CN108424126A - 转炉修补料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转炉修补料及制备方法，烧结镁砂30～65％、废旧镁砖10～40％、SiC微粉0.3～1％、烧结剂铝粉0.1～0.5％、溶剂0.3～10％、增碳剂焦粉0.05～0.6％及结合剂2～35％；其中，结合剂包括可溶性中间相沥青粉1～20％和中质洗油1～15％，溶剂包括吡啶0.2～6％和N，N‑二甲基甲酰胺0.1～4％。通过加入高沸点溶剂，使可溶性中间相沥青粉处于较好的溶解状态，由于加入的溶剂吡啶、N，N‑二甲基甲酰胺沸点相对较高，常温下稳定，不易挥发，从而能够持续改善修补料的流动性和铺展性，缩短修补料的平滑时间；制备的转炉修补料流动性好、易烧结、寿命长且烧结时烟量减少。

Description

转炉修补料及制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种转炉修补料及制备方法。

背景技术

转炉的大面修补料采用的结合剂主要有两类，一类是炭质修补料，采用焦油沥青或树脂等有机物作为结合剂，这种修补料粘结强度高，使用寿命长，但是这种修补料流动性差，烧结时间长，影响转炉的生产效率，且烧结时有大量烟尘，造成环境污染；一类是以偏硅酸盐或磷酸盐等无机物为结合剂的水系修补料，尽管环保，流动性好，烧结时间也比较短，但是这种修补料结构疏松，强度较小，使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种转炉修补料及制备方法，克服了传统焦油沥青结合的修补料存在的流动性差、烧结时间长且有大量烟尘的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：转炉修补料，其组分按重量百分比计为：烧结镁砂30～65％、废旧镁砖10～40％、SiC微粉0.3～1％、烧结剂铝粉0.1～0.5％、溶剂0.3～10％、增碳剂焦粉0.05～0.6％及结合剂2～35％；其中，结合剂包括可溶性中间相沥青粉1～20％和中质洗油1～15％，溶剂包括吡啶0.2～6％和N，N-二甲基甲酰胺0.1～4％。

进一步地，所述烧结镁砂和所述废旧镁砖中全铁重量百分比为1～4％，有利于修补料的耐高温性。

进一步地，所述可溶性中间相沥青粉中喹啉不溶物(QI)重量百分比低于可溶性中间相沥青粉重量的15.0％，有利于保证可溶性中间相沥青粉的溶解性，其软化点180～250℃；灰分重量百分比低于可溶性中间相沥青粉重量的8.0％，有利于修补料的烧结性和粘结强度。

进一步地，所述中质洗油的馏程为200～220℃，保证修补料的烧结性，并减少小分子的挥发造成的环境污染。

进一步地，所述烧结镁砂重量百分比为30～55％，烧结镁砂作为原料的主要组成部分，含杂质少、性能优良，含量太高则修补料成本增加，含量太低影响修补料的总体性能，因此，优选30～55％。

进一步地，所述废旧镁砖重量百分比为15～40％，回收的废旧镁砖经过一定的拣选处理后作为原料的一部分，杂质相对较多，难以保证性能的稳定，含量太高则修补料性能难以保证，含量太低达不到降低成本的目的，因此，优选15～40％。

进一步地，所述可溶性中间相沥青粉重量百分比为1～18％，所述中质洗油重量百分比为1～13％。可溶性中间相沥青粉是由沥青经过高温处理后的一种沥青中间相，具有液晶的物理特性，溶解后也具有液体类似的流变性、粘度和形变，有利于调整修补料粘结强度、流动性和塑性；可溶性中间相沥青粉含量太高，需要的溶剂量大，降低了修补料的强度，同时会增加结合剂的成本，含量太低会影响修补料的粘结性、流动性和塑性，因此，优选1～18％。中质洗油是配合可溶性中间相沥青粉作为结合剂使用，可溶性中间相沥青粉与中质洗油互溶性好，结合性强，中质洗油含量太高会降低修补料的高温粘结强度，含量太低会影响结合剂整体的流动性和塑性，因此，优选1～13％。

