CN102617167B - 一种以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不定型耐火材料，即以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料。包括用后耐火材料A或B 70-85份，用后耐火材料C 10-15份，用后耐火材料D 2-6份，烧结镁砂、刚玉或碳化硅5-8份，烧结镁砂粉、硅粉或MA尖晶石粉5-8份，二氧化硅微粉或氧化铝微粉1-3份，结合剂1-5份，分散剂0.03-0.1份，促凝剂4.5-6％；用后耐火材料A是指MgO质类用后耐火材料中的原质层。用后耐火材料B是指Al₂O₃-SiC-C质类用后耐火材料中的原质层。用后耐火材料C是指用后耐火材料中的不含铁的变质层。用后耐火材料D是指用后耐火材料中的含铁的变质层。具有节约资源，利于环保的特点。

Description

一种以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料

技术领域

本发明涉及一种不定型耐火材料，具体涉及一种以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料。

背景技术

近几年，随着环保政策的逐步深入贯彻落实，耐火材料市场竞争加剧，无论从环保高度出发，还是从降低成本考虑，用后耐火材料（废旧耐火材料、废弃耐火材料）的再生利用越来越受到重视。目前，国内对定型耐火材料（各种耐火砖）再利用的研究和工业实践取得了良好的效果，不再丢弃，但对用后不定型耐火材料的再生利用，还处于摸索阶段，多被丢弃，污染环境。一般对用后定型耐火材料再利用的多，对用后不定型耐火材料再利用的少，对原质层再利用的多，对渗透层和侵蚀层再利用的少。究其原因：一是使用后的耐火材料原生层和变质层分离难度大，杂质不易清除；二是不定型耐火材料种类较多，使用在不同工艺部位上，化学成分组成相异，给再生利用增加了难度；三是不定型耐火材料一般是低端耐火材料居多，回收利用成本比定型耐火材料要高。

发明内容

本发明目的是针对上述不足而提供一种以经过再生加工过的使用后耐火材料为主要原料，产品配方合理，工艺可行的一种以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料。

本发明的技术解决方案是：以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，由以下重量百分比的原料制成：

用后耐火材料A或用后耐火材料B    70－85份，

用后耐火材料C         10－15份，

用后耐火材料D         2－6份，

烧结镁砂、刚玉或碳化硅中一种或组合 5－8份，根据使用用后耐火材料A或用后耐火材料B分别加入，

粉料                   5－8份，        

微粉                   1－3份，

结合剂                 1－5份，

分散剂                 0.03－0.1份，

促凝剂                 4.5－6%；

所述的用后耐火材料A是指MgO质类用后耐火材料中的原质层，不含铁，其中含MgO≥65%；SiO ₂ ≥10%；

所述的用后耐火材料B是指Al₂O₃-SiC-C质类用后耐火材料中的原质层，其中Al₂O₃≥55%；SiC≥20%；

所述的用后耐火材料C是指用后耐火材料中的不含铁的变质层，其中MgO≥45%，SiO₂≥5%（由MgO质类用后耐火材料变质层形成的）,或Al₂O₃≥25%，SiC≥5%（由Al₂O₃-SiC-C质类用后耐火材料变质层形成的）；

所述的用后耐火材料D是指用后耐火材料中的含铁的变质层，或MgO质类用后耐火材料中的含铁的原质层，其中：Fe₂O₃ ≥55%；

所述的粉料为烧结镁砂粉、硅粉或MA尖晶石粉；

所述的微粉为二氧化硅微粉或氧化铝微粉。

所述的促凝剂是镁盐溶液10%浓度的水溶液。

用后耐火材料A,是用后MgO质耐火材料（如MgO中间包料、MgO-Al₂O₃  钢包料）的原质层，经分类、破碎、人工挑选、再次破碎、磁选、筛分等再生加工而得（参见图1）。

用后耐火材料A中MgO重量百分比含量≥65%；SiO ₂ 重量百分比含量≥10%，其筛分为四种粒度，按重量份比，其中：15－5mm为20－30份；5－1mm为15－25份；1－0mm为15－25份；≤0.088mm为15－25份。

