CN108218451B - 一种无水炮泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无水炮泥及其制备方法，其技术方案要点包括如下重量份的组份：氧化铝8‑12份；氧化硅20‑72份；碳化硅30‑45份；焦炭0‑50份；硅油8‑16份；甲基丙烯酸二甲氨基乙酯6‑12份；耐火微粉2‑5份；沥青18‑24份。通过采用上述技术方案，氧化铝、氧化硅、碳化硅以及硅油作为无水泡泥的主要原料，进而起到改善泡泥性能、提高无水泡泥的强度以及侵蚀性的作用；由于碳化硅在高温下容易被氧化，因此加入焦炭将对碳化硅起到有效保护作用，且避免无水泡泥在高温下体积变化过大而导致铁水渗漏；而沥青在与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯相互配合时起到显著提升沥青的粘结性能的作用，从而在起到提升无水泡泥的粘结性能作用后达到显著提升无水泡泥的强度以及抗渣性的目的。

Description

一种无水炮泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种炼铁辅料，更具体地说它涉及一种无水炮泥及其制备方法。
背景技术
无水炮泥是一种用在顶压较高、强化冶炼程度高的大中型高炉上并起到封堵出铁口作用的耐火材料。
公告号为CN1228455C的中国专利公开了一种高炉用无水泡泥，该无水泡泥包括按重量百分比为1-4％粗棕刚玉、2-5％细棕刚玉、7-15％粗莫来石、9-20％细莫来石、15-20％焦粉、10-19％黏土、7-11％碳化硅、5-8％绢云母、2-4％沥青以及15-25％蒽油。
但是该无水泡泥的粘结性能差，进而导致其强度以及抗渣性下降，影响到对高炉炉况稳定的有效维持，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种无水炮泥，该无水泡泥具有优良的粘结性、强度高以及抗渣性强的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种无水炮泥，包括如下重量份的组份：
氧化铝8-12份；
氧化硅20-72份；
碳化硅30-45份；
焦炭0-50份；
硅油8-16份；
甲基丙烯酸二甲氨基乙酯6-12份；
耐火微粉2-5份；
沥青18-24份。
通过采用上述技术方案，氧化铝、氧化硅、碳化硅以及硅油作为无水泡泥的主要原料，进而起到改善泡泥性能、提高无水泡泥的强度以及侵蚀性的作用；焦炭的气孔率高，导热、抗渣以及热震稳定性强，进而起到显著提升无水泡泥的体积稳定性的作用，从而避免无水泡泥在高温下体积变化过大而导致铁水渗漏，并由于碳化硅在高温下容易被氧化，因此加入焦炭将对碳化硅起到有效保护作用；耐火微粉主要起到显著提升无水泡泥的耐火性能的作用，并在与焦炭配合使用时起到显著提升无水泡泥的热稳定性和体积稳定性的作用；而沥青在与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯相互配合时起到显著提升沥青和硅油的粘结性能的作用，从而在起到提升无水泡泥的粘结性能作用后达到显著提升无水泡泥的强度以及抗渣性的目的。
本发明进一步设置为：所述耐火微粉为白云母。
通过采用上述技术方案，起到显著提高无水泡泥的致密度及烧结性能的作用，从而达到提升无水泡泥的强度以及抗渣性能的目的。
本发明进一步设置为：所述沥青通过以下步骤进行改性：
步骤1：其中对热裂化烃料的残渣馏分减压蒸馏，减压蒸馏压力为0.45-8.0KPa，蒸馏温度为320-360℃，获得热沥青原料；
步骤2：向步骤1中的热沥青原料中按重量比为50:1-5:1的比例加入改性颗粒，通过搅拌机以60-90r/min的搅拌速度和280-300℃的搅拌温度搅拌2h，获得改性沥青。
通过采用上述技术方案，获得具备粘结性强的改性沥青，从而添加改性沥青至无水泡泥的制备中起到显著提升无水泡泥的强度以及抗渣性的作用。
本发明进一步设置为：所述改性颗粒为按重量比为1:4-1:2的蒙脱土和海泡石。
通过采用上述技术方案，蒙脱土包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙脱土，且在蒙脱土表面形成有带负电的硅酸盐片层，使得蒙脱土的强吸附性能在与热沥青混合后起到显著提升热沥青的粘结性能的作用；并通过海泡石内的阳离子与蒙脱土表层负电相互吸附，进而起到抱紧热沥青内分子基团，从而达到进一步显著提升该沥青粘结性能的目的。