进一步地，SiC微粉有利于修补料的抗氧化性和提高烧结后的结合强度，由于SiC微粉价格贵，加入太多会增加修补料的成本，因此，因此，SiC微粉为0.3～1％；烧结铝粉有利于修补料在低温下快速烧结，作为烧结剂，含量太高会有爆燃危险，因此，烧结剂铝粉为0.1～0.5％；增碳剂焦粉为了调整修补料中碳含量，含量太高影响修补料强度，含量太低不利于增碳效果，因此，增碳剂焦粉为0.05～0.6％；溶剂吡啶对可溶性中间相沥青粉有较好的溶解性，含量太高，在高温烧结后，由于溶剂的挥发或烧失，会降低修补料的高温粘结强度，含量太低会减少中间相沥青的溶解，使修补料的流动性和塑性变差，因此，吡啶为0.2～6％；N，N-二甲基甲酰胺配合溶剂吡啶作为可溶性中间相沥青粉的溶剂，含量太高会降低修补料的粘结强度，含量太低会降低修补料的流变性，不便于施工，因此，N，N-二甲基甲酰胺为0.1～4％。

进一步地，所述烧结镁砂的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占10～30％、1≤粒径≤2mm占15～40％、0.074＜粒径＜1mm占8～25％、粒径≤0.074mm占5～20％；所述废旧镁砖的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占10～30％、1≤粒径≤2mm占15～40％、0.074＜粒径＜1mm占8～25％、粒径≤0.074mm占5～20％。

进一步地，所述可溶性中间相沥青粉的粒径为0≤粒径≤0.088mm，所述SiC微粉的粒径为0≤粒径≤0.074mm，所述烧结剂铝粉的粒径为0≤粒径≤0.074mm，所述增碳剂焦粉的粒径为0≤粒径≤1mm。

还提供一种如上述所述转炉修补料的制备方法，包括如下步骤：

1)先将回收的废旧镁砖拣选，清除表面的杂质，并将其进行预粉碎；

2)再将预粉碎的废旧镁砖与烧结镁砂按预定的重量百分比混合均匀得到混合原料；

3)将混合原料进行粉碎、筛选分成所需的混合原料颗粒，混合原料颗粒按粒径级配包括1≤粒径≤3mm占50～80％、0.074≤粒径≤1mm占10～30％、粒径≤0.074mm占5～20％；

4)按预定重量百分比将可溶性中间相沥青粉和中质洗油加入到溶剂中，进行充分搅拌溶解形成流体，搅拌溶解时间不小于1小时；

5)将SiC微粉、烧结剂铝粉以及增碳剂焦粉和步骤2)中得到的混合原料颗粒在搅拌机中混合均匀，在搅拌过程中加入步骤4)中得到的流体中，搅拌1.5小时以上即可进行装包或施工使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)本发明的原料部分采用回收的废镁砖，降低了成本，有利于资源的循环利用；

2)结合剂采用固体可溶性中间相沥青粉和流体状中质洗油，通过加入高沸点溶剂，使可溶性中间相沥青粉处于较好的溶解状态，由于加入的溶剂吡啶、N，N-二甲基甲酰胺沸点相对较高，常温下稳定，不易挥发，从而能够持续改善修补料的流动性和铺展性，缩短修补料的平滑时间；

3)结合剂选择固体的可溶性中间相沥青粉和流体的中质洗油，既有利于修补料的塑性和流动性，又能保证修补料炭化后的密实度和强度。可溶性中间相沥青粉具有高温下软化熔融，挥发份少，在溶剂吡啶、N，N-二甲基甲酰胺中溶解效果好，可以减少中间相沥青和中质洗油的用量，使修补料更易烧结，减少烧结时的烟量；

4)通过此方法制备的转炉修补料，流动性好，易烧结，寿命长，烧结时烟量减少。

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，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

