本發(fā)明涉及一種利用冶煉鉻渣生產(chǎn)大型銅冶煉窯爐襯磚的方法。

背景技術(shù)：
隨著國家對環(huán)境的重視，人們對三廢的排放要求更加嚴格。企業(yè)對所排放的固體廢棄物經(jīng)處理、回收再利用，不僅能夠帶來巨大的經(jīng)濟效益，更符合友好環(huán)境生產(chǎn)。鉻剛玉耐火材料產(chǎn)品適用于有色冶煉窯爐，特別是適合銅冶金大型窯爐內(nèi)襯使用。目前，鉻剛玉制品的生產(chǎn)方法只有兩種，一是用棕剛玉、冶煉鉻渣與鉻礦直接燒成方法；第二種是用電熔鎂鉻砂再結(jié)合方法。鋁熱法生產(chǎn)金屬鉻產(chǎn)生大量的固體廢棄物冶煉鉻渣，冶煉鉻渣含有Al2O3和Cr2O3的固熔體，其中Al2O3+Cr2O3質(zhì)量百分含量一般大于95％，其中，含有質(zhì)量百分比8％～16％的氧化鉻以及少量的Na2CrO4、CaO、Fe2O3、Na2O、K2O和SiO2雜質(zhì)，Na2CrO4是可溶性鉻鹽，含有的Cr(VI)是國家禁排的一類危險廢物。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種利用冶煉鉻渣生產(chǎn)大型銅冶煉窯爐襯磚的方法，以冶煉鉻渣為原料生產(chǎn)鉻剛玉材料，成本低廉，解決了鉻渣排放問題，實現(xiàn)了資源再利用，工藝合理；生產(chǎn)的鉻剛玉磚，應(yīng)用范圍廣，使用壽命長，產(chǎn)品檔次高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種利用冶煉鉻渣生產(chǎn)大型銅冶煉窯爐襯磚的方法，其具體步驟如下：a.原材料及加工取冶煉鉻渣塊料，將冶煉鉻渣塊料進行破碎至粒度為10mm以下；取還原劑石油焦進行破碎至粒度為10mm以下；b.混合均化將破碎后的冶煉鉻渣和破粹后的石油焦按照質(zhì)量比100:1～100:3混合均勻，送到干燥窯中烘干至水分≤0.5％，得到混合干料；c.高溫冶煉將混合干料加入到三相電弧爐中冶煉，溫度控制在2000℃～2200℃，冶煉時間控制在8h～12h，高溫冶煉后，冶煉鉻渣中的金屬鉻、中間價態(tài)氧化鉻被石油焦還原為碳化鉻沉降至電弧爐爐缸底部，冶煉鉻渣中的Al2O3、Cr2O3經(jīng)高溫熔煉成鉻剛玉相在電弧爐爐缸上部，降溫冷卻固化；d.鉻剛玉材料加工將爐缸上部的鉻剛玉相進行揀選，去除渣皮和帶有氣孔的疏松料后，得到鉻剛玉料，進行破碎、粉磨，得到粒度為0-1mm、1-3mm、3-5mm的鉻剛玉顆粒料和細度為180～200目的鉻剛玉粉；e.配料按重量百分比含量計，進行配料；骨料：粒度為0-1mm鉻剛玉顆粒料11％～14％，粒度為1-3mm鉻剛玉顆粒料24％～27％，粒度為3-5mm鉻剛玉顆粒料28％～32％；基質(zhì)：180目～200目的鉻剛玉粉8％～12％，200目的鉻礦粉12％～20％，325目的脫硅鋯粉3％～5％，2μm～5μm的活性氧化鋁粉0.5％～3％，500目的氧化鈦粉0.5％～2％；f.混料及困料將步驟e配制的骨料與磷酸混合，磷酸的加入量占骨料和基質(zhì)總質(zhì)量的3％～4.5％，混煉5分鐘～8分鐘，加入驟e配制的基質(zhì)，再混煉10分鐘～20分鐘，得到混合料，困料50小時～70小時；g.成型將困料后的混合料加入磷酸二氫鋁進行二次混煉，磷酸二氫鋁的加入量占骨料和基質(zhì)總質(zhì)量的1％～2％，二次混煉時間為15分鐘～20分鐘，壓制成型，在80℃～100℃烘干48小時～72小時；h.高溫燒成烘干后的磚坯在1650℃～1750℃燒制10小時～20小時，得到冶煉窯爐襯磚。所述冶煉鉻渣中Al2O3的質(zhì)量含量為70％～84％、Cr2O3的質(zhì)量含量為8％～16％、Na2O的質(zhì)量含量為1.5％～3％、CaO的質(zhì)量含量為0.6％～1.1％。所述石油焦中含C的質(zhì)量含量為98％～99％，灰分質(zhì)量含量≤0.5％。所述鉻剛玉相中Al2O3質(zhì)量含量≥87.5％，Cr2O3質(zhì)量含量≥7.5％。所述脫硅鋯粉中ZrO2質(zhì)量含量≥98.0％。