本發(fā)明屬于耐火材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鈦碳基冷搗固料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近年來我國鈦白粉和海綿鈦行業(yè)發(fā)展迅速，由于高鈦渣鈦含量高，“三廢”產(chǎn)生量少，資源和能源的利用率高，且能有助于提高產(chǎn)品的品質(zhì)，我國高鈦渣的需求量迅速增長。近幾年，全球每年高鈦渣交易額都在10億美元以上。高鈦渣是經(jīng)過物理生產(chǎn)過程而形成的鈦礦富集物俗稱，通過電爐加熱熔化鈦礦，使鈦礦中二氧化鈦和鐵熔化分離后得到的二氧化鈦高含量的富集物。高鈦渣既不是廢渣，也不是副產(chǎn)物，而是生產(chǎn)四氯化鈦、鈦白粉和海綿鈦產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料。

雖然，國內(nèi)高鈦渣的產(chǎn)量在不斷擴(kuò)大，但仍滿足不了國內(nèi)強(qiáng)大的需求，每年需要進(jìn)口大量的高鈦渣作缺口補(bǔ)充。我國大多數(shù)高鈦渣生產(chǎn)廠家采用敞口式小型礦熱爐冶煉，爐型一般為（1200-6300）KVA電爐，工藝采用蓬料冶煉，一次性下料，間斷出爐。現(xiàn)在我國高鈦渣生產(chǎn)企業(yè)為了降低成本，都采用散料直接入爐。由于采用蓬料冶煉，散料入爐后，透氣性差，料面燒結(jié)不理想，經(jīng)常產(chǎn)生塌料現(xiàn)象，塌料后造成敞口冶煉熱損失大，冶煉時間長，耗電量高。并且散料中含有大量的粘結(jié)劑瀝青，瀝青含70%揮發(fā)物，在塌料后，會瞬間產(chǎn)生大量的黑色煙塵，冶煉區(qū)內(nèi)的風(fēng)機(jī)無法在瞬間將其排除，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；并且在搗爐過程也有大量的黑色煙塵產(chǎn)生，因?yàn)榻够癁r青里含有大量的有毒有害物質(zhì)，不僅污染環(huán)境，而且對操作工人的身體健康造成危害。因此，研制一種環(huán)保的冶煉高鈦渣專用的材料顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種鈦碳基搗固料及其制備方法和應(yīng)用。該鈦碳基搗固料冶煉過程不會造成環(huán)境污染，并且成本低。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的鈦碳基冷搗固料，其原料及其重量份數(shù)為高鈦渣55%-60%、發(fā)泡型苯板顆粒5%-10%、石墨碎5%-10%、金紅石2-5%、碳化鈦2-5%、硼酸5%-8%、粘結(jié)劑15%-18%。

所述的鈦碳基冷搗固料，其原料及其重量份數(shù)為高鈦渣55%、發(fā)泡型苯板顆粒10%、石墨碎10%、金紅石3%、碳化鈦2%、硼酸5%、粘結(jié)劑15%；所述的高鈦渣中顆粒的粒徑為10-15mm，顆粒的粒徑為5-10mm，顆粒的粒徑為1-5mm和顆粒的粒徑為200目以下的重量份數(shù)比為2:1:1:2；所述的發(fā)泡型苯板顆粒粒徑為3-5mm；所述的石墨碎的粒徑為15-25mm；所述的金紅石的粒徑為0.5-1mm；所述的碳化鈦的粒徑為0.5-1mm；所述的粘結(jié)劑為腐植酸鈉、磷酸或環(huán)氧樹脂中的一種。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種鈦碳基冷搗固料的制備方法，具體步驟如下：將高鈦渣、發(fā)泡型苯板、金紅石、碳化鈦和石墨碎破碎成所需要的不同粒度，混合后加入粘結(jié)劑和硼酸，置于強(qiáng)力攪拌鍋里，攪拌30分鐘，30轉(zhuǎn)/分鐘，使物料通過打結(jié)或搗固能粘在一起的狀態(tài)最佳，出料即可。