实施例1

组分按重量百分比计为：烧结镁砂47％、废镁砖35％、铝粉0.5％，可溶性中间相沥青粉10％、中质洗油3％、吡啶1％、N，N-二甲基甲酰胺2％、SiC微粉1％及增碳剂焦粉0.5％。其中，烧结镁砂的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占30％、1≤粒径≤2mm占40％、0.074＜粒径＜1mm占20％、粒径≤0.074mm占10％，废旧镁砖的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占30％、1≤粒径≤2mm占40％、0.074＜粒径＜1mm占20％、粒径≤0.074mm占10％；可溶性中间相沥青粉的粒径0～0.088mm、SiC微粉的粒径为0≤粒径≤0.074mm、增碳剂的粒径焦粉为0～1mm、铝粉的粒径为0～0.074mm；同时，烧结镁砂和废旧镁砖中全铁的重量百分含量为2％。

上述环保型转炉大面修补料的制备方法，包括以下几个步骤：

1)先将回收的废旧镁砖拣选，清除表面的杂质，并将其进行预粉碎；

2)再将预粉碎的废旧镁砖与烧结镁砂按预定的重量百分比混合均匀得到混合原料；

3)将混合原料进行粉碎，筛选分成三种粒径，按粒径级配1≤粒径≤3mm占70％、0.074＜粒径＜1mm占20％、粒径≤0.074mm占10％；

4)按预定质量百分比将可溶性中间相沥青粉、中质洗油加入到吡啶、N，N-二甲基甲酰胺中，进行充分搅拌溶解形成流体，搅拌溶解时间不小于1小时。

5)将SiC微粉、烧结剂铝粉以及增碳剂焦粉和步骤2)中得到的混合原料颗粒在搅拌机中混合均匀，在搅拌过程中加入步骤4)中得到的流体中，搅拌1.5小时以上即可进行装包或施工使用。

该修补料经试验：流动性指数85、烧结时间13min、常温耐压强度32MPa。

实施例2

组分按重量百分比计为：烧结镁砂60％、废镁砖20％、铝粉0.3％，可溶性中间相沥青粉13％、中质洗油2％、吡啶3％、N，N-二甲基甲酰胺1％、SiC微粉0.4％及增碳剂焦粉0.3％。其中，烧结镁砂的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占15％、1≤粒径≤2mm占40％、0.074＜粒径＜1mm占25％、粒径≤0.074mm占20％，废旧镁砖的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占15％、1≤粒径≤2mm占40％、0.074＜粒径＜1mm占25％、粒径≤0.074mm占20％；可溶性中间相沥青粉的粒径0～0.070mm、SiC微粉的粒径为0≤粒径≤0.060mm、增碳剂的粒径焦粉为0～0.8mm、铝粉的粒径为0～0.060mm；同时，烧结镁砂和废旧镁砖中全铁的重量百分含量为3％。

上述环保型转炉大面修补料的制备方法，包括以下几个步骤：

2)先将回收的废旧镁砖拣选，清除表面的杂质，并将其进行预粉碎；

2)再将预粉碎的废旧镁砖与烧结镁砂按预定的重量百分比混合均匀得到混合原料；

5)将混合原料进行粉碎，筛选分成三种粒径，按粒径级配1≤粒径≤3mm占50％、0.074＜粒径＜1mm占20％、粒径≤0.074mm占30％；

6)按预定质量百分比将可溶性中间相沥青粉、中质洗油加入到吡啶、N，N-二甲基甲酰胺中，进行充分搅拌溶解形成流体，搅拌溶解时间不小于1小时。

5)将SiC微粉、烧结剂铝粉以及增碳剂焦粉和步骤2)中得到的混合原料颗粒在搅拌机中混合均匀，在搅拌过程中加入步骤4)中得到的流体中，搅拌1.5小时以上即可进行装包或施工使用。

该修补料经试验：流动性指数81、烧结时间15min、常温耐压强度35MPa。

实施例3

组分按重量百分比计为：烧结镁砂40％、废镁砖40％、铝粉0.5％，可溶性中间相沥青粉12％、中质洗油2％、吡啶2％、N，N-二甲基甲酰胺3％、SiC微粉0.1％及增碳剂焦粉0.4％。其中，烧结镁砂的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占25％、1≤粒径≤2mm占30％、0.074＜粒径＜1mm占25％、粒径≤0.074mm占20％，废旧镁砖的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占25％、1≤粒径≤2mm占30％、0.074＜粒径＜1mm占25％、粒径≤0.074mm占20％；可溶性中间相沥青粉的粒径0～0.088mm、SiC微粉的粒径为0≤粒径≤0.074mm、增碳剂的粒径焦粉为0～1mm、铝粉的粒径为0～0.074mm；同时，烧结镁砂和废旧镁砖中全铁的重量百分含量为1％。

