CN101139208A - 一种低成本耐火浇注料及其制备方法 - Google Patents

一种低成本耐火浇注料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明以用后的废粘土砖、废腊石砖、废高铝砖等低档的耐火材料废料为原料，以水玻璃为结合剂、氟硅酸钠为促凝剂制成成本低廉的耐火浇注料。用本浇注料，可以制成耐火预制块。本耐火浇注料可以用于冶金渣罐分割器、中间包永久层、加热炉衬等热工窑炉衬。本耐火浇注料不仅耐火度高、强度大，而且大大降低了渣罐的成本，并对于节省耐火原料资源、减少用后耐火材料的排放、改善环境和循环经济都具有非常积极的意义。

Description

一种低成本耐火浇注料及其制备方法
技术领域
本发明涉及用后耐火材料的再生利用，具体的说是涉及一种低成本耐火浇注料及其制备方法。
背景技术
钢铁企业在日常生产中会产生大量的钢渣，炼钢产生的钢渣倒入渣罐里。由渣罐将钢渣运至渣处理场或处理车间，然后再进行后续的渣处理。钢渣的及时清理和再利用对钢厂的生产顺行和经济效益具有重要作用，有利于企业和国家的可持续发展。因此，盛装钢渣的渣罐是钢厂维持正常生产不可缺少的重要容器。由于钢渣中往往含有残钢，使得从渣罐倒出的钢渣成为一大渣砣，难以进行破碎和分隔，影响了冷却后钢渣的运输和后续处理，特别是大块残钢要经过切割处理成小块才能再进入炼钢炉和再生利用，而切割成小块十分困难，这样就会浪费人力和物力。
现有技术中，为了使渣罐分成若干个小块，有些钢厂采用粘土砖砌筑成很多格子，这样不但耗费了大量的劳动力和粘土砖资源，而且施工时间长，影响渣罐的正常周转，同时又增加了钢厂的成本。中国专利公开公报CN1752217A公开了一种在渣罐内设置由若干个分隔圆筒和若干个分隔板构成的装置，该装置的材料主要由废钢渣、矿渣和石膏组成。由于废钢渣、矿渣和石膏熔点很低，容易被倒进的高温钢渣所熔化，并结合在一起形成一个整体，不能达到分割钢渣块的目的。中国专利公开公报CN2465840公开了一种在渣罐内设置一层或多层格栅的装置，所述格栅由水泥、钢渣或耐火材料制成的预制板片组装而成，但它并未提及采用的具体的耐火材料种类。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本耐火浇注料。
本发明的另一目的在于提供所述耐火浇注料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下措施来实现：
本发明所述耐火浇注料以用后的耐火材料废料为原料，与水玻璃结合剂、氟硅酸钠促凝剂混合而成，各组分配比如下：
耐火材料废料粗颗粒(20-5mm)     15～25％
耐火材料废料中颗粒(5-1mm)      25～35％
耐火材料废料细颗粒(1-0mm)      15～20％
耐火材料废料细粉(＜0.088mm)    25～35％
外加水玻璃结合剂               2～25 ％
氟硅酸钠促凝剂                 0.1～4％
本发明所述用后的耐火材料废料主要指废粘土砖、废腊石转、废高铝砖等。其中所述废粘土砖来源于钢铁企业、建材、有色和铸造等高温冶炼行业。一般废粘土砖的组成成分为Al2O3：25～35％、SiO2：58～70％、Fe2O3：1.5～4％。
本发明以氟硅酸钠为促凝剂，所述氟硅酸钠是纯度为80～99.5％工业品，粒度小于1mm。
本发明以水玻璃为结合剂，所述水玻璃可以是摩尔数为2～4的固体硅酸钠粉末，也可以是浓度为10～50％的硅酸钠溶液。
本发明所述耐火浇注料的制备方法包括以下步骤：
(1)去除耐火材料废料表面的残渣和冷钢；
(2)将耐火材料废料破碎成大颗粒及小颗粒，并将其中一部分磨成细粉，最后分级成15-5mm、5-1mm、1-0mm和小于0.088mm四种不同粒度的颗粒原料；
(3)将四种不同粒度的颗粒原料与氟硅酸钠按比例混合，或与氟硅酸钠和固体水玻璃混合，搅拌3～20分钟。
所述耐火浇注料固体混合物仅含氟硅酸钠促凝剂的情况下，使用前再与液体水玻璃混合。固体混合物中除氟硅酸钠促凝剂外还含有固体水玻璃的情况下，使用前只须与水混合。混合约须2-15分钟。
所述耐火浇注料可在使用现场直接浇注成型，也可以在预制件制造车间浇注成不同的施工体或预制件，经养护、干燥处理后，制成耐火材料预制件。
若采用浇注料预制块，在现场只需将预制块简单地吊装即可，因此几乎省去了人工成本。同时，由于采用低成本的废粘土和廉价的结合剂，材料费用大大降低。
所述耐火材料可以用于冶金渣罐分割器、中间包永久层、加热炉衬等热工窑炉衬，不仅耐火度高、强度大，而且大大降低了渣罐的成本，对于节省耐火原料资源、减少用后耐材的排放、改善环境和循环经济都具有非常积极的意义。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。本发明耐火浇注料的配比(wt％)及其性能见表1和表2。
实施例1
以废粘土砖为主要原料，将所述废粘土砖与液体水玻璃结合剂、氟硅酸钠促凝剂和水按比例进行混合。
实施例2
实施方法按实施例1。
实施例3
实施方法按实施例1，其中所用结合剂为液体水玻璃，混合过程中不需加水。
实施例4
实施方法按实施例1，其中所用结合剂为固体水玻璃。
实施例5
实施方法按实施例1，其中所用结合剂为液体水玻璃和固体水玻璃。
实施例6
实施方法同实施例1，其中所用原料为废高铝砖。
实施例7
实施方法同实施例1，其中所用结合剂为液体水玻璃，混合过程中不需加水。
实施例8
实施方法同实施例1，其中所用结合剂委液体水玻璃，混合过程中不需加水。
比较例1
以钢渣为主要原料，将所述钢渣与水泥、石膏和水按比例进行混合。
比较例2
实施方法同比较例1。
表1  本发明耐火浇注料的配比(wt％)
  项目   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7   实施例8   比较例1   比较例2
  废粘土砖   20-5mm   15   15   15   15   15   /   20   25   /   /
  5-1mm   35   35   35   35   35   /   30   25   /   /
  1-0mm   20   20   20   20   20   /   25   17   /   /
  ＜0.088mm   30   30   30   30   30   /   25   33   /   /
  废高铝砖   20-5mm   /   /   /   /   /   15   /   /
  5-1mm   /   /   /   /   /   35   /
  1-0mm   /   /   /   /   /   20   /   /
  ＜0.088mm   /   /   /   /   /   30   /   /
钢渣   20-5mm   /   /   /   /   /   /   /   /   15   20
  5-1mm   /   /   /   /   /   /   /   /   35   35
  1-0mm   /   /   /   /   /   /   /   /   20   15
  ＜0.088mm   /   /   /   /   /   /   /   10   17
  水泥   /   /   /   /   /   /   /   /   12   5
  石膏   /   /   /   /   /   /   /   /   2   2
  液体水玻璃 外加   5   10   15   0   10   15   15   15   /   /
  固体水玻璃   /   /   /   5   2   /   /   /   /   /
  氟硅酸钠   1   1   1   1   2   1   1   1   /   /
  加水量   10   4   0   10   5   0   0   0   10   10
表2  本发明耐火浇注料的性能
  项目   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7   实施例8   比较例1   比较例2
  耐压强度/MPa 110℃×24h   25   45   70   30   54   73   65   63   15   12
  抗折强度/MPa   6   10   16   7   12   16   13   17   4   3
  耐压强度/MPa 1400℃×3h   30   50   40   50   60   48   45   43   50   30
  抗折强度/gcm-3   7   12   10   13   15   11   8   11   12   7
  耐火度/℃   1680   1640   1620   1620   1600   1680   1620   1620   1320   1350
从以上实施例可以看出，以水玻璃为结合剂、氟硅酸钠为促凝剂的废粘土浇注料和废高铝浇注料，具有较好的常温强度和高温强度，使得在预制件运输和吊装时不会因为强度低而破坏，并且具有足够的耐火度，使用时不会出现熔化现象。
对比实施例3与实施例4，发现液体水玻璃结合较之固体水玻璃结合有更高的常温强度。这是因为，液体水玻璃有很强的结合能力，与耐火原料充分混合后，在耐火原料之间形成液态结合膜，结合能力能充分发挥出来；而固体水玻璃常温下本身没有结合能力，加水溶解后才有结合作用，而且固体水玻璃溶解于水有个过程，显然对常温强度产生一定的影响。
比较例的常温强度明显较低，这是因为结合剂矾土水泥为非常普通的水泥，结合能力较弱。