所述活性氧化鋁粉中，α-Al2O3相質(zhì)量含量≥90％，Al2O3質(zhì)量含量≥99.0％。所述氧化鈦粉質(zhì)量含量≥99.5％。所述磷酸質(zhì)量濃度≥65.0％，磷酸二氫鋁中氧化鋁質(zhì)量含量在6.5％～8.0％。所述鉻礦粉中的Cr2O3質(zhì)量含量≥54.0％，Al2O3質(zhì)量含量≥11.0％。本發(fā)明的有益效果：(1)、冶煉鉻渣中含有Cr2O3，以鉻渣為原料生產(chǎn)鉻剛玉，成本低廉，解決了鉻渣排放問題，實現(xiàn)了資源再利用；(2)、采用電熔法生產(chǎn)鉻剛玉，首先，用石油焦還原冶煉鉻渣，可以使鉻渣中的氧化鋁經(jīng)高溫形成鉻剛玉相，鉻渣中的中間價態(tài)氧化鉻被還原劑還原成碳化鉻，與鉻渣中的金屬鉻同時沉降，鉻剛玉與之分離；工藝簡單合理，制得的冶煉窯爐襯磚，具有良好的結(jié)合強度、耐磨性以及抗侵蝕能力，其化學成分和理化指標如表1所示：具體實施方式實施例1a.原材料及加工取Al2O3含量為70wt％、Cr2O3含量為16wt％、Na2O含量為1.5wt％、CaO含量為1.1wt％的冶煉鉻渣塊料，將鉻渣塊料進行破碎至粒度為10mm以下；取C的含量為99wt％的石油焦，灰分≤0.5wt％，粉碎至粒度為10mm以下；b.混合均化取破碎至10mm以下的冶煉鉻渣料18噸，與破碎至10mm以下的石油焦360kg混合均化，送到干燥窯中烘干至水分≤0.5wt％，得到混合干料；c.高溫冶煉將4000KVA三相電弧爐開啟冷卻水，送電升溫，將冶煉用混合干料加入電弧爐中，將三相石墨電極用混合干料埋弧冶煉至熔融狀態(tài)，熔煉溫度控制在2000℃～2200℃，冶煉時間控制在8h，高溫冶煉后，鉻渣中的氧化鋁經(jīng)高溫形成鉻剛玉相在電弧爐爐缸上部，鉻渣中的金屬鉻與中間價態(tài)的氧化鉻被石油焦還原為碳化鉻沉降至電弧爐爐缸底部；經(jīng)檢驗，鉻剛玉料中Cr2O3質(zhì)量百分比8.8wt％，Al2O3質(zhì)量百分比87.9wt％；d.鉻剛玉材料加工將爐缸上部的鉻剛玉材料進行揀選，致密部分與含氣孔料分開，去除渣皮，純凈的致密料進行破碎、篩分、粉磨，得到粒度為0-1mm、1-3mm、3-5mm的鉻剛玉顆粒料和細度為180～200目的鉻剛玉粉；e.配料按重量百分比含量計，進行配料；骨料：將破碎后粒度為0-1mm鉻剛玉顆粒料添加130kg，1-3mm鉻剛玉顆粒料添加270kg，3-5mm鉻剛玉顆粒料添加300kg；基質(zhì)：鉻剛玉粉180～200目120kg，200目的鉻礦粉(Cr2O3含量≥54.0wt％，Al2O3含量≥11.0wt％)100kg，325目的脫硅鋯粉(ZrO2含量≥98.0wt％)30kg，2μm～5μm的活性氧化鋁粉(α-Al2O3含量≥90wt％，Al2O3含量≥99.0wt％)30kg，500目的氧化鈦粉(純度≥99.5％)20kg；采用磷酸(濃度為65.0wt％)及磷酸二氫鋁(氧化鋁含量7.0wt％)為結(jié)合劑；f.混料及困料將步驟e配制的骨料加入30kg磷酸混合，混煉5分鐘，加入驟e配制的基質(zhì)，再混煉20分鐘，得到混合料，困料50小時；g.成型將困料后的混合料加入10kg磷酸二氫鋁進行二次混煉，二次混煉時間為15分鐘，壓制成型，烘干；烘干溫度80℃～100℃，烘干時間60小時；h.高溫燒成烘干后的磚坯在1650℃～1670℃燒制，最高溫度保溫時間10小時。實施例2a.原材料及加工取Al2O3含量為84wt％、Cr2O3含量為8wt％、Na2O含量為3wt％、CaO含量為0.6wt％的冶煉鉻渣塊料，將鉻渣塊料進行粉碎至粒度為10mm以下；取C的含量為98wt％的石油焦，灰分≤0.5wt％，粉碎至粒度為10mm以下；b.混合均化取破碎至10mm以下的鋁鉻渣料18噸，與破碎至10mm以下的石油焦180kg混合均化，送到干燥窯中烘干至水分≤0.5wt％，得到混合干料；c.高溫冶煉將混合干料加入到三相電弧爐中冶煉，溫度控制為2000℃～2200℃，冶煉時間控制在8h，高溫冶煉后，冶煉鉻渣中的氧化鋁、氧化鉻經(jīng)高溫熔煉成鉻剛玉相在電弧爐爐缸上部，冶煉鉻渣中的金屬鉻、中間價態(tài)氧化鉻被石油焦還原為碳化鉻沉降至電弧爐爐缸底部；在降溫冷卻使上述兩種物質(zhì)固化并分離；經(jīng)檢驗，鉻剛玉中氧化鋁含量88.4wt％，氧化鉻含量8.3wt％；d.