上述环保型转炉大面修补料的制备方法，包括以下几个步骤：

3)先将回收的废旧镁砖拣选，清除表面的杂质，并将其进行预粉碎；

2)再将预粉碎的废旧镁砖与烧结镁砂按预定的重量百分比混合均匀得到混合原料；

7)将混合原料进行粉碎，筛选分成三种粒径，按粒径级配1≤粒径≤3mm占80％、0.074＜粒径＜1mm占10％、粒径≤0.074mm占10％；

8)按预定质量百分比将可溶性中间相沥青粉、中质洗油加入到吡啶、N，N-二甲基甲酰胺中，进行充分搅拌溶解形成流体，搅拌溶解时间不小于1小时。

5)将SiC微粉、烧结剂铝粉以及增碳剂焦粉和步骤2)中得到的混合原料颗粒在搅拌机中混合均匀，在搅拌过程中加入步骤4)中得到的流体中，搅拌1.5小时以上即可进行装包或施工使用。

该修补料经试验：流动性指数90、烧结时间9min、常温耐压强度29MPa。

实施例4

组分按重量百分比计为：烧结镁砂35％、废镁砖45％、铝粉0.3％，可溶性中间相沥青粉15％、中质洗油0.5％、吡啶1％、N，N-二甲基甲酰胺2％、SiC微粉0.8及增碳剂焦粉0.4％。其中，烧结镁砂的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占15％、1≤粒径≤2mm占40％、0.074＜粒径＜1mm占25％、粒径≤0.074mm占20％，废旧镁砖的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占15％、1≤粒径≤2mm占40％、0.074＜粒径＜1mm占25％、粒径≤0.074mm占20％；可溶性中间相沥青粉的粒径0～0.070mm、SiC微粉的粒径为0≤粒径≤0.060mm、增碳剂的粒径焦粉为0～0.8mm、铝粉的粒径为0～0.060mm；同时，烧结镁砂和废旧镁砖中全铁的重量百分含量为4％。

上述环保型转炉大面修补料的制备方法，包括以下几个步骤：

4)先将回收的废旧镁砖拣选，清除表面的杂质，并将其进行预粉碎；

2)再将预粉碎的废旧镁砖与烧结镁砂按预定的重量百分比混合均匀得到混合原料；

9)将混合原料进行粉碎，筛选分成三种粒径，按粒径级配1≤粒径≤3mm占50％、0.074＜粒径＜1mm占20％、粒径≤0.074mm占30％；

10)按预定质量百分比将可溶性中间相沥青粉、中质洗油加入到吡啶、N，N-二甲基甲酰胺中，进行充分搅拌溶解形成流体，搅拌溶解时间不小于1小时。

5)将SiC微粉、烧结剂铝粉以及增碳剂焦粉和步骤2)中得到的混合原料颗粒在搅拌机中混合均匀，在搅拌过程中加入步骤4)中得到的流体中，搅拌1.5小时以上即可进行装包或施工使用。

该修补料经试验：流动性指数98、烧结时间12min、常温耐压强度30MPa。

对比例1

采用市场上的一种水系结合剂的转炉修补料：

烧结镁砂60％、回收废镁砖23％、水系结合剂含量16％、铝粉0.3％、SiC微粉0.4％、增碳剂焦粉0.3％；其中主要原料镁砂和废旧镁砖的粒径组成是：1≤粒径≤3mm占65％；0.074＜粒径＜1mm占18％；粒径≤0.074mm占17％，其中，原料镁砂和废旧镁砖中全铁的重量百分含量为1～4％，增碳剂焦粉0～1mm,铝粉的粒径为0～0.074mm。将原料按规定的质量和粒度混合均匀后，加入水系结合剂中充分搅拌，混练后达到均匀状态即可。

