一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料的制作方法

本发明属于金属硅精炼抬包用耐火材料，具体涉及一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料。

背景技术：

1、经矿热炉冶炼的金属硅，纯度一般只能大于98%，要想进一步提高纯度，必须再次精炼。抬包是一种金属硅精炼容器，抬包精炼是提高金属硅品质最有效的措施，从矿热炉流出的高温金属硅熔体，注入抬包内，通过抬包底部的喷嘴系统向金属硅熔体中吹入氧气或空气，将硅熔体中的杂质元素进行氧化造渣，从金属硅中分离，从而使金属硅的纯度得到提高。

2、抬包精炼过程中，每精炼2t硅水会产生约200kg的硅渣，硅渣中通常含有15%以上的金属硅，由于硅渣的粘度大，流动性较差，在精炼过程中会包裹住一部分金属硅，形成含金属硅的渣硅混合物。抬包精炼耐火材料内衬所面对的使用环境较复杂，不仅要求耐高温熔蚀，整体砌筑后的耐火层耐高温不低于1790℃，而且还需要经受硅水与熔渣的冲刷、渗透以及抵抗渣与材料层反应而引起的结构性分层与剥落；故抬包内衬需要具有耐高温、耐冲刷、抗热震和抗渣侵蚀渗透等性能。目前的抬包内衬普遍使用高铝砖砌筑，然而高铝砖的荷软不够高，强度低，气孔率高，所以导致抬包内衬不耐冲刷，易被熔渣渗透，使用寿命很低。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题，提供一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，使用本浇注料作为抬包的整体内衬，耐高温，耐冲刷，抗热震，抗渣侵蚀渗透，消除了砖缝，施工方便，提高了使用寿命。

2、本发明所采用的技术方案是：一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，采用的原料及重量份数为：板状刚玉骨料66-70份，碳化硅颗粒0-4份，碳化硅粉5-10份，蓝晶石5-8份，刚玉粉3-6份，活性氧化铝微粉3-5份，硅微粉2-4份，纯铝酸钙水泥2-4份，金属硅粉1-2份，球状沥青1-2份；另外，加入上述原料总重量的0.15-0.2%的减水剂和0.03-0.1%的快干剂；

3、按上述组分及其重量份数配料，混合；再加入上述原料总重量4.2-4.6wt％的水，搅拌均匀，振动成型，自然干燥24h，在110℃条件下热处理24h，即制得金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳质浇注料。

4、其中，板状刚玉骨料中的al2o3＞99wt%，na2o＜0.2wt%；板状刚玉骨料的粒度组成为8-5mm、5-3mm、3-1mm、1-0mm。

5、其中，碳化硅颗粒中的sic含量≥98.5wt%，fe2o3＜0.3wt％；碳化硅颗粒的粒度为1-0mm。

6、其中，碳化硅粉中的sic含量≥98wt%，碳化硅粉的粒度≤74μm。

7、其中，蓝晶石中的al2o3＞56wt%，蓝晶石的粒度为80-180目。

8、其中，活性氧化铝微粉中的al2o3＞99wt%，中位粒径＜2μm。

9、其中，刚玉粉为白刚玉和板状刚玉中的至少一种，刚玉粉中的al2o3＞99wt%，粒度为325目。

10、其中，硅微粉中的sio2＞94wt%；纯铝酸钙水泥中的cao＜29wt%。

11、其中，金属硅中的si含量＞98.5wt%，粒度＜74μm。

12、其中，球状沥青的粒度≤1.5mm。

13、其中，减水剂为三聚磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种或两种。

14、其中，快干剂为金属铝粉、有机纤维中的至少一种，金属铝粉的粒度为180目。

15、在浇注料的制备过程中选择合适的骨料及粒径，同时制定合理的颗粒级配是重要的一环，合理的粒度级配进一步加强了浇注料性能，从优化原料的性能和配比来提升浇注料的整体性能。

16、碳化硅具有较高的力学强度、较低的热膨胀系数和高的热导率，同时具有与炉渣难以反应等优点，加入一定量的碳化硅能够改善抬包内衬浇注料的抗渣侵蚀能力，但加入量并不是越多越好，应控制在一定范围。

17、本发明在浇注料中加入一定量的蓝晶石，处于高温使用环境下，从1350℃左右开始分解形成一次莫来石化，至1450℃剧烈分解后导致二次莫来石化，两次莫来石化形成的针状网络结构使得浇注料的强度提高，有助于提高浇注料冷态及高温抗折强度。同时由于膨胀降低了气孔率，促使浇注料的抗渣性提高。可以促进材料的高温烧结，起到膨胀剂和增强剂的作用。

