一種用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥及其製備方法與流程

2023-05-17 07:55:51

本發明涉及一種耐火材料及其製備方法，具體涉及一種用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥及其製備方法。

背景技術：

高爐出鐵口是高爐排出鐵水的咽喉，由於高爐的大型化和強化冶煉技術的應用，出鐵次數增加，因而其工藝條件變得更加苛刻。炮泥是用來封堵出鐵口的耐火材料，目前可分為有水炮泥和無水炮泥兩大類；有水炮泥用在頂壓較低、強化冶煉程度不高的中、小型高爐；無水炮泥用在頂壓較高、強化冶煉程度高的大中型高爐上。隨著高爐冶煉不斷強化，生產水平越來越高，高爐鐵口工作好壞就顯得越來越重要，對高爐鐵口工作的要求也越來越高。

目前，對於無水炮泥封堵煉鐵高爐出鐵口，要求無水炮泥具有良好的填充性和燒結性；穩定出鐵，要求無水炮泥易開鐵口和耐侵蝕、衝刷，開口時不噴濺，保護高爐爐缸，要求炮泥迅速加熱時沒有裂紋，並且新舊炮泥的結合強度高；開口性能好，開口機鑽頭容易鑽孔；適度的可塑性，便於泥炮的操作和形成鐵口泥包；良好的體積穩定性，在高溫下體積變化小，不會由於收縮而滲漏鐵水；環保，要求炮泥遇高溫時產生的煙量小，開口時不噴濺。

目前，國內小型煉鐵高爐漸漸淘汰，取而代之的是大型煉鐵高爐。其特點是冶煉強度高，大型煉鐵高爐風壓高，頂壓高，產量高，對炮泥的要求也相當高。另外國家政策注重的是環保，在能滿足煉鐵高爐生產的同時，無水炮泥還要具有一定的環保性能。冶煉行業在生產運營過程中也同時產生了很多廢舊的耐高溫材料。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：針對目前煉鐵高爐出鐵口對所用無水炮泥各種性能的要求，本發明提供一種各性能優異的用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥及其製備方法。本發明無水炮泥原料配方採用了大量的回收耐高溫材料，很大程度上有效地節約了不可再生資源，有利於環保，具有顯著的經濟效益和社會效益。

為了解決上述問題，本發明採取的技術方案是：

本發明提供一種用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，以重量百分含量表示，所述環保型無水炮泥主要由原料0～3mm的鋁礬土26～28%、200目的鋁礬土5～10%、0～3mm的回收矽莫磚5～10%、0～3mm的焦粉5～8%、0～1mm的矽石2～3%、粘土2～3%、雲母2～3%、200目的碳化矽3～5%、200目的回收碳化矽3～5%、氮化矽鐵5～8%、瀝青3～5%、180目的回收鎂碳磚10～15%、煤焦油10～15%和樹脂5～10%組成。

根據上述的用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，所述鋁礬土中氧化鋁的質量百分含量≥85%。

根據上述的用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，所述回收矽莫磚中主要成分al2o3的質量百分含量＞50%，sio2和sic二者質量百分含量之和＞20%。

根據上述的用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，所述焦粉中主要成分是固定碳，碳質量百分含量≥85%。

根據上述的用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，所述矽石中主要成分sio2的質量百分含量≥95%。

根據上述的用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，所述碳化矽中主要成分sic的質量百分含量≥90%；所述回收碳化矽中主要成分sic的質量百分含量≥75%。

根據上述的用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，所述氮化矽鐵中主要成分si3n4的質量百分含量≥96%。

根據上述的用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，所述回收鎂碳磚中主要成分是mgo和c，其中mgo的質量百分含量≥75%，c的質量百分含量≥10%。

根據上述的用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，所述樹脂為熱固性液體酚醛樹脂。

另外，提供一種上述用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥的製備方法，所述製備方法包括以下步驟：

a、首先按照上述的環保型無水炮泥的配料比例配製各種原料；

b、將步驟a配製好的固體原料放入無水炮泥攪拌機中攪拌均勻，攪拌過程中控制溫度為100～110℃；攪拌均勻後加入液體原料進行攪拌，攪拌時間為30～50min；

c、步驟b攪拌結束後得到泥狀半成品，將所得泥狀半成品放入擠泥機中擠出，得到圓柱體產品即環保型無水炮泥；最後進行包裝，得到成品。

本發明採用的矽莫磚是以莫來石和碳化矽為主的複合磚，其主要原材料是由剛玉、碳化矽和莫來石組成，其主要特性是結構緻密，耐磨性好，高溫性能好；一般回收矽莫磚中主要成分al2o3的質量百分含量＞50%，sio2和sic二者質量百分含量之和＞20%。採用的焦粉中主要成分是固定碳，碳質量百分含量≥85%，並且焦粉表面布滿氣孔，炮泥經高溫燃燒後會產生大量氣體，焦粉的加入能夠提高炮泥的透氣性。採用的矽石中主要成分是sio2，其質量百分含量≥95%，矽石具有受熱膨脹的作用，矽石的加入經高溫後能夠使炮泥體積增大，從而更好的封堵出鐵口通道。採用的瀝青為改質瀝青，軟化點在108左右，灰分0.1%左右。採用的煤焦油恩氏黏度在300秒以上，水分要求0.5%以下。採用的回收鎂碳磚中主要成分是mgo和c，mgo的質量百分含量≥75%，c的質量百分含量≥10%，mgo和al2o3經高溫能夠形成為鎂鋁尖晶石，具有良好的抗熱震、耐熱侵蝕的效果。採用的樹脂為熱固性液體酚醛樹脂，酚醛樹脂重要的應用是作為粘結劑，最重要的特性是耐高溫，同時具有高殘炭率、低煙低毒、抗化學性的特徵；採用酚醛樹脂作為環保型無水炮泥的結合劑可以大大的提高炮泥的環保性。

