以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料及制备方法与流程

本发明涉及工业废料回收利用，尤其涉及一种以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料及制备方法。

背景技术：

1、钛铁渣是铝热法冶炼钛铁合金时产生的炉渣。传统的工艺是以钛铁矿为主要原料，采用金属铝为还原剂，石灰石为造渣剂，在高温条件下（一般在1900℃以上）通过铝热反应制备钛铁合金是目前广泛使用且成熟的工业技术手段。由于炉渣和钛铁合金的比重不同，因而二者易于分离。但大多数企业将废弃的炉渣仅作为工业垃圾填埋或者简单的破碎处理后用于建筑材料的配料，或者加工后用以耐火材料行业中替代传统的矾土原料，利用价值不高。

2、钛铁渣中还含有部分金属单质钛和二价钛化物，钛铁渣的主要成分为氧化铝和含钛氧化物，其中造渣剂会在铝热反应产生的高温下与氧化铝和氧化钛发生反应生成各种物相，钛铁渣可不经处理作为耐火原料直接使用。钛铁渣在实际使用中会在1400℃时体积膨胀较大，且会出现增重，降低材料的高温使用性能。因此，钛铁渣作为一种耐火原料，有必要在进行回收钛铁渣时对含钙物相进行处理，降低杂质及低熔物含量。

3、中国专利文献cn1554778a公开了一种低钛铝酸钙及其制备方法，其采用工业氧化铝及其副产品、方解石或石灰石、萤石和长石为原料，经粉碎、混合熔融、冷却、粉碎筛分而制成一种低钛铝酸钙，该材料用以替代低档矾土原料使用，没有产生较好的利用价值。

4、中国专利文献cn108484187a公开了一种改性钛铝酸钙耐火原料及其制备方法，其以铁钛合金冶炼(以石灰为造渣剂)时产生的废渣钛铝酸钙为主要原料，通过预烧、添加适量添加剂二次烧结的方式，使钛铝酸钙的稳定性、烧结性及使用性能等有一定程度的改善，但由于其钙含量高的问题没有解决，替代高铝质材料作为耐火原料使用时，容易与环境中的二氧化硅在高温下反应生成低熔相，使其不能在1540℃以上高温下长期使用，无法实现其高附加值的综合利用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料及制备方法，本耐火原料可以直接用于高档铝镁尖晶石质耐火材料中的原料，钛铁渣的附加值高于传统利用石灰造渣剂产生的钛铁渣，实现了工艺全流程产品的高附加值利用。本制备方法工艺简单，节能环保、成本低廉，成分稳定，具有结合强度高、发热低等优点，可以在高档铝镁尖晶石质耐火材料产品中部分甚至全部替代刚玉质、尖晶石质原料，适合于作为耐火原料使用。

2、为解决上述技术问题，本发明以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料组分包括72.0～80.0wt% al2o3、15.0～20.0 wt % tio2、3.0～8.0 wt %mgo、0～0.5 wt % fe2o3和0～0.7 wt % sio2。

3、进一步，所述刚玉-尖晶石质耐火原料的物相组成为刚玉、镁铝尖晶石和三氧化二钛。

4、一种上述以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料的制备方法包括如下步骤：

5、步骤一、在钛铁合金冶炼生产过程进行造渣时，以轻烧氧化镁或者菱镁石作为造渣剂；

6、步骤二、按照钛铁合金生产工艺进行冶炼、排渣或者经过冷却后揭渣盖，渣铁分离彻底；

7、步骤三、将冷却后的钛铁渣进行破碎加工，制备满足耐火材料生产需要的粒度，得到刚玉-尖晶石质耐火原料。

8、进一步，所述轻烧氧化镁中mgo含量的质量百分比大于85.0%，所述菱镁石中mgo含量的质量百分比大于41.0%，粒度为100目筛下料。

9、进一步，所述轻烧氧化镁或者菱镁石的加入量为钛铁冶炼配料重量比1～6%。

10、由于本发明以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料及制备方法采用了上述技术方案，即本耐火原料包括一定组分的氧化铝、镁铝尖晶石和含钛氧化物。本方法在钛铁合金冶炼生产过程进行造渣时，以轻烧氧化镁或者菱镁石作为造渣剂，替代传统的氧化钙造渣剂，将处于熔融状态的钛铁渣吹出，冷却后破碎成粉料，得到以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料。本耐火原料可以直接用于高档铝镁尖晶石质耐火材料中的原料，钛铁渣的附加值高于传统利用石灰造渣剂产生的钛铁渣。本制备方法工艺简单，节能环保、成本低廉，成分稳定，具有结合强度高、发热低等优点。

技术特征：

1.一种以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料，其特征在于：所述刚玉-尖晶石质耐火原料组分包括72.0～80.0wt% al2o3、15.0～20.0 wt % tio2、3.0～8.0 wt %mgo、0～0.5 wt % fe2o3和0～0.7 wt % sio2。

2.根据权利要求1所述的以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料，其特征在于：所述刚玉-尖晶石质耐火原料的物相组成为刚玉、镁铝尖晶石和三氧化二钛。

3.一种权利要求1或2所述以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料的制备方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料的制备方法，其特征在于：所述轻烧氧化镁中mgo含量的质量百分比大于85.0%，所述菱镁石中mgo含量的质量百分比大于41.0%，粒度为100目筛下料。

5.根据权利要求3所述的以钛铁渣为主料的刚玉-尖晶石质耐火原料的制备方法，其特征在于：所述轻烧氧化镁或者菱镁石的加入量为钛铁冶炼配料重量比1～6%。

技术总结本发明公开了一种以钛铁渣为主料的刚玉‑尖晶石质耐火原料及制备方法，本耐火原料包括一定组分的氧化铝、镁铝尖晶石和含钛氧化物。本方法在钛铁合金冶炼生产过程进行造渣时，以轻烧氧化镁或者菱镁石作为造渣剂，替代传统的氧化钙造渣剂，将处于熔融状态的钛铁渣吹出，冷却后破碎成粉料，得到以钛铁渣为主料的刚玉‑尖晶石质耐火原料。本耐火原料可以直接用于高档铝镁尖晶石质耐火材料中的原料，钛铁渣的附加值高于传统利用石灰造渣剂产生的钛铁渣。本制备方法工艺简单，节能环保、成本低廉，成分稳定，具有结合强度高、发热低等优点。技术研发人员：阮国智,张智慧,邱文冬,刘成焱,逯久昌,冯立受保护的技术使用者：宝武装备智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18