一种无锆成份控流耐材及其制作方法与流程

本发明涉及冶金领域炼钢厂用无机非金属材料，更具体涉及一种无锆成份控流耐材及其制作方法。

背景技术：

1、

2、锆属于稀有金属，但锆在地球中的丰度值大于铜、镍、铅和锌等，之所以被称之为稀有金属，是由于锆独立矿床较少。目前已知锆的独立矿物有38种，可分为3类，一是以锆的硅酸盐形式存在的锆石，二是以氧化物形式存在的斜锆石，还有以含钛、铌、钽和其他元素的锆硅酸盐形式存在的异性石、钠锆石及锆钽矿等。这些矿物中二氧化锆品味差别较大，从4％到99％皆有。锆产品主要有硅酸锆、氯氧化锆、二氧化锆、复合氧化锆和陶瓷结构件等，在现代陶瓷、特种玻璃、原子能工业等战略性新兴产业，以及化工、精密铸造和医疗等各个产业领域皆有应用。

3、我国锆矿发展背景而言，我国锆整体行业以中游精炼和下游加工为主，目前中国锆行业技术和专利都集中在精炼和加工领域。在未来十几年内中国对锆矿资源需求仍将保持较大的规模，国内锆矿资源消费结构也将发生重大转变，由传统的硅酸锆陶瓷行业为主逐步向高质量锆化学制品和精密铸造等行业发展。但中国锆矿资源可采储量不足，国内开采和生产的锆英砂产量远不能满足国内需求，中国锆英砂供应大量依赖进口。

4、锆产业链上游环节是选矿和精炼，经过初步洗矿后的产品为锆英砂，由于锆矿具有不可再生、不可替代、不可重复利用的特性，而国内中国7成以上锆矿资源为原生锆矿资源，由于选矿难度大和开采成本高等原因，至今尚未完全开采利用，实际可采储量严重不足，而开采的海滨砂矿矿床只能满足国内锆产业部分生产加工需求，导致上游锆矿基本依赖进口；锆英砂经过相关工艺制备得到中游产品主要为氯氧化锆、化学二氧化锆、电熔氧化锆、硅酸锆、复合氧化锆等。

5、国内整体锆矿供需现状和规模情况而言，国内整体供需错位较大，进口依赖程度极高，随着整体锆矿需求和价格波动上涨，锆矿整体市场规模波动上升。总体供给量下降加剧了整体供不应求情况进一步至整体锆精矿进口均价走高，同时进口量小幅度波动下降又因为需求回升在2022年明显上涨，在今年2024年初又猛涨价。

6、现有技术中使用的控流耐材为了达到理化特性均含有锆成份，在整体锆精矿进口均价走高的情况下，缺少一种不使用锆但是又能够达到使用标准的控流耐材。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种有良好的抗侵蚀性和抗冲刷性、使用寿命比原含氧化锆成份提高50％以上、成本低、节约了不可再生资源的无锆成份控流耐材及其制作方法。

2、根据本发明的一个方面，一种无锆成份控流耐材，按照重量百分数计包括以下组分：再生刚玉窑具加入量6％～10％、电熔镁铝尖晶石加入量22％～24％、95陶瓷件加入量7％～11％、再生新能源用锂电池碳化硅匣钵加入量4％～6％、钢厂回收废砖加入量4％～8％、熟矾土加入量4％～9％、板状刚玉加入量13％～19％、活性α－al2o3微粉加入量5％～8％、工业铝片加入量2％～4％、碳化硅粉加入量2％～4％、石墨电极粉加入量2％～4％、宜兴白泥加入量3％～5％、镁硅螯合剂加入量4％～6％，上述配方中所有组分重量之和为100％，外加热固性液体结合剂4％～5％。

3、在一些实施方式中，各组分的颗粒级配为：再生刚玉窑具的颗粒直径为5～3mm，电熔镁铝尖晶石的颗粒直径为3～2、2～1、1～0mm，95陶瓷件的颗粒直径为3～1mm，再生新能源用锂电池碳化硅匣钵的颗粒直径为3～1mm，钢厂回收废砖的颗粒直径为1～0mm，熟矾土的颗粒直径为1～0mm，板状刚玉的颗粒直径为325目，活性α－al2o3微粉为5um，工业铝片为250目，碳化硅粉为240目，石墨电极粉为180目，宜兴白泥为200目，镁硅螯合剂为200目；热固性结合剂为液体。

