含高氧化铝的废弃耐火材料生产高炉用无水炮泥的方法

摘要

本发明公开了一种含高氧化铝的废弃耐火材料生产高炉无水炮泥的方法，所生产的低成本无水炮泥可满足大中型高炉堵铁口的使用要求。该方法包括：生产原料选择；生产原料加工；生产原料配料；生产工艺。本发明生产的无水炮泥具有低成本、良好可塑性、烧结性、较高中高温强度、优良的抗渣、铁冲刷性等特点，完全能够满足大中型高炉使用。与现有无水炮泥相比，成本可降低40-60％，同时由于采用废弃耐火材料量大，减少了固体废弃物的排放，节约了大量的棕刚玉、优特矾土等优质耐火原料，同时减少了冶炼棕刚玉、优特矾土时的能源消耗和二氧化碳气体排放。

说明书

技术领域

本发明涉及生产高炉堵铁口用无水炮泥的方法。特别是一种用含高氧化铝的废弃耐火材 料生产高炉无水炮泥的方法。

背景技术

炮泥是高炉堵铁口必须使用的不定形耐火材料，按结合剂种类分为有水炮泥和无水炮泥。 有水炮泥只能应用于450m³左右的小型高炉，而90％以上的高炉使用无水炮泥，年用量约50 万吨。无水炮泥具有高温强度大、耐冲刷不易扩孔、不易潮铁口等优点。不同厂家生产无水 炮泥采用的原料有所不同，主要有棕刚玉、矾土、莫来石、碳化硅、氮化硅铁、焦粉、粘土、 绢云母、蓝晶石、叶腊石、鳞片石墨、沥青等，结合剂为焦油、洗油或蒽油，其中作为耐火 主料而加入含高氧化铝原料的棕刚玉、优特矾土加入量普遍在50％以上。查阅相关文献，以 下公开文献与无水炮泥生产比较相关：公开(公告)号为CN12284555C、CN100341821C、 CN100424041C、CN100453509C、CN100575308C，这些公开技术均采用优质棕刚玉、矾土、 莫来石为主要原料，通过加入碳化硅等辅助材料而发明的高炉用无水炮泥，使用效果良好。 但是由于棕刚玉和优特矾土在生产过程中消耗大量能源、污染环境以及矾土资源的匮乏导致 棕刚玉、优特矾土的价格日益上涨，同时由于钢铁企业控制生产成本，炮泥价格连年下降， 炮泥生产企业原料成本压力越来越大。在不改变炮泥使用性能的前提下，寻找低成本新的原 料已成为炮泥生产企业迫切需要解决的问题。

为解决炮泥原料问题，公开(公告)号为CN1300341C，“一种高炉出铁口用炮泥及其制 备方法”的文献，公布了添加1-30％高铝粉煤灰的无水炮泥，部分取代了刚玉质原料和粘土 细粉的技术，降低了炮泥的成本，所制备的炮泥性能稳定，能够满足工业生产需要；公开号 为CN101654372A，“一种添加铝灰的高炉出铁口用炮泥耐火材料及其制造方法”的文献，公 布了一种添加0.1-40％铝灰的高炉出铁口用无水炮泥，部分取代了刚玉质原料和粘土细粉， 同时引入了Al、AlN、镁铝尖晶石等添加剂，有效降低了炮泥的成本，所制备的炮泥性能稳 定，能够满足工业生产要求。但以上两个解决方案仅部分取代刚玉原料和粘土，只能部分降 低炮泥成本，同时不可控制地引入了氧化钙、氧化钠、氧化钾、氧化镁等碱性杂质，使用时 易与炮泥中氧化铝、氧化硅等成分反应生成低熔点物质，从而造成炮泥熔融漏铁水等事故， 对炮泥的使用特别是大型高炉存在潜在危害，无法保证高炉稳定顺行。

发明内容

本发明提供了一种含高氧化铝的废弃耐火材料生产高炉无水炮泥的方法，所生产的低成 本无水炮泥可满足大中型高炉堵铁口的使用要求。

本发明提供的含高氧化铝的废弃耐火材料生产高炉无水炮泥的方法包括以下内容：

a.生产原料选择

含高氧化铝的废弃耐火材料按化学成分可分为三类：

第一类，用后高炉铁沟料、用后鱼雷车衬砖为高炉炼铁系统用后耐火材料，主要化学成 分按质量百分比为氧化铝50-75％、碳化10-20％和碳2-15％，另含有少量氧化钙、三氧化 二铁和单质铁。