本发明进一步设置为：所述沥青的软化点为125-140℃。
通过采用上述技术方案，软化点为125-140℃的沥青具有显著提升无水泡泥粘结性能的效果，从而令该无水泡泥具备良好的强度以及抗渣性能。
本发明另一发明目的在于提供一种无水炮泥的制备方法，包括以下步骤：步骤1：其中对热裂化烃料的残渣馏分减压蒸馏，减压蒸馏压力为0.45-8.0KPa，蒸馏温度为320-360℃，获得热沥青原料；
步骤2：向步骤1中的热沥青原料中按重量比为50:1-5:1的比例加入改性颗粒，通过搅拌机以60-90r/min的搅拌速度和280-300℃的搅拌温度搅拌2h，获得改性沥青；
步骤3：向搅拌机中依次加入8-12份氧化铝、20-72份氧化硅、30-45份碳化硅、0-50份焦炭、8-16份硅油、6-12份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、2-5份白云母、18-24份改性沥青，在搅拌温度为45-55℃下持续搅拌干混25min，获得无水炮泥。
通过采用上述技术方案，获得的无水泡沫具备优良的粘结性以及抗渣性的效果，进而在用于中、高炉的封堵除铁口时起到维持高炉炉况稳定、减少无水泡泥损耗以及避免铁水渗漏的作用。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过添加甲基丙烯酸二甲氨基乙酯与沥青配合进而起到显著提升沥青的粘结性能的作用，从而在沥青加入后起到强化无水泡泥的作用；
2.通过蒙脱土和海泡石对沥青进行改进，从而进一步提升沥青的粘结性后达到显著提升无水泡泥的强度以及抗渣性的目的；
3.通过该制备方法获得的无水泡沫具备优良的热稳定性以及抗渣性的效果，其强度高的优点在中、高炉中用于封堵除铁口时起到维持高炉炉况稳定、减少无水泡泥损耗以及避免铁水渗漏的作用。
具体实施方式
实施例一
一种无水炮泥，包括如下重量份的组份：
8份氧化铝、20份氧化硅、30份碳化硅、0份焦炭、8份硅油、6份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、2份白云母、18份改性沥青。
一种无水炮泥的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：其中对热裂化烃料的残渣馏分减压蒸馏，减压蒸馏压力为1.2KPa，蒸馏温度为325℃，获得热沥青原料；
步骤2：向步骤1中的热沥青原料中按重量比为50:1的比例加入按重量比为1:4的蒙脱土和海泡石，通过搅拌机以60r/min的搅拌速度和280℃的搅拌温度搅拌2h，获得软化点为126℃的改性沥青；
步骤3：向搅拌机中依次加入8份氧化铝、20份氧化硅、30份碳化硅、0份焦炭、8份硅油、6份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、2份白云母、18份改性沥青，在搅拌温度为45℃下持续搅拌干混25min，获得无水炮泥。
实施例二
一种无水炮泥，包括如下重量份的组份：
9份氧化铝、35份氧化硅、34份碳化硅、12份焦炭、10份硅油、8份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、3份白云母、20份改性沥青。
一种无水炮泥的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：其中对热裂化烃料的残渣馏分减压蒸馏，减压蒸馏压力为2.0KPa，蒸馏温度为330℃，获得热沥青原料；
步骤2：向步骤1中的热沥青原料中按重量比为25:1的比例加入按重量比为1:3的蒙脱土和海泡石，通过搅拌机以70r/min的搅拌速度和290℃的搅拌温度搅拌2h，获得软化点为130℃的改性沥青；
步骤3：向搅拌机中依次加入9份氧化铝、35份氧化硅、34份碳化硅、12份焦炭、10份硅油、8份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、3份白云母、20份改性沥青，在搅拌温度为48℃下持续搅拌干混25min，获得无水炮泥。
