CN109809804A - 一种湿法喷注料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法喷注料及其制备方法，该湿法喷注料的组成为：30％～40％的铝钛渣、4％～30％的棕刚玉颗粒和细粉、0％～31％的矾土颗粒和细粉、0％～8％的碳化硅颗粒和细粉、9～13％的微粉、6～8％的铝酸钙水泥、0.05％～0.2％的减水剂、0.05％～0.2％的缓凝剂、0.4％～0.7％的速凝剂、0.1％～0.3％的防爆剂、5％～10％的结合剂。本发明降低了喷注料的配方成本，节约了不可再生资源高铝矾土和高耗能型的棕刚玉原料，减少了环境污染，工艺简单，实施难度低，本发明的制备方法的适用性和可行性强，适合于大规模工业生产。

Description

一种湿法喷注料及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金耐火材料技术领域，特别涉及一种高炉炉衬修复用材料及其制备方法，更具体地，涉及一种添加铝钛渣的高炉炉衬修复用湿法喷注料及其制备方法。

背景技术

通过喷涂维修高炉内衬来延长高炉寿命已经得到国际炼铁界的一致认同。目前国内采用湿法喷注技术代替以前的干法、半干法喷涂造衬技术，现有生产厂家均以降低湿法喷注料的配方成本作为竞争优势。

湿法喷注料的主料普遍选用棕刚玉或矾土类原料，其中矾土属于不可再生的矿产资源，以我国现有铝土矿保有量7亿吨为例，按照目前的开采速度我国铝土矿资源不到50年将开采殆尽。而棕刚玉是以铝矾土、焦碳(无烟煤)为主要原料，在电弧炉内经高温冶炼而成。可以看出，当棕刚玉作为湿法喷注料的主料时，不仅消耗不可再生的矿产资源，而且其加工时耗电高，成本昂贵，与高炉维修的其它手段相比，并不具有成本优势，同时也不符合国家的节能产业政策。

铝钛渣是钛铁合金冶炼过程中产生的炉渣废弃物，依照合金工艺，钛铁合金厂每天会产生与合金量相当的废渣，这些废弃物不仅占用土地资源，加剧耕地短缺的矛盾，也给企业、社会在环境治理上造成了巨大的压力。如果能够将这些废渣加以利用，不仅可以缓解大量废弃物堆积引起的环境等问题，而且也为制备低成本、高性能的耐火材料提供新的途径，具有重要的社会意义和经济效益。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种添加铝钛渣的高炉炉衬修复用湿法喷注料及其制备方法，以降低喷注料的配方成本，节约高铝矾土和高耗能型的棕刚玉原料，并减少环境污染。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种湿法喷注料，所述湿法喷注料的组成为：

30％～40％的铝钛渣、4％～30％的棕刚玉颗粒和细粉、0％～31％的矾土颗粒和细粉、0％～8％的碳化硅颗粒和细粉、9～13％的微粉、6～8％的铝酸钙水泥、0.05％～0.2％的减水剂、0.05％～0.2％的缓凝剂、0.4％～0.7％的速凝剂、0.1％～0.3％的防爆剂、5％～10％的结合剂。

进一步，所述铝钛渣的颗粒粒度为3～8mm。

进一步，所述棕刚玉颗粒和细粉中，棕刚玉颗粒的颗粒粒度为0～3mm，棕刚玉颗粒细粉的细粉粒度≤0.088mm；所述棕刚玉颗粒和细粉中的AL₂O₃的含量为94～100％。

进一步，所述矾土颗粒和细粉中，矾土颗粒的颗粒粒度为0～3mm，矾土细粉的细粉粒度≤0.088mm；所述矾土颗粒和细粉中的AL₂O₃的含量为80～100％。

进一步，所述碳化硅颗粒和细粉中，碳化硅颗粒的颗粒粒度≤1mm，碳化硅细粉的粉料粒度≤0.088mm；所述碳化硅颗粒和细粉中的SiC的含量90～100％。

进一步，所述微粉的粒度≤5μm；所述微粉为硅灰和α-Al₂O₃粉的复合微粉，其中，所述硅灰中的SiO₂的含量为90～100％，所述α-Al₂O₃粉中的Al₂O₃含量为99～100％。

