專利名稱：一種表面改性超細(xì)粉體及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼爐外精煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中間包噴粉冶金表面改性所用 的陶瓷納米粉體及合金材料粉體及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著鋼鐵工業(yè)的進一步發(fā)展，鋼的材質(zhì)設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)給冶金工業(yè)帶來了 極大地挑戰(zhàn)。鋼鐵產(chǎn)品將按著鋼液潔凈度高、成分控制精度高和產(chǎn)品性能穩(wěn)定性高的方向 發(fā)展，提高鋼產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)高性能鋼鐵產(chǎn)品的關(guān)鍵在于提高鋼液的純凈度、對鋼液成分的 精確控制以及對鋼液中細(xì)小夾雜物的有效利用。目前，純凈鋼精煉技術(shù)、細(xì)小氧化物彌散鋼 的生產(chǎn)以及鋼種微量合金元素的精確控制技術(shù)已經(jīng)成為二十一世紀(jì)鋼鐵企業(yè)面臨的重大 課題。中間包冶金是一項特殊的爐外精煉技術(shù)，隨著對鋼液純凈度要求的不斷提高，中 間包冶金已經(jīng)成為煉鋼生產(chǎn)工藝流程中保證獲得優(yōu)良鋼質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)，人們已經(jīng)不再把 中間包作為一個簡單的容器使用，而是要求在中間包中進一步控制鋼液中非金屬夾雜物尺 寸和數(shù)量，對微量元素進行微量調(diào)控。研究表明，在中間包采用噴粉工藝，不間斷地向鋼液 中噴吹超細(xì)(尺寸小于5μm)陶瓷粉體或合金粉體，是生產(chǎn)細(xì)小氧化物彌散鋼、精確調(diào)控鋼 液合金成分的一種有效途徑。而噴吹工藝的質(zhì)量主要取決于粉體的表面物化特性。然而，由 于超細(xì)粉體具有很大的比表面積和高的表面自由能，所以非常容易團聚形成聚集體顆粒， 粉末流動性不好，導(dǎo)致粉體輸送、噴吹設(shè)備堵塞和脈沖流，下料困難，嚴(yán)重影響鋼鐵產(chǎn)品的 數(shù)量和質(zhì)量。正是由于表面改性劑粉體質(zhì)量難以達到使用要求，從而致使中間包冶金噴粉 工藝技術(shù)一直未能得到正式應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種簡單易行，流動性好，具有良好輸送特性和表面理化 性能的中間包噴粉冶金所用的表面改性超細(xì)粉體及其生產(chǎn)制備方法。為此，本發(fā)明所采取的技術(shù)解決方案是一種表面改性超細(xì)粉體，由陶瓷、預(yù)熔渣、合金材料中的一種或多種混合物以及加 入的表面改性劑、超細(xì)粉體表面改性劑所組成，其尺寸小于5 μ m的粉體；所述超細(xì)粉體中，按重量百分?jǐn)?shù)計陶瓷為0 96%，預(yù)熔渣0 96%，合金材料 0 96%，表面改性劑0. 01 4% ；所述陶瓷材料為CaO、CaCO3、MgCO3、MgO、ZrO2, Ti203、A1203、SiO2, SiC、CeO、YO 或者 上述兩種或多種材料的混合物；所述合金材料為Fe-B合金、Fe-RE合金、Fe-Ca合金、Fe-Si合金、Fe-Mg合金、 Si-Ca合金、Ni-Mg合金、Ni-Ca合金以及上述兩種或多種合金的混合物；所述的預(yù)熔渣的成分重量百分比含量為CaO 10 70%、Al2O3 15 50%、SiO2 0 10%、MgO 0 10%、CaF2 0 30%、熔點在 1100 1550°C 的粉劑；
所述表面改性劑由硬脂酸、無水乙醇、甲醛、丙酮、無水甲醇、97#汽油、硅油、分散劑中的兩種或兩種以上所組成；所述超細(xì)粉體表面改性劑由硬脂酸、無水乙醇、甲醛、丙酮、無水甲醇、97#汽油、硅 油、分散劑中的四種或四種以上所組成。所述分散劑由十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三 甲基溴化銨或丙烯酸酯的一種或多種組成，加入量為表面改性劑或超細(xì)粉體表面改性劑總
