CN103936441A - 一种回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法，首先将废铁沟料除渣搅拌并磁选，然后在酸洗溶液中浸泡得到棕刚玉再生料和莫来石再生料，将电熔致密刚玉、棕刚玉和莫来石进行研磨并分级，添加由金属铝粉、有机纤维和碳化硼组成的复合防爆剂，最后加入防氧化剂和分散剂经搅拌得成品。本发明的有益效果：通过在废铁沟料中提取再生料，充分利用了废旧材料，大幅降低综合成本，从而带动钢铁行业工业产品的成本下降，通过性质、颗粒不同的骨料材料进行特定比例的配比，再加上额外的添加剂后，凝结时间得到了有效控制，减少了浇注料的硬化时间，快干防爆性能好，提高了施工效率，保证了高炉正点出铁，提高浇注料的寿命。

Description

一种回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法

【技术领域】

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法。

【背景技术】

我国是世界钢铁产量大国，消耗大量的耐火材料。如今许多企业开发了免烘烤的浇注料，大多采用工业磷酸溶液及树脂做结合剂，可用于整体浇注主沟，主沟降温过程中也易造成裂纹，给主沟正常出铁带来了安全隐患，而且使用中会产生大量有害烟尘，高温性能仍不如水泥结合浇注料，修补时必须清理整条主沟并适当冷却后才能施工。

现有技术的大中型高炉出铁沟用耐火材料主要是Al2O3-SiC-C浇注料，一般由耐火骨料、粉料、结合剂、外加剂、水或其他液体材料组成，可以在使用现场以振动浇注、自流浇注等方法成型，AL2O3-SiC-C浇注料施工及烘烤时间长，无法满足单铁口主沟的中、小型高炉的生产要求。单铁口的中、小型高炉，其主沟需要快速修补，施工时间不能大于每次出铁的间隔时间（约40-60分钟），但快速升温极易导致主沟爆裂，因此既要使主沟在短时间内完成施工而不发生爆裂，这种近乎苛刻的要求，单纯水泥结合的普通浇注料根本无法满足。再加上冬季气温偏低，使主沟浇注硬化脱模时间大大延长，容易出现浇注完成后体积膨胀问题，影响高炉正常生产，同时，大中型钢铁企业每年有大量的出铁口浇注料因拆炉被废弃掉，为降低铁沟浇注料的原料成本、响应国家节能减排的号召，将废料重新利用到铁沟浇注料中，可大幅度降低出铁场的支沟及渣沟浇注料的原料成木。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法，能满足目前主沟的使用要求、解决冬季常温施工的问题，并做到对再生料的回收利用，还能缩短浇注料的浇注施工时间，且提高防爆性能。

为实现上述目的，本发明提出了一种回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法，包括如下步骤：

a）将去除渣铁表层的含有棕刚玉和莫来石的废铁钩料投放至破碎机中破碎，将破碎后的废铁钩料投放至搅拌机中搅拌，搅拌完成后在磁选机中进行磁选处理，清除位于废铁钩料内部的渣铁，得到含棕刚玉和莫来石的再生粗料；

b）步骤a）得到的再生粗料浸泡至酸洗溶液中，静置24h～48h后，在湿式磁选机中进行第二次磁选，再经水洗、干燥、研磨后制得棕刚玉再生料和莫来石再生料，称取5～10份投放至混合装置中；

c）将电熔致密刚玉进行研磨并按粒径为7～10mm、5～7mm、1～4mm和＜0.5mm四级进行分级，将粒径为7～10mm部分、粒径为5～7mm部分、粒径为1～4mm部分和粒径＜0.5mm部分按比例倒入强制搅拌机进行搅拌混合，混合均匀后制得电熔致密刚玉混合料并称取15～30份投放至步骤b）所述的混合装置中搅拌；