进一步，所述铝酸钙水泥中的AL₂O₃含量为70～100％。

进一步，所述减水剂为无机盐类或者聚羧酸盐类。

进一步，所述缓凝剂为柠檬酸。

进一步，所述速凝剂为铝酸盐或者氢氧化物。

进一步，所述防爆剂为铝粉或者有机纤维。

进一步，所述湿法喷注料的组成为：

含量为17％、颗粒粒度为5～8mm的铝钛渣；

含量为13％、颗粒粒度为3～5mm的铝钛渣；

含量为0％、颗粒粒度为1～3mm的棕刚玉颗粒；

含量为15％、颗粒粒度为1～3mm的矾土颗粒；

含量为0％、颗粒粒度为0～1mm的棕刚玉颗粒；

含量为10％、颗粒粒度为0～1mm的矾土颗粒；

含量为4％的棕刚玉细粉；

含量为6％的矾土细粉；

含量为5％、颗粒粒度为0～1mm的碳化硅颗粒；

含量为3％的碳化硅细粉；

含量为5％的硅灰；

含量为4％的α-Al₂O₃粉；

含量为7％的铝酸钙水泥；

含量为0.05％的减水剂；

含量为0.1％的缓凝剂；

含量为0.55％的速凝剂；

含量为0.3％的防爆剂；

含量为10％的结合剂；

其中，所述微粉为所述硅灰和所述α-Al₂O₃粉的复合微粉。

进一步，所述湿法喷注料的组成为：

含量为20％、颗粒粒度为5～8mm的铝钛渣；

含量为15％、颗粒粒度为3～5mm的铝钛渣；

含量为10％、颗粒粒度为1～3mm的棕刚玉颗粒；

含量为5％、颗粒粒度为1～3mm的矾土颗粒；

含量为5％、颗粒粒度为0～1mm的棕刚玉颗粒；

含量为5％、颗粒粒度为0～1mm的矾土颗粒；

含量为7％的棕刚玉细粉；

含量为7％的矾土细粉；

含量为2％、颗粒粒度为0～1mm的碳化硅颗粒；

含量为2％的碳化硅细粉；

含量为5％的硅灰；

含量为5％的α-Al₂O₃粉；

含量为6％的铝酸钙水泥；

含量为0.2％的减水剂；

含量为0.05％的缓凝剂；

含量为0.65％的速凝剂；

含量为0.1％的防爆剂；

含量为5％的结合剂；

其中，所述微粉为所述硅灰和所述α-Al₂O₃粉的复合微粉。

进一步，所述湿法喷注料的组成为：

含量为20％、颗粒粒度为5～8mm的铝钛渣；

含量为13％、颗粒粒度为3～5mm的铝钛渣；

含量为5％、颗粒粒度为1～3mm的棕刚玉颗粒；

含量为10％、颗粒粒度为1～3mm的矾土颗粒；

含量为5％、颗粒粒度为0～1mm的棕刚玉颗粒；

含量为5％、颗粒粒度为0～1mm的矾土颗粒；

含量为7％的棕刚玉细粉；

含量为3％的矾土细粉；

含量为3％、颗粒粒度为0～1mm的碳化硅颗粒；

含量为3％的碳化硅细粉；

含量为6％的硅灰；

含量为6％的α-Al₂O₃粉；

含量为7％的铝酸钙水泥；

含量为0.2％的减水剂；

含量为0.2％的缓凝剂；

含量为0.4％的速凝剂；

含量为0.2％的防爆剂；

含量为6％的结合剂；

其中，所述微粉为所述硅灰和所述α-Al₂O₃粉的复合微粉。

进一步，所述湿法喷注料的组成为：

含量为25％、颗粒粒度为5～8mm的铝钛渣；

含量为15％、颗粒粒度为3～5mm的铝钛渣；

含量为13％、颗粒粒度为1～3mm的棕刚玉颗粒；

含量为0％、颗粒粒度为1～3mm的矾土颗粒；

含量为10％、颗粒粒度为0～1mm的棕刚玉颗粒；

含量为0％、颗粒粒度为0～1mm的矾土颗粒；

