一种延长铜转炉渣贫化电炉耐火材料寿命的方法

摘要

本发明提供一种延长铜转炉渣贫化电炉耐火材料寿命的方法，属于冶金技术领域。该方法在贫化电炉使用初期，炉内填充转炉渣原料，控制起炉温度低于转炉渣熔点值50～100℃，并保温24～48小时。如此，可使炉渣中四氧化三铁在镁铬耐火砖表面充分挂渣，形成一层厚厚的保护层，阻止转炉渣直接接触侵蚀耐火材料。然后，将贫化电炉升温至高于转炉渣熔点值50～100℃再进行正常生产。高于转炉渣熔点值50～100℃，贫化电炉内保证了一定的过热度，渣的黏度降低，有利于冰铜分离。本发明所述方法改进了现有生产工艺，成本低、操作简便、易于实施，控制起炉温度可以有效增加电炉内挂渣行为，延长现有镁铬耐火材料的使用寿命。

权利要求

1.一种延长铜转炉渣贫化电炉耐火材料寿命的方法，其特征在于：包括步骤如下：(1)转炉渣破碎及装料：

将起炉用铜转炉渣进行预先破碎，并装入贫化电炉中；

(2)低温起炉：

设定起炉温度低于转炉渣熔点值50～100℃；

(3)保温挂渣：

设定起炉保温时间24～48h；

(4)正常生产：

控制正常生产温度高于转炉渣熔点值50～100℃；

所述转炉渣的主要成分是铁橄榄石和四氧化三铁，二者质量合计高于80％；电炉内炉衬挂渣成分中四氧化三铁含量大于60％，高于正常转炉渣中四氧化三铁含量，其中正常转炉渣中四氧化三铁含量低于40％；

所述步骤(1)中铜转炉渣粒度小于2mm；

所述步骤(3)中保温温度与步骤(2)中起炉温度一致。

说明书

一种延长铜转炉渣贫化电炉耐火材料寿命的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及冶金技术领域，特别是指一种延长铜转炉渣贫化电炉耐火材料寿命的方法。

背景技术

[0002] 中国的铜产量供不应求，每年需要进口大量的铜金属和铜精矿，以补充铜的缺口和满足对铜的需求。而铜转炉渣中含有一定量的铜和其他有价金属，并且每年产量巨大，因此从转炉渣中回收有价金属在中国显得更为重要。

[0003] 镁铬砖的主要成分是MgO和Cr2O3，另含有少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3等。这类砖耐火度高、高温强度大、抗碱性渣侵蚀性强、热稳定性优良、对酸性渣也有一定的适应性，在现在高温工业中应用广泛。在有色冶金行业，特别是铜冶炼工业用耐火材料除了MgO-Cr2O3基耐火材料外目前尚无合适的取代材料，因此，镁铬砖仍然是耐火材料工业中一种重要的材料。

[0004] 铜转炉渣主要成分是Fe3O4和2FeO·SiO2，另含有少量的Al2O3、CaO、MgO等。这类渣成分复杂，对MgO-Cr2O3基耐火材料有着很强的侵蚀作用，耐火材料在熔融渣中不仅存在物理溶解过程，而且存在一系列复杂的化学反应过程，尤其是在高温条件下，炉渣中的酸性氧化物会和耐火砖中的碱性氧化物直接发生化学反应。

[0005] 目前，铜转炉渣贫化电炉使用的镁铬耐火材料使用寿命不足三个月就出现炉衬材料被烧穿的现象，严重影响了生产周期的持续性，造成极大的经济损失，所以针对贫化电炉生产工艺的改进势在必行。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种延长铜转炉渣贫化电炉耐火材料寿命的方法，实现了铜转炉渣生产铜过程中电炉使用寿命的延长，提高了生产效率，节约了生产成本。

[0007] 该方法包括步骤如下：

[0008] (1)转炉渣破碎及装料：

[0009] 将起炉用铜转炉渣进行预先破碎，并装入贫化电炉中；

[0010] (2)低温起炉：

[0011] 设定起炉温度低于转炉渣熔点值50～100℃；

[0012] (3)保温挂渣：

[0013] 设定起炉保温时间24～48h，具体时间根据炉衬耐火材料表面保护层形成厚度确定；

[0014] (4)正常生产：

[0015] d.起炉保温结束后，进入正常生产，控制正常生产温度高于转炉渣熔点值50～100℃。

[0016] 其中，步骤(1)中铜转炉渣粒度小于2mm。

[0017] 步骤(3)中保温温度与步骤(2)中起炉温度一致。

[0018] 在上述步骤中，低于转炉渣熔点值50～100℃，保温过程中转炉渣自身的四氧化三铁会自然附着在炉衬耐火材料表面形成保护层，可以阻止转炉渣直接接触镁铬耐火砖层；高于转炉渣熔点值50～100℃，不仅可以保证炉衬上已经形成的四氧化三铁保护层不被破坏，还可使含有四氧化三铁的铜转炉渣黏度降低，有利于冰铜沉降分离。

