一种基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂及其制备方法与流程

本发明属于耐火材料制备的，具体涉及一种基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂及其制备方法。

背景技术：

1、炮泥是高炉炼铁系统用耐火材料，当高炉出铁完毕后，需要用炮泥将铁口堵住，然后继续进行冶炼。随着高炉冶炼不断强化和高炉日益大型化，对高炉出铁口用炮泥的要求也越来越高。无水炮泥不仅要具有好的塑性，便于施工，也要具有良好的抗渣铁侵蚀和冲刷性能。因此，无水炮泥逐渐从有水炮泥发展为无水炮泥。传统无水炮泥的结合剂主要以焦油为主，其中焦油存在着大量bap，对环境污染有着危害，并且传统焦油存在着稳定性能差，粘度高以及结焦值低等缺点，严重限制着炮泥的使用性能。

2、目前已开发出以树脂作为环保结合剂的无水炮泥，发明专利zl201210445805.8公开了一种大型高炉无水炮泥用结合剂，采用有机硅树脂、吠喃树脂、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无水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。但是加入树脂后结合剂价格较高，性价比较低，树脂作为无水炮泥用结合剂也存在可塑性差和常温储存周期短，会产生醛类等污染物等的问题。发明专利申请cn103193406a公开了一种调整炮泥塑性得结合剂，该结合剂加入焦油、乙二醇以及二甲苯等为原料制备结合剂，具有常温下稳定且不挥发等特性，并且能提高炮泥的塑性。但结合剂中加入二甲苯等对人体有害，而且会产生大量bap，对环境有着极大地危害。而采用树脂作为结合剂的无水炮泥，虽然可改善作业环境，解决污染问题，但成本大大提高，且炮泥固化快，保质期较短，从而实用性较差。例如中国专利申请cn101580397a公开了一种低苯并芘含量的高炉炮泥，其中使用含碳树脂及含碳树脂溶剂作为结合剂，炮泥中苯并芘含量不超过1000ppm。因此，这种结合剂实际使用过程也不是十分完美。

3、因此，研究一种环保无污染、生产成本低、可塑性好、性能稳定和实用性强的炮泥结合剂成为当下高炉无水炮泥行业发展亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供了一种基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，制备方法简单，环保无污染，成本低；本发明还提供了一种基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂，杂质含量少、粘度低、可塑性好、性能稳定。有效解决了使用煤焦油作为结合剂造成的环境污染问题或是采用树脂作为结合剂造成的保质期短、成本高、实用性差等问题。

2、为了更好地解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，包括：在循环罐中，以环保蒽油和环保焦油为主要原料，加入液体树脂，以三烯丙基异氰脲酸酯作为交联剂，并在常压状态下通过加热循环搅拌，并加入降粘剂降低粘度，制备得到基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂。

4、作为优选，所述环保蒽油和环保焦油的苯并芘≤50ppm。

5、作为优选，所述液体树脂的结焦值≥40％。

6、作为优选，所述交联剂为六亚甲基四胺或三烯丙基异氰脲酸酯或β-苯丙烯酸中的一种。

7、作为优选，循环搅拌的加热温度为100-120℃，搅拌速率为150r/min。

8、作为优选，所述降粘剂为1-3wt％钛酸酯。

9、作为优选，所述基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，具体步骤为：在循环罐中，常压条件下，以30-50wt％环保蒽油和30-50wt％的环保焦油为主要原料，加入10-30wt％液体树脂、1-3wt％交联剂三烯丙基异氰脲酸酯，在100-120℃条件下，循环搅拌30-60min，进行脱水及去除部分挥发份的处理，得到混合结合剂；再向混合结合剂中加入降粘剂，继续循环搅拌10-30min，制备得到基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂。

10、作为优选，由上述基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，制备得到的基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂。

11、相比于现有技术，本发明具有以下优点：

12、(1)本发明采用钛酸酯为降粘剂，不仅可以显著降低结合剂的粘度，低粘度的结合剂更有利于减少各颗粒之间的摩擦，增加炮泥的可塑性和稳定性；并且钛酸酯为炮泥提供钛元素，在高温还原气氛下与碳等生成高熔点的tin、tic和ti(n、c)固溶体，起到保护和修复出铁口内侧周围炉墙、炉底的作用。

