一种结合剂、包含该结合剂的炮泥以及炮泥的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种耐火材料，具体涉及一种结合剂、包含该结合剂的炮泥以及炮泥 的制备方法。
【背景技术】
[0002] 炮泥是一种用于封堵出铁口的耐火材料，目前普遍使用的炮泥主要包括有水炮泥 和无水炮泥两种；其中：
[0003] 有水炮泥在制备时用水调和，由于配料组分中的粘土用量大，所以其可塑性比较 好，但是有水炮泥的体积密度小、烧结性能差、收缩率较高、耐渣铁侵蚀性能差
[0004] 针对有水炮泥存在的上述缺陷，目前的研究主要是从以下几方面来改善：
[0005] 针对有水炮泥存在的热导率偏低、温度升高较慢以及出铁时存在潮铁口现象的缺 陷，论文《高炉有水炮泥的研制》（魏军从、涂军波等）（河北理工学院学报，2004. 5)中采用 优化各种骨料的配料比和加入一定量微粉（如硅灰）来减少加水量，在一定程度上改善了 潮铁口现象；
[0006] 针对有水炮泥存在的抵抗化学侵蚀和冲刷能力较差的缺陷，目前通常采取加入一 定量添加剂的方式，如：絹云母可提高炮泥的中温强度，兰晶石可弥补炮泥本身产生的烧结 收缩，氮化硅铁能提高炮泥抗化学侵蚀和抗铁水冲刷能量力等。
[0007] 虽然上述方法在一定程度上能够改善有水炮泥的性能，但有水炮泥难以适应高炉 强化生产需要，因此主要适用于顶压较低、强化冶炼程度不高的中、小型高炉因此主要适用 于顶压较高、强化冶炼程度高的大中型高炉，对于冶炼强度较高的大中型高炉来说，有水炮 泥性能仍不能满足日常生产要求。
[0008] 对于顶压较高、强化冶炼程度高的大中型高炉而言，目前应用最多的是无水炮泥， 其采用焦油或树脂作为结合剂，优点是铁口通道无潮湿现象、炮泥强度高、铁口深度比较稳 定、出铁时不跑大流，可靠性系数相对较高。但是用以调节混合料的粘性（增加可塑性）和 达到良好的结合性能的结合剂（即焦油或树脂）作为含有许多国家环境法严加控制的有害 物质，如：焦油中的苯并芘含量为1~2. 5%，液体树脂中含有甲醛和酚类化合物，这些物质 对健康和环境有着极大的危害。所以从污水炮泥的环保性能出发，目前主要有两种改善途 径：一种是使用其他环保结合剂来代替现有结合剂（焦油），另一种是对现有结合剂进行改 性或者制备混合结合剂来减少其危害性；其中：
[0009] 对于第一种改善途径，研究主要包括：
[0010] 《环保结合剂对高炉炮泥性能的影响》（朱厚亮）（耐火材料，2009. 8)中采用不同 黏度和固定碳量的结合剂来制备环保炮泥，其中两种属于烷烃类物质，另外两种属于经过 特殊加工处理的焦化产物，它们的3,4-苯并芘的含量均< 0. 005%，远远低于传统高炉炮 泥结合剂中的3, 4-苯并芘含量，环保性有一定程度的改善；
[0011] 《现代化无污染高炉出铁口混合料》（燕素絹翻译）（1996.6)中指出，由于苯并芘 的沸点为392°C，因此理论上讲在温度小于392°C的情况下分馏的焦油分馏油不会含有苯 并芘，但是分馏温度越低其中的碳含量也越低，作为结合剂生产的炮泥强度也越低，其中重 油和蒽油的分馏温度在392°C以下且其分馏温度较其他分馏物质高，碳含量也高，生产炮泥 时具有良好的碳结合强度。使用其中的蒽油作为结合剂时炮泥塑性比较稳定，而且通过补 充自身的碳、金属和硼添加剂来满足炮泥其他性能的要求，结果表明，使用蒽油作为结合剂 的污水炮泥的性能与焦油结合炮泥性能相当；
[0012] 近年来，欧洲也开发了新的含碳树脂结合剂，改性酚醛树脂作结合剂的炮泥的显 气孔率为25~32%，1450°C的高温下其抗折强度为3. 2~4. 5MPa，在顶压达到0. 15MPa的 3800m3高炉上使用获得了良好的使用效果，但其耐侵蚀和冲刷性能差；
[0013] 发明专利ZL201210445805. 8公开了一种大型高炉炮泥用结合剂，采用有机硅树 月旨、呋喃树脂、三聚氰胺甲醛树脂复配作为固化成分使用，采用氢化三联苯作为增效剂，塑 性高且具有较低的固化速率，结合剂的固化速率的降低有利于提高炮泥高温下的流动性， 因此炮泥在泥炮内不易结块且开口性能良好，耐高温铁水冲刷侵蚀，对环境无污染较小，但 还是会产生醛类等污染物；
[0014] 发明专利ZL200910062715. 9中公开了一种低苯并芘含量的高炉炮泥，这种炮泥 采用固定碳含量为30~85 %的含碳树脂，含碳树脂溶剂0. 06~15份，炮泥苯并芘含量低， 对大气的污染大大降低。
[0015] 对于第二种改善途径，研究主要包括：