重量的0 1%。所述表面改性劑各組分及質(zhì)量百分比含量為硬脂酸40 75%、無水乙醇0 20%、甲醛0 5%、丙酮0 25%、無水甲醇 0 5%、97#汽油0 5%、硅油0 20%、分散劑0 1%。所述超細(xì)粉體表面改性劑各組分及質(zhì)量百分百比含量為硬脂酸50 60%、無水乙醇0 20%、甲醛0 5%、丙酮0 25%、無水甲醇 0 5%、97#汽油0 5%、硅油13 20%、分散劑0. 03 1%。優(yōu)先推薦的表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸50%、無水乙醇20%、甲醛5%、丙酮1%、無水甲醇5%、97#汽油5%、硅油 13、分散劑1%。優(yōu)先推薦的超細(xì)粉體表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸50%、無水乙醇11%、甲醛5%、丙酮10%、無水甲醇5%、97#汽油5. 5%、 硅油13%、分散劑0.5%。一種表面改性超細(xì)粉體的生產(chǎn)方法，其具體生產(chǎn)工藝步驟為1、初級破碎采用錘式破碎機、顎式破碎機或?qū)伷扑闄C對陶瓷、預(yù)熔渣、合金塊 體材料中的一種或多種混合物進行初級破碎，破碎后的材料尺寸小于IOmm ；2、粉體制備將上述破碎后尺寸小于IOmm的陶瓷、預(yù)熔渣、合金材料或混合料加 入氣流微粉磨，將其制備成尺寸小于5 μ m的超細(xì)粉體材料，在磨粉過程中加入一定比例的 表面改性劑；3、表面改性將步驟2制備的尺寸小于5 μ m的超細(xì)粉體材料和一定比例的超細(xì)粉 體表面改性劑一同置于具有高速攪拌功能的反應(yīng)釜中，并充分?jǐn)嚢杈鶆?。步驟2中所述表面改性劑的加入量為物料重量的0. 05 3%。步驟3中所述超細(xì)粉體表面改性劑加入量為物料重量的0. 01 1 %。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明之表面改性超細(xì)粉體組分選擇合理，原料種類多，取材方便、容易獲得且價 格低廉，配比科學(xué)，成品超細(xì)粉體尺寸小于5 μ m，具有良好的表面理化性能和輸送特性，流 動性好，完全可以滿足中間包噴粉冶金的使用要求。本發(fā)明技術(shù)成熟，方法簡單，便于操作， 制作成本低，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式下面，結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1 投料IOOkg石灰石塊體材料，塊體尺寸在40mm左右。
1、初級破碎采用錘式破碎機對石灰石塊體進行初級破碎，并使破碎后的材料尺 寸小于10mm。2、粉體制備將上述破碎后尺寸小于IOmm的石灰石加入氣流微粉磨中研磨，在磨 粉過程中加入2%的表面改性劑。該表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸50%、無水乙醇 20%、甲醛5%、丙酮1<%、無水甲醇5%、97#汽油5%、硅油13、分散劑1%。其中分散劑為 十二烷基磺酸鈉。研磨后制成粒度在0. 1 1 μ m的超細(xì)粉末。3、表面改性將步驟2制備的尺寸在0. 1 1 μ m的超細(xì)粉體材料和按照物料重 量0. 05%的比例加入的超細(xì)粉體表面改性劑一同置于具有高速攪拌功能的反應(yīng)釜中，并充 分?jǐn)嚢杈鶆?。該超?xì)粉體表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸55%、丙酮25%、97#汽油 5%、硅油14%、分散劑1%。其中分散劑由十二烷基磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉組成。實施例2 投料130kg，其中尺寸在30mm左右的石灰石塊體材料100kg，尺寸為20mm左右、含 Si量75%的!^e-Si合金塊體30kg。1、初級破碎采用顎式破碎機對石灰石和!^e-Si合金塊體進行破碎、混合，并使破 碎后的材料尺寸小于8mm。2、粉體制備將上述破碎后尺寸小于8mm的石灰石與 ^-Si合金混合料加入氣流 微粉磨中研磨，在磨粉過程中加入的表面改性劑。該表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬 脂酸60%、無水乙醇20%、97#汽油5%、硅油14. 5、分散劑0. 5%。其中分散劑為十二烷基 磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉及十二烷基苯磺酸鈉組成。研磨后制成粉末粒度在0. 2 1. 2 μ m 之間。