利用再生耐材制备的高炉炮泥及其制备方法
【专利摘要】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。
【专利说明】利用再生耐材制备的高炉炮泥及其制备方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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、絹云母粉、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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 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%碳化娃、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% ;
[0006] 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?3_、0?Imm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Al 203>55%、Si02〈30%。
[0007] 耐火材料粒度配比普遍按颗粒连续密堆理论Andreassen公式Y = 100X (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)。研宄表明：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? 1_。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。
[0008] 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?Imm的再生耐材的 重量比为5:3?5:4。
[0009] 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。
[0010] 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（ll〇〇°C左右）下能烧结成陶瓷材料，具有一定的硬度和耐磨性。
[0011] 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。
[0012] 本发明中，所述焦炭由焦化厂炼焦形成的焦炭破碎而成。
[0013] 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?HOOKPa范围内为合格品，低于600KPa作废，高于HOOKPa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。
[0014] 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。
[0015] 与现有的高炉炮泥相比，本发明的有益效果在于：
[0016] 1)降低矾土、刚玉、碳化硅等矿产资源的消耗；
[0017] 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；
[0018] 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；
[0019] 4)降低企业生产成本，为企业创造效益。
【具体实施方式】
[0020] 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。
[0021] 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?Imm而得到，其中，再生耐材包含的化学组分及重 量百分比为Al 203>55%、Si02〈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。
[0022] 所用的粘土为广西白泥与环粘土的混合物。
[0023] 所用的沥青为高温沥青与改质沥青的混合物。
[0024] 所用的焦炭由焦化厂炼焦形成的焦炭破碎而成。
[0025] 实施例1
[0026] -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?Imm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。
[0027] 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。
[0028] 实施例2
[0029] 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?Imm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。
[0030] 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。
[0031] 实施例3
[0032] 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? Imm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。
[0033] 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IOOOKpa ;混碾10 分钟后出料，经挤泥机成型，包装，即为成品。
[0034] 实施例4
[0035] 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? Imm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。
[0036] 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1400即 &，逐步加入剩下的5%的蒽油和焦油的混合物，马夏值控制在1200邱&。混碾10 分钟后出料，经挤泥机成型，包装，即为成品。
[0037] 上述实施例1?4产品性能检测结果见下表1。
[0038] 表1实施例性能指标（1450°C埋碳烧后）
[0039]
【权利要求】
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 Al203>55%、Si02〈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. -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。
【文档编号】B09B3/00GK104478450SQ201410735021
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】魏斌, 何见林, 雷中兴, 杨德波, 孙戎 申请人:武汉钢铁(集团)公司