实施例三
一种无水炮泥，包括如下重量份的组份：
10份氧化铝、50份氧化硅、38份碳化硅、24份焦炭、12份硅油、10份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、4份白云母、20份改性沥青。
一种无水炮泥的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：其中对热裂化烃料的残渣馏分减压蒸馏，减压蒸馏压力为3.6KPa，蒸馏温度为340℃，获得热沥青原料；
步骤2：向步骤1中的热沥青原料中按重量比为25:1的比例加入按重量比为1:3的蒙脱土和海泡石，通过搅拌机以75r/min的搅拌速度和290℃的搅拌温度搅拌2h，获得软化点为133℃的改性沥青；
步骤3：向搅拌机中依次加入10份氧化铝、50份氧化硅、38份碳化硅、24份焦炭、12份硅油、10份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、4份白云母、20份改性沥青，在搅拌温度为54℃下持续搅拌干混25min，获得无水炮泥。
实施例四
一种无水炮泥，包括如下重量份的组份：
11份氧化铝、60份氧化硅、42份碳化硅、36份焦炭、14份硅油、10份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、4份白云母、22份改性沥青。
一种无水炮泥的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：其中对热裂化烃料的残渣馏分减压蒸馏，减压蒸馏压力为6.0KPa，蒸馏温度为350℃，获得热沥青原料；
步骤2：向步骤1中的热沥青原料中按重量比为25:1的比例加入按重量比为1:3的蒙脱土和海泡石，通过搅拌机以83r/min的搅拌速度和295℃的搅拌温度搅拌2h，获得软化点为136℃的改性沥青；
步骤3：向搅拌机中依次加入11份氧化铝、60份氧化硅、42份碳化硅、36份焦炭、14份硅油、10份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、4份白云母、22份改性沥青，在搅拌温度为52℃下持续搅拌干混25min，获得无水炮泥。
实施例五
一种无水炮泥，包括如下重量份的组份：
12份氧化铝、72份氧化硅、45份碳化硅、48份焦炭、16份硅油、12份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、5份白云母、24份改性沥青。
一种无水炮泥的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：其中对热裂化烃料的残渣馏分减压蒸馏，减压蒸馏压力为7.6KPa，蒸馏温度为356℃，获得热沥青原料；
步骤2：向步骤1中的热沥青原料中按重量比为5:1的比例加入按重量比为1:2的蒙脱土和海泡石，通过搅拌机以90r/min的搅拌速度和296℃的搅拌温度搅拌2h，获得软化点为138℃的改性沥青；
步骤3：向搅拌机中依次加入12份氧化铝、72份氧化硅、45份碳化硅、48份焦炭、16份硅油、12份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、5份白云母、24份改性沥青，在搅拌温度为53℃下持续搅拌干混25min，获得无水炮泥。
本发明的各实施例的无水泡泥包括如下重量份的组份：
Figure BDA0001575386980000051
采用以下对比例：
对比例1
与实施例5相比，未添加甲基丙烯酸二甲氨基乙酯。
对比例2
与实施例5相比，未添加蒙脱土。
对比例3
与实施例5相比，未添加海泡石。
对比例4
与实施例5相比，未添加蒙脱土和海泡石。
对比例5
公告号为CN1228455C的中国专利中的实施例1。
针对实施例1-5以及对比例1-5的无水泡泥进行性能测试，测试方法如下：
一、抗折强度及耐压强度测试：
采用YB/T 5118-1993粘土质和高铝质耐火可塑料强度试验方法，在抗折试验机上测试抗折强度，在万能材料试验机上测量耐压强度，式样尺寸为40*40*160mm，成型总压力为80KN，式样尺寸偏差长度为10mm，宽度0.5mm，高度0.1mm。
