專利名稱：含高氧化鋁的廢棄耐火材料生產(chǎn)高爐用無水炮泥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)高爐堵鐵口用無水炮泥的方法。特別是一種用含高氧化鋁的廢棄耐火材料生產(chǎn)高爐無水炮泥的方法。
背景技術(shù)：
炮泥是高爐堵鐵口必須使用的不定形耐火材料，按結(jié)合劑種類分為有水炮泥和無水炮泥。有水炮泥只能應(yīng)用于450m3左右的小型高爐，而90%以上的高爐使用無水炮泥，年用量約50萬噸。無水炮泥具有高溫強(qiáng)度大、耐沖刷不易擴(kuò)孔、不易潮鐵口等優(yōu)點(diǎn)。不同廠家生產(chǎn)無水炮泥采用的原料有所不同，主要有棕剛玉、礬土、莫來石、碳化硅、氮化硅鐵、焦粉、 粘土、絹云母、藍(lán)晶石、葉臘石、鱗片石墨、浙青等，結(jié)合劑為焦油、洗油或蒽油，其中作為耐火主料而加入含高氧化鋁原料的棕剛玉、優(yōu)特礬土加入量普遍在50%以上。查閱相關(guān)文獻(xiàn)， 以下公開文獻(xiàn)與無水炮泥生產(chǎn)比較相關(guān)公開(公告)號為CN1M84555C、CN100341821C、 CN100424041C、CN10045;3509C、CN100575308C，這些公開技術(shù)均采用優(yōu)質(zhì)棕剛玉、礬土、莫來石為主要原料，通過加入碳化硅等輔助材料而發(fā)明的高爐用無水炮泥，使用效果良好。但是由于棕剛玉和優(yōu)特礬土在生產(chǎn)過程中消耗大量能源、污染環(huán)境以及礬土資源的匱乏導(dǎo)致棕剛玉、優(yōu)特礬土的價(jià)格日益上漲，同時由于鋼鐵企業(yè)控制生產(chǎn)成本，炮泥價(jià)格連年下降，炮泥生產(chǎn)企業(yè)原料成本壓力越來越大。在不改變炮泥使用性能的前提下，尋找低成本新的原料已成為炮泥生產(chǎn)企業(yè)迫切需要解決的問題。為解決炮泥原料問題，公開(公告)號為CN1300341C，“一種高爐出鐵口用炮泥及其制備方法”的文獻(xiàn)，公布了添加1-30%高鋁粉煤灰的無水炮泥，部分取代了剛玉質(zhì)原料和粘土細(xì)粉的技術(shù)，降低了炮泥的成本，所制備的炮泥性能穩(wěn)定，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)需要；公開號為CN1016M372A，“一種添加鋁灰的高爐出鐵口用炮泥耐火材料及其制造方法”的文獻(xiàn)，公布了一種添加0. 1-40%鋁灰的高爐出鐵口用無水炮泥，部分取代了剛玉質(zhì)原料和粘土細(xì)粉，同時引入了 Al、A1N、鎂鋁尖晶石等添加劑，有效降低了炮泥的成本，所制備的炮泥性能穩(wěn)定，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。但以上兩個解決方案僅部分取代剛玉原料和粘土，只能部分降低炮泥成本，同時不可控制地引入了氧化鈣、氧化鈉、氧化鉀、氧化鎂等堿性雜質(zhì)，使用時易與炮泥中氧化鋁、氧化硅等成分反應(yīng)生成低熔點(diǎn)物質(zhì)，從而造成炮泥熔融漏鐵水等事故，對炮泥的使用特別是大型高爐存在潛在危害，無法保證高爐穩(wěn)定順行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種含高氧化鋁的廢棄耐火材料生產(chǎn)高爐無水炮泥的方法，所生產(chǎn)的低成本無水炮泥可滿足大中型高爐堵鐵口的使用要求。本發(fā)明提供的含高氧化鋁的廢棄耐火材料生產(chǎn)高爐無水炮泥的方法包括以下內(nèi)容a.生產(chǎn)原料選擇含高氧化鋁的廢棄耐火材料按化學(xué)成分可分為三類
