CN102826860A

CN102826860A - 低成本空心球及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102826860A
Application number: CN2012103056086A
Authority: CN
Inventors: 王家邦; 李军; 傅晓云
Original assignee: Suzhou Low Carbon Energy Saving Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Low Carbon Energy Saving Technology Co Ltd
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明公开了一种低成本空心球，其组成按质量比计包括有：CaO：15～44.5%，SiO₂：18～40.5%，Al₂O₃：10.0～21.4%，MgO：2.0～14.5%。本发明的低成本空心球成本较低，利于普及。其制备方法依次包括以下步骤：将熔融的高炉炉渣或固体炉渣加入电弧炉中加热熔炼；保温精炼；倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气或高温火焰喷吹熔体，即得低成本空心球。本发明的制备方法具有的优点是：能够有效降低空心球的制备成本。本发明还公开了该低成本空心球在制备低温耐火材料或墙体保温材料中的应用。

Description

低成本空心球及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及一种低成本空心球。本发明还涉及该低成本空心球的制备方法和用途。

背景技术

空心球作为常见且极为重要的耐火材料，目前被窑炉所用耐火材料广泛使用。通常，其包括氧化铝或氧化锆作为主要原料制备的空心球。这些空心球虽然能够满足使用要求，但是原料成本较高，不利于普及。并且，这些空心球仅能用于制备窑炉的耐火材料，用途范围较窄。

同时，高炉炉渣是大量存在的废弃物，其处理后主要用途如下：1、生产矿渣水泥。2、生产矿渣砖和湿碾矿渣混凝土制品。3、用于隔热填料。可代替硅澡土用于隔热填料，节约成本。4、生产矿渣微粉。这些用途虽然可以对高炉炉渣进行废物利用，但是所制备产品的附加值均较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本空心球，它具有制备成本低，从而利于空心球的普及的特点。本发明还公开了该低成本空心球的制备方法和用途。

本发明所采用的技术方案是：低成本空心球，其组成按质量比计包括有：CaO：15~44.5%，SiO₂：18~40.5%，Al₂O₃：10.0~21.4%，MgO：2.0~14.5%。

本发明的低成本空心球主要组分为CaO，其来源广泛且价低，从而成本较低。比如其来源可以是高炉炉渣，避免使用成本较高的氧化铝和氧化锆等较为昂贵的原料，从而利于普及。

该低成本空心球的制备方法，依次包括以下步骤：

A）将熔融的高炉炉渣或固体炉渣加入电弧炉中加热熔炼；

B）保温精炼；

C）倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气或高温火焰喷吹熔体，即得低成本空心球。

所述步骤A）中电弧炉加热熔炼的温度为1400~1700oC。

所述步骤B）保温精炼的时间为5~30min。

所述步骤C）中压缩空气或高温火焰以与熔体流道成30~60°的夹角。

所述步骤C）中采用压缩空气进行喷吹时，该压缩空气的喷吹压力为4~10kg/cm²。

所述步骤A）的加热熔炼过程中加入碱金属化合物、碱土金属化合物中的一种或一种以上的任意组合。

所述碱金属化合物为纯碱、芒硝、碳酸钾、硝酸钾中的一种或一种以上的任意组合。

所述碱土金属化合物为含镁材料、含钙材料中的一种或一种以上的任意组合。

所述含镁材料为废镁碳砖、废镁砖、废镁钙砖、轻烧氧化镁粉、镁砂、白云石、菱镁矿中的一种或一种以上的任意组合。

所述含钙材料为生石灰、消石灰、石灰岩、白云石、方解石、钢渣中的一种或一种以上的任意组合。

所述步骤A）的的加热熔炼过程中加入含碳材料。

所述含碳材料为石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、沥青、木炭、废含碳砖中的一种或一种以上的任意组合。

本发明的制备方法具有的优点是：能够有效降低空心球的制备成本，从而利于空心球的普及，原因在于以高炉炉渣为主要原料。该高炉炉渣的利用属于废物再利用，从而减少了其作为废料时的土地占用堆积，对环境极为友好，且原料易得、材料成本极低。同时，制备中，将高炉炉渣加入到电弧炉中加热熔融，之后保温精炼且采用高压空气或高温火焰喷吹形成。该工序所用设备为常用设备，易于掌握。优化后，在高炉炉渣中添加碱性粘度调节剂或脱硅剂来调节熔体粘度，保温精炼后倾倒喷吹，进一步提高了低成本空心球的结构和组分稳定及成球率。