第二类，用后钢包滑板、用后中间包滑板，主要化学成分按质量百分比为氧化铝55-75％ 和碳5-7％，另含有少量二氧化锆、二氧化硅和单质铁。

第三类，用后钢包座砖、用后钢包透气砖、用后高铝砖、用后刚玉砖主要化学成分按质 量百分比为氧化铝大于75％，另含有少量三氧化二铬、二氧化硅和单质铁。

以上三类废弃耐火材料中主要化学成分均为氧化铝，选择用它们全部或部分代替炮泥中 的棕刚玉、优特矾土原料。第一类和第二类废弃耐火材料中还含有碳，部分替代炮泥中的焦 粉，第一类废弃耐火材料中还含有碳化硅，部分替代炮泥中碳化硅。

b.生产原料加工

将以上三类废弃耐火材料的任意一类或任意两类或三类的组合，用人工将表面粘附的钢 渣除去，经粗碎、细碎，再经筛分工序分选出5-3mm，3-1mm和小于1mm的颗粒料，将其 他的颗粒经细磨工序制备成小于0.088mm的细粉料，各种颗粒料和细粉分别通过磁选机除去 单质铁。

c.生产原料配料

在加工好的含高氧化铝的废弃耐火材料颗粒和细粉中，另外加入碳化硅、焦粉、沥青、 结合粘土、蓝晶石或硅石、绢云母及氮化硅铁辅助材料，外加结合剂为焦油、蒽油、洗油或 酚醛树脂。各组分质量百分比配比如下：

含高氧化铝的废弃耐火材料颗粒和细粉    30～60％

碳化硅颗粒和细粉                      5～15％

焦粉                                  5～10％

沥青粉                                2～10％

结合粘土粉                    5～15％

蓝晶石(或硅石)粉              2～5％

绢云母粉                      0～3％

氮化硅铁粉                    0～10％

外加结合剂占上述配料总质量的10～15％。

上述含高氧化铝的废弃耐火材料颗粒和细粉，包括生产原料选择所述的三类废弃耐火材 料中的任意一类或任意两类或三类的组合，氧化铝质量比含量≥50％，其中颗粒料，粒度 5-3mm加入质量比量8～12％，3-1mm加入质量比量15～25％，小于1mm加入质量比量10～30％； 其中细粉料，粒度小于0.088mm加入质量比量10～15％。作为炮泥中的耐火主料代替现有的 棕刚玉、优特矾土以及碳化硅和焦粉，降低成本，满足炮泥使用性能。

上述碳化硅颗粒和细粉SiC质量比含量≥90％，颗粒料粒度小于1mm，细粉粒度小于＜ 0.088mm，其作用是提高炮泥抗铁渣侵蚀性能。

上述焦粉粒度小于1mm，固定碳质量比含量大于85％，其作用是保证炮泥的开口性和透 气性。

上述沥青粉粒度小于0.088mm，残炭质量比含量大于45％，其作用是在400℃以上碳化， 保证炮泥的初期强度，有利于快速撤出泥炮，通铁后提高炮泥的高温强度。

上述结合粘土粉粒度小于0.088mm，氧化铝质量比含量25-35％，其作用是赋予炮泥可塑 性，打泥时可快速打出，中温时提供烧结强度。

上述蓝晶石粉粒度小于0.15mm，氧化铝质量比含量≥55％，其作用是保证炮泥高温下不 收缩，整体性好；

上述硅石粉粒度小于0.088mm，二氧化硅质量比含量≥98％，其作用是保证炮泥高温下 不收缩，整体性好；

上述绢云母粉粒度小于0.088mm，二氧化硅质量比含量40-50％，其作用是赋予炮泥可塑 性，打泥时可快速打出，低温时提供烧结强度；

上述氮化硅铁粉粒度小于0.088mm，氮化硅质量比含量70-80％，单质铁质量比含量 10-17％，其作用是提高炮泥的抗冲蚀性，并且使炮泥开口容易；

上述结合剂为焦油、蒽油、洗油或酚醛树脂中的一种或两种复合，均为无水结合剂，常 温下均为液体，其作用是赋予炮泥常温下具有固定形状便于运输、使用，烤炮后具有可塑性 使泥炮能够迅速将炮泥打入铁口内，高温时形成碳结合有利于延长除铁时间。

d.生产工艺

各种配料准确称量后投入到炮泥专用带有加热功能的湿碾机中，混合5～10分钟至所有原 料均匀分布，首先加入质量比70～80％结合剂，在60-80℃范围内碾泥，碾泥时间20-30分钟， 然后加入剩余的质量比20～30％结合剂，继续碾泥10-15分钟即可出料；出料后即加入高压挤 泥机内成型，成型为直径150mm-200mm，长度200mm-250mm的圆柱体，然后用塑料袋密封 包装，放入炮泥专用箱或吨袋内存放。