用后耐火材料B,是用后Al₂O₃-SiC-C（ASC）质耐火材料（如Al₂O₃-SiC-C铁沟料、Al₂O₃-SiC炉用料）的原质层，经分类、破碎、人工挑选、再次破碎、筛分等再生加工而得（参见图1）。

用后耐火材料B中Al₂O₃重量百分比含量≥55%；SiC重量百分比含量≥20%，其筛分为四种粒度，按重量份比，其中：15－5mm为20－30份；5－1mm为15－25份；1－0mm为15－25份；≤0.088mm为15－25份。

用后耐火材料C是用后耐火材料的不含铁的变质层（渗透层和侵蚀层），经分类、破碎、人工挑选、再次破碎、磁选、筛分等再生加工而得（参见图1）。

用后耐火材料C筛分为四种粒度，按重量份比，其中：15－5mm为1－10份；5－1mm为1－5份；1－0mm为1－5份；≤0.088mm为2－10份。

用后耐火材料D是用后耐火材料含铁的变质层（渗透层和侵蚀层），或MgO质类用后耐火材料中的含铁的原质层，经分类、破碎、人工挑选、再次破碎、磁选、筛分等再生加工而得（参见图1）。

用后耐火材料D筛分为二种粒度，按重量份比，其中： 5－1mm为1－3份；1－0mm为1－3份。

使用材料A时，配以烧结镁砂。其粒度组分为：5－3mm为2－5份；3－1mm为1－4份；1－0mm为2－5份。

使用材料B时，配以刚玉和碳化硅。刚玉其粒度组分为：5－3mm为2－5份；3－1mm为1－4份；1－0mm为2－5份。碳化硅其粒度组分为：1－0mm为2－5份；≤0.088mm为2－8份。

在用后耐火材料中添加烧结镁砂或刚玉、碳化硅，是为了保证产品质量，增加产品的抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性，提高耐火度、强度和使用寿命。根据用后耐火材料的成分，适当调整配比。

粉料为烧结镁砂粉或硅粉、MA尖晶石粉。使用材料A时，配以烧结镁砂粉、MA尖晶石粉，其粒度为：≤0.088mm。

使用材料B时，配以硅粉、MA尖晶石粉其粒度为：≤0.088mm。

MA尖晶石粉作为改性剂，对提高用后耐火材料的抗渣性有明显的效果。

微粉为二氧化硅微粉、氧化铝微粉，其粒度为：≤5μm。

微粉的加入对产品抗侵蚀性、抗氧化性和耐压强度有明显的提高。也可以提高产品抗渣性能和致密化。

结合剂为硅铝凝胶粉。

用后耐火材料成分和杂质控制有误差，使用硅铝凝胶粉和微粉形成复合结合剂，大大提高了浇注料的强度。

分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠一种或者两种。

分散剂可以增加物料与水的亲和力，增加产品的流动性，使处理的性能显著提高。

促凝剂为镁盐溶液10%浓度的水溶液。

分散剂和促凝剂的选用，改善了浇注料的施工性能，有效的控制了施工周期。

将上述原料按不同粒度搅拌均匀，再加入微粉、分散剂、结合剂进行混合搅拌，再加入含促凝剂的水进行搅拌，即可浇筑于指定的预制模具中，也可以在现场直接使用。

本发明以资源循环利用为出发点，适当考虑生产成本，以保证产品质量和工艺适用性为重点，通过对使用后耐火材料的分类、拣选、加工，做到再生原料细致分类，科学合理配置，成分配比准确，便于控制。特别是添加新原料以后，使产品抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性能大大提高，耐火度高、强度大、使用寿命大幅度提高。

本发明的优点是：1、充分利用废弃资源，实现资源循环再利用，避免资源浪费。本发明是全方位的再利用（包括定型耐火材料、不定型耐火材料、原质层、渗透层和侵蚀层），提高了资源利用率。2、对用后不定型耐火材料进行再生加工，使原料细致分类，科学合理配置，成分配比准确，便于控制。通过对用后耐火处理成分的掌握，可以采取精细整体设计，使原料的各组分之间达到优化组合，以保证产品质量。3、由于是再生料，所以选用了硅铝凝胶粉为结合剂，提高了浇注料的强度；选用了三聚磷酸钠、六偏磷酸钠为分散剂和镁盐溶液为促凝剂，改善了浇注料的施工性能，有效的控制了施工周期。4、在用后耐火材料中添加烧结镁砂或刚玉、碳化硅和粉料，可以为了保证产品质量，增加产品的抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性，提高耐火度、强度和使用寿命。保证了产品的实用性。5、对用后不定型耐火材料进行再生加工得到的原料，可以根据原料成分多方面利用，如：对经过再生加工不含铁的渗透层和侵蚀层可以用于捣打料，或者用于筑炉，以及做覆盖剂等。对于经过再生加工含铁的渗透层和侵蚀层可以直接进炉，或者做造渣剂。6、降低了成本，增加了生产企业和下游企业的经济效益。