本發明的積極有益效果：

1、本發明無水炮泥原料配方採用了大量的回收耐高溫材料，很大程度上有效地節約了不可再生資源，有利於環保，具有顯著的經濟效益和社會效益。

2、利用本發明技術方案製備環保型無水炮泥，工藝過程環保。本發明產品經高溫燃燒後，所產生的有害氣體少；高爐出鐵開口時不噴濺。

3、利用本發明技術方案製備的產品環保型無水炮泥具有良好的塑性、易開口、耐衝刷、抗熱震、不擴徑；並且，本發明產品燒結性能好：可以在短時間內充分燒結，節省出鐵間隔時間。

4、利用本發明技術方案製備所得產品環保型無水炮泥的相關性能檢測數據詳見表1。

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具體實施方式：

以下結合實施例進一步闡述本發明，但並不限制本發明的保護內容。

本發明實施例中採用的鋁礬土中氧化鋁的質量百分含量≥85%；回收矽莫磚中主要成分al2o3的質量百分含量＞50%，sio2和sic二者質量百分含量之和＞20%；焦粉中主要成分是固定碳，碳質量百分含量≥85%；矽石中主要成分sio2的質量百分含量≥95%；碳化矽中主要成分sic的質量百分含量≥90%；所述回收碳化矽中主要成分sic的質量百分含量≥75%；氮化矽鐵中主要成分si3n4的質量百分含量≥96%；回收鎂碳磚中主要成分是mgo和c，其中mgo的質量百分含量≥75%，c的質量百分含量≥10%。

實施例1：

本發明用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，以重量百分含量表示，由原料0～3mm的鋁礬土27%、200目的鋁礬土6%、0～3mm的回收矽莫磚7%、0～3mm的焦粉6%、0～1mm的矽石2%、粘土2%、雲母2%、200目的碳化矽4%、200目的回收碳化矽4%、氮化矽鐵6%、改質瀝青4%、180目的回收鎂碳磚12%、煤焦油12%和熱固性液體酚醛樹脂6%組成。

實施例2：

本發明用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，以重量百分含量表示，由原料0～3mm的鋁礬土28%、200目的鋁礬土5%、0～3mm的回收矽莫磚5%、0～3mm的焦粉5%、0～1mm的矽石3%、粘土3%、雲母3%、200目的碳化矽5%、200目的回收碳化矽3%、氮化矽鐵5%、改質瀝青5%、180目的回收鎂碳磚15%、煤焦油10%和熱固性液體酚醛樹脂5%組成。

實施例3：

本發明用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，以重量百分含量表示，由原料0～3mm的鋁礬土26%、200目的鋁礬土10%、0～3mm的回收矽莫磚6%、0～3mm的焦粉8%、0～1mm的矽石2%、粘土2%、雲母2%、200目的碳化矽3%、200目的回收碳化矽5%、氮化矽鐵5%、改質瀝青3%、180目的回收鎂碳磚10%、煤焦油10%和熱固性液體酚醛樹脂8%組成。

實施例4：

本發明用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，以重量百分含量表示，由原料0～3mm的鋁礬土26%、200目的鋁礬土5%、0～3mm的回收矽莫磚10%、0～3mm的焦粉5%、0～1mm的矽石2%、粘土2%、雲母2%、200目的碳化矽3%、200目的回收碳化矽3%、氮化矽鐵8%、改質瀝青3%、180目的回收鎂碳磚10%、煤焦油11%和熱固性液體酚醛樹脂10%組成。

實施例5：

本發明用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，以重量百分含量表示，由原料0～3mm的鋁礬土26%、200目的鋁礬土8%、0～3mm的回收矽莫磚8%、0～3mm的焦粉5%、0～1mm的矽石2.5%、粘土2.5%、雲母2%、200目的碳化矽3%、200目的回收碳化矽4%、氮化矽鐵5%、改質瀝青4%、180目的回收鎂碳磚10%、煤焦油15%和熱固性液體酚醛樹脂5%組成。

實施例6：

本發明用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥，以重量百分含量表示，由原料0～3mm的鋁礬土27%、200目的鋁礬土6%、0～3mm的回收矽莫磚10%、0～3mm的焦粉5%、0～1mm的矽石2%、粘土2%、雲母2%、200目的碳化矽3%、200目的回收碳化矽3%、氮化矽鐵5%、改質瀝青5%、180目的回收鎂碳磚15%、煤焦油10%和熱固性液體酚醛樹脂5%組成。

本發明實施例1～6所述用來封堵煉鐵高爐出鐵口的環保型無水炮泥的製備方法，該製備方法的詳細步驟如下：

a、首先按照任一實施例所述的環保型無水炮泥的配料比例配製各種原料；

b、將步驟a配製好的固體原料放入無水炮泥攪拌機中攪拌均勻，攪拌過程中控制溫度為100℃；攪拌均勻後加入液體原料進行攪拌，攪拌時間為40min；

c、步驟b攪拌結束後得到泥狀半成品，將所得泥狀半成品放入擠泥機中擠出，得到圓柱體產品即環保型無水炮泥；最後進行包裝，得到成品。