CN108276011B

CN108276011B - 一种高炉出铁口堵塞炮泥及其制备方法

Info

Publication number: CN108276011B
Application number: CN201810175407.6A
Authority: CN
Inventors: 吴迪
Original assignee: Xuzhou Supref High Temperature New Materials Co ltd
Current assignee: Xuzhou Supref High Temperature New Materials Co ltd
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: CN108276011A

Abstract

一种高炉出铁口堵塞炮泥及其制备方法，炮泥组分包括耐火原料和结合剂，按质量配比，耐火原料∶结合剂＝100∶(12～20)，耐火原料包括的组分及其质量份数为：骨料40～60份；细粉60～40份，细粉中包括1～10份硅酸钙。制法为：按配比分别取骨料，细粉进行预混均匀后，再添加结合剂，用炮泥轮碾机轮碾30～40min，在50～60℃时炮泥塑性值达到15～25MPa，与现场高炉泥炮机相匹配，制得高炉出铁口堵塞炮泥。本发明的方法制备的炮泥在保证出铁时间和铁口深度前提下，能够减少和降低渗铁渣漏、断几率，降低炮泥气孔率，从而提高粘结强度，并保证长时间出铁，减少炮泥单耗，减轻炉前劳动强度，提高生产效率。

Description

一种高炉出铁口堵塞炮泥及其制备方法

技术领域：

本发明属于高温耐火材料技术领域，具体涉及一种高炉出铁口堵塞炮泥及其制备方法。

背景技术：

现有技术中，对于高炉(含COREX熔融还原炉及矿热炉)稳定操作来讲，堵塞出铁渣孔用的炮泥性能至关重要，尤其目前高炉大型化、高风温、富氧、喷煤、高冶炼强度、高利用系数，对炮泥的性能要求越来越苛刻，不仅要求长时间出铁、铁口深度稳定，有利于保护出铁口附近的炉墙，更要求铁孔通道炮泥渗铁渣、断漏几率极低。

目前炮泥必须具备的几个主要性能：由于结合剂的特点决定炮泥在150℃以下都是具有温度依存性的，温度越高炮泥越软，反之炮泥越硬，也就是说在现场泥炮打泥能力操作条件操作习惯下，炮泥的塑性值必须小于等于泥炮机的打泥能力，太容易打泥或者打不动泥，都是致命缺点或者存在重大安全隐患；快速烧结性，一般20～30分钟可以拔炮，特殊情况甚至5～10分钟可以拔炮，比如双铁口高炉修沟时单铁口出铁，必须快速烧结；好开口，原则上不烧氧一根钻杆一个钻头3～5分钟开开；铁口深度稳定，满足高炉生产需求，起到保护炉墙作用；抗渣铁冲刷和化学侵蚀，扩孔速度慢，达到长时间出铁降低炮泥单耗目的；开口过程中，铁孔通道包括泥包部分极少出现渗铁渣、断漏现象，这一点至关重要，也是一般炮泥经常出现的问题，又不太容易解决的问题，这也是本发明重点解决的课题；开口过程环保无烟无毒无害，也是环保炮泥的重要指标，不喷溅。

如果渗铁渣、断漏现象过多，就是炮泥品质低劣，钻头钻杆很难一次通过，轻的浪费钻头钻杆，严重的还需烧氧，更有甚者需要二次打泥俗称做窝，一是劳动强度极大，作业环境恶劣，威胁人身安全；二是浪费材料，有的需要1～10几根氧气管不等，三是炮泥单耗太高等。