含量为7％的棕刚玉细粉；

含量为0％的矾土细粉；

含量为0％、颗粒粒度为0～1mm的碳化硅颗粒；

含量为0％的碳化硅细粉；

含量为7％的硅灰；

含量为6％的α-Al₂O₃粉；

含量为8％的铝酸钙水泥；

含量为0.05％的减水剂；

含量为0.05％的缓凝剂；

含量为0.7％的速凝剂；

含量为0.2％的防爆剂；

含量为8％的结合剂；

其中，所述微粉为所述硅灰和所述α-Al₂O₃粉的复合微粉。

一种湿法喷注料的制备方法，用于制备如上任一项所述的湿法喷注料，所述制备方法包括：

将9～13％的微粉、6～8％的铝酸钙水泥、0.05％～0.2％的减水剂、0.05％～0.2％的缓凝剂、0.1％～0.3％的防爆剂按比例备料，并在双螺旋锥形搅拌机中混合5～8分钟以制成混合粉，之后取出所述混合粉；

将30％～40％的铝钛渣、4％～30％的棕刚玉颗粒和细粉、0％～31％的矾土颗粒和细粉、0％～8％的碳化硅颗粒和细粉按比例备料，并与所述混合粉在行星式强制搅拌机中混合3～5分钟以制成半成品；

在施工现场将5％～10％的结合剂按比例备料，并加入所述半成品，在行星式强制搅拌机中混合5～10分钟搅拌均匀并送人施工管道，在施工的喷枪头部加入0.4％～0.7％的速凝剂从而完成所述湿法喷注料的制备。

从上述方案可以看出，本发明的湿法喷注料及其制备方法具有如下有益效果：

第一、本发明的湿法喷注料以铝钛渣作为部分原料，显著降低了喷注料的配方成本，有效节约了不可再生资源高铝矾土和高耗能型的棕刚玉原料；

第二、本发明将合金生产的铝钛渣回收并二次使用，不仅减少了环境污染，而且为铝钛渣的高附加值利用提供了新的方式，有利于资源的综合利用；

第三、本发明中使用的铝钛渣颗粒通过进行清理、分选、破碎和筛分等常规技术即可制得，工艺简单，实施难度低；

第四、本发明的湿法喷注料的各项性能均达到产品标准规定的指标，同时也能符合用户的使用要求，其制备方法的适用性和可行性强，适合于大规模工业生产。

附图说明

图1为本发明实施例的湿法喷注料制备方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例，是在不降低材料性能的前提下，在高炉湿法喷注料中使用铝钛渣，这些铝钛渣是经过分选和分级破碎后应用到高炉湿法喷注料中。一方面节约了部分高铝矾土或棕刚玉，达到降低配方成本的目的，另一方面通过消耗冶金废渣，起到保护环境的作用。

本发明实施例提供了一种湿法喷注料，其组成包括30％～40％的铝钛渣、4％～30％的棕刚玉颗粒和细粉、0％～31％的矾土颗粒和细粉、0％～8％的碳化硅颗粒和细粉、9～13％的微粉、6～8％的铝酸钙水泥、0.05％～0.2％的减水剂、0.05％～0.2％的缓凝剂、0.4％～0.7％的速凝剂、0.1％～0.3％的防爆剂、5％～10％的结合剂。

本发明实施例中，各组分的百分比为质量百分比，即质量比。

具体地，所述铝钛渣的颗粒粒度为3～8mm(毫米)，其中包含3～5mm和5～8mm两种颗粒粒度。在本发明实施例的湿法喷注料中，铝钛渣起到骨架支撑作用，由于铝钛渣的主成分是Al₂O₃(三氧化二铝或氧化铝)，所以铝钛渣可以代替棕刚玉和矾土类的大颗粒骨料，同时，铝钛渣中还含有部分TiO₂(二氧化钛)，从而用于高炉内衬修补时可以起到很好的护炉作用。