本发明生产的无水炮泥具有低成本、良好可塑性、烧结性、较高中高温强度、优良的抗 渣、铁冲刷性等特点，完全能够满足大中型高炉使用。与现有无水炮泥相比，成本可降低 40-60％，同时由于采用废弃耐火材料量大，减少了固体废弃物的排放，节约了大量的棕刚玉、 优特矾土等优质耐火原料，同时减少了冶炼棕刚玉、优特矾土时的能源消耗和二氧化碳气体 排放。

具体实施方式

实施例1

采用的废弃耐火材料为用后高炉铁沟料，将其加工成颗粒和细粉，用后高炉铁沟料氧化 铝质量比含量70.32％，碳化硅质量比含量14.47％，碳质量比含量2.85％。全部代替原炮泥 中的棕刚玉、优特矾土原料，因含有碳化硅和碳，部分代替了碳化硅和焦粉，各组分质量百 分比配比如下：

用后高炉铁沟料颗粒5-3mm        10％

用后高炉铁沟料颗粒3-1mm        20％

用后高炉铁沟料颗粒小于1mm      20％

用后高炉铁沟细粉小于0.088mm    10％

碳化硅颗粒小于1mm              2％

碳化硅细粉小于0.088mm          5％

焦粉                           4％

沥青粉                         8％

粘土粉                         11％

蓝晶石粉                       4％

绢云母粉                       2％

氮化硅铁粉                     4％

外加结合剂为焦油，占配料总质量13％。

将各种配料准确称量后，加入炮泥专用带有加热功能的湿碾机混合5分钟至所有原料均 匀分布，首先加入质量比80％结合剂，在70℃范围内碾泥，碾泥时间20分钟，然后加入剩 余的质量比20％结合剂，继续碾泥15分钟即可出料；出料后加入高压挤泥机内成型为直径 180mm，长度200mm的圆柱体，并用塑料袋密封包装，放入炮泥专用箱或吨袋内存放。

本实施例所制造的无水炮泥的物理化学技术指标见下表：

本实施例所生产的无水炮泥在某铁厂4350m³高炉上使用，具有打泥容易、烧结快、开口 迅速、抗冲刷等特点，完全能够满足高炉顺行需要。

实施例2

采用的废弃耐火材料为用后钢包滑板，将其加工成颗粒和细粉，用后钢包滑板氧化铝质 量比含量65.27％，碳质量比含量6.85％。大部分代替棕刚玉，部分代替焦粉，各组分质量百 分比配比如下：

用后钢包滑板颗粒5-3mm    10％

用后钢包滑板颗粒3-1mm    20％

用后钢包滑板颗粒小于1mm  20％

棕刚玉细粉小于0.088mm    12％

碳化硅颗粒小于1mm        5％

碳化硅细粉小于0.088mm    8％

焦粉                     3％

沥青粉                   6％

粘土粉                   10％

硅石粉                   4％

绢云母粉                 2％

外加结合剂为焦油，占配料总质量的14％。

将各种配料准确称量后，加入炮泥专用带有加热功能的湿碾机混合7分钟至所有原料均 匀分布，首先加入质量比85％结合剂，在70℃范围内碾泥，碾泥时间20分钟，然后加入剩 余的质量比20％结合剂，继续碾泥15分钟即可出料；出料后加入高压挤泥机内成型为直径 180mm，长度200mm的圆柱体，并用塑料袋密封包装，放入炮泥专用箱或吨袋内存放。

本实施例所制造的无水炮泥的物理化学技术指标见下表：

本实施例所述的炮泥在某铁厂4038m³高炉上使用，具有打泥容易、烧结快、开口迅速、 抗冲刷等特点，完全能够满足高炉顺行。

实施例3

采用的废弃耐火材料为用后钢包座砖与用后钢包透气砖的组合，用后钢包座砖氧化铝质 量比含量88.38％，用后钢包透气砖氧化铝质量比含量90.67％。将二者加工成颗粒和细粉， 全部代替炮泥中的棕刚玉、优特矾土原料，各组分质量百分比配比如下：