d）将棕刚玉和莫来石按1比1比例混合均匀，混合后进行研磨并按粒径为2～5mm、1～2mm和0.5～1mm三级进行分级，分级完成后将粒径为2～5mm部分、粒径为1～2mm部分和粒径为0.5～1mm部分按1:2:3的比例混合均匀后称取10～20份，称取完成后与4～8份碳化硅、4～6份石墨和步骤c）称取的电熔致密刚玉混合料一起投放至混合装置中搅拌15～25min；

e）称取由金属铝粉、有机纤维和碳化硼组成的混合物0.5～2份作为防爆剂投放至混合装置中，称取由纯铝酸钙水泥和纳米硅铝凝胶粉混合制成的结合剂2～5份至混合装置中搅拌；

f）在步骤e）所述的混合装置中投入1～2份金属硅粉作为防氧化剂，1～3份甲基萘磺酸盐甲醛缩合物作为分散剂，搅拌均匀后，经检验得到成品。

作为优选，所述步骤b）中酸洗溶液由盐酸、水解聚马来酸酐、柠檬酸和氨水组成，所述酸洗溶液中盐酸的含量为10%～30%，研磨后含棕刚玉和莫来石的再生料的粒径为＜0.5mm。

作为优选，所述步骤c）电熔致密刚玉混合料中粒径为7～10mm部分、粒径为5～7mm部分、粒径为1～4mm部分和粒径＜0.5mm部分的质量比例为2:3:3:6。

作为优选，所述步骤e）的防爆剂中有机纤维的含量为17%～30%，有机纤维的细度为5～6微米，有机纤维的熔点为70～90℃，结合剂中纳米硅铝凝胶粉的含量为15%～45%。

本发明的有益效果：通过在废铁沟料中提取棕刚玉再生料和莫来石再生料，充分利用了废旧材料，大幅降低本发明的综合成本，从而带动钢铁行业工业产品的成本下降，通过性质、颗粒不同的骨料材料进行特定比例的配比，再加上额外的添加剂后，凝结时间得到了有效控制，减少了浇注料的硬化时间，快干防爆性能好，提高了施工效率，保证了高炉正点出铁，提高浇注料的寿命，以纳米硅铝凝胶粉替代一部分的纯铝酸钙水泥作为结合剂，有利于浇注料的高温烧结，从而改善了材料的组织结构，提高了产品抗渣性能及高温强度，相比选用树脂、沥青等材料，减少了对环境的污染，采用聚羧酸高效减水剂，加水量得到有效控制，改善了浇注料的流动性能，增加了浇注料的致密性，提高了常温及高温强度。同时，有助于调节浇注料的施工和脱模时间，解决了冬季低温环境施工难题。选用复合防爆剂，使产品致密化，提高了浇注料的高温强度，降低了显气孔率，有效的防治了浇注料发生裂纹甚至爆裂。

【具体实施方式】

本发明回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法，包括如下步骤：

a）将去除渣铁表层的含有棕刚玉和莫来石的废铁钩料投放至破碎机中破碎，将破碎后的废铁钩料投放至搅拌机中搅拌，搅拌完成后在磁选机中进行磁选处理，清除位于废铁钩料内部的渣铁，得到含棕刚玉和莫来石的再生粗料；

b）步骤a）得到的再生粗料浸泡至酸洗溶液中，静置24h～48h后，在湿式磁选机中进行第二次磁选，再经水洗、干燥、研磨后制得棕刚玉再生料和莫来石再生料，称取5～10份投放至混合装置中,该酸洗溶液由盐酸、水解聚马来酸酐、柠檬酸和氨水组成，所述酸洗溶液中盐酸的含量为10%～30%，研磨后含棕刚玉和莫来石的再生料的粒径为＜0.5mm；

c）将电熔致密刚玉进行研磨并按粒径为7～10mm、5～7mm、1～4mm和＜0.5mm四级进行分级，将粒径为7～10mm部分、粒径为5～7mm部分、粒径为1～4mm部分和粒径＜0.5mm部分按比例倒入强制搅拌机进行搅拌混合，混合均匀后制得电熔致密刚玉混合料并称取15～30份投放至步骤b）所述的混合装置中搅拌,电熔致密刚玉混合料中粒径为7～10mm部分、粒径为5～7mm部分、粒径为1～4mm部分和粒径＜0.5mm部分的质量比例为2:3:3:6；