Claims (9)

1.一种耐火浇注料，其特征在于所述耐火浇注料以用后的耐火材料废料为原料，与水玻璃结合剂、氟硅酸钠促凝剂混合而成，各组分配比如下：
耐火材料废料粗颗粒(20-5mm)     15～25％
耐火材料废料中颗粒(5-1mm)      25～35％
耐火材料废料细颗粒(1-0mm)      15～20％
耐火材料废料细粉(＜0.088mm)    25～35％
外加水玻璃结合剂               2～25％
氟硅酸钠促凝剂                 0.1～4％
2.根据权利要求1所述的耐火浇注料，其中所述用后的耐火材料废料指废粘土砖、废腊石转、废高铝砖。
3.根据权利要求1或2所述的耐火浇注料，其中所述用后的耐火材料废料加工成粗、中、细颗粒和细粉四种不同粒度的原料。
4.根据权利要求1所述的耐火浇注料，其中所述水玻璃结合剂可以是摩尔数为2～4的固体硅酸钠粉末，也可以是浓度为10～50％的硅酸钠溶液。
5.根据权利要求1所述的耐火浇注料，其中所述氟硅酸钠促凝剂是纯度为80～99.5％工业品，粒度小于1mm。
6.权利要求1所述耐火浇注料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)去除耐火材料废料表面的残渣和冷钢；
(2)将耐火材料废料破碎成大颗粒及小颗粒，并将其中一部分磨成细粉，最后分级成15-5mm、5-1mm、1-0mm和小于0.088mm四种不同粒度的颗粒原料；
(3)将四种不同粒度的颗粒原料与氟硅酸钠按比例混合，或与氟硅酸钠和固体水玻璃混合，搅拌3～20分钟。
7.根据权利要求6所述的制备方法，还包括在所述耐火浇注料固体混合物仅含氟硅酸钠促凝剂的情况下，使用前再与液体水玻璃混合2～15分钟。
8.根据权利要求6所述的制备方法，还包括在所述耐火浇注料固体混合物中除氟硅酸钠促凝剂外还含固体水玻璃的情况下，使用前与水混合2～15分钟。
9.根据权利要求6、7或8所述的制备方法，所述耐火浇注料可在使用现场直接浇注成型，也可在预制件制造车间浇注成不同的施工体或预制件，经养护、干燥处理后，制成耐火材料预制件。
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