环保抗侵蚀型铁沟浇注料及其制备方法与流程

本发明属于不定形耐火材料，具体涉及环保抗侵蚀型铁沟浇注料及其制备方法。

背景技术：

1、高炉出铁沟是高温渣铁流向铁水罐的重要通道，其工作衬普遍采用的是以铝矾土为主原料的铝碳化硅碳质浇注料，在使用过程中长期受到高温铁水及炉渣的侵蚀、冲刷，以及间歇式出铁产生的热应力破坏，使用环境极其恶劣，每年需消耗大量的铝矾土来生产铝碳化硅碳质浇注料。虽然我国铝土矿资源储量丰富，但大部分的铝土矿品位较差，在开采选矿时会产生大量的铝矾土尾矿废弃物，长期以来，我国堆存的铝矾土尾矿不计其数，无法得到有效利用，占用大量的土地资源；此外，受风吹日晒雨淋，尾矿产生的废液还会渗入土壤和水域、细颗粒物扬尘污染大气，不仅对环境造成较大的潜在危害，也不利于资源的可持续发展。

2、铝矾土尾矿虽然是工业固体废弃物，但含有大量的铝、硅元素，化学成分与莫来石接近，来源丰富成本低廉，可以用来制备陶瓷复相耐火材料。因此，利用铝矾土尾矿作为原料制备铁沟浇注料具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种环保抗侵蚀型铁沟浇注料及其制备方法，该方法将铝矾土尾矿作为原料制备塞隆结合刚玉复相材料，使用该复相材料制备出的铁沟浇注料具有良好的抗侵蚀性能与抗冲刷性能、使用寿命高、环保无污染，且该制备方法工艺简单。

2、本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

3、一种环保抗侵蚀型铁沟浇注料，所述铁沟浇注料的组成按重量份数计如下：塞隆结合刚玉复相材料55～70份，致密刚玉8～15份，碳化硅8～17份，活性氧化铝微粉5～8份，水泥1～2份，96硅微粉1.5～3份，碳黑0.5～1.5份，金属硅粉1～2份，复合防爆剂0.2～0.5份，抗氧化剂0.1～0.3份，复合减水剂0.1～0.2份。

4、上述方案中，所述塞隆结合刚玉复相材料的制备方法包括以下步骤：

5、(1)将铝矾土尾矿进行筛选、破碎，用湿法球磨工艺研磨15～20小时，在泥浆池中沉淀除铁，然后添加工业氧化铝进行成分微调，烘干后用180目的筛子过筛；其中铝矾土尾矿与工业氧化铝的质量比为(50～90)：(10～50)；

6、(2)取步骤(1)中筛下物与炭黑在行星式球磨机中球磨混合均匀，在100～200mpa压力条件下机压成型制得生坯，再将生坯在氮气气氛炉中1400～1500℃保温烧结5～10小时，即得塞隆结合刚玉复相材料；其中筛下物与炭黑的质量比为(70～80)：(20～30)。

7、上述方案中，所述铝矾土尾矿中al2o3质量含量为40～45％，sio2质量含量为45～50％，fe2o3质量含量≤1％，杂质质量含量≤5％；该铝矾土尾矿灼减为10～15％，其主要矿物相为高岭石与多水高岭石。

8、上述方案中，所得的塞隆结合刚玉复相材料粒径为8～0.1mm，主要物相为β-sialon相与刚玉相，还包含少量的si3n4、sic。

9、上述方案中，所述致密刚玉的粒度≤1mm，al2o3质量含量≥98.5％。

10、上述方案中，所述碳化硅中sic质量含量≥98％，粒径为1～0.044mm。

11、上述方案中，所述活性氧化铝微粉的d50≤2μm，al2o3质量含量≥99％。

12、上述方案中，所述水泥为纯铝酸钙水泥，其中al2o3质量含量≥68％。

13、上述方案中，所述96硅微粉的d90≥5μm，sio2质量含量≥95％。

14、上述方案中，所述炭黑中碳质量含量≥99.5％，粒度≤2μm。

15、上述方案中，所述金属硅粉的粒度≤0.44μm，硅质量含量≥98％。

16、上述方案中，所述复合防爆剂为金属铝粉、乳酸铝、防爆纤维中的两种或三种混合而成。

17、上述方案中，所述抗氧化剂为碳化硼、硼化钛、硼化锆中的两种或三种混合而成。

18、上述方案中，所述复合减水剂为三聚磷酸钠、fdn、聚羧酸高效减水剂中的两种或三种混合而成。

19、本发明还要求保护上述环保抗侵蚀型铁沟浇注料的制备方法，包括如下步骤：

20、将塞隆结合刚玉复相材料、致密刚玉、碳化硅、活性氧化铝微粉、水泥、96硅微粉、碳黑、金属硅粉、复合防爆剂、抗氧化剂、复合减水剂投入到搅拌机中搅拌10～20分钟，混合均匀即得环保抗侵蚀型铁沟浇注料。