出铁孔通道炮泥渗渣铁、断漏现象原因：①旧炮泥和新炮泥的粘结性不强，接触面上侵入了熔铁渣，造成渗铁渣；②旧炮泥发生了惊裂或者新炮泥发生了惊裂，在惊裂的地方渗入了铁渣，造成铁孔通道炮泥漏渣铁；③铁孔通道炮泥材料在高温下烧结强度过高，因为压入铁口通道内炮泥的整体形状像蘑菇，炉墙内的炮泥类似圆柱，超出炉墙内侧的泥包类似半球形蘑菇，炉墙内侧炮泥链接面积很小，该部分温度在1250～1350℃，炮泥材料已经开始烧结，强度过高超过开口机震打能力时开口费劲甚至直接无法打开，这时就需要烧氧，烧氧就会损害泥包，造成渗漏断漏；开口时受旋转钻头强行冲击、震打，造成炮泥材料断裂，形成断漏铁口；或者炮泥材料在高温下烧结强度过低，没有粘结强度，开口时受旋转钻头冲击、震打，前部泥包很容易被震打冲掉，更容易断裂，形成断漏铁口；④个别情况没有来风没有出净渣铁就带流堵口的违规作业，由于炮泥和铁水比重相差悬殊，造成新旧炮泥界面挤入了渣铁，下次开口时更容易铁口渗漏；⑤经常断漏的低劣炮泥，为了保证铁口深度，加大了打泥量，有的是常规炮泥的1倍以上，造成了铁口过深泥炮过大，开口过程更容易断漏，造成恶性循环；

用于平衡传统炮泥粘结强度的炮泥耐火原料材料有煤焦油、沥青、酚醛树脂、粘土、金属粉、碳素质原料、膨胀原料(诸如红柱石、蓝晶石、叶腊石、硅线石)等，一般要求耐火度必须在1580℃以上。煤焦油、沥青、酚醛树脂残炭值越高，粘结强度也越高；如果残炭值过低，则挥发性过高，炮泥气孔率变大，粘结强度变低，炉墙内侧泥包部分突遇高温容易惊裂，造成渗漏甚至断漏；粘土质原料含有游离水和吸附水，烧失一般超过10％，适当调整黏土比例可以提高粘结强度，但是黏土烧结过程中出现收缩，容易出现惊裂，也是渗漏甚至断漏的原因之一。金属粉可以提高烧结强度；碳素质原料有焦炭、无烟煤、石油焦、土状石墨、鳞片石墨、膨胀石墨、纳米碳粉、电极粉等，主要作用是抑制过高的烧结强度，抗渣侵蚀，提高开口性，过高比例时造成粘结强度过低，开口时泥包部分受钻头旋转冲击震打，也容易渗漏断漏。膨胀原料比例过高，虽然使得铁孔通道内炮泥致密，但是泥包部分却容易皲裂，造成渗漏断漏。

上述传统的技术和原料，对解决铁孔通道炮泥渗漏断漏起到了一定作用，有一个要素出现问题，炮泥耐用性不够，出铁时间变短，作业强度增大，炮泥单耗增加；碳素质原料比例过高过低，都会造成出铁时间变短，都会造成渗漏断漏；所以，结果并不十分令人满意。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种高炉出铁口堵塞炮泥及其制备方法，以实现原料的合理搭配，生产出能够极大降低渗漏断漏几率、并确保出铁时间和保持出铁孔深度的高炉用出铁孔堵塞用炮泥。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高炉出铁口堵塞炮泥，组分包括耐火原料和结合剂，按质量配比，耐火原料：结合剂＝100：(12～20)，其中：

