[發明專利]一種鋁溶膠結合的環保型炮泥及其制備方法

在審

• 申請號: 202010521940.0
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111662087A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 梁永和;鞠茂奇;聶建華;蔡曼菲;郭夢真
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種鋁溶膠結合的環保型炮泥及其制備方法。其技術方案是：將4～8wt％的高鋁質細粉、8～12wt％的碳化硅細粉、10～20wt％的粘土、4～8wt％的絹云母、4～8wt％的藍晶石、4～8wt％的氮化硅鐵和2～6wt％的球瀝青混合，得預混料。將20～30wt％的高鋁質顆粒、8～12wt％的碳化硅顆粒和10～20wt％的焦炭顆粒混碾，得混碾料。向混碾料外加原料3～8wt％的鋁溶膠，混碾，加入所述預混料，混碾，再外加原料8～12wt％的鋁溶膠，混碾，出料，制得鋁溶膠結合的環保型炮泥。所述原料為所述預混料與所述混碾料之和。本發明環境友好、成本低，所制制品在使用過程不僅無煙霧產生和無苯并芘等致癌物質產生，且具有良好的力學性能、燒結性能、體積穩定性和抗侵蝕性。

技術領域

本發明屬于環保型炮泥技術領域。具體涉及的一種鋁溶膠結合的環保型炮泥及其制備方法。

背景技術

炮泥是一種用于封堵高爐等高溫冶煉設備出鐵口的耐火可塑料，在大型高爐設備上使用的無水炮泥，采用煤焦油或樹脂作為結合劑，能較好的適應現階段高爐冶煉的需求，是大型高爐的首選。由于煤焦油中含有國際社會上公認的18類具有強烈危害環境作用的多環芳香類碳氫化合物(PAH)，其中最為典型的是3,4-苯并[a]芘(BaP)。煤焦油中的BaP含量通常高于8000ppm，在升溫過程中，炮泥中的煤焦油絕大部分被餾分受溫差影響從鐵口排出到爐外空氣中，對環境及工作人員身體極其有害。歐洲等國相關行業制定的TRGS 511標準，針對耐火材料(含磚和不定形耐火材料)的BaP含量作出了嚴苛的要求(50ppm)；我國于2017年針對炮泥中BaP以及有機化合物排放制定了相應的指標，分別為小于500ppm以及50ppm。對于酚醛樹脂結合的炮泥而言，其具有固化快、冒煙少的特點，減少炮泥中BaP含量，但其價格昂貴，且內部所含有的苯酚和甲醛單體也被列入了危險致癌物質行列。

根據綠色鋼鐵行業的發展趨勢，開發環保綠色的新型耐火材料是行業的重要方向。相比傳統煤焦油結合炮泥，各種低污染炮泥產品應運而生。

“一種用于高爐出鐵口的環保型炮泥及其制備方法”(CN200910065275.2)專利技術，采用了有機和無機結合劑相結合，減少了煤焦油的相對加入量，使得炮泥中BaP的含量降低；“高爐用環保炮泥及制備方法”(CN201410490943.7)專利技術，采用了含二茂鐵的焦油和蒽油作為結合劑，在使用過程中不產生有毒黑色及黃色煙霧，能夠有效降低BaP排放；王凌云等人(王凌云，李晨晨，邱文東等.二茂鐵對環保炮泥性能的影響[J].耐火材料,2019,053(003):186-190.)采用二茂鐵作為炮泥消煙劑，雖然不利于炮泥的抗氧化性，但在消煙方面具有效果，能夠減少煙霧的產生，改善爐前操作環境。采用上述方法雖能夠在一定程度上減輕無水炮泥污染排放的問題，但由于改性的煤焦油或樹脂及其替代品仍然屬于有機大分子的結合劑，在使用中必然會產生例如BaP等強致癌物質，對環境及工作人員身體的危害并未得到根本上的解決。

“一種納米溶膠結合的環保炮泥”(CN201811177144.9)和“一種結合劑、包含該結合劑的炮泥以及炮泥的制備方法”(CN201510515349.3)專利技術，采用了硅溶膠或改性硅溶膠作為結合劑，雖能避免相關污染物質的產生，但硅溶膠的引入使得炮泥體系中的二氧化硅增多，影響高溫下的力學性能，甚至會導致抗侵蝕性能下降。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的在于提供一種生產成本低和生產環境友好的鋁溶膠結合的環保型炮泥的制備方法，用該方法制備的鋁溶膠結合的環保型炮泥在使用過程中不僅無煙霧產生和無BaP等致癌物質產生，且具有良好的力學性能、燒結性能、體積穩定性以及抗侵蝕性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

將4～8wt％的高鋁質細粉、8～12wt％的碳化硅細粉、10～20wt％的粘土、4～8wt％的絹云母、4～8wt％的藍晶石、4～8wt％的氮化硅鐵和2～6wt％的球瀝青混合，得預混料。