第一類，用后高爐鐵溝料、用后魚雷車襯磚為高爐煉鐵系統(tǒng)用后耐火材料，主要化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為氧化鋁50-75%、碳化10-20%和碳2-15%，另含有少量氧化鈣、三氧化二鐵和單質(zhì)鐵。第二類，用后鋼包滑板、用后中間包滑板，主要化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為氧化鋁 55-75%和碳5-7%，另含有少量二氧化鋯、二氧化硅和單質(zhì)鐵。第三類，用后鋼包座磚、用后鋼包透氣磚、用后高鋁磚、用后剛玉磚主要化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為氧化鋁大于75%，另含有少量三氧化二鉻、二氧化硅和單質(zhì)鐵。以上三類廢棄耐火材料中主要化學(xué)成分均為氧化鋁，選擇用它們?nèi)炕虿糠执媾谀嘀械淖貏傆?、?yōu)特礬土原料。第一類和第二類廢棄耐火材料中還含有碳，部分替代炮泥中的焦粉，第一類廢棄耐火材料中還含有碳化硅，部分替代炮泥中碳化硅。b.生產(chǎn)原料加工將以上三類廢棄耐火材料的任意一類或任意兩類或三類的組合，用人工將表面粘附的鋼渣除去，經(jīng)粗碎、細(xì)碎，再經(jīng)篩分工序分選出5-3mm，3-lmm和小于Imm的顆粒料，將其他的顆粒經(jīng)細(xì)磨工序制備成小于0. 088mm的細(xì)粉料，各種顆粒料和細(xì)粉分別通過磁選機(jī)除去單質(zhì)鐵。c.生產(chǎn)原料配料在加工好的含高氧化鋁的廢棄耐火材料顆粒和細(xì)粉中，另外加入碳化硅、焦粉、浙青、結(jié)合粘土、藍(lán)晶石或硅石、絹云母及氮化硅鐵輔助材料，外加結(jié)合劑為焦油、蒽油、洗油或酚醛樹脂。各組分質(zhì)量百分比配比如下

30
5 -
-60% 15% 10% 10%
含高氧化鋁的廢棄耐火材料顆粒和細(xì)粉碳化硅顆粒和細(xì)粉焦粉浙青粉
結(jié)合粘土粉5 15%
藍(lán)晶石(或硅石)粉2 5%
絹云母粉0 3%
氮化硅鐵粉0 10%
外加結(jié)合劑占上述配料總質(zhì)量的10 15%。上述含高氧化鋁的廢棄耐火材料顆粒和細(xì)粉，包括生產(chǎn)原料選擇所述的三類廢棄耐火材料中的任意一類或任意兩類或三類的組合，氧化鋁質(zhì)量比含量> 50%，其中顆粒料， 粒度5-3mm加入質(zhì)量比量8 12%，3_lmm加入質(zhì)量比量15 25%，小于Imm加入質(zhì)量比量10 30% ；其中細(xì)粉料，粒度小于0.088mm加入質(zhì)量比量10 15%。作為炮泥中的耐火主料代替現(xiàn)有的棕剛玉、優(yōu)特礬土以及碳化硅和焦粉，降低成本，滿足炮泥使用性能。上述碳化硅顆粒和細(xì)粉SiC質(zhì)量比含量> 90%，顆粒料粒度小于1mm，細(xì)粉粒度小于< 0. 088mm，其作用是提高炮泥抗鐵渣侵蝕性能。上述焦粉粒度小于1mm，固定碳質(zhì)量比含量大于85%，其作用是保證炮泥的開口性和透氣性。上述浙青粉粒度小于0. 088mm，殘?zhí)抠|(zhì)量比含量大于45%，其作用是在400°C以上碳化，保證炮泥的初期強(qiáng)度，有利于快速撤出泥炮，通鐵后提高炮泥的高溫強(qiáng)度。
上述結(jié)合粘土粉粒度小于0. 088mm，氧化鋁質(zhì)量比含量25_35 %，其作用是賦予炮泥可塑性，打泥時可快速打出，中溫時提供燒結(jié)強(qiáng)度。上述藍(lán)晶石粉粒度小于0. 15mm，氧化鋁質(zhì)量比含量> 55%，其作用是保證炮泥高溫下不收縮，整體性好；上述硅石粉粒度小于0. 088mm，二氧化硅質(zhì)量比含量彡98 %，其作用是保證炮泥高溫下不收縮，整體性好；上述絹云母粉粒度小于0. 088mm，二氧化硅質(zhì)量比含量40_50 %，其作用是賦予炮泥可塑性，打泥時可快速打出，低溫時提供燒結(jié)強(qiáng)度；上述氮化硅鐵粉粒度小于0. 088mm，氮化硅質(zhì)量比含量70_80 %，單質(zhì)鐵質(zhì)量比含量10-17%，其作用是提高炮泥的抗沖蝕性，并且使炮泥開口容易；上述結(jié)合劑為焦油、蒽油、洗油或酚醛樹脂中的一種或兩種復(fù)合，均為無水結(jié)合劑，常溫下均為液體，其作用是賦予炮泥常溫下具有固定形狀便于運(yùn)輸、使用，烤炮后具有可塑性使泥炮能夠迅速將炮泥打入鐵口內(nèi)，高溫時形成碳結(jié)合有利于延長除鐵時間。d.