有范围，而不管所述范围是否被单独地公开。除非另行指出，凡在本文中给出某一数值范围之处，该范围均旨在包含其端点，以及位于该范围内的所有整数和分数。当定义一个范围时，不旨在将本发明的范围限定于所列举的具体值。实施例

[0063] 通过以下实施例对本公开进行说明。除非另外指明，所有份数、百分比和比例均按重量计。

[0064] 比较实施例1

[0065] 在该实施例中，使用包含按所述耐火材料(由ANH Refractories (Moon Township，PA)出售的Magnel HF)的总重量计92重量％氧化镁、6重量％氧化铝、1重量％二氧化硅和1重量％氧化钙的耐火材料。在50mm宽×50mm长×40mm高的耐火材料砖块中钻出深15mm的腔体以形成杯体。使由按所述混合物的总重量计92.5重量％含钛的钛铁矿石(包含按所述矿石的总重量计约60重量％的TiO2)、5.5重量％烟煤和2重量％粘合剂组成的混合物形成粒料形状并且在约110℃的温度下干燥。干燥的粒料直径为约20mm。将这些粒料放入杯中，所述杯包含一薄层碳基材料，所述碳基材料可包括某些烟煤或无烟煤、冶金焦炭和石油焦炭(包括海绵状石油焦、针状焦、弹丸焦和流化焦炭)，并且将所述杯放入到箱式炉中，并且在1700℃下加热15分钟。在此期间观测到，在所述杯的腔体内生成富含钛的矿渣。然后将温度升至1735℃，保持4小时时间。将杯从炉中取出并且使其冷却。图3为杯的横截面照片，其显示矿渣渗入到耐火材料和杯的裂缝中。大量裂缝表明，耐火材料组合物不能够耐抗由富含二氧化钛的矿渣造成的损伤。采用光学显微法和扫描电镜/电子色散光谱法检测所述杯，所述检测显示，耐火材料中的氧化镁相与矿渣反应，致使转变成除了镁以外还包含钛和铁的相。由氧化镁转化造成的裂缝在耐火材料微观结构中是显而易见的。

[0066] 比较实施例2

[0067] 该实施例依照与比较实施例1相同的方法，不同的是所用的耐火材料包含90重量％氧化铝、9.2重量％二氧化硅、0.1重量％Fe2O3、0.1％TiO2、0.1重量％(CaO+MgO)、0.2重量％碱金属。制造商没有指明其余部分(0.3重量％)，均基于所述耐火材料(由Rath Refractories，Inc.(Milledgeville，GA)出售的Korrath C90)的总重量。

[0068] 图4为杯的横截面照片，显示大量矿渣渗入到耐火材料和杯的裂缝中，甚至渗入到杯的侧壁中。大量裂缝表明，耐火材料组合物不能够耐抗由还原过程期间形成的富含二氧化钛的熔融矿渣造成的损伤。

[0069] 比较实施例3

[0070] 该实施例依照与比较实施例1相同的方法，不同的是使用按所述耐火材料的总重量计包含99.6重量％氧化铝、0.07重量％SiO2、0.05重量％Fe2O3、0.03重量％TiO2、0.1重量％(CaO+MgO)、0.1重量％(Na2O+K2O)的耐火材料。制造商Rath Refractories，Inc.(Milledgeville，GA)没有指明其余部分(0.05％)。

[0071] 对杯的检测示出，矿渣渗入到耐火材料中并且形成产物层。所述杯也具有大量的裂缝，包括在矿渣渗入区域和矿渣未渗入区域之间的接触面处。大量裂缝表明，耐火材料组合物不能够耐抗由还原过程期间形成的富含二氧化钛的熔融矿渣造成的损伤。图5为杯的横截面照片，该照片显示对得自所述方法的杯的损伤。

[0072] 实施例4

[0073] 该实施例依照与比较实施例1相同的方法，不同的是使用按所述耐火体的总重量计包含97.7重量％氧化铝、1.8重量％氧化锆、0.2重量％(氧化镁+氧化钙)、0.1重量％二氧化硅和0.2重量％碱金属的耐火材料。图6为杯的横截面照片，该照片显示矿渣已经渗入到耐火材料中并且形成产物层，但是杯中没有观测到开裂迹象。

[0074] 采用光学显微法和扫描电镜/电子色散光谱法对所述杯的检测显示，没有微观尺度上的开裂迹象。对杯中形成的产物层化学组成的检测示出钛酸铝、氧化锆的存在、未反应的耐火材料和未反应的矿渣。不存在开裂表明，耐火材料组合物能够耐抗由暴露于熔炉高温和还原过程期间形成的富含二氧化钛的熔融矿渣造成的损伤。

[0075] 本公开的例证性和优选实施方案的描述并不旨在限制本公开的范围。可在不脱离所附权利要求的正确实质和范围的情况下使用多种修改形式、替代构造和等同物。