所述低成本空心球在制备低温耐火材料中的应用。

所述低成本空心球在制备墙体保温材料中的应用。

由于使用低成本空心球作为耐火材料或墙体保温材料制备的主要原料，降低了耐火材料或墙体保温材料的制备成本。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

以下实施例中所谓任意组合形成的混合物中，各组分均无比例要求。

实施例1：低成本空心球的制备方法依次包括以下步骤：

A）将熔融的高炉炉渣3000kg直接通过流道进入到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1400oC。

B）保温精炼。经步骤A）中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1400oC，进行精炼，持续时间为5min。

C）倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成30°的夹角，压缩空气的喷吹压力为4kg/cm²。即得低成本空心球成品1共计1950kg。

实施例2：低成本空心球的制备方法依次包括以下步骤：

A）将固态的高炉炉渣3000kg加入到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1500oC。

B）保温精炼。经步骤A）中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1500oC，进行精炼，持续时间为10min。

C）倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成40°的夹角，压缩空气的喷吹压力为6kg/cm²。即得低成本空心球成品2共计2100kg。

实施例3：低成本空心球的制备方法依次包括以下步骤：

A）将熔融的高炉炉渣3000kg直接通过流道进入到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1600oC。

B）保温精炼。经步骤A）中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1600oC，进行精炼，持续时间为15min。

C）倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成50°的夹角，压缩空气的喷吹压力为8kg/cm²。即得低成本空心球成品3共计2250kg。

实施例4：低成本空心球的制备方法依次包括以下步骤：

A）将熔融的高炉炉渣3000kg通过渣盆加到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1700oC。

B）保温精炼。经步骤A）中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1700oC，进行精炼，持续时间为25min。

C）倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成60°的夹角，压缩空气的喷吹压力为10kg/cm²。即得低成本空心球成品4共计2400kg。

实施例5：低成本空心球的制备方法依次包括以下步骤：

A）将固态高炉炉渣3000kg直接通过流道进入到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1650oC。

B）保温精炼。经步骤A）中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1650oC，进行精炼，持续时间为30min。

C）倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成60°的夹角，压缩空气的喷吹压力为6kg/cm²。。即得低成本空心球成品5共计2450kg。

实施例6：与实施例1的区别在于：步骤A）的加热熔炼过程中加入碱金属化合物30kg。该碱金属化合物为纯碱、芒硝、碳酸钾、硝酸钾中的一种或一种以上的任意组合。同时，步骤C）所用压缩空气以高温火焰代替。最终得成品6共计2570kg。

实施例7：与实施例2的区别在于：步骤A）的加热熔炼过程中加入碱土金属化合物240kg。该碱土金属化合物为含镁材料、含钙材料中的一种或一种以上的任意组合。其中，含镁材料为废镁碳砖、废镁砖、废镁钙砖、轻烧氧化镁粉、镁砂、白云石、菱镁矿中的一种或一种以上的任意组合；含钙材料为生石灰、消石灰、石灰岩、白云石、方解石、钢渣中的一种或一种以上的任意组合。同时，步骤C）所用压缩空气以高温火焰代替。最终的成品7共计2600kg。

实施例8：与实施例3的区别在于：步骤A）的加热熔炼过程中加入碱金属化合物和碱土金属化合物的混合物100kg。其中，碱金属化合物和碱土金属化合物的比例不限。该碱金属化合物为纯碱、芒硝、碳酸钾、硝酸钾中的一种或一种以上的任意组合。该碱土金属化合物为含镁材料、含钙材料中的一种或一种以上的任意组合。含镁材料为废镁碳砖、废镁砖、废镁钙砖、轻烧氧化镁粉、镁砂、白云石、菱镁矿中的一种或一种以上的任意组合；含钙材料为生石灰、消石灰、石灰岩、白云石、方解石、钢渣中的一种或一种以上的任意组合。最终的成品8共计2570kg。

实施例9：与实施例4的区别在于：步骤A）的加热熔炼过程中加入含碳材料60kg。该含碳材料为石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、沥青、木炭、废含碳砖中的一种或一种以上的任意组合。最终得成品9共计2500kg。

实施例10：与实施例5的区别在于：步骤A）的加热熔炼过程中加入含碳材料90kg。该含碳材料为石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、沥青、木炭、废含碳砖中的一种或一种以上的任意组合。最终得成品10共计2480kg。

实施例11：与实施例6的区别在于：步骤A）的加热熔炼过程中加入含碳材料150kg。该含碳材料为石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、沥青、木炭、废含碳砖中的一种或一种以上的任意组合。最终得成品11共计2400kg。

