CN104045354B - 再生刚玉尖晶石不烧钢包砖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生刚玉尖晶石不烧钢包砖，该钢包砖的原料组份按重量份数比计包括：40～70份的刚玉再生料和2～10份的结合剂，其中，刚玉再生料为刚玉再生预制块和刚玉再生尖晶石块中任意一种或二种，该方法首先按重量份数比计称取刚玉再生料和结合剂，备用；再将称取的原料经混碾机混碾，然后放入压砖机成型，在150～250℃条件下热处理12～36h小时，最后经拣选、检验、包装、入库，即得到再生刚玉尖晶石不烧钢包砖。本发明合理有效利用了刚玉再生料，减少了资源浪费，稳定了产品性能，同时降低了产品的生产成本，提高了产品市场竞争力。

Description

再生刚玉尖晶石不烧钢包砖

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，具体地指一种再生刚玉尖晶石不烧钢包砖。

背景技术

随着钢铁冶金技术的快速发展，冶炼低碳钢或超低碳钢已成为国内外大多数大型钢铁企业的重点产品。然而，国内冶炼低碳钢或超低碳钢所使用的钢包工作层耐火材料主要有刚玉预制块、刚玉尖晶石砖和普通铝镁砖等产品。

但是，由于刚玉预制块和刚玉尖晶石砖主要使用的原料有板状刚玉、白刚玉、致密刚玉或镁铝尖晶石等高纯度原料，虽然其具有优良的使用性能，但其生产成本太高；而普通铝镁砖主要使用矾土和镁砂等低纯度原料，虽然其生产成本仅为刚玉预制块和刚玉尖晶石砖的一半左右，但其使用性能较差。因此，开发一种低成本高性能的低碳或无碳钢包工作层用耐火材料势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种再生刚玉尖晶石不烧钢包砖，可用于冶炼低碳钢或超低碳钢钢包工作层用耐火材料。

为解决上述技术问题，本发明提供的1、一种再生刚玉尖晶石不烧钢包砖，该钢包砖的原料组份按重量份数计包括：刚玉再生料40～70份，结合剂2～10份；其中：

所述刚玉再生料为刚玉再生预制块和刚玉再生尖晶石块中任意一种或二种，所述刚玉再生预制块的化学成分为：Al₂O₃≥90％、SiO₂≤0.8％、CaO≤0.8％、Fe₂O₃≤1.5％和MgO≤7.0％，余量为不可避免的杂质；所述刚玉再生尖晶石块的化学成分为Al₂O₃≥80％、SiO₂≤0.8％、CaO≤0.8％、Fe₂O₃≤1.5％和MgO≤12.0％，余量为不可避免的杂质；

所述刚玉再生料粒径级数为四种，四种粒径的刚玉再生料按重量百分比计分别为：3mm＜粒径≤5mm的刚玉再生料为20～45％、

1mm＜粒径≤3mm的刚玉再生料为10～20％、

0.088mm＜粒径≤1mm的刚玉再生料为10～15％、

粒径≤0.088mm的刚玉再生料为20～40％；

所述结合剂为热固性酚醛树脂、水玻璃溶液和氯化镁溶液中任意一种；

其中，所述热固性酚醛树脂在25℃条件下粘度10～30Pa.S，固含量≥80％，残碳量≥30％，pH值7～8，含水量≤5％；

所述水玻璃溶液的波美度＞40Be°且密度1.3～1.4g/cm³，所述氯化镁溶液的密度≥1.25g/cm³。

进一步地，所述钢包砖的原料组份还包括辅助材料，所述辅助材料为镁砂、铝镁尖晶石、刚玉、矾土熟料，活性α-Al₂O₃微粉和SiO₂微粉中任意一种或几种；其中，在选定的任意一种或几种辅助材料中，镁砂为2～5重量份、铝镁尖晶石为5～15份、刚玉为15～40份、矾土熟料为5～20份，活性α-Al₂O₃微粉为2～10份、SiO₂微粉为1～5份。