鉻剛玉材料加工將爐缸上部的鉻剛玉材料進行揀選，致密部分與疏松部分分開，去除渣皮，純凈的致密料進行破碎、篩分、粉磨；得到粒度為0-1mm、1-3mm、3-5mm的鉻剛玉顆粒料和細度為180～200目的鉻剛玉粉；e.配料按重量百分比含量計，進行配料；骨料：將破碎后粒度為0-1mm鉻剛玉顆粒料添加110kg，1-3mm鉻剛玉顆粒料添加260kg，3-5mm鉻剛玉顆粒料添加290kg；基質(zhì)：鉻剛玉粉180～200目80kg，200目的鉻礦粉(Cr2O3含量≥54.0wt％，Al2O3含量≥11.0wt％)200kg，325目的脫硅鋯粉(ZrO2含量≥98.0wt％)50kg，2μm～5μm的活性氧化鋁粉(α-Al2O3含量≥90wt％，Al2O3含量≥99.0wt％)5kg，500目的氧化鈦粉(純度≥99.5％)5kg；采用磷酸(濃度為65.0wt％)及磷酸二氫鋁(氧化鋁含在8.0wt％))為結(jié)合劑；f.混料及困料將步驟e配制的骨料加入45kg磷酸混合，混煉8分鐘，加入驟e配制的基質(zhì)，再混煉10分鐘，得到混合料，困料70小時；g.成型將困料后的混合料加入20kg磷酸二氫鋁進行二次混煉，二次混煉時間為20分鐘，壓制成型，烘干；烘干溫度80℃～100℃，烘干時間72小時；h.高溫燒成烘干后的磚坯在1680℃～1700℃區(qū)間燒制，保溫時間20小時。實施例3a.原材料及加工取Al2O3含量為75wt％、Cr2O3含量為12wt％、Na2O含量為2wt％、CaO含量為0.8wt％的冶煉鉻渣塊料，將鉻渣塊料進行破碎至粒度為10mm以下；取C含量為98wt％的石油焦，灰分≤0.5wt％，破碎至粒度為10mm以下；b.混合均化取破碎至10mm以下的鋁鉻渣料18噸，與破碎至10mm以下的石油焦540kg混合均化，送到干燥窯中烘干至水分≤0.5wt％，得到混合干料；c.高溫冶煉將混合干料加入到三相電弧爐中冶煉，溫度控制為2000℃～2200℃，冶煉時間控制在10h，高溫冶煉后，冶煉鉻渣中的氧化鋁、氧化鉻經(jīng)高溫熔煉成鉻剛玉相在電弧爐爐缸上部，冶煉鉻渣中的金屬鉻、中間價態(tài)氧化鉻被石油焦還原為碳化鉻沉降至電弧爐爐缸底部；在降溫冷卻使上述兩種物質(zhì)固化并分離；經(jīng)檢驗，鉻剛玉中氧化鋁含量89.4wt％，氧化鉻含量7.8wt％；d.鉻剛玉材料加工將爐缸上部的鉻剛玉材料進行揀選，致密部分與疏松部分分開，去除渣皮，純凈的致密料進行破碎、篩分、粉磨；得到粒度為0-1mm、1-3mm、3-5mm的鉻剛玉顆粒料和細度為180～200目的鉻剛玉粉；e.配料按重量百分比含量計，進行配料；骨料：將破碎后粒度為0-1mm鉻剛玉顆粒料添加140kg，1-3mm鉻剛玉顆粒料添加240kg，3-5mm鉻剛玉顆粒料添加320kg；基質(zhì)：鉻剛玉180～200目90kg，添加200目的鉻礦粉(Cr2O3含量≥54.0wt％，Al2O3含量≥11.0wt％)135kg，325目的脫硅鋯粉(ZrO2含量≥98.0wt％)40kg，2μm～5μm的活性氧化鋁粉(α-Al2O3質(zhì)量含量≥90％，Al2O3質(zhì)量含量≥99.0％)20kg，500目的氧化鈦粉(純度≥99.5％)15kg；采用磷酸(濃度為65.0wt％)及磷酸二氫鋁(氧化鋁含量6.5wt％)為結(jié)合劑；f.混料及困料將步驟e配制的骨料加入40kg磷酸混合，混煉6分鐘，加入驟e配制的基質(zhì)，再混煉15分鐘，得到混合料，困料60小時；g.成型將困料后的混合料加入15kg磷酸二氫鋁進行二次混煉，二次混煉時間為18分鐘，壓制成型，烘干；烘干溫度80℃～100℃，烘干時間48小時；h.高溫燒成烘干后的磚坯在1680℃～1700℃區(qū)間燒制，保溫時間12小時。表1本發(fā)明實施例1～實施例2理化檢測結(jié)果(單位：wt％)以上僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。