实施例12：与实施例7的区别在于：步骤A）的加热熔炼过程中加入含碳材料240kg。该含碳材料为石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、沥青、木炭、废含碳砖中的一种或一种以上的任意组合。最终得成品12共计2340kg。

实施例13：低成本空心球的制备方法依次包括以下步骤：

A）将熔融的锰铁高炉炉渣3000kg直接通过流道进入到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1600oC。

C）倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气喷吹熔体，该压缩空气与熔体流道成50°的夹角，压缩空气的喷吹压力为6kg/cm2。即得低成本空心球成品13共计2060kg。

实施例14：低成本空心球的制备方法依次包括以下步骤：

A）将固体钒钛高炉炉渣3000kg通过渣盆加到电弧炉中加热熔炼；加热熔炼温度为1700oC。

B）保温精炼。经步骤A）中加热至熔融状态的高炉炉渣保温在1700oC，进行精炼，持续时间为30min。

C）倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用高温火焰喷吹熔体，该高温火焰与熔体流道成45°的夹角，压缩空气的喷吹压力为10kg/cm2。即得低成本空心球成品14共计2200kg。

实施例15：将本发明所述的低成本空心球为主要原料以常规方法制备为低温耐火材料。其中，在该低温耐火材料制备的原料中，低成本空心球以质量份计可以不低于所有原料的总质量50%。

实施例16：将本发明所述的低成本空心球为原料以常规方法制备为墙体保温材料。其中，在墙体保温材料制备的原料中，低成本空心球以质量份计可以不低于所有原料的总质量50%。

效果例：经实际测试和实际使用，成品1~13以及氧化铝、氧化铬的成分含量、技术指标、制备成本见表1。

表1：本发明的各成品空心球以及氧化铝、氧化铬的成分含量、技术指标、制备成本对照表

Figure 2012103056086100002DEST_PATH_IMAGE002

由表1可知：相对于氧化铝空心球和氧化锆空心球，本发明的低成本空心球成本得到了极大降低，且成分稳定，最高使用温度能够满足耐火材料在低温领域的使用要求和墙体保温材料的使用要求，利于空心球在低温领域应用的推广普及。

Claims

1.低成本空心球，其组成按质量比计包括有：CaO：15~44.5%，SiO₂：18~40.5%，Al₂O₃：10.0~21.4%，MgO：2.0~14.5%。

2.根据权利要求1所述的低成本空心球的制备方法，依次包括以下步骤：

将熔融的或固态的高炉炉渣加入电弧炉中加热熔炼；

保温精炼；

倾倒电弧炉，在电弧炉出口下方，用压缩空气或高温火焰喷吹熔体，即得低成本空心球。

3.根据权利要求2所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述步骤A）中电弧炉加热熔炼的温度为1400~1700oC。

4.根据权利要求2所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述步骤B）中保温精炼的时间为5~30min。

5.根据权利要求2所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述步骤C）中压缩空气或高温火焰与熔体流道成30~60°的夹角进行喷吹。

6.根据权利要求2所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述步骤C）中采用压缩空气进行喷吹时，该压缩空气的喷吹压力为4~10kg/cm²。

7.根据权利要求2所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述步骤A）的加热熔炼过程中加入碱金属化合物、碱土金属化合物中的一种或一种以上的任意组合。

8.根据权利要求7所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述碱金属化合物为纯碱、芒硝、碳酸钾、硝酸钾中的一种或一种以上的任意组合。

9.根据权利要求7所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述碱土金属化合物为含镁材料、含钙材料中的一种或一种以上的任意组合。

10.根据权利要求9所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述含镁材料为废镁碳砖、废镁砖、废镁钙砖、轻烧氧化镁粉、镁砂、白云石、菱镁矿中的一种或一种以上的任意组合。

11.根据权利要求9所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述含钙材料为生石灰、消石灰、石灰岩、白云石、方解石、钢渣中的一种或一种以上的任意组合。

12.根据权利要求1所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述步骤A）的的加热熔炼过程中加入含碳材料。

13.根据权利要求12所述的低成本空心球的制备方法，其特征在于：所述含碳材料为石墨、碳球、石油焦、煅后焦、煤、焦炭、沥青、木炭、废含碳砖中的一种或一种以上的任意组合。

14.根据权利要求1所述的低成本空心球在制备耐火隔热材料中的应用。

15.根据权利要求1所述的低成本空心球在制备建筑保温材料中的应用。