再进一步地，所述镁砂中，MgO含量≥95％且CaO含量≤1.8％；所述镁砂中粒径级数为四种，四种粒径的镁砂按重量百分数计分别为：

3mm＜粒径≤5mm的镁砂为0～100％；

1mm＜粒径≤3mm的镁砂为0～100％；

0.088mm＜粒径≤1mm的镁砂为0～100份、

粒径≤0.088mm的镁砂为0～100份；

所述铝镁尖晶石中，Al₂O₃含量为75～80％且MgO含量为20～25％；所述铝镁尖晶石粒径级数为二种，四种粒径的铝镁尖晶石按重量百分数计分别为：0.088mm＜粒径≤1mm的铝镁尖晶石为0～100％和粒径≤0.088mm的铝镁尖晶石为0～100％；

所述刚玉为板状刚玉、电熔白刚玉和电熔棕刚玉中任意一种或几种；其中，所述板状刚玉中，Al₂O₃含量≥98.5％且Fe₂O₃含量≤1.0％；所述电熔白刚玉中，Al₂O₃含量≥98.5％且Fe₂O₃含量≤0.3％；所述电熔棕刚玉中，Al₂O₃含量≥95％且Fe₂O₃含量≤1％；所述刚玉粒径级数为四种，四种粒径的刚玉按重量百分数计分别为：

3mm＜粒径≤5mm的刚玉为0～100％、

1mm＜粒径≤3mm的刚玉为0～50％、

0.088mm＜粒径≤1mm的刚玉为0～50％和粒径≤0.088mm的刚玉为0～50％。

所述矾土熟料中，Al₂O₃含量≥85％且Fe₂O₃含量≤2％；所述矾土熟料粒径级数为四种，四种粒径的矾土熟料按重量百分数计分别为：

3mm＜粒径≤5mm的矾土熟料为0～100％、1mm＜粒径≤3mm的矾土熟料为0～100％、0.088mm＜粒径≤1mm的矾土熟料为0～100％和粒径≤0.088mm的矾土熟料为0～100％；

所述活性α-Al₂O₃微粉中，Al₂O₃含量≥98.5％且Fe₂O₃含量≤0.3％；

所述SiO₂微粉中，SiO₂含量≥92％且Fe₂O₃含量≤1.8％。

本发明还提供了一种所述再生刚玉尖晶石不烧钢包砖的制备方法，包括以下步骤：

1)刚玉再生预制块的制备：首先将回收的刚玉预制块拣选，切除刚玉预制块中的变质层和表面杂质，并破碎；然后将破碎所得的刚玉预制块进行磁选，除去预制块中夹杂的铁；再将磁选所得的刚玉预制块进行整形搅拌，再进行振动筛分，得到粒径≥5mm、3mm＜粒径≤5mm、1mm＜粒径≤3mm、0.088mm＜粒径≤1mm和粒径≤0.088mm的刚玉再生预制块；最后将所得的粒径≥5mm的刚玉再生预制块磨粉，得到粒径≤0.088mm的刚玉再生预制块；其中，刚玉再生预制块的化学成分为：Al₂O₃≥90％、SiO₂≤0.8％、CaO≤0.8％、Fe₂O₃≤1.5％、MgO≤7.0％，余量为不可避免的杂质；

2)刚玉再生尖晶石块制备：首先将回收的刚玉尖晶石砖拣选，切除预制块中的变质层和表面杂质，并破碎；然后将破碎所得的刚玉尖晶石砖进行磁选，除去预制块中夹杂的铁；再将磁选所得的刚玉尖晶石砖进行整形搅拌，再进行振动筛分，得到粒径≥5mm、3mm＜粒径≤5mm、1mm＜粒径≤3mm、0.088mm＜粒径≤1mm和粒径≤0.088mm的刚玉再生尖晶石块；最后将所得的粒径≥5mm的刚玉再生尖晶石，块磨粉，得到粒径≤0.088mm的刚玉再生尖晶石块；其中，刚玉再生预制块的化学成分为：Al₂O₃≥80％，SiO₂≤0.8％，CaO≤0.8％，Fe₂O₃≤1.5％和MgO≤12.0％，余量为不可避免的杂质；