所述棕刚玉颗粒和细粉中，棕刚玉颗粒的颗粒粒度为0～3mm，其中包含0～1mm和1～3mm两种颗粒粒度，棕刚玉颗粒细粉的细粉粒度≤0.088mm；所述棕刚玉颗粒和细粉中的AL₂O₃的含量为94～100％。棕刚玉可提高材料的耐火度，保证喷注料的耐火性能和抗冲刷性能。

所述矾土颗粒和细粉中，矾土颗粒的颗粒粒度为0～3mm，其中包含0～1mm和1～3mm两种颗粒粒度，矾土细粉的细粉粒度≤0.088mm；所述矾土颗粒和细粉中的AL₂O₃的含量为80～100％。矾土与棕刚玉相配合，可满足不同炉容大小的湿法喷注料性能和材料的最佳性价比。

所述碳化硅颗粒和细粉中，碳化硅颗粒的颗粒粒度≤1mm，碳化硅细粉的粉料粒度≤0.088mm；所述碳化硅颗粒和细粉中的SiC(碳化硅)的含量90～100％。加入碳化硅可以提高材料的耐磨性和导热性，改善材料的抗剥落性和抗侵蚀性，满足高炉不同部位的使用要求。

所述微粉的粒度≤5μm(微米)；所述微粉为硅灰和α-Al₂O₃粉的复合微粉，其中，所述硅灰中的SiO₂的含量为90～100％，所述α-Al₂O₃粉中的Al₂O₃含量为99～100％。该复合微粉可以填充微孔隙，提高喷注料的流动性和体积密度，降低显气孔率，促进材料的烧结，从而可降低水泥用量，显著提高喷注料的中高温强度。

所述铝酸钙水泥中的AL₂O₃含量为70～100％。本发明实施例中的铝酸钙水泥为纯铝酸钙水泥，可采用硬化时间不同的快慢类型进行复配，适应不同季节和不同施工环境的温度变化，满足材料的硬化性能要求。

所述减水剂为无机盐类或者聚羧酸盐类。选用合适的高效减水剂，可以在降低材料的加水量时增加材料在输送管道内的流动性。

所述缓凝剂为柠檬酸，确保材料在长距离输送时不发生凝固，从而堵塞管道

所述速凝剂为铝酸盐或者氢氧化物，可以使喷注料喷射时快速凝固，不流淌、不坍塌、反弹少。

所述防爆剂为铝粉或者有机纤维。添加防爆剂可使材料在不降低施工性能、使用性能的前提下，确保快速烘烤不爆裂。

图1示出了上述湿法喷注料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1、将9～13％的微粉、6～8％的铝酸钙水泥、0.05％～0.2％的减水剂、0.05％～0.2％的缓凝剂、0.1％～0.3％的防爆剂按比例备料，并在双螺旋锥形搅拌机中混合5～8分钟以制成混合粉，之后取出所述混合粉；

步骤2、将30％～40％的铝钛渣、4％～30％的棕刚玉颗粒和细粉、0％～31％的矾土颗粒和细粉、0％～8％的碳化硅颗粒和细粉按比例备料，并与所述混合粉在行星式强制搅拌机中混合3～5分钟以制成半成品；

步骤3、在施工现场将5％～10％的结合剂按比例备料，并加入所述半成品，在行星式强制搅拌机中混合5～10分钟搅拌均匀并送人施工管道，在施工的喷枪头部加入0.4％～0.7％的速凝剂从而完成所述湿法喷注料的制备。

表1为本发明提供的4个具体实施例的湿法喷注料各成分的组成(按质量比计量)，以及对应的主要技术指标。该技术指标的获取方式为，将混合好的喷注料在40mm×40mm×160mm的标准模具中浇注成型，按照国家标准中的规定测定耐压强度、线变化率、体积密度等性能指标。