d）将棕刚玉和莫来石按1比1比例混合均匀，混合后进行研磨并按粒径为2～5mm、1～2mm和0.5～1mm三级进行分级，分级完成后将粒径为2～5mm部分、粒径为1～2mm部分和粒径为0.5～1mm部分按1:2:3的比例混合均匀后称取10～20份，称取完成后与4～8份碳化硅、4～6份石墨和步骤c）称取的电熔致密刚玉混合料一起投放至混合装置中搅拌15～25min；

e）称取由金属铝粉、有机纤维和碳化硼组成的混合物0.5～2份作为防爆剂投放至混合装置中，防爆剂中有机纤维的含量为17%～30%，有机纤维的细度为5～6微米，有机纤维的熔点为70～90℃，结合剂中纳米硅铝凝胶粉的含量为15%～45%，称取由纯铝酸钙水泥和纳米硅铝凝胶粉混合制成的结合剂2～5份至混合装置中搅拌；

f）在步骤e）所述的混合装置中投入1～2份金属硅粉作为防氧化剂，1～3份甲基萘磺酸盐甲醛缩合物作为分散剂，搅拌均匀后，经检验得到成品。

本发明中致密电熔刚玉是一种高级耐火材料，主晶相大于96%，气孔率小于4%，具有良好的抗酸，碱性能，在高温下具有良好的耐磨，抗侵蚀及体积稳定性.广泛用于钢铁冶金，石油化工，建材陶瓷等行业，主要用作高炉出铁沟耐火捣打料，浇注料的骨料，也是制作炼钢长水口，滑板和各种刚玉砖的优良材料。棕刚玉，俗名又称金刚砂，是用矾土、碳素材料、铁屑三种原料在电炉中经过融化还原而制得的棕褐色人造刚玉。莫来石是一系列由铝硅酸盐组成的矿物统称，这一类矿物比较稀少，莫来石是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，人工加热铝硅酸盐时会形成莫来石，天然的莫来石晶体为细长的针状且呈放射簇状，被用来生产高温耐火材料。本申请中的棕刚玉再生料和莫来石再生料从由棕刚玉、莫来石为部分骨料的浇注料废料中通过连续破碎分级获得，通过采用聚羧酸高效减水剂，拌合需水量比普通减水剂降低了1%以上，加水量降低改善了浇注料的流动性能，增加了浇注料的致密性，提高了浇注料的常温及高温强度，同时该减水剂的加入有助于调节浇注料的施工和脱模时间，解决了冬季低温环境施工难题；产品加入金属铝粉、有机纤维、碳化硼做复合防爆剂，有机纤维细度为7微米左右，熔点80℃左右，比普通纤维（30-40微米）熔点（130℃-150℃）更细更低，使材料获得了更加优异的防爆性能的同时降低了水的加入量，从而提高材料的高温强度，碳化硼的加入，可使产品致密化，起抗氧作用，并与AL2O3反应生成AL2O3.2B203柱状晶体，分布在耐火材料基质和间隙里，降低显气孔率，减少裂纹，提高了产品高温抗折强度。产品再选择纳米硅铝凝胶粉替代部分纯铝酸钙水泥做为结合剂，有利于浇注料的高温烧结，从而改善了材料的组织结构，提高了产品抗渣性能及高温强度。水解聚马来酸酐为本领域常规所说，是一种低分子量聚电解质，一般相对分子量为400～800，外观为浅黄色至棕红色透明液体。

本发明的具体实施例为：

实施例1：

成品中上述各组分质量比例为：电熔致密刚玉：15份，棕刚玉新料和莫来石新料：10份，棕刚玉再生料和莫来石再生料：5份，碳化硅：4份，石墨：4份，由纯铝酸钙水泥和纳米硅铝凝胶粉混合成的结合剂：2份，聚羧酸高效减水剂：3份，复合防爆剂：0.5份，防氧化剂：1份，分散剂：1份。