所述的耐火原料包括的组分及其质量份数为：

骨料40～60份；

细粉60～40份；

所述的细粉中包括1～10份的硅酸钙。

所述的耐火原料包括基料，膨胀原料，非金属氧化物或碳素质原料中的一种或2种以上。

所述的基料为氧化铝质，刚玉，矾土，莫来石，焦宝石，耐材回收料，氧化镁质，尖晶石，煅烧高岭土，骨料，高岭土，膨润土，硅灰或粘土中的1种或2种以上。

所述的膨胀原料为叶腊石，红柱石，蓝晶石，硅线石或硅石中的一种或2种以上。

所述的碳素质原料为焦炭，无烟煤，石油焦，电极粉，土状石墨，鳞片石墨，膨胀石墨或纳米碳粉中的一种或2种以上。

所述的非金属氧化物为碳化硅，氮化硅或氮化硅铁中的1种或2种以上。

所述的耐火原料根据不同的炉况，按一定比例合理搭配使用。

所述的骨料粒度为3～0.075mm，所述的细粉粒度为0.075mm以下。

所述的结合剂为改性煤焦油，酚醛树脂，改性树脂，复合结合剂，环保结合剂或沥青中的一种或2种以上复合使用。

所述的硅酸钙粒度为0.075mm以下，熔点为1250～1450℃。

所述的硅酸钙烧失量为0～5％。

所述的高炉出铁口堵塞炮泥烧失量为10～18％。

所述的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，包括以下步骤：

按配比，分别取骨料，细粉进行预混均匀后，再添加结合剂，用炮泥轮碾机轮碾30～40min，在50～60℃时炮泥塑性值达到15～25MPa，与现场高炉泥炮机相匹配，制得高炉出铁口堵塞炮泥。

所述的方法制备的高炉出铁口堵塞炮泥断漏率＜10％，抗渣性＜100％，抗压强度为4.2～8.5MPa，抗折强度为4.5～10MPa。

本发明技术方案添加的硅酸钙是一种三斜晶系，细板状晶体，集合体呈放射状或纤维状，颜色呈白色，有时带浅灰、浅红色调，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，密度2.75～3.10g/cm³，完全溶于浓盐酸，一般情况下耐酸、耐碱、耐化学腐蚀。吸湿性小于4％；吸油性低、电导率低、绝缘性较好；具有较高的耐热性和耐候性；

本发明经过大量试验，将硅酸钙添加量限定在1～10％，如果低于1％，粘结强度提高不明显，改善渗漏断漏情况不充足，不可取；如果超过10％，低融物过多，粘结强度过高，抗渣铁冲刷性耐磨性大幅降低，出铁时间变短，不可取。

本发明的有益效果：

(1)本发明的高炉出铁口堵塞炮泥通过引入1～10％硅酸钙作为炮泥粉料，由于其烧失量低，仅为0～5％，能够减少和降低炮泥惊裂、皲裂现象，会降低炮泥气孔率，从而提高粘结强度；

(2)本发明的高炉出铁口堵塞炮泥添加的硅酸钙，因其熔点为1250～1450℃，在出铁孔通道炉墙内侧炮泥贯通的地方硅酸钙还没有熔化，并不影响开口性；

(3)本发明的高炉出铁口堵塞炮泥添加的硅酸钙化学成分接近高炉渣成分，且硅酸钙熔点相对较低，烧失量＜5％，所以在出渣铁过程中，引入适当比例硅酸钙的炮泥在1400～1580℃熔铁渣作用下开始熔化，在炮泥挤压到出铁口通道内后能够快速烧结，而且几乎不收缩，从而能够提高炮泥的粘结强度，即使不加金属粉也能满足强度需求，防止渗漏断漏，同时与熔渣几乎不发生化学侵蚀，抗侵蚀耐冲刷，达到了长时间出铁目的；

(4)本发明的高炉出铁口堵塞炮泥通过添加适当比例的硅酸钙，充分利用其具有烧结速度快的特点，能够实现炮泥的快速烧结性，炮泥材料在高温下抗折强度适中，降低断漏，渗漏几率，快速提高烧后抗折强度，减少压炮时间；

(5)采用本发明的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，将高耐火度的耐火材料和较低熔点的硅酸钙有机结合起来，制备的高炉出铁口堵塞炮泥在提高炮泥粘结强度的同时，并没有降低炮泥自身的抗渣能力，从而极大减少和降低了炮泥在开口过程中的渗漏断漏几率；

(6)本发明的高炉出铁口堵塞炮泥添加的硅酸钙，又称硅灰石，可直接使用原矿，无需预熔，使用方便。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

所述的高炉含COREX熔融还原炉或矿热炉。

以下实施例与对比例中：

骨料粒度为3～0.075mm，细粉粒度为0.075mm以下；

硅酸钙粒度为0.075mm以下，熔点为1250～1450℃，烧失量为0～5％；

采用国内某钢厂1800m³高炉，高炉渣成分如下：

SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	S	R2	熔点
							32.17	41.76	8.69	15.70	0.81	1.3	1300

