[發明專利]一種高爐出鐵口用環保型無水炮泥及其制備方法

有效

• 申請號: 202010624180.6
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111943653B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 金金;夏揚;佘順峰;魏軍魁;佘云鋒;周詒慧
• 申請（專利權）人: 長興云峰爐料有限公司
• 主分類號: C04B35/103
• 分類號: C04B35/103;C04B35/622;C04B35/626;C21B7/12
• 代理公司: 杭州中利知識產權代理事務所(普通合伙) 33301
• 代理人: 劉昕

本發明涉及一種高爐出鐵口用環保型無水炮泥及其制備方法。其技術方案是：以25～35份質量的棕剛玉、20～35份質量的改性焦炭、1～2份質量的鱗片石墨、0.5～2份質量的高嶺土微粉為原料，以占所述原料10～25wt％的聚碳硅烷或聚硅氮烷為結合劑，0.2～2wt％的羧甲基纖維素及檸檬酸為添加劑。將所述原料、結合劑和添加劑濕碾20～30分鐘，然后經擠泥機擠出成型，制得高爐出鐵口用環保型無水炮泥。本發明借助焦炭的球形改性以及結合劑的原位反應燒結形成SiC或Si₃N₄網絡，所制備的高爐出鐵口用環保型無水炮泥抗鐵水沖刷能力和抗侵蝕性能優良，易燒結、中高溫強度高、可塑性強，并且具有工藝簡單、環境友好的特點。

技術領域

本發明屬于高爐出鐵口用耐火材料技術領域，尤其涉及一種高爐出鐵口用環保型無水炮泥及其制備方法。

背景技術

隨著冶煉技術的飛速發展，高爐大型化以及高強冶煉已成為當今鋼鐵冶金領域的主流，這對高爐出鐵口用炮泥提出了新的挑戰。通常，炮泥是用于封堵高爐出鐵口的耐火可塑料，是渣鐵侵蝕和沖刷最嚴重的區域，對高爐的使用壽命影響巨大。高爐煉鐵過程中，出鐵口需要被反復充填和打開，炮泥需要承受高爐鐵水和渣液強烈的物理、化學侵蝕。這使得炮泥需要具備較高的耐火度、抗渣和鐵水沖刷能力；此外，炮泥還須有高的體積穩定性、較好的燒結性能、高的中高溫強度和一定的開口性能。

目前，高爐出鐵口普遍使用無水炮泥，其以焦油、煤瀝青為結合劑，通過結合劑碳化形成碳網絡結構將骨料和基質結合在一起。但是，焦油和煤瀝青通常含有大量的多環芳烴類的碳氫化合物，其中最為典型的苯并芘(BaP)具有強烈的致癌性。為解決這一環保問題，“一種高爐用環保型炮泥”(CN104725063A)的專利技術，公開了一種以碳樹脂和酚醛樹脂為結合劑取代焦油和瀝青的環保型炮泥。此方法制得的炮泥雖然解決了炮泥中致癌煙氣的形成問題、改善了爐前操作環境，但是由于酚醛樹脂的殘碳量低而致使炮泥的氣孔率顯著增加，進而明顯降低了炮泥耐鐵水沖刷能力。為提高炮泥的抗鐵水沖刷能力，“一種干式低碳環保炮泥及其制作方法”(CN 104478443A)的專利技術，公開了一種添加碳化硅和氮化硅的復合原料制備環保炮泥，提高炮泥的抗侵蝕和抗沖刷性能。當碳化硅和氮化硅大量添加并在炮泥中形成網絡結構時，炮泥的抗沖刷性能和抗侵蝕將顯著提高；但是，碳化硅和氮化硅均為非金屬鍵結合的化合物，其大量添加于炮泥中必將導致炮泥難燒結而發生高溫強度急劇下降；因而，利用該專利技術制備炮泥，碳化硅和氮化硅的添加量必須控制在一定范圍，致使炮泥抗沖刷性能提高的幅度有限。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單的高爐出鐵口用環保型無水炮泥的制備方法，用該方法制備的高爐出鐵口用環保型無水炮泥抗鐵水沖刷能力和抗侵蝕性能優良，易燒結、中高溫強度高、不污染環境、現場易生產等優點，能夠滿足高爐大型化高強冶煉過程中出鐵口的服役環境要求。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案的步驟是：

以25～35份質量的棕剛玉、20～35份質量的改性焦炭、1～2份質量的鱗片石墨、0.5～2份質量的高嶺土微粉為原料，以占所述原料10～25wt％的聚碳硅烷或聚硅氮烷為結合劑，0.2～2wt％的羧甲基纖維素及檸檬酸為添加劑。將所述原料、結合劑和添加劑濕碾20～30分鐘，然后經擠泥機擠出成型，制得高爐出鐵口用環保型無水炮泥。

所述改性焦炭按如下方法制得：將焦炭、紅柱石粉與酚醛樹脂粉混合共磨至粒度小于0.074mm的復合粉體，然后在造粒機中對所述復合粉體噴灑工業酒精，制成粒度為0.1～3mm的球形改性焦炭；最后將球形改性焦炭在100℃下烘干12～24小時，即得改性焦炭。所述改性焦炭中焦炭、紅柱石粉與酚醛樹脂粉的質量占比分別為50～60份質量、30～40份質量和10～20份質量，所述工業酒精占復合粉體質量的2～5wt％。