3)该钢包砖的原料组份按上述重量份数比计称取刚玉再生料和结合剂，备用；

4)将称取的原料经混碾机混碾，然后放入压砖机成型，在150～250℃条件下热处理12～36h，最后经拣选、检验、包装、入库，即得到再生刚玉尖晶石不烧钢包砖。

本发明的有益效果在于：

1、本发明合理有效利用了刚玉再生料，减少了资源浪费，稳定了产品性能，同时降低了产品的生产成本，而且能提升产品使用性能，提高了产品市场竞争力。

2、本发明的再生刚玉尖晶石不烧钢包砖中碳含量仅为1％，对钢水污染极低，同时由于热导率低，能够减少钢水温度降低，起到保温作用。

3、本发明的再生刚玉尖晶石不烧砖原料中加入活性Al2O3微粉和SiO2微粉，利用其在高温下与镁砂反应，合理调节了产品的热膨胀系数，提高了再生刚玉尖晶石不烧砖的热稳定性。

4、采用本发明所得到的再生刚玉尖晶石不烧钢包砖的理化指标

如下：表1

项目	指标
		Al2O3(％)	≥65
MgO(％)	≥5
		常温耐压强度(MPa)	≥60
体积密度(g/cm3)	≥3.05
		显气孔率(％)	≤17
荷重软化温度0.2(MPa，℃)	≥1350

该本发明经过150吨无碳钢包试用，试用寿命≥90次，试用过程中热稳定性优异，保温性能优良。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

下表2为再生刚玉尖晶石不烧钢包砖的原料组合配比表

表2

再生刚玉尖晶石不烧钢包砖的制备方法，包括以下步骤：

1)该钢包砖的原料组份按重量份数比计称取原料，备用；

2)将称取的原料经混碾机混碾，然后放入压砖机成型，在150～250℃条件下热处理12～36h，最后经拣选、检验、包装、入库，即得到再生刚玉尖晶石不烧钢包砖。

一、原料来源：

1、刚玉再生预制块和刚玉再生尖晶石块来自钢厂的废料加工而成，

刚玉再生预制块的制备方法，包括以下步骤：

1)将回收的刚玉预制块拣选，切除预制块中的变质层和表面杂质，并破碎；

2)将破碎所得的刚玉预制块进行磁选，除去预制块中夹杂的铁；

3)将磁选所得的刚玉预制块进行整形搅拌，再进行振动筛分，粒径≥5mm、3mm＜粒径≤5mm、1mm＜粒径≤3mm、0.088mm＜粒径≤1mm和粒径≤0.088mm的刚玉再生预制块；

4)将所得的粒径≥5mm的刚玉再生预制块磨粉，得到粒径≤0.088mm的刚玉再生预制块；其中，刚玉再生预制块的化学成分为：Al₂O₃≥90％、SiO₂≤0.8％、CaO≤0.8％、Fe₂O₃≤1.5％、MgO≤7.0％。

2、刚玉再生尖晶石块的制备方法，包括以下步骤：

1)将回收的刚玉尖晶石砖拣选，切除预制块中的变质层和表面杂质，并破碎；

2)将破碎所得的刚玉尖晶石砖进行磁选，除去预制块中夹杂的铁；

3)将磁选所得的刚玉尖晶石砖进行整形搅拌，再进行振动筛分，粒径≥5mm、3mm＜粒径≤5mm、1mm＜粒径≤3mm、0.088mm＜粒径≤1mm和粒径≤0.088mm的刚玉再生尖晶石块；

4)将所得的粒径≥5mm的刚玉再生尖晶石块磨粉，得到粒径≤0.088mm的刚玉再生尖晶石块；其中，刚玉再生预制块的化学成分为：Al₂O₃≥80％，SiO₂≤0.8％，CaO≤0.8％，Fe₂O₃≤1.5％和MgO≤12.0％。