下面将结合实施例、附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

附图说明

 图1是本发明工艺框图。

具体实施方式

实施例1

以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料：按本发明用后耐火材料再生加工工艺，对用后耐火材料进行再生加工，得到本发明所述原料A、原料C、原料D，按照下述重量份配比和方法备制而成：

用后耐火材料A 70份，其中粒度组分：15－5mm为25份；5－1mm为15份；1－0mm为20份；≤0.088mm为10份。

用后耐火材料C 10份，其中粒度组分：15－5mm为2份；5－1mm为3份；1－0mm为4份；≤0.088mm为1份。

用后耐火材料D 3份，其中粒度组分：5－1mm为1份；1－0mm为2份。

烧结镁砂 5份，其粒度组分为：5－3mm为2.5份；3－1mm为1份；1－0mm为1.5份。

烧结镁砂粉3份，其粒度为：≤0.088mm。

MA尖晶石粉5份，其粒度为：≤0.088mm。

二氧化硅微粉2份，其粒度为：≤5μm。

氧化铝微粉1份，其粒度为：≤5μm。                

硅铝凝胶粉3份。

六偏磷酸钠0.03份。

镁盐溶液10%浓度的水溶液 5.3%（上述总原料的5.3%）。

参见图1，将上述原料按不同粒度搅拌均匀，再加入微粉、分散剂、结合剂进行混合搅拌，再加入含促凝剂的水进行搅拌，即可浇筑于指定的预制模具中，也可以在现场直接使用。

产品物理性能指标为：体积密度：110^oC×24h  2.58g/cm³；1450^oC×3h 2.55g/ cm³ 抗折强度：110^oC×24h  6.3MPa；  1450^oC×3h  8.1MPa； 耐压强度：110^oC×24h  21.1MPa ； 1450^oC×3h  35.4MPa；线变化率（％）：+0.28（1450^oC，3h）。满足使用要求。

实施例2

以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料：按本发明用后耐火材料再生加工工艺，对用后耐火材料进行再生加工，得到本发明所述原料B、原料C、原料D，按照下述重量份配比和方法备制而成：

用后耐火材料B 70份，其中粒度组分：15－5mm为25份；5－1mm为15份；1－0mm为20份；≤0.088mm为10份。

用后耐火材料C 10份，其中粒度组分：15－5mm为2份；5－1mm为3份；1－0mm为4份；≤0.088mm为1份。

用后耐火材料D 3份，其中粒度组分：5－1mm为1份；1－0mm为2份。

刚玉5份 粒度组分为：5－3mm为2.5份；3－1mm为1.5份；1－0mm为1份。

碳化硅3份 其粒度组分为：1－0mm  1份；≤0.088mm  2份。 

MA尖晶石粉4份，其粒度为：≤0.088mm。

二氧化硅微粉2份，其粒度为：≤5μm。

氧化铝微粉1份，其粒度为：≤5μm。     

硅铝凝胶粉3份。

六偏磷酸钠0.03份。

镁盐溶液10%浓度的水溶液 5.3%（上述总原料的5.3%）。

参见图1，将上述原料按不同粒度搅拌均匀，再加入微粉、分散剂、结合剂进行混合搅拌，再加入含促凝剂的水进行搅拌，即可浇筑于指定的预制模具中，也可以在现场直接使用。

产品物理性能指标为：体积密度：110^oC×24h  2.84g/cm³；1450^oC×3h 2.83g/cm³ 抗折强度：110^oC×24h  6.6MPa；1450^oC×3h  8.3MPa；耐压强度：110^oC×24h  27.1MPa ； 1450^oC×3h 47.7MPa；线变化率（％）： +1.2（1450^oC，3h）。满足使用要求。