二、抗渣铁冲刷性能测试：
观察出铁后期的扩孔明显程度，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ五个等级，且Ⅰ为扩孔明显程度最高，Ⅴ为扩孔明显程度最低。
三、体积稳定性测试：
测试无水泡泥在常温以及500℃下的体积变化量，采取20组常温状态体积为1立方分米的无水泡泥进行测试，在加热至500℃后测量体积形变量，去除形变比例的最大值以及最小值后计算体积变化比例的均值。
表一实施例1-5以及对比例1-5的性能测试结果
测试项目 抗折强度(MPa) 耐压强度(MPa) 抗渣性能 体积稳定性
实施例1 7.5 41 Ⅱ 2.3％
实施例2 8.6 44 Ⅰ 1.5％
实施例3 10.2 48 Ⅰ 1.2％
实施例4 9.2 46 Ⅰ 1.4％
实施例5 8.3 42 Ⅱ 2.2％
对比例1 4.8 32 Ⅳ 4.6％
对比例2 5.4 36 Ⅲ 3.7％
对比例3 5.1 34 Ⅲ 3.9％
对比例4 4.4 29 Ⅳ 5.1％
对比例5 2.5 22 Ⅴ 8.7％
通过分析表一中的实验数据，可以得出以下结论：
在本发明中，氧化铝、氧化硅、碳化硅、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯以及硅油作为无水泡泥的主要原料，进而起到改善泡泥性能、提高无水泡泥的强度以及侵蚀性的作用，并在起到提升无水泡泥的粘结性能作用后达到显著提升无水泡泥的强度以及抗渣性的目的；并通过蒙脱土表面形成的带负电的硅酸盐片层，以及海泡石内的阳离子与蒙脱土表层负电相互吸附，进而起到抱紧热沥青内分子基团，从而达到进一步显著提升该沥青粘结性能的目的，使得该无水泡泥具备优异的体积稳定性、抗渣性能、耐压强度以及抗折强度的作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，但凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和润饰，这些修改和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无水炮泥，其特征在于，包括如下重量份的组份：
氧化铝 8-12份；
氧化硅 20-72份；
碳化硅 30-45份；
焦炭 0-50份；
硅油 8-16份；
甲基丙烯酸二甲氨基乙酯6-12份；
耐火微粉 2-5份；
沥青 18-24份。
2.根据权利要求1所述的一种无水炮泥，其特征在于：所述耐火微粉为白云母。
3.根据权利要求1所述的一种无水炮泥，其特征在于：所述沥青通过以下步骤进行改性：
步骤1：其中对热裂化烃料的残渣馏分减压蒸馏，减压蒸馏压力为0.45-8.0 KPa，蒸馏温度为320-360℃，获得热沥青原料；
步骤2：向步骤1中的热沥青原料中按重量比为50:1-5:1的比例加入蒙脱土和海泡石，通过搅拌机以60-90r/min的搅拌速度和280-300℃的搅拌温度搅拌2h，获得改性沥青。
4.根据权利要求3所述的一种无水炮泥，其特征在于：所述蒙脱土和海泡石的重量比为1:4-1:2。
5.根据权利要求3所述的一种无水炮泥，其特征在于：所述沥青的软化点为125-140℃。
6.一种无水炮泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：其中对热裂化烃料的残渣馏分减压蒸馏，减压蒸馏压力为0.45-8.0 KPa，蒸馏温度为320-360℃，获得热沥青原料；
步骤2：向步骤1中的热沥青原料中按重量比为50:1-5:1的比例加入蒙脱土和海泡石，通过搅拌机以60-90r/min的搅拌速度和280-300℃的搅拌温度搅拌2h，获得改性沥青；
步骤3：向搅拌机中依次加入8-12份氧化铝、20-72份氧化硅、30-45份碳化硅、0-50份焦炭、8-16份硅油、6-12份甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、2-5份白云母、18-24份改性沥青，在搅拌温度为45-55℃下持续搅拌干混25min，获得无水炮泥。
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