CN110171960A - 一种高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥及其制备方法 - Google Patents

一种高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥及其制备方法，由A组份和B组份组成；所述A组份包括：再生刚玉料、再生碳化硅、钛白粉、软质粘土、氮化硅铁、冶金焦炭、石英和含碳树脂粉；所述B组份为结合剂，所述结合剂为改性聚合物PN‑88；再生刚玉料中Al2O3含量≥90wt％，再生碳化硅中SiC含量≥90wt％。本发明的炮泥使用再生刚玉料、再生碳化硅，降低炮泥成本，促进高耗能资源的再利用；炮泥以改性聚合物PN‑88为粘合剂，高炉出铁作业现场无烟气，有利于人员健康和环境保护；发明的炮泥易钻孔、抗高温渣铁侵蚀和冲刷性能好。

Description

一种高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及高炉炼铁用耐火材料技术领域。具体地说是一种高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥及其制备方法。
背景技术
钢铁工业是我国的基础性工业，在国民经济中起着重要作用。高炉是炼铁生产的主要设备。出铁口起排出铁水和炉渣的作用，是高炉的一个极重要的组成部分。炮泥是用来堵塞高炉出铁口的关键的功能耐火材料，它具有三大功能：出铁末期堵塞铁口，排放炉内的熔融渣铁，通过形成蘑菇状的泥包结构保护出铁口周围炉缸耐火材料免受渣铁的侵蚀和磨损。
相较于有水炮泥，无水炮泥具有强度高、耐侵蚀、微膨胀等优点，故时下大中型高炉普遍使用无水炮泥。但目前高炉出铁口普遍使用的无水炮泥，主要是以高能耗的棕刚玉、高铝矾土、碳化硅和氮化硅为原料，因而吨铁成本高；现有无水炮泥且多以非环保的普通煤焦油和煤焦油沥青为结合剂，出铁口较高的温度使焦油、沥青等固化以后形成的结构使得炮泥难于钻孔出铁，同时焦油及沥青所带来的较高的苯并芘等有害物质对环境造成了污染。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种成本较低、易钻孔、耐渣铁侵蚀和冲刷性能好的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，由A组份和B组份组成；所述A组份包括：再生刚玉料、再生碳化硅、钛白粉、软质粘土、氮化硅铁、冶金焦炭、石英和含碳树脂粉；所述B组份为结合剂，所述结合剂为改性聚合物PN-88；再生刚玉料中Al2O3含量≥90wt％，再生碳化硅中SiC含量≥90wt％。
上述高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，所述A组份和B组份按重量份组成为：A组份为80-95份；所述B组份为5-20份。
上述高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，再生刚玉料是由粒度大于1mm且小于或等于3mm的再生刚玉料以及粒度大于0mm且小于或等于1mm的再生刚玉料组成；所述再生碳化硅是由粒度大于0mm且小于或等于0.088mm的再生碳化硅以及粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的再生碳化硅组成，或者所述再生碳化硅是由粒度大于0mm且小于或等于0.088mm的再生碳化硅、粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的再生碳化硅以及粒度大于1mm且小于或等于2mm的再生碳化硅组成。
上述高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，所述钛白粉的粒度小于或等于0.088mm；所述软质粘土和氮化硅铁的粒度均小于或等于0.088mm；所述冶金焦炭的粒度大于0mm且小于或等于1mm；所述石英的粒度大于0mm且小于或等于0.22mm；所述含碳树脂粉的粒度大于0mm且小于或等于0.1mm。
上述高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，所述A组份由如下重量份组成：粒度大于1mm且小于或等于3mm的再生刚玉料为15-40重量份；粒度大于0mm且小于或等于1mm的再生刚玉料和粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的再生碳化硅总共为15-30重量份；钛白粉为5-20重量份；再生碳化硅粉为5-15重量份；软质粘土为5-15重量份；氮化硅铁粉为5-10重量份；冶金焦炭为5-20重量份；石英为3-6重量份；含碳树脂粉为2-5重量份。