4、在一些实施方式中，所述的电熔镁铝尖晶石颗粒级配按重量百分含量为：

5、3～2㎜ 9％～12％

6、2～1㎜ 5％～8％

7、1～0㎜ 6％～10％。

8、在一些实施方式中，电熔镁铝尖晶石的颗粒级配重量百分含量之和为21％～30％。

9、在一些实施方式中，所述的再生刚玉窑具：al2o3含量≥85％、sio2含量≤10％；

10、所述的电熔镁铝尖晶石：al2o3含量71～75％、mgo含量22～27％、sio2含量＜0.4％，fe2o3含量≤0.4％、cao含量≤0.6％；

11、所述的95陶瓷件：al2o3含量≥95％、fe2o3含量≤0.8％；

12、所述的再生新能源用锂电池碳化硅匣钵：sic含量≥80％，sio2含量≤15％；

13、所述的钢厂回收废砖：al2o3含量≥80％、fe2o3含量＜1％、sio2含量≤15％；

14、所述的熟矾土：al2o3含量≥85％、fe2o3含量≤0.4％；

15、所述的板状刚玉：al2o3含量≥99.5％、fe2o3≤含量0.4％；

16、所述的活性α－al2o3微粉：al2o3含量≥99％、fe2o3≤含量0.3％；

17、所述的工业铝片：活性铝al≥96％；

18、所述的碳化硅粉：sic含量≥98％；

19、所述的石墨电极粉：c含量≥97％；

20、所述的宜兴白泥：al2o3含量≥33％，fe2o3≤含量1.5％；

21、所述的镁硅鳌合剂：mgo含量52～60％、sio2含量40～48％；

22、所述的热固性结合剂：残碳量43±5％、固含量70～83％、粘度16000～18000mpa。

23、根据本发明的一个方面，一种无锆成份控流耐材的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

24、s1：配料，按比例称取：再生刚玉窑具、电熔镁铝尖晶石、95陶瓷件、再生新能源用锂电池碳化硅匣钵、钢厂回收废砖、熟矾土、板状刚玉、活性α－al2o3微粉、工业铝片、碳化硅粉、石墨电极粉、宜兴白泥和镁硅鳌合剂；

25、s2：混合，将s1中的原料与液体结合剂搅拌混合；

26、s3：成型，利用模具将混合均匀的原料成型；

27、s4：自然干燥，将成型的耐材坯体放在自然环境中干燥12－24小时；

28、s5：升温干燥，将成型的耐材坯体放入干燥窑中缓慢升温干燥32～51小时；

29、s6：烧制，将经过干燥的坯体推入中高温隧道窑均匀升温到580℃±30℃，保温15～20小时，最后匀速降温至室温即可出窑；

30、s7：检验入库，对耐材进行检验合格品包装入库。

31、在一些实施方式中，升温干燥的过程为：1小时内将干燥窑温度均匀升温到80℃，且在80℃保温15小时，然后20小时内将温度从80℃均匀上升到180℃，并在180℃下保温15时。

32、在一些实施方式中，烧制过程中在15～20小时内将温度均匀升温到580℃±30℃，最后匀速降至室温即可。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果是：有良好的抗侵蚀性和抗冲刷性、使用寿命比原含氧化锆成份提高50％以上、成本低、节约了不可再生资源的。在本发明中，因控流耐材不含高昂的氧化锆成份，成本非常低，有利于市场价格竞争，市场竞争力上优势明显；控流耐材使用寿命比原含氧化锆成份提高50％以上；控流耐材能为钢铁行业实现节能降耗，冶炼精品钢、优质钢，增加效益发挥了不可替代的作用；使用可再生资源，优化生产工艺流程，开展节能改造，选用高效节能技术设备，回收利用，发挥好大宗固体废弃物综合利用替代天然资源的协同降碳作用，形成利废耐材行业降碳示范效应；引起行业对废旧耐火材料资源的重视，加强废旧资源的循环再利用，局部采用大量的再生废旧回收耐加入量大于50％，大大降低了成本的同时，也节约了不可再生资源。