利用再生耐材制备的高炉炮泥及其制备方法.pdf

本发明公开了一种利用再生耐材制备的高炉炮泥及其制备方法。高炉炮泥的原料包括30～50％再生耐材、5～10％刚玉、10～20％碳化硅、10～20％粘土、5～8％沥青、10～18％焦炭；高炉炮泥的外加结合剂为蒽油、焦油中的一种或两种的混合物，用量为原料重量的10～20％。制备方法：按原料组成配比放入混碾机，预混5分钟，加入外加结合剂总量的95％，混碾30分钟后，检测马夏值，逐步加入剩下5％外加结合剂，直至马夏值合格，混碾10分钟后出料，经挤泥机成型，即得。本发明可降低矾土、刚玉、碳化硅等矿产资源的消耗，已用过的耐材可回收利用，降低废物排放，促进资源循环利用，提高高炉冶炼效率，降低炉前耐材消耗。

权利要求书
1.  一种利用再生耐材制备的高炉炮泥，包括原料和外加结合 剂，其特征在于：所述原料按重量百分比计包括：30～50％再生耐 材、5～10％刚玉、10～20％碳化硅、10～20％粘土、5～8％沥青、10～18％ 焦炭；所述外加结合剂为蒽油、焦油中的一种或两种的混合物，所 述外加结合剂的用量为原料重量的10～20％；
所述再生耐材是通过将已用过的耐材回收后，去除残铁、残钢 及残渣物质，破碎，筛分成粒度1～3mm、0～1mm而得到，其中， 所述再生耐材包含的化学组分及重量百分比为Al2O3>55％、 SiO2<30％。

2.  根据权利要求1所述的利用再生耐材制备的高炉炮泥，其 特征在于：所述粘土为广西白泥与环粘土的混合物，所述广西白泥 与环粘土的重量比为1:2～2:1。

3.  根据权利要求1所述的利用再生耐材制备的高炉炮泥，其 特征在于：所述沥青为高温沥青与改质沥青的混合物，所述高温沥 青与改质沥青的重量比为2:3～3:2。

4.  根据权利要求1所述的利用再生耐材制备的高炉炮泥，其 特征在于：所述焦炭由焦化厂炼焦形成的焦炭破碎而成。

5.  根据权利要求1所述的利用再生耐材制备的高炉炮泥，其 特征在于：所述粒度为1～3mm的再生耐材与粒度为0～1mm的再生 耐材的重量比为5:3～5:4。

6.  一种权利要求1所述的高炉炮泥的制备方法，其特征在于： 按原料组成配比，将再生耐材、刚玉、碳化硅、粘土、沥青、焦炭 放入混碾机，预混5分钟，加入外加结合剂总量的95％，混碾30 分钟后，检测产品马夏值，在600～1400KPa范围内为合格品，低于 600KPa作废，高于1400KPa时，逐步加入剩下的5％的外加结合剂 进行调整，直至马夏值合格，混碾10分钟后出料，经挤泥机成型， 即得。