实施例3

以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料：按本发明用后耐火材料再生加工工艺，对用后耐火材料进行再生加工，得到本发明所述原料A、原料C、原料D，按照下述重量份配比和方法备制而成：

用后耐火材料A 85份，其中粒度组分：15－5mm为35份；5－1mm为15份；1－0mm为25份；≤0.088mm为10份。

用后耐火材料C 15份，其中粒度组分：15－5mm为2份；5－1mm为5份；1－0mm为7份；≤0.088mm为1份。

用后耐火材料D 6份，其中粒度组分：5－1mm为2份；1－0mm为4份。

烧结镁砂 8份，其粒度组分为：5－3mm为3.5份；3－1mm为2份；1－0mm为2.5份。

烧结镁砂粉3份，其粒度为：≤0.088mm。

MA尖晶石粉5份，其粒度为：≤0.088mm。

二氧化硅微粉2份，其粒度为：≤5μm。

氧化铝微粉1份，其粒度为：≤5μm。                

硅铝凝胶粉5份。

六偏磷酸钠0.1份。

镁盐溶液10%浓度的水溶液 5.3%（上述总原料的5.3%）。

参见图1，将上述原料按不同粒度搅拌均匀，再加入微粉、分散剂、结合剂进行混合搅拌，再加入含促凝剂的水进行搅拌，即可浇筑于指定的预制模具中，也可以在现场直接使用。

产品物理性能指标为：体积密度：110^oC×24h  1.99g/cm³；1450^oC×3h  2.1g/ cm³ 抗折强度：110^oC×24h  4.0MPa；  1450^oC×3h  5.6MPa； 耐压强度：110^oC×24h  23.2MPa ； 1450^oC×3h 36.5MPa；线变化率（％）： -1.3（1450^oC，3h）。满足使用要求。

实施例4

以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料：按本发明用后耐火材料再生加工工艺，对用后耐火材料进行再生加工，得到本发明所述原料B、原料C、原料D，按照下述重量份配比和方法备制而成：

用后耐火材料B 85份，其中粒度组分：15－5mm为35份；5－1mm为15份；1－0mm为25份；≤0.088mm为10份。

用后耐火材料C 15份，其中粒度组分：15－5mm为3份；5－1mm为5份；1－0mm为6份；≤0.088mm为1份。

用后耐火材料D 6份，其中粒度组分：5－1mm为2份；1－0mm为4份。

刚玉5份 粒度组分为：5－3mm为2.5份；3－1mm为1.5份；1－0mm为1份。

碳化硅3份 其粒度组分为：1－0mm  1份；≤0.088mm  2份。 

MA尖晶石粉4份，其粒度为：≤0.088mm。

二氧化硅微粉2份，其粒度为：≤5μm。

氧化铝微粉1份，其粒度为：≤5μm。     

硅铝凝胶粉3份。

六偏磷酸钠0.03份。

镁盐溶液10%浓度的水溶液 5.3%（上述总原料的5.3%）。

参见图1，将上述原料按不同粒度搅拌均匀，再加入微粉、分散剂、结合剂进行混合搅拌，再加入含促凝剂的水进行搅拌，即可浇筑于指定的预制模具中，也可以在现场直接使用。

产品物理性能指标为：体积密度：110^oC×24h  2.51g/cm³；1450^oC×3h 2.48g/ cm³ 抗折强度：110^oC×24h 4.2MPa；  1450^oC×3h  4.8MPa； 耐压强度：110^oC×24h 21.1MPa ； 1450^oC×3h 34.3MPa；线变化率（％）：-0.2（1450^oC，3h）。满足使用要求。

Claims (10)