所述的鈦碳基冷搗固料可用于高鈦渣冶煉電爐的爐蓋、高鈦渣冶煉電爐的爐底和高鈦渣冶煉電爐的爐壁的保護(hù)層。

所述的高鈦渣冶煉電爐優(yōu)選為小型敞口電爐。

所述的爐蓋保護(hù)層的制備方法，具體步驟如下：先將水冷爐蓋翻過來，高溫面向上，焊好掛渣釘，將鈦碳基搗固料攤平在高溫面上，厚度一般在（120-150）mm之間，用夯實(shí)機(jī)夯實(shí)，烘干，溫度在500℃左右，時間為24h,即可得到帶有搗固料保護(hù)層的爐蓋。

本發(fā)明的有益效果。

本發(fā)明主要針對敞口電爐冶煉高鈦渣傳統(tǒng)工藝中存在的問題，進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了一次性加料，并將蓬料冶煉改成封閉式連續(xù)加料冶煉，在敞口電爐的爐口加裝本發(fā)明搗固料制作的爐蓋；然而，現(xiàn)有技術(shù)中在敞口電爐上加裝爐蓋是很難做到的，因?yàn)闋t蓋距離高溫區(qū)很近，距離在1.5m以下，長期處于高溫條件下，采用現(xiàn)有的任何材料制成的爐蓋都會將其燒化，使用壽命很短；如果采用現(xiàn)有的耐火材料，現(xiàn)有的電爐用耐火材料主要有兩大類：鎂質(zhì)和鋁質(zhì)，而高鈦渣冶煉主要是將鈦鐵精礦里的鐵還原出來，從而達(dá)到鈦富集的目的。如果采用鎂、鋁質(zhì)耐火材料搗固爐蓋，熔化或氧化后鎂、鋁元素都進(jìn)入到高鈦渣里面，從而造成高鈦渣里面的雜質(zhì)含量過高，影響產(chǎn)品的純度和質(zhì)量。經(jīng)過多年的反復(fù)實(shí)踐和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的鈦碳基搗固料，可以有效地解決了這一難題；本發(fā)明的搗固料耐高溫（1600℃以上）、抗氧化、并且熔化后或氧化后不會影響冶煉產(chǎn)品質(zhì)量。而本發(fā)明的鈦碳基搗料燒損后不僅不會影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且沒有燒損部分破碎后還可重復(fù)使用，降低了運(yùn)行成本，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)本發(fā)明搗固的爐蓋可以經(jīng)過500爐左右才能出現(xiàn)燒損，然后進(jìn)行破碎，重復(fù)加工成搗固料，重新利用。

本發(fā)明的搗固料還適用于新建的電爐爐底保護(hù)層，即替代過去使用的底糊；同時本發(fā)明的搗固料還適用于制作爐壁的保護(hù)層，由于長期冶煉，爐壁出現(xiàn)氧化燒損而變薄，在膛內(nèi)做個胎，將該物料加到胎與爐壁的中間，厚度可根據(jù)爐壁的燒損程度而定，起到保護(hù)爐壁，可以有效延長爐齡。

本發(fā)明中廢苯板破碎成3-5mm，加到混合料中,主要起降低物料密度，使之燒結(jié)后產(chǎn)生一些蜂窩，達(dá)到隔熱保溫的效果。同時也可降低物料的熱膨脹系數(shù)，防止龜裂和脫落；本發(fā)明中選用石墨碎做大顆粒骨料，石墨碎具有強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、受熱后變形量小等特點(diǎn)；金紅石和碳化鈦都趨于穩(wěn)定，不易被氧化，在物料里起穩(wěn)定劑作用；在200℃以上，硼酸粘度較好，在的使用過程中，可以起到增強(qiáng)粘結(jié)效果的作用；本發(fā)明采用冷搗固工藝，主要是考慮到了環(huán)保的重要性，本發(fā)明所用的粘結(jié)劑為腐植酸鈉、磷酸或環(huán)氧樹脂中的一種，而不采用常規(guī)工藝中的瀝青，一方面瀝青在常溫條件下沒有粘結(jié)作用，另一方面瀝青含70%揮發(fā)物，如果對其添加量控制失誤，將對生產(chǎn)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，而本發(fā)明選用搞得三種粘結(jié)劑在常溫下，即可發(fā)揮很強(qiáng)的粘結(jié)作用，具體選擇哪種可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中采購便利與否、采購市場價(jià)格高低而定。