3、其他原料购于市面

上述热固性酚醛树脂在25℃条件下粘度10～30Pa.S，固含量≥80％，残碳量≥30％，pH值7～8，含水量≤5％；

水玻璃溶液的波美度＞40Be°且密度1.3～1.4g/cm³，

氯化镁溶液的密度≥1.25g/cm³。

镁砂中，MgO含量≥95％且CaO含量≤1.8％；

铝镁尖晶石中，Al₂O₃含量为75～80％且MgO含量为20～25％；

板状刚玉中，Al₂O₃含量≥98.5％且Fe₂O₃含量≤1.0％；

电熔白刚玉中，Al₂O₃含量≥98.5％且Fe₂O₃含量≤0.3％；

电熔棕刚玉中，Al₂O₃含量≥95％且Fe₂O₃含量≤1％；

矾土熟料中，Al₂O₃含量≥85％且Fe₂O₃含量≤2％；

活性α-Al₂O₃微粉中，Al₂O₃含量≥98.5％且Fe₂O₃含量≤0.3％；

SiO₂微粉中，SiO₂含量≥92％且Fe₂O₃含量≤1.8％。

其中采用本方法生产的再生刚玉尖晶石不烧钢包砖与原技术生产的刚玉预制块、刚玉尖晶石砖及普通铝镁砖理化指标如下3表所示：

表3

由上表3可以看出：采用本发明生产的再生刚玉尖晶石不烧钢包砖在各项性能均优于现有普通铝镁砖，与刚玉预制块、刚玉尖晶石砖相近。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (2)

1.一种再生刚玉尖晶石不烧钢包砖，其特征在于：该钢包砖的原料组份按重量份数计包括：刚玉再生料40～70份，结合剂2～10份和辅助材料，所述辅助材料为镁砂、铝镁尖晶石、刚玉、矾土熟料，活性α-Al₂O₃微粉和SiO₂微粉中任意一种或几种；其中，在选定的任意一种或几种辅助材料中，镁砂为2～5重量份、铝镁尖晶石为5～15份、刚玉为15～40份、矾土熟料为5～20份，活性α-Al₂O₃微粉为2～10份、SiO₂微粉为1～5份；

其中：

所述刚玉再生料为刚玉再生预制块和刚玉再生尖晶石块中任意一种或二种，所述刚玉再生预制块的化学成分为：Al₂O₃≥90％、SiO₂≤0.8％、CaO≤0.8％、Fe₂O₃≤1.5％和MgO≤7.0％，余量为不可避免的杂质；所述刚玉再生尖晶石块的化学成分为Al₂O₃≥80％、SiO₂≤0.8％、CaO≤0.8％、Fe₂O₃≤1.5％和MgO≤12.0％，余量为不可避免的杂质；

所述刚玉再生料粒径级数为四种，四种粒径的刚玉再生料按重量百分比计分别为：3mm＜粒径≤5mm的刚玉再生料为25～45％、

1mm＜粒径≤3mm的刚玉再生料为10～20％、

0.088mm＜粒径≤1mm的刚玉再生料为10～15％、

粒径≤0.088mm的刚玉再生料为20～40％；

所述结合剂为热固性酚醛树脂、水玻璃溶液和氯化镁溶液中任意一种；

其中，所述热固性酚醛树脂在25℃条件下粘度10～30Pa.S，固含量≥80％，残碳量≥30％，pH值7～8，含水量≤5％；

所述水玻璃溶液的波美度＞40Be°且密度1.3～1.4g/cm³，所述氯化镁溶液的密度≥1.25g/cm³；

所述镁砂中，MgO含量≥95％且CaO含量≤1.8％；所述镁砂中粒径级数为四种，四种粒径的镁砂按重量百分数计分别为：

3mm＜粒径≤5mm的镁砂为0～100％；

1mm＜粒径≤3mm的镁砂为0～100％；

0.088mm＜粒径≤1mm的镁砂为0～100％、

粒径≤0.088mm的镁砂为0～100％；

所述铝镁尖晶石中，Al₂O₃含量为75～80％且MgO含量为20～25％；所述铝镁尖晶石粒径级数为二种，两种粒径的铝镁尖晶石按重量百分数计分别为：0.088mm＜粒径≤1mm的铝镁尖晶石为0～100％和粒径≤0.088mm的铝镁尖晶石为0～100％；