生產(chǎn)工藝各種配料準(zhǔn)確稱量后投入到炮泥專用帶有加熱功能的濕碾機(jī)中，混合5 10分鐘至所有原料均勻分布，首先加入質(zhì)量比70 80%結(jié)合劑，在60-80°C范圍內(nèi)碾泥，碾泥時間 20-30分鐘，然后加入剩余的質(zhì)量比20 30%結(jié)合劑，繼續(xù)碾泥10-15分鐘即可出料；出料后即加入高壓擠泥機(jī)內(nèi)成型，成型為直徑150mm-200mm，長度200mm-250mm的圓柱體，然后用塑料袋密封包裝，放入炮泥專用箱或噸袋內(nèi)存放。本發(fā)明生產(chǎn)的無水炮泥具有低成本、良好可塑性、燒結(jié)性、較高中高溫強(qiáng)度、優(yōu)良的抗渣、鐵沖刷性等特點(diǎn)，完全能夠滿足大中型高爐使用。與現(xiàn)有無水炮泥相比，成本可降低40-60%，同時由于采用廢棄耐火材料量大，減少了固體廢棄物的排放，節(jié)約了大量的棕剛玉、優(yōu)特礬土等優(yōu)質(zhì)耐火原料，同時減少了冶煉棕剛玉、優(yōu)特礬土?xí)r的能源消耗和二氧化碳?xì)怏w排放。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1采用的廢棄耐火材料為用后高爐鐵溝料，將其加工成顆粒和細(xì)粉，用后高爐鐵溝料氧化鋁質(zhì)量比含量70. 32 %，碳化硅質(zhì)量比含量14. 47 %，碳質(zhì)量比含量2.85%。全部代替原炮泥中的棕剛玉、優(yōu)特礬土原料，因含有碳化硅和碳，部分代替了碳化硅和焦粉，各組分質(zhì)量百分比配比如下用后高爐鐵溝料顆粒5-3mm10%
用后高爐鐵溝料顆粒3-lmm20%
用后高爐鐵溝料顆粒小于Imm20%
用后高爐鐵溝細(xì)粉小于0. 088mm10%
碳化硅顆粒小于Imm2%
碳化硅細(xì)粉小于0. 088mm5%
焦粉4%
浙青粉8%
粘土粉11%藍(lán)晶石粉4%絹云母粉2%氮化硅鐵粉4%外加結(jié)合劑為焦油，占配料總質(zhì)量13%。將各種配料準(zhǔn)確稱量后，加入炮泥專用帶有加熱功能的濕碾機(jī)混合5分鐘至所有原料均勻分布，首先加入質(zhì)量比80%結(jié)合劑，在70°C范圍內(nèi)碾泥，碾泥時間20分鐘，然后加入剩余的質(zhì)量比20%結(jié)合劑，繼續(xù)碾泥15分鐘即可出料；出料后加入高壓擠泥機(jī)內(nèi)成型為直徑180mm，長度200mm的圓柱體，并用塑料袋密封包裝，放入炮泥專用箱或噸袋內(nèi)存放。本實(shí)施例所制造的無水炮泥的物理化學(xué)技術(shù)指標(biāo)見下表
權(quán)利要求
1. 一種含高氧化鋁的廢棄耐火材料生產(chǎn)高爐無水炮泥的方法，其特征在于該方法包括以下內(nèi)容a.生產(chǎn)原料選擇含高氧化鋁的廢棄耐火材料按化學(xué)成分可分為三類第一類，用后高爐鐵溝料、用后魚雷車襯磚為高爐煉鐵系統(tǒng)用后耐火材料，主要化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為氧化鋁50-75%、碳化硅10-20%和碳2-15%，另含有少量氧化鈣、三氧化二鐵和單質(zhì)鐵；第二類，用后鋼包滑板、用后中間包滑板，主要化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為氧化鋁 55-75%和碳5-7%，另含有少量二氧化鋯、二氧化硅和單質(zhì)鐵；第三類，用后鋼包座磚、用后鋼包透氣磚、用后高鋁磚、用后剛玉磚主要化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為氧化鋁大于75%，另含有少量三氧化二鉻、二氧化硅和單質(zhì)鐵；b.生產(chǎn)原料加工將以上三類廢棄耐火材料的任意一類或任意兩類或三類的組合，用人工將表面粘附的鋼渣除去，經(jīng)粗碎、細(xì)碎，再經(jīng)篩分工序分選出5-3mm，3-lmm和小于Imm的顆粒料，將其他的顆粒經(jīng)細(xì)磨工序制備成小于0. 088mm的細(xì)粉料，各種顆粒料和細(xì)粉分別通過磁選機(jī)除去單質(zhì)鐵；c.