某厂矿0.075mm硅酸钙A成分如下：

CaO	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	体密	吸湿性	酌减	熔点
							43.10	49.30	0.64	3.05	4	3.50	1450

实施例1

一种高炉出铁口堵塞炮泥，包括成分及质量份数为：铝矾土25份，红柱石18份，焦炭6份，膨胀石墨粉10份，碳化硅15份，粘土5份，氮化硅铁20份，改性煤焦油20份，硅酸钙1份。

所述的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，包括以下步骤：

按配比，分别取耐火原料各成分进行预混均匀后，再添加改性煤焦油，用炮泥轮碾机轮碾30～40min，在50～60℃时炮泥塑性值达到15～25MPa，与现场高炉泥炮机相匹配，制得高炉出铁口堵塞炮泥，该炮泥断漏率为6％，抗渣性为85％，抗压强度为4.2MPa，1500℃烧后抗折强度为4.5MPa，烧失量为10～18％，出铁时间为155min。

实施例2

一种高炉出铁口堵塞炮泥，包括成分及质量份数为：铝矾土25份，红柱石18份，焦炭9份，膨胀石墨粉7份，碳化硅15份，粘土5份，氮化硅铁16份，改性煤焦油17份，硅酸钙5份。

所述的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，包括以下步骤：

按配比，分别取耐火原料各成分进行预混均匀后，再添加改性煤焦油，用炮泥轮碾机轮碾30～40min，在50～60℃时炮泥塑性值达到15～25MPa，与现场高炉泥炮机相匹配，制得高炉出铁口堵塞炮泥，该炮泥断漏率为3％，抗渣性为87％，抗压强度为5.8MPa，1500℃烧后抗折强度为6.5MPa，烧失量为10～18％，出铁时间为160min。

实施例3

一种高炉出铁口堵塞炮泥，包括成分及质量份数为：铝矾土25份，红柱石18份，焦炭12份，膨胀石墨粉4份，碳化硅15份，粘土5份，氮化硅铁11份，改性煤焦油12份，硅酸钙10份。

所述的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，包括以下步骤：

按配比，分别取耐火原料各成分进行预混均匀后，再添加改性煤焦油，用炮泥轮碾机轮碾30～40min，在50～60℃时炮泥塑性值达到15～25MPa，与现场高炉泥炮机相匹配，制得高炉出铁口堵塞炮泥，该炮泥断漏率为2％，抗渣性为92％，抗压强度为8.5MPa，1500℃烧后抗折强度为10MPa，烧失量为10～18％，出铁时间为145min。

实施例4

一种高炉出铁口堵塞炮泥，包括成分及质量份数为：铝矾土25份，红柱石18份，焦炭8份，膨胀石墨粉8份，碳化硅15份，粘土5份，氮化硅铁18份，改性煤焦油18份，硅酸钙3份。

所述的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，包括以下步骤：

按配比，分别取耐火原料各成分进行预混均匀后，再添加改性煤焦油，用炮泥轮碾机轮碾30～40min，在50～60℃时炮泥塑性值达到15～25MPa，与现场高炉泥炮机相匹配，制得高炉出铁口堵塞炮泥，该炮泥断漏率为4％，抗渣性为86％，抗压强度为4.8MPa，1500℃烧后抗折强度为5.5MPa，烧失量为10～18％，出铁时间为158min。

实施例5

一种高炉出铁口堵塞炮泥，包括成分及质量份数为：铝矾土25份，红柱石18份，焦炭10份，膨胀石墨粉6份，碳化硅15份，粘土5份，氮化硅铁14份，改性煤焦油15份，硅酸钙7份。