1.一种以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：

用后耐火材料A或用后耐火材料B    70－85份，

用后耐火材料C         10－15份，

用后耐火材料D         2－6份，

烧结镁砂、刚玉或碳化硅中一种或组合 5－8份，

粉料                   5－8份，        

微粉                   1－3份，

结合剂                 1－5份，

分散剂                 0.03－0.1份，

促凝剂镁盐溶液10%浓度的水溶液  4.5－6%,所述重量百分比是占总原料的重量百分数；

所述的用后耐火材料A是指MgO质类用后耐火材料中的原质层，不含铁，其中含MgO≥65%；SiO ₂ ≥10%；

所述的用后耐火材料B是指Al₂O₃-SiC-C质类用后耐火材料中的原质层，其中Al₂O₃≥55%；SiC≥20%；

所述的用后耐火材料C是指用后耐火材料中的不含铁的变质层，其中MgO≥45%，SiO₂≥5%,或Al₂O₃≥25%，SiC≥5%；

所述的用后耐火材料D是指用后耐火材料中的含铁的变质层，或MgO质类用后耐火材料中的含铁的原质层，其中Fe₂O₃ ≥55%；

所述的粉料为烧结镁砂粉、硅粉或MA尖晶石粉；

所述的微粉为二氧化硅微粉或氧化铝微粉。

2.按照权利要求1所述的以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，其特征在于所述的结合剂是硅铝凝胶粉。

3.按照权利要求1所述的以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，其特征在于所述的分散剂是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠一种或者两种。

4.按照权利要求1所述的以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，其特征在于用后耐火材料A筛分为四种粒度，其中： 15－5mm为20－30份；5－1mm为15－25份；1－0mm为15－25份；≤0.088mm为15－25份。

5.按照权利要求1所述的以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，其特征在于用后耐火材料B筛分为四种粒度，其中：15－5mm为20－30份；5－1mm为15－25份；1－0mm为15－25份；≤0.088mm为15－25份。

6.按照权利要求1所述的以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，其特征在于用后耐火材料C筛分为四种粒度，其中：15－5mm为1－10份；5－1mm为1－5份；1－0mm为1－5份；≤0.088mm为2－10份。

7.按照权利要求1所述的以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，其特征在于用后耐火材料D筛分为二种粒度，其中： 5－1mm为1－3份；1－0mm为1－3份。

8.按照权利要求1所述的以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，其特征在于用后耐火材料A、用后耐火材料B、用后耐火材料C或用后耐火材料D经分类、破碎、人工挑选、再次破碎、磁选、筛分再生加工而得。

9.按照权利要求1所述的以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：

用后耐火材料A 70份，其中粒度组分：15－5mm为25份；5－1mm为15份；1－0mm为20份；≤0.088mm为10份；

用后耐火材料C 10份，其中粒度组分：15－5mm为2份；5－1mm为3份；1－0mm为4份；≤0.088mm为1份；

用后耐火材料D 3份，其中粒度组分：5－1mm为1份；1－0mm为2份；

烧结镁砂 5份，其粒度组分为：5－3mm为2.5份；3－1mm为1份；1－0mm为1.5份；

烧结镁砂粉3份，其粒度为≤0.088mm；

MA尖晶石粉5份，其粒度为≤0.088mm；

二氧化硅微粉2份，其粒度为≤5μm；

氧化铝微粉1份，其粒度为：≤5μm；                

硅铝凝胶粉3份；

六偏磷酸钠0.03份；

镁盐溶液10%浓度的水溶液 5.3%，所述重量百分比是占总原料的重量百分数。

10.按照权利要求1所述的以使用后的不定型耐火材料为主料的再生耐火浇注料，其特征在于由以下重量百分比的原料制成：

用后耐火材料B 70份，其中粒度组分：15－5mm为25份；5－1mm为15份；1－0mm为20份；≤0.088mm为10份；

用后耐火材料C 10份，其中粒度组分：15－5mm为2份；5－1mm为3份；1－0mm为4份；≤0.088mm为1份；

用后耐火材料D 3份，其中粒度组分：5－1mm为1份；1－0mm为2份；

刚玉5份，其中粒度组分为：5－3mm为2.5份；3－1mm为1.5份；1－0mm为1份；

碳化硅3份 其粒度组分为：1－0mm  1份；≤0.088mm  2份； 

MA尖晶石粉4份，其粒度为：≤0.088mm；

二氧化硅微粉2份，其粒度为：≤5μm；

氧化铝微粉1份，其粒度为：≤5μm；    

硅铝凝胶粉3份；

六偏磷酸钠0.03份；

镁盐溶液10%浓度的水溶液 5.3%，所述重量百分比是占总原料的重量百分数。

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