实施例2：

成品中上述各组分质量比例为：电熔致密刚玉：25份，棕刚玉新料和莫来石新料：15份，棕刚玉再生料和莫来石再生料：8份，碳化硅：6份，石墨：5份，由纯铝酸钙水泥和纳米硅铝凝胶粉混合成的结合剂：3份，聚羧酸高效减水剂：5份，复合防爆剂：1份，防氧化剂：1.2份，分散剂：2份。

实施例3：

成品中上述各组分质量比例为：电熔致密刚玉：30份，棕刚玉新料和莫来石新料：20份，棕刚玉再生料和莫来石再生料：10份，碳化硅：8份，石墨：6份，由纯铝酸钙水泥和纳米硅铝凝胶粉混合成的结合剂：5份，聚羧酸高效减水剂：8份，复合防爆剂：2份，防氧化剂：2份，分散剂：3份。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法，其特征在于：

包括如下步骤：

a）将去除渣铁表层的含有棕刚玉和莫来石的废铁钩料投放至破碎机中破碎，将破碎后的废铁钩料投放至搅拌机中搅拌，搅拌完成后在磁选机中进行磁选处理，清除位于废铁钩料内部的渣铁，得到含棕刚玉和莫来石的再生粗料；

b）步骤a）得到的再生粗料浸泡至酸洗溶液中，静置24h～48h后，在湿式磁选机中进行第二次磁选，再经水洗、干燥、研磨后制得棕刚玉再生料和莫来石再生料，称取5～10份投放至混合装置中；

c）将电熔致密刚玉进行研磨并按粒径为7～10mm、5～7mm、1～4mm和＜0.5mm四级进行分级，将粒径为7～10mm部分、粒径为5～7mm部分、粒径为1～4mm部分和粒径＜0.5mm部分按比例倒入强制搅拌机进行搅拌混合，混合均匀后制得电熔致密刚玉混合料并称取15～30份投放至步骤b）所述的混合装置中搅拌；

d）将棕刚玉和莫来石按1比1比例混合均匀，混合后进行研磨并按粒径为2～5mm、1～2mm和0.5～1mm三级进行分级，分级完成后将粒径为2～5mm部分、粒径为1～2mm部分和粒径为0.5～1mm部分按1:2:3的比例混合均匀后称取10～20份，称取完成后与4～8份碳化硅、4～6份石墨和步骤c）称取的电熔致密刚玉混合料一起投放至混合装置中搅拌15～25min；

e）称取由金属铝粉、有机纤维和碳化硼组成的混合物0.5～2份作为防爆剂投放至混合装置中，称取由纯铝酸钙水泥和纳米硅铝凝胶粉混合制成的结合剂2～5份至混合装置中搅拌；

f）在步骤e）所述的混合装置中投入1～2份金属硅粉作为防氧化剂，1～3份甲基萘磺酸盐甲醛缩合物作为分散剂，搅拌均匀后，经检验得到成品。

2.如权利要求1所述的一种回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法，其特征在于：所述步骤b）中酸洗溶液由盐酸、水解聚马来酸酐、柠檬酸和氨水组成，所述酸洗溶液中盐酸的含量为10%～30%，研磨后含棕刚玉和莫来石的再生料的粒径为＜0.5mm。

3.如权利要求1所述的一种回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法，其特征在于：所述步骤c）电熔致密刚玉混合料中粒径为7～10mm部分、粒径为5～7mm部分、粒径为1～4mm部分和粒径＜0.5mm部分的质量比例为2:3:3:6。

4.如权利要求1所述的一种回收并利用废铁沟再生料的快干式防爆浇注料的制作方法，其特征在于：所述步骤e）的防爆剂中有机纤维的含量为17%～30%，有机纤维的细度为5～6微米，有机纤维的熔点为70～90℃，结合剂中纳米硅铝凝胶粉的含量为15%～45%。