上述高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，所述改性聚合物PN-88为在25℃条件下，动力粘度为1150～1200厘泊,800℃×7min检测残炭为23wt％的石油树脂，且苯并芘含量小于100ppm。
上述高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，所述A组份和B组份按重量份组成为：A组份为88份；所述B组份为12份。
上述高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，所述A组份由如下重量份组成：粒度大于1mm且小于或等于3mm的再生刚玉料和粒度大于1mm且小于或等于2mm的再生碳化硅总共为20重量份；粒度大于0mm且小于或等于1mm的再生刚玉料和粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的再生碳化硅总共为17重量份；钛白粉为12重量份；粒度大于0mm且小于或等于0.088mm的再生碳化硅粉为7重量份；软质粘土为5重量份；氮化硅铁粉为10重量份；冶金焦炭为8重量份；石英为3.8重量份；含碳树脂粉为4.2重量份；改性聚合物PN-88为13重量份。
高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥的制备方法，炮泥生产设备为具有加热功能和搅拌功能的搅拌机，先将按照权利要求1配方比例称量的粒度为1-3mm和粒度为0.088-1mm颗粒料投入搅拌机内，搅拌混合3分钟后加入配方比例的改性聚合物PN-88,搅拌5分钟以后再加入预先混合的所有细粉料，搅拌10分钟，取样检测炮泥马夏值，出锅放料；搅拌过程中，锅内物料温度保持在25～35℃。
上述高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥的制备方法，改性聚合物PN-88中苯并芘含量小于30ppm。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
1、使用再生刚玉料、再生碳化硅，耗能低，节约能源；由于采用了再生料，相较于新原料，成本较低；同时使用后废弃的刚玉料、碳化硅等变废为宝，减少环境污染，利企、利国、利民。
2、以改性聚合物PN-88为粘合剂，炮泥生产现场和使用炮泥的高炉作业现场无烟气产生，极大的改善了现场作业环境，有利于人员健康和环境保护。
3、本发明设计的环保型无水炮泥具有合适的强度，既保证出铁口安全，又容易钻孔，平均每次开铁口用钻头仅为1个；抗高温渣铁侵蚀和冲刷性能好。
具体实施方式
实施例1
本实施例的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥由如下组份组成(再生刚玉料中Al2O3含量≥90wt％，再生碳化硅中SiC含量≥90wt％)：
再生刚玉料 粒度大于1mm且小于或等于3mm 20kg
再生刚玉料 粒度大于0mm且小于或等于1mm 10kg
再生碳化硅 粒度大于0.088mm且小于或等于1mm 5kg
钛白粉 粒度小于或等于0.088mm 10kg
再生碳化硅粉 粒度小于或等于0.088mm 9kg
软质粘土 粒度小于或等于0.088mm 6kg
氮化硅铁粉 粒度小于或等于0.088mm 8kg
冶金焦炭 粒度大于0mm且小于或等于1mm 10kg
石英粉 粒度大于0mm且小于或等于0.22mm 5kg
含碳树脂粉 粒度大于0mm且小于或等于0.1mm 3.5kg
改性聚合物PN-88 液体 13.5kg
其制备方法步骤如下：
1、先按照配方比例称量粒度大于1mm且小于或等于3mm的再生刚玉料、粒度大于0mm且小于或等于1mm的再生刚玉料以及粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的再生碳化硅，投入搅拌机内，搅拌混合3分钟；
2、加入配方比例的改性聚合物PN-88,搅拌5分钟；
3、将细粉料钛白粉、粒度小于或等于0.088mm的再生碳化硅粉、软质粘土、氮化硅铁粉、冶金焦炭、石英粉和含碳树脂粉预先混合，然后加入到步骤2得到混合物中，搅拌10分钟；
4、取样检测炮泥马夏值，出锅放料。搅拌过程中，锅内物料温度保持在25～35℃。
所制备的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥的理化指标如表1所示：