18、与其它铝-碳化硅-碳浇注料相比，本发明合理地选择了蓝晶石的粒度和加入量，浇注料在1500多度的使用温度正好跟二次莫来石化温度相匹配，使其莫来石化程度跟使用温度匹配，既保证材料在高温下不收缩，又保证有较高的强度，从而使得本发明的金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料具有更优良的耐高温、耐冲刷、抗热震和抗渣侵蚀渗透性能。

19、本发明通过引入球状沥青和渣不润湿，阻止渣渗透，可以提高该浇注料的抗渣侵蚀性，有利于提高浇注料的高温强度，主要原因是沥青碳化后与si粉反应，生成具有补强效应的β-sic结合相。球状沥青不同加入量对浇注料的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、抗折强度等具有影响，如加入过多球状沥青又会给浇注料带来强度降低、抗氧化性变差、结构破坏等问题；当沥青加入量1-2％(w)浇注料的抗折强度最高。

20、本发明的有益效果为：本发明提供一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，具有更优良的耐高温、耐冲刷、抗热震和抗渣侵蚀渗透性能；本发明所涉及生产工艺、设备简单，消除了砖缝，施工方便，使用寿命长，解决了金属硅精炼抬包内衬磨损和侵蚀严重导致其使用寿命短的问题，具有广阔的市场前景和巨大的社会与经济效益。

技术特征：

1.一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，其特征在于，采用的原料及重量份数为：板状刚玉骨料66-70份，碳化硅颗粒0-4份，碳化硅粉5-10份，蓝晶石5-8份，刚玉粉3-6份，活性氧化铝微粉3-5份，硅微粉2-4份，纯铝酸钙水泥2-4份，金属硅粉1-2份，球状沥青1-2份；另外，加入上述原料总重量的0.15-0.2%的减水剂和0.03-0.1%的快干剂；

2.根据权利要求1所述的一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，其特征在于：板状刚玉骨料中的al2o3＞99wt%，na2o＜0.2wt%；板状刚玉骨料的粒度组成为8-5mm、5-3mm、3-1mm、1-0mm。

3.根据权利要求1所述的一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，其特征在于：碳化硅颗粒中的sic含量≥98.5wt%，fe2o3＜0.3wt％；碳化硅颗粒的粒度为1-0mm；碳化硅粉中的sic含量≥98wt%，碳化硅粉的粒度≤74μm。

4.根据权利要求1所述的一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，其特征在于：蓝晶石中的al2o3＞56wt%，蓝晶石的粒度为80-180目。

5.根据权利要求1所述的一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，其特征在于：活性氧化铝微粉中的al2o3＞99wt%，中位粒径＜2μm。

6.根据权利要求1所述的一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，其特征在于：刚玉粉为白刚玉和板状刚玉中的至少一种，刚玉粉中的al2o3＞99wt%，粒度为325目。

7.根据权利要求1所述的一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，其特征在于：硅微粉中的sio2＞94wt%；纯铝酸钙水泥中的cao＜29wt%；金属硅中的si含量＞98.5wt%，粒度＜74μm。

8.根据权利要求1所述的一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，其特征在于：球状沥青的粒度≤1.5mm。

9.根据权利要求1所述的一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，其特征在于：减水剂为三聚磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种或两种。

10.根据权利要求1所述的一种金属硅精炼抬包专用铝-碳化硅-碳浇注料，其特征在于：快干剂为金属铝粉、有机纤维中的至少一种，金属铝粉的粒度为180目。

技术总结本发明公开了一种金属硅精炼抬包专用铝‑碳化硅‑碳浇注料，采用以下原料：板状刚玉骨料66‑70份，碳化硅颗粒0‑4份，碳化硅粉5‑10份，蓝晶石5‑8份，刚玉粉3‑6份，活性氧化铝微粉3‑5份，硅微粉2‑4份，纯铝酸钙水泥2‑4份，金属硅粉1‑2份，球状沥青1‑2份；使用该浇注料作为金属硅精炼抬包的整体内衬，具有强度高、耐高温，抗冲刷，抗热震，抗渣侵蚀渗透等优良性能，消除了砖缝，施工方便，提高了金属硅精炼抬包的使用寿命。技术研发人员：王征想,刘会林,段少鹏,曾少礼,李祥受保护的技术使用者：中钢洛耐科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6