该修补料经试验，流动性指数88，烧结时间8min，常温耐压强度20MPa。

对比例2

采用传统的一种焦油沥青为结合剂的转炉修补料：

烧结镁砂60％、回收废镁砖22％、沥青焦油结合剂含量17％、铝粉0.3％、SiC微粉0.4％、增碳剂焦粉0.3％；其中主要原料镁砂和废旧镁砖的粒径组成是：1≤粒径≤3mm占65％；0.074＜粒径＜1mm占18％；粒径≤0.074mm占17％，其中，原料镁砂和废旧镁砖中全铁的重量百分含量为1～4％，增碳剂焦粉0～1mm,铝粉的粒径为0～0.074mm。将原料按规定的质量和粒度混合均匀后，加入沥青焦油结合剂中充分搅拌，混练后达到均匀状态即可。

该修补料经试验，流动性指数78，烧结时间28min，常温耐压强度30MPa，且有大量烟尘。

Claims (10)

1.一种转炉修补料，其特征在于：其组分按重量百分比计为：烧结镁砂30～65％、废旧镁砖10～40％、SiC微粉0.3～1％、烧结剂铝粉0.1～0.5％、溶剂0.3～10％、增碳剂焦粉0.05～0.6％及结合剂2～35％；其中，结合剂包括可溶性中间相沥青粉1～20％和中质洗油1～15％，溶剂包括吡啶0.2～6％和N，N-二甲基甲酰胺0.1～4％。

2.根据权利要求1所述转炉修补料，其特征在于：所述烧结镁砂和所述废旧镁砖中全铁重量百分比为1～4％。

3.根据权利要求1所述转炉修补料，其特征在于：所述可溶性中间相沥青粉中喹啉不溶物重量百分比低于可溶性中间相沥青粉重量的15.0％、灰分重量百分比低于可溶性中间相沥青粉重量的8.0％。

4.根据权利要求1所述转炉修补料，其特征在于：所述中质洗油的馏程为200～220℃。

5.根据权利要求1或2或3或4所述转炉修补料，其特征在于：所述烧结镁砂重量百分比为30～55％。

6.根据权利要求1或2或3或4所述转炉修补料，其特征在于：所述废旧镁砖重量百分比为15～40％。

7.根据权利要求1或2或3或4所述转炉修补料，其特征在于：所述可溶性中间相沥青粉重量百分比为1～18％，所述中质洗油重量百分比为1～13％。

8.根据权利要求1或2或3或4所述转炉修补料，其特征在于：所述烧结镁砂的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占10～30％、1≤粒径≤2mm占15～40％、0.074＜粒径＜1mm占8～25％、粒径≤0.074mm占5～20％；所述废旧镁砖的粒径组成包括2≤粒径≤4mm占10～30％、1≤粒径≤2mm占15～40％、0.074＜粒径＜1mm占8～25％、粒径≤0.074mm占5～20％。

9.根据权利要求1或2或3或4所述转炉修补料，其特征在于：所述可溶性中间相沥青粉的粒径为0≤粒径≤0.088mm，所述SiC微粉的粒径为0≤粒径≤0.074mm，所述烧结剂铝粉的粒径为0≤粒径≤0.074mm，所述增碳剂焦粉的粒径为0≤粒径≤1mm。

10.一种如权利要求1所述转炉修补料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：

1)先将回收的废旧镁砖拣选，清除表面的杂质，并将其进行预粉碎；

2)再将预粉碎的废旧镁砖与烧结镁砂按预定的重量百分比混合均匀得到混合原料；

3)将混合原料进行粉碎、筛选分成所需的混合原料颗粒，混合原料颗粒按粒径级配包括1≤粒径≤3mm占50～80％、0.074≤粒径≤1mm占10～30％、粒径≤0.074mm占5～20％；

4)按预定重量百分比将可溶性中间相沥青粉和中质洗油加入到溶剂中，进行充分搅拌溶解形成流体，搅拌溶解时间不小于1小时；

5)将SiC微粉、烧结剂铝粉以及增碳剂焦粉和步骤2)中得到的混合原料颗粒在搅拌机中混合均匀，在搅拌过程中加入步骤4)中得到的流体中，搅拌1.5小时以上即可进行装包或施工使用。