CN102515808B - 高炉出铁沟耐火材料浇注料及刚玉炉渣的回收利用方法 - Google Patents

高炉出铁沟耐火材料浇注料及刚玉炉渣的回收利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种高炉出铁沟耐火材料浇注料及刚玉炉渣的回收利用方法。本发明针对高炉出铁沟浇注料所用原料价格较高，而导致成本较高的问题，提出了利用刚玉炉渣作为高炉出铁沟耐火材料浇注料的方案：将刚玉炉渣40-85份；氧化铝水泥或铝酸钙水泥1-5份；添加剂0.1-0.3份混合后包装，使用时再加水搅拌后装入出铁沟的模具中，自然硬化干燥并脱模后即可作为高炉出铁沟耐火材料浇注料使用。本发明提高了刚玉炉渣的综合利用价值，且，本发明浇注料中不需要添加沥青等有机添加剂，能够有利改善施工环境。

Description

高炉出铁沟耐火材料浇注料及刚玉炉渣的回收利用方法
技术领域
本发明涉及一种炼铁高炉出铁沟在高温条件下使用的出铁沟浇注料耐高温材料，属耐火材料技术领域。
背景技术
我国是世界钢铁产量大国，消耗大量的耐火材料。国内大中型高炉出铁沟用耐火材料一般要求是：耐高温、耐侵蚀、耐冲刷、抗渗透、高导热性。大中型高炉出铁沟用耐火材料主要是A12O3-SiC质浇注料，其原料中以刚玉和碳化硅为主，价格较高，比如一般刚玉价格在每吨3000-6000元左右。
中国专利申请200910092570.7和200510012224.5公开的高炉出铁沟耐火材料浇注料中使用了采用刚玉分、碳化硅、氧化铝水泥或铝酸钙水泥、Al2O3超细粉等等为原料，另外还加入硅粉或铝粉等。另外，在配料中还使用了高温沥青。由于高温沥青的使用，在使用过程中会出现大量黑烟现象，对现场的施工环境会造成一定的影响。
铝热法是国内生产钒铁的主要方法，用铝热法生产高钒铁已有成熟工艺，但在生产过程中的附产物刚玉炉渣，目前仅限于二次提取残钒和替代少量铝矾土生产合金，存在着利用量少，综合利用价值不高等缺点。攀钢攀宏钒制品公司生产高钒铁，每年产生炉渣约5000吨，目前仅内部加工破碎少量供打结炉底料外，主要以废弃物形式外卖，没有得到有效利用。
刚玉炉渣主要成分为Al2O3，另有一定量的钙镁氧化物和其他物质。其价格低廉，若能生产低成本高性能的大中型高炉出铁沟用耐火材料，将刚玉炉渣在高档耐火材料方向进行开发利用，走资源循环利用的路线，将具有良好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的是针对高炉出铁沟浇注料所用原料价格较高，而导致成本较高的问题，提出一种成本低的高炉出铁沟耐火材料浇注料，同时提高了刚玉炉渣的综合利用价值。另外，本发明浇注料中不需要添加沥青等有机添加剂，可有效降低生产成本，同时能够有利改善施工环境，更加环保。
本发明提出的一种高炉出铁沟耐火材料浇注料，其特征在于它是由下述重量配比的组分组成：
刚玉炉渣40-85份；氧化铝水泥或铝酸钙水泥1-5份；添加剂0.1-0.3份。
作为本发明优选的方案，为了保证浇注料的流动性，使其更加致密，最大化其堆积密度，选用不同粒级的刚玉炉渣：5-10mm的刚玉炉渣25-50份；2-5mm的刚玉炉渣15-35份，0-2mm的刚玉炉渣5-15份；碳化硅粉5-15份；氧化铝水泥或铝酸钙水泥1-5份；添加剂0.1-0.3份。
这是本发明的发明人在实验室过程中进行摸索和调配后得到的最佳方案。粒径过大或过小，超出本发明的范围，都会影响浇注料的流动性和堆积密度。
进一步优选的方案是：5-10mm的刚玉炉渣30-40份；2-5mm的刚玉炉渣20-30份，0-2mm的刚玉炉渣8-12份；碳化硅粉8-12份；氧化铝水泥或铝酸钙水泥2-4份；添加剂0.2份。
所述添加剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠，可以采用工业级化工产品。六偏磷酸钠或三聚磷酸钠作为减水剂，减少水分的加入量以提高浇注料的使用性能。
所述水泥为氧化铝水泥或铝酸钙水泥(工业级耐高温水泥产品)，据水泥中氧化铝含量的不同而有不同的型号，如CA-70或CA-50。
所述碳化硅粉料中SiC含量大于95％，颗粒大小为-200目；
所述刚玉炉渣中Al2O3含量大于70％，MgO含量约10％-15％，氧化钙含量小于5％、氧化铁小于2％。
本发明高炉出铁渣沟耐火材料浇注料是先将上述各种原料按所述的比例进行配料，然后在搅拌机里搅拌后包装。使用时再加水搅拌，加水量占总搅拌料质量的5-8％；将搅拌混合好的物料装入出铁沟的模具中，通过振动棒或振动板给浇注料施加振动；浇注料经自然硬化干燥并脱模后即为高炉出铁沟耐火材料浇注料。
由于本发明在铁沟浇注料中添加不同质量分数及不同粒级的刚玉炉渣，所制备的高炉出铁渣沟用耐火材料浇注料性能稳定，能够满足工业生产要求，并可降低铁沟浇注料的成本，也为刚玉炉渣的综合利用开辟了新的应用途径。
具体实施方式
以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。