生產(chǎn)原料配料在加工好的含高氧化鋁的廢棄耐火材料顆粒和細(xì)粉中，另外加入碳化硅、焦粉、浙青、 結(jié)合粘土、藍(lán)晶石或硅石、絹云母及氮化硅鐵輔助材料，外加結(jié)合劑為焦油、蒽油、洗油或酚醛樹脂，各組分質(zhì)量百分比配比如下含高氧化鋁的廢棄耐火材料顆粒和細(xì)粉30 ‘ 60%碳化硅顆粒和細(xì)粉5 ^ 15%焦粉5 ^ 10%浙青粉2 ^ 10%結(jié)合粘土粉5 ^ 15%藍(lán)晶石(或硅石)粉2 ^ 5%絹云母粉0 ^ 3%氮化硅鐵粉0 ^ 10%外加結(jié)合劑占上述配料總質(zhì)量的10 ‘ 15%d.生產(chǎn)工藝各種配料準(zhǔn)確稱量后投入到炮泥專用帶有加熱功能的濕碾機(jī)中，混合5 10分鐘至所有原料均勻分布，首先加入質(zhì)量比70 80%結(jié)合劑，在60-80°C范圍內(nèi)碾泥，碾泥時間 20-30分鐘，然后加入剩余的質(zhì)量比20 30%結(jié)合劑，繼續(xù)碾泥10-15分鐘即可出料，出料后即投入到高壓擠泥機(jī)內(nèi)成型，成型為直徑150mm-200mm，長度200mm-250mm的圓柱體，然后用塑料袋密封包裝，放入炮泥專用箱或噸袋內(nèi)存放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含高氧化鋁的廢棄耐火材料生產(chǎn)高爐無水炮泥的方法，其特征在于其中c中所說的含高氧化鋁的廢棄耐火材料顆粒和細(xì)粉，包括生產(chǎn)原料選擇所述的三類廢棄耐火材料中的任意一類或任意兩類或三類的組合，氧化鋁質(zhì)量比含量> 50 %，其中顆粒料，粒度5-3mm加入質(zhì)量比量8 12%，3-lmm加入質(zhì)量比量15 25%，小于Imm加入質(zhì)量比量10 30%;其中細(xì)粉料，粒度小于0. 088mm加入質(zhì)量比量10 15%;碳化硅顆粒和細(xì)粉SiC質(zhì)量比含量彡90%，顆粒料粒度小于1mm，細(xì)粉粒度小于< 0. 088mm ；焦粉粒度小于1mm，固定碳質(zhì)量比含量大于85%;浙青粉粒度小于0. 088mm，殘?zhí)苛看笥?5%;結(jié)合粘土粉粒度小于0. 088mm，氧化鋁質(zhì)量比含量25-35% ；藍(lán)晶石粉粒度小于0. 15mm，氧化鋁質(zhì)量比含量> 55% ；硅石粉粒度小于0. 088mm，二氧化硅質(zhì)量比含量> 98% ；絹云母粉粒度小于0. 088mm，二氧化硅質(zhì)量比含量40-50% ；氮化硅鐵粉粒度小于0. 088mm，氮化硅質(zhì)量比含量70-80%，單質(zhì)鐵質(zhì)量比含量10-17% ；結(jié)合劑為焦油、蒽油、洗油或酚醛樹脂中的一種或兩種復(fù)合，均為無水結(jié)合劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含高氧化鋁的廢棄耐火材料生產(chǎn)高爐無水炮泥的方法，所生產(chǎn)的低成本無水炮泥可滿足大中型高爐堵鐵口的使用要求。該方法包括生產(chǎn)原料選擇；生產(chǎn)原料加工；生產(chǎn)原料配料；生產(chǎn)工藝。本發(fā)明生產(chǎn)的無水炮泥具有低成本、良好可塑性、燒結(jié)性、較高中高溫強(qiáng)度、優(yōu)良的抗渣、鐵沖刷性等特點(diǎn)，完全能夠滿足大中型高爐使用。與現(xiàn)有無水炮泥相比，成本可降低40-60％，同時由于采用廢棄耐火材料量大，減少了固體廢棄物的排放，節(jié)約了大量的棕剛玉、優(yōu)特礬土等優(yōu)質(zhì)耐火原料，同時減少了冶煉棕剛玉、優(yōu)特礬土?xí)r的能源消耗和二氧化碳?xì)怏w排放。
文檔編號C04B35/66GK102336574SQ201010236869
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者吳鋒, 徐娜, 李心慰, 李志堅(jiān), 魏金士 申請人:遼寧科技大學(xué)