表1湿法喷注料的各实施例组分及技术指标

本发明实施例的湿法喷注料及其制备方法具有如下有益效果：

第一、以铝钛渣作为部分原料，显著降低了喷注料的配方成本，有效节约了不可再生资源高铝矾土和高耗能型的棕刚玉原料；

第二、将合金生产的铝钛渣回收并二次使用，不仅减少了环境污染，而且为铝钛渣的高附加值利用提供了新的方式，有利于资源的综合利用；

第三、所使用的铝钛渣颗粒通过进行清理、分选、破碎和筛分等常规技术即可制得，工艺简单，实施难度低；

第四、本发明的湿法喷注料的各项性能均达到产品标准规定的指标，同时也能符合用户的使用要求，其制备方法的适用性和可行性强，适合于大规模工业生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种湿法喷注料，其特征在于，所述湿法喷注料的组成为：

30％～40％的铝钛渣、4％～30％的棕刚玉颗粒和细粉、0％～31％的矾土颗粒和细粉、0％～8％的碳化硅颗粒和细粉、9～13％的微粉、6～8％的铝酸钙水泥、0.05％～0.2％的减水剂、0.05％～0.2％的缓凝剂、0.4％～0.7％的速凝剂、0.1％～0.3％的防爆剂、5％～10％的结合剂。

2.根据权利要求1所述的湿法喷注料，其特征在于：

所述铝钛渣的颗粒粒度为3～8mm。

3.根据权利要求1所述的湿法喷注料，其特征在于：

所述棕刚玉颗粒和细粉中，棕刚玉颗粒的颗粒粒度为0～3mm，棕刚玉颗粒细粉的细粉粒度≤0.088mm；所述棕刚玉颗粒和细粉中的AL₂O₃的含量为94～100％；

所述矾土颗粒和细粉中，矾土颗粒的颗粒粒度为0～3mm，矾土细粉的细粉粒度≤0.088mm；所述矾土颗粒和细粉中的AL₂O₃的含量为80～100％。

4.根据权利要求1所述的湿法喷注料，其特征在于：

所述碳化硅颗粒和细粉中，碳化硅颗粒的颗粒粒度≤1mm，碳化硅细粉的粉料粒度≤0.088mm；所述碳化硅颗粒和细粉中的SiC的含量90～100％；

所述微粉的粒度≤5μm；所述微粉为硅灰和α-Al₂O₃粉的复合微粉，其中，所述硅灰中的SiO₂的含量为90～100％，所述α-Al₂O₃粉中的Al₂O₃含量为99～100％；