以下述重量配比的原料制得：5-10mm的刚玉炉渣25-50份；2-5mm的刚玉炉渣15-35份，0-2mm的刚玉炉渣5-15份；碳化硅粉5-15份；氧化铝水泥或铝酸钙水泥1-5份；添加剂0.1-0.3份。
工艺流程为：
原料-配料-搅拌机搅拌-包装-发运-使用现场-搅拌-加水-搅拌-振动成型-自然干燥-使用。
本发明使用的刚玉炉渣(其主要化学组成为：Al2O3含量大于70％，MgO约10-15％，氧化钙含量小于5％、氧化铁小于2％)含有较大比例的氧化铝和氧化镁等耐高温物相，在铁沟浇注料中添加不同质量分数的刚玉炉渣，可有效降低高炉出铁沟耐火材料浇注料成本，且浇注料性能优良。
以下实施例采用的刚玉炉渣成份见表1。
表1
Figure BDA0000127137380000031
续上表
Figure BDA0000127137380000032
实施例1本发明高炉出铁沟浇注料的制备
原料：
刚玉炉渣：上述1#刚玉炉渣。
碳化硅粉料粒级及质量要求：SiC含量大于95％，粒度-325目。
配料：
5-10mm的刚玉炉渣40kg，2-5mm的刚玉炉渣30k，0-2mm的刚玉炉渣15k，碳化硅粉料10kg，铝酸钙水泥5kg，六偏磷酸钠0.2kg。
按上述配比配料后在搅拌机中搅拌装袋。使用时再加水搅拌5分钟以上(加水量占总搅拌料质量的6％。
成型：
搅拌混合好的物料倒入出铁渣钩的模具中，通过振动棒给浇注料施加振动达到流动成型的目的。
干燥和热处理：
该浇注料经自然硬化干燥后脱模，经现场温度条件下自然烘干6小时即可投入使用。
试样理化性能：
110℃体积密度2.5g/cm3，110℃烘干耐压强度大于20Mpa，1100℃条件下保温3小时后耐压强度大于50Mpa；110℃烘干抗折强度大于4Mpa，1100℃条件下保温3小时后抗折强度大于8Mpa；
实施例2本发明高炉出铁沟浇注料的制备
原料：
刚玉炉渣上述2#刚玉炉渣。
碳化硅粉料粒级及质量要求：SiC含量大于95％，粒度-325目。
配料：
5-10mm的刚玉炉渣25kg，2-5mm的刚玉炉渣35kg，0-2mm的刚玉炉渣25kg，碳化硅粉料15kg，铝酸钙水泥5kg，六偏磷酸钠0.2kg。
按上述配比配料后在搅拌机中搅拌装袋。使用时再加水搅拌5分钟以上(加水量占总搅拌料质量的6％。
成型：
搅拌混合好的物料倒入出铁渣钩的模具中，通过振动棒给浇注料施加振动达到流动成型的目的。
干燥和热处理：
该浇注料经自然硬化干燥后脱模，经现场温度条件下自然烘干6小时即可投入使用。
试样理化性能：
110℃体积密度2.7g/cm3，110℃烘干耐压强度大于15Mpa，1100℃条件下保温3小时后耐压强度大于55Mpa；110℃烘干抗折强度大于6Mpa，1100℃条件下保温3小时后抗折强度大于7Mpa；
实施例3本发明高炉出铁沟浇注料的制备
原料：
刚玉炉渣：A12O3含量大于75％，MgO约15％，氧化钙含量小于5％、氧化铁小于2％；
碳化硅粉料粒级及质量要求：SiC含量大于95％，粒度-325目。
配料：
5-10mm的刚玉炉渣50kg，2-5mm的刚玉炉渣15kg，0-2mm的刚玉炉渣15kg，碳化硅粉料15kg，铝酸钙水泥5kg，六偏磷酸钠0.2kg。
按上述配比配料后在搅拌机中搅拌装袋。使用时再加水搅拌5分钟以上(加水量占总搅拌料质量的6％。
成型：
搅拌混合好的物料倒入出铁渣钩的模具中，通过振动棒给浇注料施加振动达到流动成型的目的。
干燥和热处理：
该浇注料经自然硬化干燥后脱模，经现场温度条件下自然烘干6小时即可投入使用。
试样理化性能：
110℃体积密度2.78g/cm3，110℃烘干耐压强度大于13Mpa，1100℃条件下保温3小时后耐压强度大于60Mpa；110℃烘干抗折强度大于6.8Mpa，1100℃条件下保温3小时后抗折强度大于9Mpa。
实施例4-8本发明高炉出铁沟浇注料的制备
制备方法同实施例1，具体配方和理化性能见表2和表3。
表2配方(Kg)
Figure BDA0000127137380000051
表3

Claims (3)

1.高炉出铁沟耐火材料浇注料，其特征在于它是由下述重量配比的原料混合而成：
刚玉炉渣总共45～85份，其中5～10mm的刚玉炉渣25～50份，2～5mm的刚玉炉渣15～35份，0～2mm的刚玉炉渣5～15份；碳化硅粉5～15份；氧化铝水泥或铝酸钙水泥1～5份；添加剂0.1～0.3份；所述添加剂为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠。
2.根据权利要求1所述的高炉出铁沟耐火材料浇注料，其特征在于它是由下述重量配比的原料混合而成：5～10mm的刚玉炉渣30～40份；2～5mm的刚玉炉渣20～30份，0～2mm的刚玉炉渣8～12份；碳化硅粉8～12份；氧化铝水泥或铝酸钙水泥2～4份；添加剂0.2份。
3.根据权利要求1或2所述的高炉出铁沟耐火材料浇注料，其特征在于：所述碳化硅粉料中SiC含量大于95%，颗粒大小为－200目；所述刚玉炉渣中Al2O3含量大于70%，MgO含量10%～15%，氧化钙含量小于5%、氧化铁小于2%。
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