说明书利用再生耐材制备的高炉炮泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及高炉炮泥，具体地指一种利用再生耐材制备的高炉 炮泥及其制备方法。
背景技术
炮泥是炼铁高炉用于堵铁口的一种不定型耐火材料，其组成可 以分为两个部分：耐火骨料和结合剂。有水炮泥以粘土粉、粘土耐 火砖破碎颗粒、焦炭粉为主要原料，适当加入沥青、高铝矾土、碳 化硅等，采用水作为结合剂。常用无水炮泥原料一般以刚玉、高铝 矾土、碳化硅、粘土及焦粉等，为了改善炮泥性能，提高其强度及 耐侵蚀性，已开始采用金属硅、金属铝、绢云母粉、氮化硅铁等原 料，各种微粉以及超微粉原料的添加进一步的提高了其致密度及烧 结性能，无水炮泥通常采用焦油、二蒽油、树脂作为结合剂。
在高炉冶炼过程中，出铁口内炮泥每次使用寿命约两三个小 时，每天需经过多次打开、填充的循环往复，在高温铁水和熔渣的 冲刷侵蚀下，铁口炮泥不断被毁损，最终形成熔渣，属于一次性消 耗材料，需消耗大量的铝矾土、碳化硅、焦炭等矿产资源来制备炮 泥，资源消耗大。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有技术所存在的不足，提供一种利 用再生耐材制备的高炉炮泥及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所设计的利用再生耐材制备的高炉炮 泥，包括原料和外加结合剂，其特征在于：所述原料按重量百分比 计包括：30～50％再生耐材、5～10％刚玉、10～20％碳化硅、10～20％ 粘土、5～8％沥青、10～18％焦炭；所述外加结合剂为蒽油、焦油中 的一种或两种的混合物，所述外加结合剂的用量为原料重量的 10～20％；
所述再生耐材是通过将已用过的耐材回收后，去除残铁、残钢 及残渣物质，破碎，按照颗粒连续密堆理论及耐火可塑料配料要求 筛分成粒度1～3mm、0～1mm而得到，其中，所述再生耐材包含的 化学组分及重量百分比为Al2O3>55％、SiO2<30％。
耐火材料粒度配比普遍按颗粒连续密堆理论Andreassen公式 Y＝100×(d/D)q进行配料，其中：Y表示粒径小于d的颗粒的累积质 量百分含量，d表示某一颗粒范围内的最大颗粒半径，D表示所用 原料中的最大颗粒，q表示粒度分布系数(1～0)。研究表明：当炮泥 的临界粒度为3mm时，其塑性最佳。因此，本发明中再生耐材的 粒度分为1～3mm、0～1mm。如果再细分的话，实际加工存在一定 困难，且加工费用也会相应增加。
本发明中适当控制粗细粒度和比例有利于促进炮泥的高温烧 结，提高炮泥的物理性能及可塑性。优选地，所述粒度为1～3mm 的再生耐材与粒度为0～1mm的再生耐材的重量比为5:3～5:4。
本发明中，已用过的耐材可源自炼钢设备的后滑板、下水口、 铁沟料、铝碳化硅碳砖等。
本发明中，所述粘土优选为广西白泥与环粘土的混合物，所述 广西白泥与环粘土的重量比为1:2～2:1。广西白泥与环粘土两种原 料各具特性，其中，广西白泥可塑性好，而环粘土气孔率高、吸油 性能好，在实际生产过程中可根据上述特性调整加入比例，增加高 炉炮泥的塑性，在中温(l100℃左右)下能烧结成陶瓷材料，具有一 定的硬度和耐磨性。
本发明中，所述沥青优选为高温沥青与改质沥青的混合物，所 述高温沥青与改质沥青的重量比为2:3～3:2。沥青作为含碳粘结剂 配入泥料中，主要是帮助结合剂发挥强化效应，可以进一步起到改 进泥料某些性能的作用。如在高温条件下沥青成分碳化析出石墨 碳，使泥料具有较好的高温结构强度。其中，高温沥青熔点高，改 质沥青熔点低，生产过程中利用其特性调整产品马夏值，提高或降 低产品使用时的打泥压力，达到用户使用要求。
本发明中，所述焦炭由焦化厂炼焦形成的焦炭破碎而成。
上述高炉炮泥的制备方法：按原料组成配比，将再生耐材、刚 玉、碳化硅、粘土、沥青、焦炭放入混碾机，预混5分钟，加入外 加结合剂总量的95％，混碾30分钟后，检测产品马夏值，在 600～1400KPa范围内为合格品，低于600KPa作废，高于1400KPa 时，逐步加入剩下的5％的外加结合剂进行调整，直至马夏值合格， 混碾10分钟后出料，经挤泥机成型，即得。
马夏值是检测炮泥产品可塑性的一个指标，一般控制在 600～1400KPa，实际生产时需通过外加结合剂加入量来控制。外加 结合剂全部加入时会出现两种情况：1)马夏值低于600KPa，产品 不合格；2)马夏值高于1400KPa，产品不合格。马夏值过高时， 可再补充外加结合剂来降低其马夏值，而马夏值低于要求时，就没 有办法补救。因此，外加结合剂不能一次性全部加入，通过实践摸 索。本发明中将初始加入量设定为总量的95％，留5％的调整空间， 可有效的控制马夏值过高或过低的情况发生。
