CN103253947B - 一种冶金中频炉炉衬的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冶金中频炉炉衬的制备方法，该方法采用干式捣打料烧结制得，所述的干式捣打料按质量百分比计由以下的组分构成：废弃滑板颗粒26~50%，高铝矾土孰料5~20%，刚玉颗粒18~50%，镁砂颗粒5~17%，高温促烧剂1~7%，石英0.5~1%，硼酸0.5~1%；所述的废弃滑板颗粒和高铝矾土孰料的粒径≤10mm，刚玉颗粒和镁砂颗粒的粒径≤1mm。本发明由于采用了上述的技术方案，与同行业中直接大量使用板状刚玉和特级矾土矿相比，在配料中用后的废弃滑板资源成为重要原料，大量节约了能耗，不仅回收了有用资源，大大减少了排入环境的废弃滑板量，经济可观、环境效益显著。

Description

一种冶金中频炉炉衬的制备方法

技术领域

本发明涉及一种冶金用炉衬耐火材料，特别是涉及一种冶金中频炉炉衬的制备方法。

背景技术

随着我国钢铁企业规模的扩大、炼钢技术不断更新、钢种不断增加，一系列冶金新技术、新工艺得到广泛地推广和应用，特别是中频炉技术。高效率、快速熔化、大型化已成为目前中频感应炉发展的新趋势，由此，对配套炉衬材料的成本和性能提出了更高的要求。

我国钢产量目前已经达到每年5亿吨左右，其中生产过程中钢包及连铸中间包上大量使用滑板。滑板多次使用后，由于孔径扩大和滑动面损伤被废弃，作为固体垃圾处理。这种处理方式不仅浪费了资源，而且由于铝碳质滑板难以自然消解而严重污染环境。因此，开展滑板循环再利用技术的研究，不仅可以降低成本，而且在工业固体废弃物的资源综合方面也有着深远的意义，是目前研究的热点课题。

中国发明专利申请（申请号：201110089060.1 申请日：2011-04-11）公开了生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法，该方法包括以下的步骤：①对废滑板粉体除锰铁处理，②硅酸杆菌对废弃滑板粉末进行脱硅，③曲霉菌对废弃滑板粉末进行脱铁，④水洗至中性烘干。本项目采用生物技术脱硅脱铁锰可以有效节能减排，同时消除了难降解的铝碳质滑板对环境的污染，有利于环保。

中国发明专利申请（申请号：201110089061.6 申请日：2011-04-11）公开了一种采用废弃滑板材料的滑板工作面耐火材料组合物，该组合物按重量百分比计由以下的组份构成：废弃滑板粉末30%~40%，刚玉36%～60%，氧化铝微粉2.4%-3.6%，磷质石墨1.6%～2.4%，添加剂1.7%～2.6%；所述的废弃滑板粉末的化学成分Al2O3为80%～93.4%，SiO2含量为9.51%～14%，Fe2O3含量为1%以下。

中国发明专利申请（201110089057.X 申请日：2011-04-11）公开了一种采用废弃滑板材料的滑板非工作面耐火材料组合物，该组合物按重量百分比计由以下的组份构成：废弃滑板粉末30%～40%，特级矾土35%～55%，刚玉6%～9%，石墨0.8%～1.2%，结合剂3.5%～4%，添加剂1.0%～1.5%；所述的废弃滑板粉末的化学成分Al2O3为80%～93.4%，SiO2含量为9.51%～14%，Fe2O3含量为1%以下。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种冶金中频炉炉衬的制备方法，该发明与同行业中直接大量使用板状刚玉和特级矾土矿相比，在配料中用后的废弃滑板资源成为重要原料，大量节约了能耗，不仅回收了有用资源，大大减少了排入环境的废弃滑板量，经济可观、环境效益显著。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种冶金中频炉炉衬的制备方法，该方法采用干式捣打料烧结制得，所述的干式捣打料按质量百分比计由以下的组分构成：