所述刚玉为板状刚玉、电熔白刚玉和电熔棕刚玉中任意一种或几种；其中，所述板状刚玉中，Al₂O₃含量≥98.5％且Fe₂O₃含量≤1.0％；所述电熔白刚玉中，Al₂O₃含量≥98.5％且Fe₂O₃含量≤0.3％；所述电熔棕刚玉中，Al₂O₃含量≥95％且Fe₂O₃含量≤1％；所述刚玉粒径级数为四种，四种粒径的刚玉按重量百分数计分别为：

3mm＜粒径≤5mm的刚玉为0～100％、

1mm＜粒径≤3mm的刚玉为0～50％、

0.088mm＜粒径≤1mm的刚玉为0～50％和粒径≤0.088mm的刚玉为0～50％；

所述矾土熟料中，Al₂O₃含量≥85％且Fe₂O₃含量≤2％；所述矾土熟料粒径级数为四种，四种粒径的矾土熟料按重量百分数计分别为：

3mm＜粒径≤5mm的矾土熟料为0～100％、1mm＜粒径≤3mm的矾土熟料为0～100％、0.088mm＜粒径≤1mm的矾土熟料为0～100％和粒径≤0.088mm的矾土熟料为0～100％；

所述活性α-Al₂O₃微粉中，Al₂O₃含量≥98.5％且Fe₂O₃含量≤0.3％；

所述SiO₂微粉中，SiO₂含量≥92％且Fe₂O₃含量≤1.8％。

2.一种权利要求1所述再生刚玉尖晶石不烧钢包砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)刚玉再生预制块的制备：首先将回收的刚玉预制块拣选，切除刚玉预制块中的变质层和表面杂质，并破碎；然后将破碎所得的刚玉预制块进行磁选，除去预制块中夹杂的铁；再将磁选所得的刚玉预制块进行整形搅拌，再进行振动筛分，得到粒径≥5mm、3mm＜粒径≤5mm、1mm＜粒径≤3mm、0.088mm＜粒径≤1mm和粒径≤0.088mm的刚玉再生预制块；最后将所得的粒径≥5mm的刚玉再生预制块磨粉，得到粒径≤0.088mm的刚玉再生预制块；其中，刚玉再生预制块的化学成分为：Al₂O₃≥90％、SiO₂≤0.8％、CaO≤0.8％、Fe₂O₃≤1.5％、MgO≤7.0％，余量为不可避免的杂质；

2)刚玉再生尖晶石块制备：首先将回收的刚玉尖晶石砖拣选，切除预制块中的变质层和表面杂质，并破碎；然后将破碎所得的刚玉尖晶石砖进行磁选，除去预制块中夹杂的铁；再将磁选所得的刚玉尖晶石砖进行整形搅拌，再进行振动筛分，得到粒径≥5mm、3mm＜粒径≤5mm、1mm＜粒径≤3mm、0.088mm＜粒径≤1mm和粒径≤0.088mm的刚玉再生尖晶石块；最后将所得的粒径≥5mm的刚玉再生尖晶石块磨粉，得到粒径≤0.088mm的刚玉再生尖晶石块；其中，刚玉再生预制块的化学成分为：Al₂O₃≥80％，SiO₂≤0.8％，CaO≤0.8％，Fe₂O₃≤1.5％和MgO≤12.0％，余量为不可避免的杂质；

3)该钢包砖的原料组份按上述重量份数比计称取刚玉再生料、结合剂和辅助材料，备用；

4)将称取的原料经混碾机混碾，然后放入压砖机成型，在150～250℃条件下热处理12～36h，最后经拣选、检验、包装、入库，即得到再生刚玉尖晶石不烧钢包砖。