[0016] 发明专利申请200810045675. 9中公开了一种大型高炉炮泥用结合剂及其高炉炮 泥，该炮泥采用煤焦油、酚醛树脂混合来制备结合剂，不仅使炮泥的可塑性优于树脂结合炮 泥，而且由于减少了焦油加入量而减少了污染；
[0017] 发明专利ZL200910065275公开了一种用于高炉出铁口的环保型炮泥及其制备方 法，该炮泥采用了无机结合剂与有机结合剂相结合，降低了焦油加入量，能够降低炮泥中苯 并芘的含量，有利于环保，但其中加入的粉末树脂和无机盐都需要在60min以上的高温烘 烤下才能得到较高的强度；
[0018] 发明专利申请200610012445. 7公开了一种高炉出铁口用无水炮泥及其制备方 法，使用脱水焦油、蒽油、洗油的一种或两种并加入适量的热塑性或热固性的液体酚醛树脂 或固体树脂粉末来作为结合剂，使炮泥在具有良好施工性能的前提下尽量减少结合剂的加 入量，由于结合剂总量的减少而缩短了压炮时间，减缓了炉前污染，还由于树脂的硬化而提 高了炮泥的低温强度，树脂碳化后提高了炮泥中的残炭量，也使炮泥中高温强度增大，抗渣 铁冲刷性能提尚；
[0019] 发明专利申请201410847493. 2公开了一种900m3高炉炮泥，其苯并芘含量在 50-10ppm的环保结合剂，这种结合剂是将焦油与过氧化钠混合加热而得到的改性结合剂。
[0020] 虽然采用上述两种途径在一定程度上的确能改善无水炮泥的使用性能，也在一定 程度上能增加环保性，但是由于改性的焦油或者其替代品仍属于大分子的有机结合剂，就 必然会产生苯并芘或醛类等致癌物质或污染物，对环境和炉前工人产生的污染和伤害不能 从根本上得到解决。
【发明内容】
[0021 ] 有鉴于此，本发明提供一种结合剂、包含该结合剂的炮泥以及炮泥的制备方法，在 使用过程中，炮泥的结合剂不会产生黑黄烟雾也不会产生致癌物质苯并芘，根本上改善了 炮泥的环保性能。
[0022] 本发明采用的技术方案具体为：
[0023] -种结合剂，结合剂材料的各组分按照以下重量配比均匀混合而成：
[0024] 硅溶胶：60~80份；
[0025] 葡萄糖：5~17份；
[0026] 甘油：1~10份。
[0027] 在上述结合剂中，结合剂材料的各组分按照以下重量配比均匀混合而成：
[0028] 硅溶胶：60~70份；
[0029] 葡萄糖：5~15份；
[0030] 甘油：1~5份。
[0031] 在上述结合剂中，结合剂材料的各组分按照以下重量配比均匀混合而成：
[0032] 硅溶胶：65份；
[0033] 葡萄糖：16. 5份；
[0034] 甘油：3.5 份。
[0035] 一种包含上述结合剂的炮泥，炮泥材料的各组分按照以下重量配比均匀混合而 成：
[0036] 矾土料：20~40份；碳化硅：15~30份；粘土 ：5~10份；焦炭：15~25份；广 西泥：10~20份；叶腊石粉：5~15份；结合剂：14~20份。
[0037] 在上述炮泥中，炮泥材料的各组分按照以下重量配比均匀混合而成：
[0038] 矾土料：20~30份；碳化硅：15~25份；粘土 ：5~8份；焦炭：15~20份；广西 泥：10~15份；叶腊石粉：5~10份；结合剂：15~20份。
[0039] 在上述炮泥中，炮泥材料的各组分按照以下重量配比均匀混合而成：
[0040] 矾土料：30份；碳化硅：20份；粘土 ：10份；焦炭：15份；广西泥：15份；叶腊石粉： 10份；结合剂：15份。
[0041] 一种炮泥的制备方法，包括以下步骤：
[0042] 分类材料的配备步骤：
[0043] 按比例称取矾土料、碳化硅、焦炭，混合均匀记为A料；以及
[0044] 按比例称取矾土料、粘土、碳化硅、广西泥、叶腊石并混合均匀记为B料；
[0045] 分步配备步骤：
[0046] 将所述A料放入搅拌机中，加入质量百分比为所述A料的15~17%的结合剂搅 拌3~5min;之后再依次加入B料和质量百分比为所述B料的3~5%的结合剂搅拌15~ 20min后挤出。
[0047] 在上述炮泥的制备方法中，所述A料中的各组分为颗粒状，所述B料中的各组分为 粉状。
[0048] 本发明产生的有益效果是：
[0049] 采用本发明的环保型结合剂制备的炮泥的体积密度、烧结收缩率，耐渣铁侵蚀性 等性能均明显优于有水泡泥，至少与现用的无水炮泥相当；且从健康和环保角度来讲，由于 其采用的是小分子的有机化合物，在使用过程中既不会产生黑黄色烟雾，也不会产生致癌 物质苯并芘，明显优于焦油和树脂结合炮泥；环保型炮泥的价格较树脂炮泥价格低，如山东 某厂的环保型树脂结合剂价格为7000元/吨，而此发明中按最佳配方配制的环保结合剂价 格为5100元/吨左右，其他材料均相同的情况下，本环保结合剂价钱低1900元/吨。
【具体实施方式】