所述铝酸钙水泥中的AL₂O₃含量为70～100％。

5.根据权利要求1所述的湿法喷注料，其特征在于：

所述减水剂为无机盐类或者聚羧酸盐类；

所述缓凝剂为柠檬酸；

所述速凝剂为铝酸盐或者氢氧化物；

所述防爆剂为铝粉或者有机纤维。

6.根据权利要求1至5任一项所述的湿法喷注料，其特征在于，所述湿法喷注料的组成为：

含量为17％、颗粒粒度为5～8mm的铝钛渣；

含量为13％、颗粒粒度为3～5mm的铝钛渣；

含量为0％、颗粒粒度为1～3mm的棕刚玉颗粒；

含量为15％、颗粒粒度为1～3mm的矾土颗粒；

含量为0％、颗粒粒度为0～1mm的棕刚玉颗粒；

含量为10％、颗粒粒度为0～1mm的矾土颗粒；

含量为4％的棕刚玉细粉；

含量为6％的矾土细粉；

含量为5％、颗粒粒度为0～1mm的碳化硅颗粒；

含量为3％的碳化硅细粉；

含量为5％的硅灰；

含量为4％的α-Al₂O₃粉；

含量为7％的铝酸钙水泥；

含量为0.05％的减水剂；

含量为0.1％的缓凝剂；

含量为0.55％的速凝剂；

含量为0.3％的防爆剂；

含量为10％的结合剂；

其中，所述微粉为所述硅灰和所述α-Al₂O₃粉的复合微粉。

7.根据权利要求1至5任一项所述的湿法喷注料，其特征在于，所述湿法喷注料的组成为：

含量为20％、颗粒粒度为5～8mm的铝钛渣；

含量为15％、颗粒粒度为3～5mm的铝钛渣；

含量为10％、颗粒粒度为1～3mm的棕刚玉颗粒；

含量为5％、颗粒粒度为1～3mm的矾土颗粒；

含量为5％、颗粒粒度为0～1mm的棕刚玉颗粒；

含量为5％、颗粒粒度为0～1mm的矾土颗粒；

含量为7％的棕刚玉细粉；

含量为7％的矾土细粉；

含量为2％、颗粒粒度为0～1mm的碳化硅颗粒；

含量为2％的碳化硅细粉；

含量为5％的硅灰；

含量为5％的α-Al₂O₃粉；

含量为6％的铝酸钙水泥；

含量为0.2％的减水剂；

含量为0.05％的缓凝剂；

含量为0.65％的速凝剂；

含量为0.1％的防爆剂；

含量为5％的结合剂；

其中，所述微粉为所述硅灰和所述α-Al₂O₃粉的复合微粉。

8.根据权利要求1至5任一项所述的湿法喷注料，其特征在于，所述湿法喷注料的组成为：

含量为20％、颗粒粒度为5～8mm的铝钛渣；

含量为13％、颗粒粒度为3～5mm的铝钛渣；

含量为5％、颗粒粒度为1～3mm的棕刚玉颗粒；

含量为10％、颗粒粒度为1～3mm的矾土颗粒；

含量为5％、颗粒粒度为0～1mm的棕刚玉颗粒；

含量为5％、颗粒粒度为0～1mm的矾土颗粒；

含量为7％的棕刚玉细粉；

含量为3％的矾土细粉；

含量为3％、颗粒粒度为0～1mm的碳化硅颗粒；

含量为3％的碳化硅细粉；

含量为6％的硅灰；

含量为6％的α-Al₂O₃粉；

含量为7％的铝酸钙水泥；

含量为0.2％的减水剂；

含量为0.2％的缓凝剂；

含量为0.4％的速凝剂；

含量为0.2％的防爆剂；

含量为6％的结合剂；

其中，所述微粉为所述硅灰和所述α-Al₂O₃粉的复合微粉。

9.根据权利要求1至5任一项所述的湿法喷注料，其特征在于，所述湿法喷注料的组成为：

含量为25％、颗粒粒度为5～8mm的铝钛渣；

含量为15％、颗粒粒度为3～5mm的铝钛渣；

含量为13％、颗粒粒度为1～3mm的棕刚玉颗粒；

含量为0％、颗粒粒度为1～3mm的矾土颗粒；

含量为10％、颗粒粒度为0～1mm的棕刚玉颗粒；

含量为0％、颗粒粒度为0～1mm的矾土颗粒；

含量为7％的棕刚玉细粉；

含量为0％的矾土细粉；

含量为0％、颗粒粒度为0～1mm的碳化硅颗粒；

含量为0％的碳化硅细粉；

含量为7％的硅灰；

含量为6％的α-Al₂O₃粉；

含量为8％的铝酸钙水泥；

含量为0.05％的减水剂；

含量为0.05％的缓凝剂；

含量为0.7％的速凝剂；

含量为0.2％的防爆剂；

含量为8％的结合剂；

其中，所述微粉为所述硅灰和所述α-Al₂O₃粉的复合微粉。

10.一种湿法喷注料的制备方法，用于制备如权利要求1至9任一项所述的湿法喷注料，其特征在于，所述制备方法包括：

将9～13％的微粉、6～8％的铝酸钙水泥、0.05％～0.2％的减水剂、0.05％～0.2％的缓凝剂、0.1％～0.3％的防爆剂按比例备料，并在双螺旋锥形搅拌机中混合5～8分钟以制成混合粉，之后取出所述混合粉；

将30％～40％的铝钛渣、4％～30％的棕刚玉颗粒和细粉、0％～31％的矾土颗粒和细粉、0％～8％的碳化硅颗粒和细粉按比例备料，并与所述混合粉在行星式强制搅拌机中混合3～5分钟以制成半成品；

在施工现场将5％～10％的结合剂按比例备料，并加入所述半成品，在行星式强制搅拌机中混合5～10分钟搅拌均匀并送人施工管道，在施工的喷枪头部加入0.4％～0.7％的速凝剂从而完成所述湿法喷注料的制备。