3、表面改性將步驟2制備的尺寸在0. 2 1. 2 μ m的超細(xì)粉末和按照物料重量 的比例加入的超細(xì)粉體表面改性劑一同置于具有高速攪拌功能的反應(yīng)釜中，并充分?jǐn)?br> 拌均勻。該超細(xì)粉體表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸50%、無水乙醇11 %、甲醛5%、 丙酮10%、無水甲醇5%、97#汽油5.5%、硅油13%、分散劑0.5%。其中分散劑由十二烷 基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉組成。實施例3:投料150kg，其中尺寸在5mm左右的石灰石和MgO塊體材料各50kg，尺寸為5mm左 右、含Si量75%的!^e-Si合金塊體50kg。1、初級破碎采用對輥破碎機對石灰石、MgO和!^e-Si合金塊體進行破碎、混合，并 使破碎后的材料尺寸小于100 μ m。2、粉體制備將上述破碎后尺寸小于100 μ m的石灰石與合金混合料加入氣 流微粉磨中研磨，在磨粉過程中加入3%的表面改性劑。該表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 硬脂酸41%、無水乙醇20%、甲醛5%、丙酮3. 97%、無水甲醇5%、97#汽油5%、硅油20%、 分散劑0. 03 %。其中分散劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉及十二烷基苯磺酸鈉組成。 研磨后制成粉末粒度在0. 1 0. 8 μ m之間。3、表面改性將步驟2制備的尺寸在0. 1 0. 8 μ m的超細(xì)粉末和按照物料重量 0. 05%的比例加入的超細(xì)粉體表面改性劑一同置于具有高速攪拌功能的反應(yīng)釜中，并充分 攪拌均勻。該超細(xì)粉體表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸60%、無水乙醇20%、硅油 19. 7%、分散劑0. 03%。其中分散劑由十二烷基磺酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉組成。
實施例4 投料160kg，其中尺寸在25mm左右的石灰石、SiOdPMgCO3塊體材料各30kg，尺寸 為20mm左右、含RE 70%的!^e-RE合金及含Ca80%的Ni-Ca合金塊體各:35kg。1、初級破碎采用對輥破碎機對石灰石、SiO2和MgCO3塊體材料以及!^e-RE合金、 Ni-Ca合金材料進行破碎、混合，并使破碎后的材料尺寸小于10mm。2、粉體制備將上述破碎后尺寸小于IOmm的陶瓷與合金混合料加入氣流微粉磨 中研磨，在磨粉過程中加入2%的表面改性劑。該表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸 55%、甲醛5%、丙酮20%、無水甲醇5%、97#汽油5%、硅油10%。其中分散劑為十二烷基 磺酸鈉和丙烯酸酯組成。研磨后制成粉末粒度在3 μ m左右。3、表面改性將步驟2制備的尺寸在3 μ m的超細(xì)粉末和按照物料重量0. 5%的比 例加入的超細(xì)粉體表面改性劑一同置于具有高速攪拌功能的反應(yīng)釜中，并充分?jǐn)嚢杈鶆颉?該超細(xì)粉體表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸50%、無水乙醇15%、甲醛2.5%、丙酮 2. 5%、無水甲醇3. 5%、97#汽油5. 5%、硅油20%、分散劑1%。其中分散劑由十六烷基三 甲基溴化銨組成。實施例5:投料180kg，其中尺寸在20mm左右的CaCO3和SiC塊體材料各50kg，尺寸為15mm 左右、含Ca75%的!^e-Ca合金及含Mg70%的!^e-Mg合金塊體各40kg。1、初級破碎采用錘式破碎機對CaCO3和SiC塊體材料及i^e-Ca、Fe-Mg合金材料 進行破碎、混合，并使破碎后的材料尺寸小于7mm。2、粉體制備將上述破碎后尺寸小于7mm的陶瓷與合金混合料加入氣流微粉磨中 研磨，在磨粉過程中加入0.2%的表面改性劑。該表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸 75%、丙酮25%。研磨后制成粉末粒度在2 4 μ m之間。3、表面改性將步驟2制備的尺寸在2 4μπι的超細(xì)粉末和按照物料重量0. 07% 的比例加入的超細(xì)粉體表面改性劑一同置于具有高速攪拌功能的反應(yīng)釜中，并充分?jǐn)嚢杈?