用后钢包座砖颗粒5-3mm            10％

用后钢包座砖颗粒3-1mm            15％

用后钢包座砖颗粒小于1mm          15％

用后钢包透气砖细粉小于0.088mm    12％

碳化硅颗粒小于1mm                5％

碳化硅细粉小于0.088mm            10％

焦粉                             8％

沥青粉                           6％

粘土粉                           10％

蓝晶石粉                         4％

氮化硅铁粉                       5％

外加结合剂为复合结合剂，占配料总质量的12％，复合结合剂采用蒽油和酚醛树脂按4∶1 比例调匀后使用。

将各种配料准确称量后加入炮泥专用带有加热功能的湿碾机混合6分钟至所有原料均匀 分布，首先加入质量比80％结合剂，在60℃范围内碾泥，碾泥时间20分钟，然后加入剩余 的质量比20％结合剂，继续碾泥15分钟即可出料；出料后加入高压挤泥机内成型为直径 180mm，长度200mm的圆柱体，并用塑料袋密封包装，放入炮泥专用箱或吨袋内存放。

本实施例所制造的无水炮泥的物理化学技术指标见下表：

本实施例所述的炮泥在某铁厂3200m³高炉上使用，完全能够满足高炉顺行需要。

实施例4

采用的废弃耐火材料为用后高炉铁沟料和用后钢包滑板的组合，用后高炉铁沟料氧化铝 质量比含量70.32％，碳化硅质量比含量14.47％，碳质量比含量2.85％，用后钢包滑板中氧 化铝质量比含量65.27％，碳质量比含量6.85％。将二者加工成颗粒和细粉。全部代替炮泥中 的棕刚玉、优特矾土原料，部分代替了碳化硅和焦粉，各组分质量百分比配比如下：

用后高炉铁沟料颗粒5-3mm        10％

用后钢包滑板颗粒3-1mm          18％

用后钢包滑板颗粒小于1mm        22％

用后高炉铁沟细粉小于0.088mm    10％

碳化硅颗粒小于1mm              2％

碳化硅细粉小于0.088mm          7％

焦粉                           4％

沥青粉                         7％

粘土粉                         10％

蓝晶石粉                       4％

绢云母粉                       2％

氮化硅铁粉                     4％

外加结合剂为复合结合剂，占配料总质量的12％。复合结合剂采用焦油和洗油按5∶1比 例调匀后使用。

将各种配料准确称量后加入炮泥专用带有加热功能的湿碾机混合6分钟至所有原料均匀 分布，首先加入质量比90％结合剂，在65℃范围内碾泥，碾泥时间25分钟，然后加入剩余 的质量比10％结合剂，继续碾泥10分钟即可出料；出料后加入高压挤泥机内成型为直径 180mm，长度200mm的圆柱体，并用塑料袋密封包装，放入炮泥专用箱(或吨袋)内存放。

本实施例所制造的无水炮泥的物理化学技术指标见下表：

本实施例所制造的炮泥在某铁厂2580m³高炉上使用，完全能够满足高炉堵铁口需要。

实施例5

采用的废弃耐火材料为用后鱼雷车衬砖、用后中间包滑板和用后高铝砖的组合，用后鱼 雷车衬砖氧化铝质量比含量65.27％，碳化硅质量比含量14.24，碳质量比含量9.57％；中间 包滑板氧化铝质量比含量60.25％，碳质量比含量8.61％；用后高铝砖氧化铝质量比含量 75.39％。将三者加工成颗粒和细粉，各组分质量百分比配比如下：

用后高铝砖砖颗粒5-3mm          10％

用后钢包鱼雷车衬砖颗粒3-1mm    20％

用后中间包滑板颗粒小于1mm      20％

用后中间包滑板细粉小于0.088mm  10％

碳化硅颗粒小于1mm              2％

碳化硅细粉小于0.088mm          6％

焦粉                           7％

沥青粉                         6％

粘土粉                         12％

硅石粉                         5％

绢云母粉    2％

外加结合剂为焦油占配料总质量的14％。

将各种配料准确称量后，加入炮泥专用带有加热功能的湿碾机混合7分钟至所有原料均 匀分布，首先加入质量比80％结合剂，在70℃范围内碾泥，碾泥时间30分钟，然后加入剩 余的质量比20％结合剂，继续碾泥15分钟即可出料；出料后加入高压挤泥机内成型为直径 180mm，长度200mm的圆柱体，并用塑料袋密封包装，放入炮泥专用箱或吨袋内存放。

本实施例所制造的无水炮泥的物理化学技术指标见下表：

本实施例所述的炮泥在某铁厂1050m³高炉和450m³高炉上使用，完全能够满足高炉使用。