与现有的高炉炮泥相比，本发明的有益效果在于：
1)降低矾土、刚玉、碳化硅等矿产资源的消耗；
2)钢铁厂已用过的耐材可以进行回收利用，降低废物排放， 促进资源循环利用；
3)本发明在使用过程中可有效降低铁口扩孔速率，延长出铁 时间，可大大提高高炉冶炼效率，降低炉前耐材消耗；
4)降低企业生产成本，为企业创造效益。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例对本发明作进一 步的详细说明，但它们不对本发明构成限定。
以下实施例中，所用的再生耐材是通过将已用过的耐材回收 后，去除残铁、残钢及残渣物质，破碎，筛分成粒度1～3mm、0～1mm 而得到，其中，再生耐材包含的化学组分及重量百分比为 Al2O3>55％、SiO2<30％。已用过的耐材可源自炼钢设备的后滑板、 下水口、铁沟料、铝碳化硅碳砖等。
所用的粘土为广西白泥与环粘土的混合物。
所用的沥青为高温沥青与改质沥青的混合物。
所用的焦炭由焦化厂炼焦形成的焦炭破碎而成。
实施例1
一种用于1800m3高炉炮泥，包括原料和外加结合剂，原料按 重量百分比计包括：50％再生耐材、5％刚玉、10％碳化硅、20％粘 土、5％沥青、10％焦炭；外加结合剂为蒽油，用量为原料重量的 20％。其中，粒度为1～3mm的再生耐材与粒度为0～1mm的再生耐 材的重量比为5:3。广西白泥与环粘土的重量比为1:2。高温沥青与 改质沥青的重量比为2:3。
制备方法：按原料组成配比，将再生耐材、刚玉、碳化硅、粘 土、沥青、焦炭放入混碾机，预混5分钟，加入蒽油总量的95％， 混碾30分钟后，检测产品马夏值，高于1400KPa，逐步加入剩下 的5％的蒽油进行调整，马夏值控制在600Kpa；混碾10分钟后出 料，经挤泥机成型，包装，即为成品。
实施例2
一种用于2500m3高炉炮泥，包括原料和外加结合剂，原料按 重量百分比计包括：45％再生耐材、6％刚玉、12％碳化硅、16％粘 土、6％沥青、15％焦炭；外加结合剂为焦油，用量为原料重量的 18％。其中，粒度为1～3mm的再生耐材与粒度为0～1mm的再生耐 材的重量比为5:4。广西白泥与环粘土的重量比为2:1。高温沥青与 改质沥青的重量比为3:2。
制备方法：按原料组成配比，将再生耐材、刚玉、碳化硅、粘 土、沥青、焦炭放入混碾机，预混5分钟，加入焦油总量的95％， 混碾30分钟后，检测产品马夏值，高于1400KPa，逐步加入剩下 的5％的焦油，马夏值控制在800Kpa；混碾10分钟后出料，经挤 泥机成型，包装，即为成品。
实施例3
一种用于3200m3高炉炮泥，包括原料和外加结合剂，原料按 重量百分比计包括：37％再生耐材、8％刚玉、17％碳化硅、15％粘 土、7％沥青、16％焦炭；外加结合剂为蒽油和焦油的混合物，用量 为原料重量的16％。其中，粒度为1～3mm的再生耐材与粒度为 0～1mm的再生耐材的重量比为5:3。广西白泥与环粘土的重量比为 2:1。高温沥青与改质沥青的重量比为2:3。
制备方法：按原料组成配比，将再生耐材、刚玉、碳化硅、粘 土、沥青、焦炭放入混碾机，预混5分钟，加入蒽油和焦油的混合 物总量的95％，混碾30分钟后，检测产品马夏值，高于1400KPa， 逐步加入剩下的5％的蒽油和焦油的混合物，马夏值控制在 1000Kpa；混碾10分钟后出料，经挤泥机成型，包装，即为成品。
实施例4
一种用于4000m3高炉炮泥，包括原料和外加结合剂，原料按 重量百分比计包括：30％再生耐材、10％刚玉、20％碳化硅、12％粘 土、8％沥青、20％焦炭；外加结合剂为蒽油和焦油的混合物，用量 为原料重量的12％。其中，粒度为1～3mm的再生耐材与粒度为 0～1mm的再生耐材的重量比为5:4。广西白泥与环粘土的重量比为 2:1。高温沥青与改质沥青的重量比为2:3。
制备方法：按原料组成配比，将再生耐材、刚玉、碳化硅、粘 土、沥青、焦炭放入混碾机，预混5分钟，加入蒽油和焦油的混合 物总量的95％，混碾30分钟后，检测产品马夏值，高于1400KPa， 逐步加入剩下的5％的蒽油和焦油的混合物，马夏值控制在 1200Kpa。混碾10分钟后出料，经挤泥机成型，包装，即为成品。
上述实施例1～4产品性能检测结果见下表1。
表1 实施例性能指标(1450℃埋碳烧后)
性能 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 显气孔率％ 30.2 29.5 28.3 27.6 体密g/cm3 1.98 1.99 2.01 2.04 耐压MPa 9.14 9.5 10.7 12.6 线变化％ 0.03 0.12 0.23 0.29