本發(fā)明采用加蓋封閉式冶煉方式，解決了環(huán)境污染問題，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的效果；同時工人的勞動強(qiáng)度大大降低（不用搗爐），人工成本大幅下降，工人的工作環(huán)境也得到了改善；具體為，國內(nèi)小型電爐冶煉鈦渣的都是人工搗爐，一般是一個小班6人以上，操作一臺1800KVA電爐；采用本發(fā)明材料制作的爐蓋，冶煉爐加蓋后由于不用搗爐，工人的勞動強(qiáng)度降低了一半以上，6個人可以操作兩臺1800KVA的電爐，人工成本降低一半；一般來說，每噸產(chǎn)品人工工資240元/噸，改造后每噸產(chǎn)品人工工資為120元/噸，每臺電爐月產(chǎn)量為240噸，每月使用的爐蓋生產(chǎn)成本約為2000元，由此可見即每月生產(chǎn)成本節(jié)省26800元，折算成每噸產(chǎn)品可節(jié)約26800/240=111.67元，大大降低了生產(chǎn)成本。另外，采用本發(fā)明做成的搗固料制成的爐蓋，冶煉設(shè)備由敞口變封閉，熱損失減少，從而達(dá)到了節(jié)電目的，改造前后相比，每噸產(chǎn)品可節(jié)電200度左右。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1。

鈦碳基冷搗固料，其原料及其重量份數(shù)為高鈦渣55%、發(fā)泡型苯板顆粒10%、石墨碎10%、金紅石3%、碳化鈦2%、硼酸5%、腐植酸鈉15%；所述的高鈦渣中顆粒的粒徑為10-15mm，顆粒的粒徑為5-10mm，顆粒的粒徑為1-5mm和顆粒的粒徑為200目以下的重量分?jǐn)?shù)比為2:1:1:2；所述的石墨碎的粒徑為15-25mm。

鈦碳基冷搗固料的制備方法，具體步驟如下： 將高鈦渣、發(fā)泡型苯板、金紅石、碳化鈦和石墨碎破碎成所需要的不同粒度，混合后加入粘結(jié)劑和硼酸，置于強(qiáng)力攪拌鍋里，30轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘，使物料通過打結(jié)或搗固能粘在一起的狀態(tài)最佳，出料即可。

實(shí)施例2。

鈦碳基冷搗固料，其原料及其重量份數(shù)為高鈦渣56%、發(fā)泡型苯板顆粒8%、石墨碎9%、金紅石2.5%、碳化鈦2.5%、硼酸6%、磷酸16%。

實(shí)施例3。

鈦碳基冷搗固料，其原料及其重量份數(shù)為高鈦渣60%、發(fā)泡型苯板顆粒5%、石墨碎5%、金紅石2%、碳化鈦2%、硼酸8%、環(huán)氧樹脂18%。

為了進(jìn)一步研究本發(fā)明冷搗固料制備的爐蓋使用壽命，同時采用現(xiàn)有的材料進(jìn)行爐蓋搗固，經(jīng)過長期冶煉，對爐蓋出現(xiàn)破損情況的爐次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

表1 5種材料冷搗固的爐蓋使用爐次統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

由此可見，采用本發(fā)明搗固料制作的爐蓋保護(hù)層使用壽命較長。