所述的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，包括以下步骤：

按配比，分别取耐火原料各成分进行预混均匀后，再添加改性煤焦油，用炮泥轮碾机轮碾30～40min，在50～60℃时炮泥塑性值达到15～25MPa，与现场高炉泥炮机相匹配，制得高炉出铁口堵塞炮泥，该炮泥断漏率为2％，抗渣性为90％，抗压强度为7.6MPa，1500℃烧后抗折强度为8.5MPa，烧失量为10～18％，出铁时间为153min。

对比例1

一种高炉出铁口堵塞炮泥，包括成分及质量份数为：铝矾土25份，红柱石18份，焦炭6份，膨胀石墨粉10份，碳化硅15份，粘土5份，氮化硅铁21份，改性煤焦油20.5份。

所述的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，包括以下步骤：

按配比，分别取耐火原料各成分进行预混均匀后，再添加改性煤焦油，用炮泥轮碾机轮碾30～40min，在50～60℃时炮泥塑性值达到15～25MPa，与现场高炉泥炮机相匹配，制得高炉出铁口堵塞炮泥，该炮泥断漏率为12％，断漏多，抗渣性为78％，抗压强度为4.0MPa，1500℃烧后抗折强度为4.2MPa，烧失量为10～18％，出铁时间为147min。

对比例2

一种高炉出铁口堵塞炮泥，包括成分及质量份数为：铝矾土25份，红柱石18份，焦炭9份，膨胀石墨粉7份，碳化硅20份，粘土5份，氮化硅铁16份，改性煤焦油18份。

所述的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，包括以下步骤：

按配比，分别取耐火原料各成分进行预混均匀后，再添加改性煤焦油，用炮泥轮碾机轮碾30～40min，在50～60℃时炮泥塑性值达到15～25MPa，与现场高炉泥炮机相匹配，制得高炉出铁口堵塞炮泥，该炮泥断漏率为15％，断漏多，抗渣性为80％，抗压强度为3.6MPa，1500℃烧后抗折强度为3.0MPa，烧失量为10～18％，出铁时间为140min。

Claims

1.一种高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，其特征在于，所述的泡泥组分包括耐火原料和结合剂，按质量配比，耐火原料：结合剂=100：(12~20)，其中：

所述的耐火原料包括的组分及其质量份数为：

骨料40~60份；

细粉60~40份；

所述的细粉中包括1~10份的硅酸钙；

所述的硅酸钙包括组分及质量百分含量为：CaO 43.10%，SiO₂49.30%，Fe₂O₃0.64%，余量其他；

所述的高炉产生高炉渣包括组分及质量百分含量为：CaO 41.76%，SiO₂32.17%，MgO8.69%，Al₂O₃ 15.76%，余量其他；

所述的耐火原料为基料，膨胀原料，非金属氧化物和碳素质原料的混合物；

所述的基料为刚玉，矾土，莫来石，焦宝石，耐材回收料，氧化镁质，煅烧高岭土，高岭土，膨润土或硅灰中的1种或2种以上；

所述的膨胀原料为叶腊石，红柱石，蓝晶石，硅线石或硅石中的一种或2种以上；

所述的碳素质原料为焦炭，无烟煤，石油焦，电极粉，土状石墨，鳞片石墨或膨胀石墨中的一种或2种以上；

所述的非金属氧化物为碳化硅，氮化硅或氮化硅铁中的1种或2种以上；

所述的结合剂为改性煤焦油，酚醛树脂，改性树脂或沥青中的一种或2种以上复合使用；

所述的方法包括以下步骤：

按配比，分别取骨料，细粉进行预混均匀后，再添加结合剂，用炮泥轮碾机轮碾30~40min，在50~60℃时炮泥塑性值达到15~25MPa，与现场高炉泥炮机相匹配，制得高炉出铁口堵塞炮泥。

2.根据权利要求1所述的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，其特征在于，所述的骨料粒度为3~0.075mm，所述的细粉粒度为0.075mm以下。

3.根据权利要求1所述的高炉出铁口堵塞炮泥制备方法，其特征在于，所述的方法制备的高炉出铁口堵塞炮泥断漏率＜10%，抗渣性＜100%，抗压强度为4.2~8.5MPa，抗折强度为4.5~10MPa。