13、(2)本发明采用六亚甲基四胺、三烯丙基异氰脲酸酯或β-苯丙烯酸中的一种作为交联剂，能够有效解决了树脂与焦油的相容性差而导致炮泥内部容易形成裂纹缺陷等问题，同时交联剂的加入促进了焦油沥青的交联，因此可以提高煤焦油的焦炭率。

14、(3)本发明采用的环保蒽油及环保类焦油，苯并芘含量低，降低了炮泥在使用过程中苯并芘及醛类等致癌物质或者污染物的产生，极大的降低了对环境污染及炉前工人的伤害。

15、(4)本发明以环保蒽油与焦油为主要原料，采用液体树脂复合，可以提高结合剂的残碳、结焦值以及β树脂含量，进而提高了炮泥结合剂的使用性能，并改善了使用普通焦油由于成分复杂而造成的残碳率低、结焦值差等不稳定情况，液态树脂易于交联，高温下通常会形成具有闭孔的玻璃状碳，使得炮泥的抗铁渣侵蚀性能和机械强度得到改善。

16、(5)本发明提供的方法制备得到的结合剂，环保无污染、结合剂杂质含量少，储存周期长，性能稳定；并且，整套流程简单，生产成本低，有效解决了传统炮泥使用煤焦油作为结合剂造成的污染问题或是采用树脂作为结合剂造成的保质期短、价格昂贵等问题。

17、(6)采用本发明制备得到的结合剂进一步制备的无水炮泥具备良好的可塑性，稳定性，低温强度及中温强度，同时具备体积密度高、烧结收缩率小、耐渣铁侵蚀等优良的性能，显著的提高了高炉的出铁时间及铁口深度。

技术特征：

1.一种基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，其特征在于，在制备过程中，采用1-3wt％钛酸酯降低结合剂粘度。

2.根据权利要求1所述基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，其特征在于，在循环罐中，以环保蒽油和环保焦油为主要原料，加入液体树脂，以三烯丙基异氰脲酸酯作为交联剂，并在常压状态下通过加热循环搅拌，并加入1-3wt％钛酸酯降低粘度，制备得到高炉无水炮泥用高性能环保结合剂。

3.根据权利要求1所述基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，其特征在于，所述环保蒽油和环保焦油的苯并芘≤50ppm。

4.根据权利要求1所述基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，其特征在于，所述液体树脂的结焦值≥40％。

5.根据权利要求1所述基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，其特征在于，所述交联剂为六亚甲基四胺或三烯丙基异氰脲酸酯或β-苯丙烯酸中的一种。

6.根据权利要求1所述基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，其特征在于，循环搅拌的加热温度为100-120℃；搅拌速率为150r/min。

7.根据权利要求1所述基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：在循环罐中，常压条件下，以30-50wt％环保蒽油和30-50wt％的环保焦油为主要原料，加入10-30wt％液体树脂、1-3wt％交联剂三烯丙基异氰脲酸酯，在100-120℃条件下，循环搅拌30-60min，进行脱水及去除部分挥发份的处理，得到混合结合剂；再向混合结合剂中加入降粘剂，继续循环搅拌10-30min，即得基于钛酸酯的高炉无水炮泥用高性能环保结合剂。

8.根据权利要求1-7任一所述的基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂的制备方法，制备得到的基于钛酸酯的高炉无水炮泥用高性能环保结合剂。

技术总结
本发明公开了一种基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂及其制备方法，属于耐火材料制备的技术领域。本发明以环保蒽油和环保焦油为主要原料，加入液体树脂和六亚甲基四胺交联剂，在100‑120℃条件下，循环搅拌，进行脱水及去除部分挥发份的处理，制备得到混合结合剂；再向混合结合剂中加入有机降粘剂钛酸酯，继续循环搅拌，制备得到基于钛酸酯的高炉无水炮泥用低粘度结合剂。本发明制备方法简单、生产成本低，得到的结合剂环保无污染、结焦值及β树脂含量高、杂质含量少、粘度低、性能稳定。采用本发明所得结合剂制备的无水炮泥具备良好的可塑性、稳定性、低温强度及中温强度，显著的提高了高炉的出铁时间及铁口深度。

技术研发人员：王庆恒,常兵,李明晖,胡新堂,牛顺伟,童胜利
受保护的技术使用者：无锡市宝宜耐火材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15