废弃滑板颗粒26~50%，

高铝矾土孰料5~20%，

刚玉颗粒18~50%，

镁砂颗粒5~17%，

高温促烧剂1~7%，

石英0.5~1%，

硼酸0.5~1%；

所述的废弃滑板颗粒和高铝矾土孰料的粒径≤10mm，刚玉颗粒和镁砂颗粒的粒径≤1mm。

作为优选，该干式捣打料按质量百分比计由以下的组分构成：

废弃滑板颗粒30~45%，

高铝矾土孰料10~15%，

刚玉颗粒20~45%，

镁砂颗粒8~15%，

高温促烧剂2~6%，

石英0.5~1%，

硼酸0.5~1%。

作为优选，所述的刚玉颗粒由粒径为1～0.1 mm 的白刚玉、1～0.1 mm的板状刚玉和≤0.1 mm的刚玉细粉构成，白刚玉为5-15%，板状刚玉7-15%，刚玉细粉为6-20%。

作为优选，所述的废弃滑板颗粒的粒径1~8mm，高铝矾土孰料的粒径0~8mm。

作为再优选，所述的高铝矾土孰料8 ~5mm、5 ~3mm、3 ~ 1mm、1 ~ 0mm 四种粒级分别为8~15:15~30:10~25:0~5。

作为再优选，所述废弃滑板颗粒8~ 5mm、5 ~ 3mm、3 ~ 1mm三种粒级分别为5~15:15~30:10~25。

作为优选，所述的镁砂颗粒由粒径为1～0.1 mm的电熔镁砂和≤0.1 mm 的电熔镁砂构成，1～0.1 mm的电熔镁砂为2-7%，≤0.1 mm 的电熔镁砂为3-10%。

作为优选，所述的废弃滑板颗粒的化学成分包括Al₂O₃为85％～93.4％，SiO₂含量为4.5％～10％。

作为优选，所述的高温促烧剂选用硅粉和SiC粉中的一种或两种混合。

本发明由于采用了上述的技术方案，与同行业中直接大量使用板状刚玉和特级矾土矿相比，在配料中用后的废弃滑板资源成为重要原料，大量节约了能耗，不仅回收了有用资源，大大减少了排入环境的废弃滑板量，经济可观、环境效益显著。进一步，本发明由于采用了调节原料的临界粒径和颗粒级配技术，在配料阶段的分级使用，最终使捣打料材料既能获得较紧密的颗粒堆积，又能具有好的烧结性能。

具体实施方式

实施例1

对废弃滑板粉末原料进行球磨粉碎，采用永磁辊式强磁选矿机与脉动高梯度磁选机联用，回收锰铁。在带搅拌装置的生物滤池中，加入1 t已经强磁处理过的废滑板粉和10 m³硅酸杆菌和浓曲霉菌溶液。在25℃的无消毒条件下进行了7 昼夜，其固液比为1∶3，浸出时间为7昼夜，加入相应的生物药剂。最终废弃滑板粉末化学成分Al₂O₃提高到90.2％，SiO₂含量降低到5.60％，铝硅比达到16.1。浸溶前后化学分析结果表明，Fe₂O₃降低率最高为3.7%，最低为0.9%。

10千瓦研磨机，工作时间5小时，颗粒临界粒径和颗粒级配( w) 为：高铝矾土孰料8 ～5mm、5 ～3mm、3 ～ 1mm、1 ～ 0mm 四种粒级总计为5%，重量比例为15:25:9:1；回收的废弃滑板二次颗粒 8～ 5mm、5 ～ 3mm、3 ～ 1mm 三种粒级总计为50%，重量比例为15:25:10；1～0.1 mm 的白刚玉、板状刚玉和电熔镁砂分别为5%、7%和 2%，≤0.1 mm刚玉细粉为20%，≤0.1 mm 的电熔镁砂为10%， ≤0.005 mm 的硅粉1%。最终原料配比为：废弃滑板50%，高铝矾土5%，刚玉32%，镁砂12%，硅粉1%，石英0.5%（外加），硼酸1%（外加）。