[0019] 本方法针对生产中耐火材料使用寿命短的问题，创新提出了一种改进生产工艺的方法，主要包括电炉启动初期，仅填充转炉渣的情况下低于转炉渣熔点值50～100℃保温一段时间，使转炉渣中四氧化三铁尽可能多的在镁铬基耐火材料表面挂渣，形成保护层，避免高于转炉渣熔点值50～100℃正常生产过程中复杂性质转炉渣在还原熔炼的条件下直接接触耐火材料并发生反应而造成炉衬的破坏。这是因为转炉渣的主要成分是铁橄榄石和四氧化三铁，二者质量合计高于80％，低于转炉渣熔点值50～100℃保温时，转炉渣中铁橄榄石相熔化为液相并侵入耐火材料反应，四氧化三铁则以固相充分充填镁铬基耐火材料孔隙，并在表面形成挂渣，经检测电炉内炉衬挂渣成分中四氧化三铁含量大于60％，高于正常转炉渣中四氧化三铁含量(低于40％)，电炉内炉衬挂渣可大大降低电炉内以氧化铁及酸性二氧化硅为主的液相与镁铬砖中的碱性氧化镁发生反应。电炉内炉衬挂渣后，提高炉温至高于转炉渣熔点值50～100℃，电炉内液相成分以氧化铁及酸性二氧化硅为主，与高熔点挂渣成分四氧化三铁反应很弱，减少炉渣对炉衬的浸蚀，而且提高温度可保证电炉内有一定的过热度，从而降低渣的黏度，有利于冰铜分离。

[0020] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：

[0021] 上述方案中冶金工艺条件改进延长了铜转炉渣贫化电炉的使用寿命，节约了生产成本。

[0022] 本发明通过控制贫化电炉起炉温度、保温时间和正产生产温度，在电炉耐火表面生成一层致密保护层的方法，可以增加炉衬材料的使用寿命，对提高转炉渣贫化生产效率具有重要的意义。四氧化三铁熔点值高于熔炼过程的温度，同时形成的保护层致密，因此可保证炉衬在生产过程中的损失程度很小，另外电炉生产中渣黏度大，放渣困难，同时冰铜沉降过程也会受阻，因此确定正常生产温度有利于生产过程的顺利进行。

具体实施方式

[0023] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。

[0024] 本发明提供一种延长铜转炉渣贫化电炉耐火材料寿命的方法，包括：转炉渣破碎及装料—低温起炉—保温挂渣—正常生产，具体为：起炉用铜转炉渣要破碎，粒度要求小于2mm；根据转炉渣熔点值设定起炉温度，起炉温度低于熔点值50～100℃；起炉保温时间根据炉衬耐火材料表面保护层形成厚度确定；起炉保温结束后，进入正常生产；正常生产温度控制在高于熔点值50～100℃。

[0025] 下面结合具体实施例予以说明。

[0026] 实施例1

[0027] 实验用转炉渣熔点值1360℃左右，耐火材料选用方镁石65.02％、镁铬尖晶石16.55％的镁铬砖，转炉渣破碎后以粉料(<2mm)加入放置有条状镁铬砖的刚玉坩埚中，在
1300℃条件下做侵蚀实验，时间2h，实验结束后水淬，此条件下的渣黏度大，在镁铬砖表面附着强烈，砖体损失小，通过光学显微镜、扫描电子显微镜等检测仪器分析，发现耐火砖表面形成良好的四氧化三铁保护层，经检测四氧化三铁含量68.9％。

[0028] 实施例2

[0029] 实验用转炉渣熔点值1360℃左右，耐火材料选用方镁石65.02％、镁铬尖晶石16.55％的镁铬砖，转炉渣破碎后以粉料(<2mm)加入放置有条状镁铬砖的刚玉坩埚中，在
1400℃条件下做侵蚀实验，时间2h，实验结束后水淬，此条件下的渣黏度小，在镁铬砖表面没有渣附着，砖体表面明显缺损且结构疏松，通过光学显微镜、扫描电子显微镜等检测仪器分析，发现耐火砖表面形成很薄且不均匀的四氧化三铁保护层，紧邻保护层内部渣和耐火材料发生化学反应导致其结构疏松，降低耐火材料使用寿命，经检测四氧化三铁含量
33.5％。

[0030] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。