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

背景技術(shù)：

近年來我國(guó)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(guó)高鈦渣的需求量迅速增長(zhǎng)。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(guó)內(nèi)高鈦渣的產(chǎn)量在不斷擴(kuò)大，但仍滿足不了國(guó)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(guó)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(guó)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(shí)間長(zhǎng)，耗電量高。并且散料中含有20%粘結(jié)劑瀝青，瀝青含70%揮發(fā)物，在塌料后，會(huì)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(duì)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(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種鈦碳基熱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(huì)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)明提供的鈦碳基熱搗固料，其原料及其重量份數(shù)為高鈦渣50%-55%、發(fā)泡型苯板顆粒10%-12%、石墨碎10%-15%、金紅石1%-3%、碳化鈦1%-3%、瀝青12%-18%、蒽油3%-4%。

所述的鈦碳基熱搗固料，其原料及其重量份數(shù)為高鈦渣50%、發(fā)泡型苯板顆粒10%、金紅石2.5%、碳化鈦2.5%、石墨碎15%、瀝青17%、蒽油3%；所述的高鈦渣中顆粒的粒徑為10-20mm，顆粒的粒徑為3-10mm和顆粒的粒徑為200目以下的重量分?jǐn)?shù)各占三分之一；所述的發(fā)泡型苯板顆粒粒徑為3-5mm；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；所述的石墨碎的粒徑為20-25mm。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種鈦碳基熱搗固料的制備方法，具體步驟如下：將原料破碎成所需要的不同粒度；再將不同粒度的高鈦渣與金紅石、碳化鈦、石墨碎、發(fā)泡型苯板投入混捏鍋里，加熱攪拌，30轉(zhuǎn)/分鐘；當(dāng)混合料溫度達(dá)到140℃±5℃時(shí)，再加入經(jīng)過處理的瀝青（瀝青的處理方法是在加熱釜中加熱至140℃±5℃后加入蒽油），在混捏鍋里強(qiáng)力攪拌30分鐘，30轉(zhuǎn)/分鐘，出料，定型，冷卻至室溫，即可。

所述的鈦碳基熱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，將鈦碳基熱搗固料攤平在高溫面上，厚度一般在（120-150）mm之間，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(duì)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(zhǎng)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(huì)將其燒化，使用壽命很短；而現(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)明的鈦碳基搗固料耐高溫（1600℃以上）、抗氧化、并且熔化后或氧化后不會(huì)影響冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明的鈦碳基搗料有效的解決了這一生產(chǎn)難題，搗固料燒損后不僅不會(huì)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，出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)龘p后可進(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(shí)本發(fā)明的搗固料還適用于制作爐壁的保護(hù)層，由于長(zhǎng)期冶煉，爐壁出現(xiàn)氧化燒損而變薄，在膛內(nèi)做個(gè)胎（用鋼板卷一個(gè)圓筒，圓筒直徑要小于爐膛內(nèi)徑，即圓筒外壁距離爐膛內(nèi)壁之間要留有空隙），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(zhǎng)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(shí)也可降低物料的熱膨脹系數(shù)，防止龜裂和脫落；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；焦化瀝青是最好的高溫粘結(jié)劑，因?yàn)闉r青70%多都是揮發(fā)物，剩余大部分是碳，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量無影響。瀝青的粘結(jié)效果要好于其它粘結(jié)劑，缺點(diǎn)是瀝青屬于有毒有害物質(zhì)，但本發(fā)明中嚴(yán)格控制其用量，與傳統(tǒng)的蓬料冶煉工藝相比，只是其用量的1/500左右；因此嚴(yán)格控制瀝青的含量，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響相比傳統(tǒng)工藝明顯降低；另外加入蒽油可以稀釋瀝青，這樣可減少粘結(jié)劑的用量，同時(shí)物料在燒結(jié)過程中硬化速度明顯加快。

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(shí)工人的勞動(dòng)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(guó)內(nèi)小型電爐冶煉鈦渣的都是人工搗爐，一般是一個(gè)小班6人以上，可操作一臺(tái)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(dòng)強(qiáng)度降低了一半以上，6個(gè)人可以操作兩臺(tái)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(tái)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(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1。

鈦碳基熱搗固料，其原料及其重量份數(shù)為高鈦渣50%、發(fā)泡型苯板顆粒10%、金紅石2.5%、碳化鈦2.5%、石墨碎15%、瀝青17%、蒽油3%；所述的高鈦渣中顆粒的粒徑為10-20mm，顆粒的粒徑為3-10mm和顆粒的粒徑為200目以下的重量分?jǐn)?shù)各占三分之一；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；所述的石墨碎的粒徑為20-25mm。

一種鈦碳基熱搗固料的制備方法，具體步驟如下：將原料破碎成所需要的不同粒度；再將不同粒度的高鈦渣與金紅石、碳化鈦、石墨碎、發(fā)泡型苯板投入混捏鍋里，加熱攪拌，當(dāng)混合料溫度達(dá)到140℃±5℃時(shí)，再加入在瀝青加熱釜中加熱至140℃±5℃的瀝青和蒽油，在混捏鍋里強(qiáng)力攪拌30分鐘，出料，定型，冷卻至室溫，即可。

實(shí)施例2。

鈦碳基熱搗固料，其原料及其重量份數(shù)為高鈦渣53%、發(fā)泡型苯板顆粒11%、石墨碎10%、金紅石3%、碳化鈦1%、瀝青18%、蒽油4%。

實(shí)施例3。

鈦碳基熱搗固料，其原料及其重量份數(shù)為高鈦渣55%、發(fā)泡型苯板顆粒12%、石墨碎12%、金紅石3%、碳化鈦3%、瀝青12%、蒽油3%。

為了進(jìn)一步研究本發(fā)明搗固料制備的爐蓋使用壽命，同時(shí)采用現(xiàn)有的材料進(jìn)行爐蓋搗固，經(jīng)過長(zhǎng)期冶煉，對(duì)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)明熱搗固料制作的爐蓋保護(hù)層使用壽命較長(zhǎng)。