本产品中频炉干式捣打料烧结后，炉衬由里到外，形成一定厚度的烧结层、半烧结层和松散层。烧结层坚硬质密，可阻挡各种金属液的渗漏与侵蚀，使用温度高于石英质50～100℃。产品的主要技术指标基本达到了国外同类产品的标准，适用于1～40吨中频炉，炉龄在80次以上，产品的主要技术性能达到国外同类产品的先进水平，而且价格仅为进口同类产品的30%左右，具有良好的性价比。

产品性能：体积密度(110℃×24h) ≥2.60 g/cm³；抗折强度(800℃×3h)≥7.0MPa；耐压强度(800℃×3h)≥25MPa；耐火度＞1790℃。

实施例2

废弃滑板粉末处理与实施例1相同， 10千瓦研磨机，工作时间12小时，颗粒临界粒径和颗粒级配( w) 为：高铝矾土孰料8 ～5mm、5 ～3mm、3 ～ 1mm、1 ～ 0mm 四种粒级总计为20%，重量比例为8:17:20:5；回收的废弃滑板二次颗粒( 8～ 5mm、5 ～ 3mm、3 ～ 1mm 三种粒级总计为26%，重量比例为5:30:25；1～0.1 mm 的白刚玉、板状刚玉和电熔镁砂分别为15%、15%和 7%，≤0.1 mm刚玉细粉为6%，≤0.1 mm 的电熔镁砂为3%， ≤0.005 mm 的SiC粉7%。最终原料配比为：废弃滑板26%，高铝矾土20%，刚玉36%，镁砂10%，SiC粉7%，石英1%（外加），硼酸0.5%（外加）。

本产品中频炉干式捣打料烧结后，炉衬由里到外，形成一定厚度的烧结层、半烧结层和松散层。烧结层坚硬质密，可阻挡各种金属液的渗漏与侵蚀，使用温度高于石英质50～100℃。产品的主要技术指标基本达到了国外同类产品的标准，适用于1～40吨中频炉，炉龄在80次以上，产品的主要技术性能达到国外同类产品的先进水平，而且价格仅为进口同类产品的30%左右，具有良好的性价比。

产品性能：体积密度(110℃×24h) ≥2.60 g/cm³；抗折强度(800℃×3h)≥7.0MPa；耐压强度(800℃×3h)≥25MPa；耐火度＞1790℃。

实施例3

废弃滑板粉末处理与实施例1相同， 10千瓦研磨机，工作时间6小时，颗粒临界粒径和颗粒级配( w) 为：高铝矾土孰料8 ～5mm、5 ～3mm、3 ～ 1mm、1 ～ 0mm 四种粒级总计为12%，重量比例为13:24:10:3；回收的废弃滑板二次颗粒( 8～ 5mm、5 ～ 3mm、3 ～ 1mm 三种粒级总计为38%，重量比例为12:25:13；1～0.1 mm 的白刚玉、板状刚玉和电熔镁砂分别为10%、13%和 4%，≤0.1 mm刚玉细粉为14%，≤0.1 mm 的电熔镁砂为5%， ≤0.005 mm 的SiC粉2%、硅粉2%。最终原料配比为：废弃滑板38%，高铝矾土12%，刚玉37%，镁砂9%，SiC粉2%、硅粉2%，石英0.8%（外加），硼酸0.7%（外加）。

本产品中频炉干式捣打料烧结后，炉衬由里到外，形成一定厚度的烧结层、半烧结层和松散层。烧结层坚硬质密，可阻挡各种金属液的渗漏与侵蚀，使用温度高于石英质50～100℃。产品的主要技术指标基本达到了国外同类产品的标准，适用于1～40吨中频炉，炉龄在80次以上，产品的主要技术性能达到国外同类产品的先进水平，而且价格仅为进口同类产品的30%左右，具有良好的性价比。

产品性能：体积密度(110℃×24h) ≥2.60 g/cm³；抗折强度(800℃×3h)≥7.0MPa；耐压强度(800℃×3h)≥25MPa；耐火度＞1790℃。