21、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

22、(1)本发明提供了一种环保抗侵蚀型铁沟浇注料，该铁沟浇注料具有良好的抗侵蚀性能与抗冲刷性能、抗压强度高，抗折强度高、线变化率小，体积密度高、绿色环保、成本低、使用寿命高。

23、(2)本发明提供了一种环保抗侵蚀型铁沟浇注料的制备方法，该制备方法工艺简单，所需原料铝矾土尾矿来源丰富，且铝矾土尾矿利用率高，在减少高铝矾土、刚玉用量的同时有效解决了铝矾土尾矿大量堆积对环境污染的问题，变废为宝，节约了资源。

24、(3)本发明提供的制备方法利用铝矾土尾矿与炭黑在高温氮气气氛下进行碳热反应，制备的赛隆结合刚玉复相材料不仅含有塞隆相，还含有氮化硅相、碳化硅相，这几种物相均具有良好的抗渣性能和力学强度，可延长铁沟的使用寿命，对钢铁行业的环保、增效等方面有重要意义。

25、(4)本发明利用铝矾土尾矿与炭黑制备赛隆结合刚玉复相材料时，是在氮气气氛下进行，未反应完全的炭黑会被塞隆相、氮化硅相包裹，这会增大浇注材料与渣铁的润湿角，能够提高浇注材料的抗侵蚀性能。

技术特征：

1.一种环保抗侵蚀型铁沟浇注料，其特征在于，所述铁沟浇注料的组成按重量份数计如下：塞隆结合刚玉复相材料55～70份，致密刚玉8～15份，碳化硅8～17份，活性氧化铝微粉5～8份，水泥1～2份，96硅微粉1.5～3份，碳黑0.5～1.5份，金属硅粉1～2份，复合防爆剂0.2～0.5份，抗氧化剂0.1～0.3份，复合减水剂0.1～0.2份。

2.根据权利要求1所述的环保抗侵蚀型铁沟浇注料，其特征在于，所述塞隆结合刚玉复相材料的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的环保抗侵蚀型铁沟浇注料，其特征在于，所述致密刚玉的粒度≤1mm，al2o3质量含量≥98.5％。

4.根据权利要求1所述的环保抗侵蚀型铁沟浇注料，其特征在于，所述碳化硅中sic质量含量≥98％，粒径为1～0.044mm。

5.根据权利要求1所述的环保抗侵蚀型铁沟浇注料，其特征在于，所述活性氧化铝微粉的d50≤2μm，al2o3质量含量≥99％。

6.根据权利要求1所述的环保抗侵蚀型铁沟浇注料，其特征在于，所述水泥为纯铝酸钙水泥，其中al2o3质量含量≥68％；所述96硅微粉的d90≥5μm，sio2质量含量≥95％；所述炭黑中碳质量含量≥99.5％，粒度≤2μm；所述金属硅粉的粒度≤0.44μm，硅质量含量≥98％。

7.根据权利要求1所述的环保抗侵蚀型铁沟浇注料，其特征在于，所述复合防爆剂为金属铝粉、乳酸铝、防爆纤维中的两种或三种混合而成。

8.根据权利要求1所述的环保抗侵蚀型铁沟浇注料，其特征在于，所述抗氧化剂为碳化硼、硼化钛、硼化锆中的两种或三种混合而成。

9.根据权利要求1所述的环保抗侵蚀型铁沟浇注料，其特征在于，所述复合减水剂为三聚磷酸钠、fdn、聚羧酸高效减水剂中的两种或三种混合而成。

10.权利要求1～9任一项所述环保抗侵蚀型铁沟浇注料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将塞隆结合刚玉复相材料、致密刚玉、碳化硅、活性氧化铝微粉、水泥、96硅微粉、碳黑、金属硅粉、复合防爆剂、抗氧化剂、复合减水剂投入到搅拌机中搅拌10～20分钟，混合均匀即得环保抗侵蚀型铁沟浇注料。

技术总结
本发明公开了环保抗侵蚀型铁沟浇注料及其制备方法，该铁沟浇注料的组成按重量份数计如下：塞隆结合刚玉复相材料55～70份，致密刚玉8～15份，碳化硅8～17份，活性氧化铝微粉5～8份，水泥1～2份，96硅微粉1.5～3份，碳黑0.5～1.5份，金属硅粉1～2份，复合防爆剂0.2～0.5份，抗氧化剂0.1～0.3份，复合减水剂0.1～0.2份。本发明将铝矾土尾矿作为原料制备塞隆结合刚玉复相材料，使用该复相材料制备出的铁沟浇注料具有良好的抗侵蚀性能与抗冲刷性能、使用寿命高、环保无污染，且其制备方法工艺简单。

技术研发人员：何见林,邵荣丹,魏建修,单江博
受保护的技术使用者：中冶武汉冶金建筑研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17