勻。該超細(xì)粉體表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸60%、無水乙醇20%、丙酮3.5%、 97#汽油3%、硅油13%、分散劑0.5%。其中分散劑由十二烷基硫酸鈉及十二烷基苯磺酸 鈉組成。實施例6 投料100kg Fe-18% B合金塊體材料，塊體尺寸在40mm左右。1、初級破碎采用錘式破碎機對石灰石塊體進行初級破碎，并使破碎后的材料尺 寸小于10mm。2、粉體制備將上述破碎后尺寸小于IOmm的石灰石加入氣流微粉磨中研磨，在磨 粉過程中加入2%的表面改性劑。該表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸50%、無水乙醇 20%、甲醛5%、丙酮1<%、無水甲醇5%、97#汽油5%、硅油13、分散劑1%。其中分散劑為 十二烷基磺酸鈉。研磨后制成粒度在0. 1 1 μ m的超細(xì)粉末。3、表面改性將步驟2制備的尺寸在0. 1 1 μ m的超細(xì)粉體材料和按照物料重 量0. 05%的比例加入的超細(xì)粉體表面改性劑一同置于具有高速攪拌功能的反應(yīng)釜中，并充 分?jǐn)嚢杈鶆?。該超?xì)粉體表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸55%、丙酮25%、97#汽油 5%、硅油14%、分散劑1%。其中分散劑由十二烷基磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉組成。
實施例7:投料IOOkg低熔點預(yù)熔渣塊體材料，塊體尺寸在40mm左右。1、初級破碎采用錘式破碎機對石灰石塊體進行初級破碎，并使破碎后的材料尺 寸小于10mm。2、粉體制備將上述破碎后尺寸小于IOmm的石灰石加入氣流微粉磨中研磨，在磨 粉過程中加入2%的表面改性劑。該表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸50%、無水乙醇 20%、甲醛5%、丙酮1<%、無水甲醇5%、97#汽油5%、硅油13、分散劑1%。其中分散劑為 十二烷基磺酸鈉。研磨后制成粒度在0. 1 1 μ m的超細(xì)粉末。3、表面改性將步驟2制備的尺寸在0. 1 1 μ m的超細(xì)粉體材料和按照物料重 量0. 05%的比例加入的超細(xì)粉體表面改性劑一同置于具有高速攪拌功能的反應(yīng)釜中，并充 分?jǐn)嚢杈鶆?。該超?xì)粉體表面改性劑組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸55%、丙酮25%、97#汽油 5%、硅油14%、分散劑1%。其中分散劑由十二烷基磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉組成。
權(quán)利要求
1.一種表面改性超細(xì)粉體，其特征在于，由陶瓷、預(yù)熔渣、合金材料中的一種或多種混 合物以及加入的表面改性劑、超細(xì)粉體表面改性劑所組成，其尺寸小于5 μ m的粉體；所述超細(xì)粉體中，按重量百分?jǐn)?shù)計陶瓷為0 96 %，預(yù)熔渣0 96 %，合金材料0 96%，表面改性劑0.01 ~ 4% ；所述陶瓷材料為 CaO、CaCO3、MgCO3、MgO、Zr02,Ti203， A1203、SiO2, SiC、CeO、YO 或者上述 兩種或多種材料的混合物；所述合金材料為I^e-B合金、Fe-RE合金、Fe-Ca合金、Fe-Si合金、Fe-Mg合金、Si-Ca合 金、Ni-Mg合金、Ni-Ca合金以及上述兩種或多種合金的混合物；所述的預(yù)熔渣的成分重量百分比含量為CaO 10 70%、Al2O3 15 50%、SiO2 0 10%,MgO 0 10%、CaF2 0 30%、熔點在 1100 1550°C的粉劑；所述表面改性劑由硬脂酸、無水乙醇、甲醛、丙酮、無水甲醇、97#汽油、硅油、分散劑中 的兩種或兩種以上所組成；所述超細(xì)粉體表面改性劑由硬脂酸、無水乙醇、甲醛、丙酮、無水甲醇、97#汽油、硅油、 分散劑中的四種或四種以上所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面改性超細(xì)粉體，其特征在于，所述分散劑由十二烷基磺 酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨或丙烯酸酯的一種或多 種組成，加入量為表面改性劑或超細(xì)粉體表面改性劑總重量的0 