实施例4

废弃滑板粉末处理与实施例1相同， 10千瓦研磨机，工作时间10小时，颗粒临界粒径和颗粒级配( w) 为：高铝矾土孰料8 ～5mm、5 ～3mm、3 ～ 1mm、1 ～ 0mm 四种粒级总计为16%，重量比例为10:18:18:4；回收的废弃滑板二次颗粒( 8～ 5mm、5 ～ 3mm、3 ～ 1mm 三种粒级总计为32%，重量比例为10:26:24；1～0.1 mm 的白刚玉、板状刚玉和电熔镁砂分别为12%、14%和 5%，≤0.1 mm刚玉细粉为11%，≤0.1 mm 的电熔镁砂为4%， ≤0.005 mm 的SiC粉2%、硅粉4%。最终原料配比为：废弃滑板32%，高铝矾土16%，刚玉37%，镁砂9%，SiC粉2%、硅粉4%，石英1%（外加），硼酸0.5%（外加）。

本产品中频炉干式捣打料烧结后，炉衬由里到外，形成一定厚度的烧结层、半烧结层和松散层。烧结层坚硬质密，可阻挡各种金属液的渗漏与侵蚀，使用温度高于石英质50～100℃。产品的主要技术指标基本达到了国外同类产品的标准，适用于1～40吨中频炉，炉龄在80次以上，产品的主要技术性能达到国外同类产品的先进水平，而且价格仅为进口同类产品的30%左右，具有良好的性价比。

产品性能：体积密度(110℃×24h) ≥2.60 g/cm³；抗折强度(800℃×3h)≥7.0MPa；耐压强度(800℃×3h)≥25MPa；耐火度＞1790℃。

Claims (9)

1.一种冶金中频炉炉衬的制备方法，该方法采用干式捣打料烧结制备冶金中频炉炉衬，其特征在于所述的干式捣打料按质量百分比计由以下的组分构成：

废弃滑板颗粒26~50%，

高铝矾土孰料5~20%，

刚玉颗粒18~50%，

镁砂颗粒5~17%，

高温促烧剂1~7%，

石英0.5~1%，

硼酸0.5~1%；

所述的废弃滑板颗粒和高铝矾土孰料的粒径≤10mm，刚玉颗粒和镁砂颗粒的粒径≤1mm。

2.根据权利要求1所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法，其特征在于该干式捣打料按质量百分比计由以下的组分构成：

废弃滑板颗粒30~45%，

高铝矾土孰料10~15%，

刚玉颗粒20~45%，

镁砂颗粒8~15%，

高温促烧剂2~6%，

石英0.5~1%，

硼酸0.5~1%。

3.根据权利要求1或2所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法，其特征在于刚玉颗粒由粒径为1~0.1 mm 的白刚玉、1~0.1 mm的板状刚玉和≤0.1 mm的刚玉细粉构成，白刚玉为5-15%，板状刚玉7-15%，刚玉细粉为6-20%。

4.根据权利要求1或2所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法，其特征在于所述的废弃滑板颗粒的粒径1~8mm，高铝矾土孰料的粒径0~8mm。

5.根据权利要求4所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法，其特征在于：高铝矾土孰料8 ~5mm、5 ~3mm、3 ~ 1mm、1 ~ 0mm 四种粒级分别为8~15:15~30:10~25:0~5。

6.根据权利要求4所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法，其特征在于：废弃滑板颗粒8~ 5mm、5 ~ 3mm、3 ~ 1mm三种粒级分别为5~15:15~30:10~25。

7.根据权利要求1或2所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法，其特征在于镁砂颗粒由粒径为1~0.1 mm的电熔镁砂和≤0.1 mm 的电熔镁砂构成，1~0.1 mm的电熔镁砂为2-7%，≤0.1 mm 的电熔镁砂为3-10%。

8.根据权利要求1或2所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法，其特征在于废弃滑板颗粒的化学成分包括Al₂O₃为85％~93.4％，SiO₂含量为4.5％~10％。

9.根据权利要求1或2所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法，其特征在于高温促烧剂选用硅粉和SiC粉中的一种或两种混合。