1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面改性超細(xì)粉體，其特征在于，所述表面改性劑各組分及 質(zhì)量百分比含量為硬脂酸40 75%、無水乙醇0 20%、甲醛0 5%、丙酮0 25%、無水甲醇0 5%、97#汽油0 5%、硅油0 20%、分散劑0 1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面改性超細(xì)粉體，其特征在于，所述超細(xì)粉體表面改性劑 各組分及質(zhì)量百分百比含量為硬脂酸50 60%、無水乙醇0 20%、甲醛0 5%、丙酮0 25%、無水甲醇0 5%、97#汽油0 5%、硅油13 20%、分散劑0. 03 1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的表面改性超細(xì)粉體，其特征在于，所述表面改性劑各組分 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸50%、無水乙醇20%、甲醛5%、丙酮1%、無水甲醇5%、97#汽油5%、硅油13、 分散劑1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的表面改性超細(xì)粉體，其特征在于，所述超細(xì)粉體表面改性 劑各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為硬脂酸50%、無水乙醇11%、甲醛5%、丙酮10%、無水甲醇5%、97#汽油5. 5%、硅油 13%、分散劑0. 5%。
7.—種如權(quán)利要求1所述表面改性超細(xì)粉體的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述表面改性 超細(xì)粉體生產(chǎn)的具體方法和步驟為(1)、初級破碎采用錘式破碎機、顎式破碎機或?qū)伷扑闄C對陶瓷、預(yù)熔渣、合金塊體 材料中的一種或多種混合物進行初級破碎，破碎后的材料尺寸小于IOmm ；(2)、粉體制備將上述破碎后尺寸小于IOmm的陶瓷、預(yù)熔渣、合金材料或混合料加入 氣流微粉磨，將其制備成尺寸小于5μπι的超細(xì)粉體材料，在磨粉過程中加入一定比例的表面改性劑；(3)、表面改性將步驟2制備的尺寸小于5 μ m的超細(xì)粉體材料和一定比例的超細(xì)粉體 表面改性劑一同置于具有高速攪拌功能的反應(yīng)釜中，并充分?jǐn)嚢杈鶆颉?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面改性超細(xì)粉體的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述表面改性 劑的加入量為物料重量的0. 05 3%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面改性超細(xì)粉體的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述超細(xì)粉體 表面改性劑加入量為物料重量的0. 01 1%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種表面改性超細(xì)粉體及其生產(chǎn)方法，由陶瓷、預(yù)熔渣、合金材料中的一種或多種混合物以及表面改性劑、超細(xì)粉體表面改性劑所組成；經(jīng)破碎機初級破碎、氣流微粉磨粉體研磨和高速攪拌反應(yīng)釜攪拌及表面改性，制成尺寸小于5μm的超細(xì)粉體。其組分選擇合理，原料種類多，容易獲取且價格低廉；配比科學(xué)，制備方法可靠易行，成品粉體具有良好的表面理化性能和輸送特性，流動性好，完全可以滿足中間包噴粉冶金的使用要求。本發(fā)明技術(shù)成熟，方法簡單，便于掌握和操作，制作成本低，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C21C7/04GK102146495SQ201019000010
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者任子平, 劉萬山, 吳春杰, 唐復(fù)平, 姜振生, 孫濤, 孫群, 孟勁松, 康偉, 李海濱, 李鎮(zhèn), 林洋, 栗紅, 溫鐵光, 王向輝, 王文仲, 王曉峰, 蘇毅, 袁皓, 費鵬, 辛國強, 金學(xué)峰, 陳本文 申請人:鞍鋼股份有限公司