表1
本实施例在国外A钢厂两座1850m3高炉出铁口使用效果：平均吨铁炮泥消耗量0.58kg，平均每次开铁口用钻头1个，平均铁口深度3.0米，现场使用无烟气和灰尘。
实施例2
本实施例的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥由如下组份组成(再生刚玉料中Al2O3含量≥90wt％，再生碳化硅中SiC含量≥90wt％)：
再生刚玉料 粒度大于1mm且小于或等于3mm 15kg
再生碳化硅 粒度大于1mm且小于或等于2mm 5kg
再生刚玉料 粒度大于0mm且小于或等于1mm 13kg
再生碳化硅 粒度大于0.088mm且小于或等于1mm 4kg
钛白粉 粒度小于或等于0.088mm 12kg
再生碳化硅粉 粒度小于或等于0.088mm 7kg
软质粘土 粒度小于或等于0.088mm 5kg
氮化硅铁粉 粒度小于或等于0.088mm 10kg
冶金焦炭 粒度大于0mm且小于或等于1mm 8kg
石英 粒度大于0mm且小于或等于0.22mm 3.8kg
含碳树脂粉 粒度大于0mm且小于或等于0.1mm 4.2kg
改性聚合物PN-88 液体 13kg
其制备方法步骤如下：
1、先按照配方比例称量粒度大于1mm且小于或等于3mm的再生刚玉料、粒度大于0mm且小于或等于1mm的再生刚玉料以及粒度大于0.088mm且小于或等于2mm的再生碳化硅，投入搅拌机内，搅拌混合3分钟；
2、加入配方比例的改性聚合物PN-88,搅拌5分钟；
3、将细粉料钛白粉、粒度小于或等于0.088mm的再生碳化硅粉、软质粘土、氮化硅铁粉、冶金焦炭、石英粉和含碳树脂粉预先混合，然后加入到步骤2得到混合物中，搅拌10分钟；
4、取样检测炮泥马夏值，出锅放料。搅拌过程中，锅内物料温度保持在25～35℃。
所制备的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥的理化指标如表2所示：
表2
本实施例在国外某钢厂2300m3高炉出铁口使用效果：平均吨铁炮泥消耗量0.5kg，平均每次开铁口用钻头1个，平均铁口深度3.5米，现场使用无烟气和灰尘。
实施例3
本实施例的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥由如下组份组成(再生刚玉料中Al2O3含量≥90wt％，再生碳化硅中SiC含量≥90wt％)：
再生刚玉料 粒度大于1mm且小于或等于3mm 19kg
再生刚玉料 粒度大于0mm且小于或等于1mm 11kg
再生碳化硅 粒度大于0.088mm且小于或等于1mm 7kg
钛白粉 粒度小于或等于0.088mm 7kg
再生碳化硅粉 粒度小于或等于0.088mm 10kg
软质粘土 粒度小于或等于0.088mm 5kg
氮化硅铁粉 粒度小于或等于0.088mm 13kg
冶金焦炭 粒度大于0mm且小于或等于1mm 10kg
石英 粒度大于0mm且小于或等于0.22mm 3kg
含碳树脂粉 粒度大于0mm且小于或等于0.1mm 2.5kg
改性聚合物PN-88 液体 12.5kg
其制备方法步骤如下：
1、先按照配方比例称量粒度大于1mm且小于或等于3mm的再生刚玉料、粒度大于0mm且小于或等于1mm的再生刚玉料以及粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的再生碳化硅，投入搅拌机内，搅拌混合3分钟；
2、加入配方比例的改性聚合物PN-88,搅拌5分钟；
3、将细粉料钛白粉、粒度小于或等于0.088mm的再生碳化硅粉、软质粘土、氮化硅铁粉、冶金焦炭、石英粉和含碳树脂粉预先混合，然后加入到步骤2得到混合物中，搅拌10分钟；
4、取样检测炮泥马夏值，出锅放料。搅拌过程中，锅内物料温度保持在25～35℃。
所制备的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥的理化指标如表3所示：
表3
本实施例在国外某钢厂5000m3高炉使用效果：平均吨铁炮泥消耗量0.35kg，平均每次开铁口用钻头1个，平均铁口深度3.9米，现场使用无烟气和灰尘。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，其特征在于，由A组份和B组份组成；所述A组份包括：再生刚玉料、再生碳化硅、钛白粉、软质粘土、氮化硅铁、冶金焦炭、石英和含碳树脂粉；所述B组份为结合剂，所述结合剂为改性聚合物PN-88；再生刚玉料中Al2O3含量≥90wt％，再生碳化硅中SiC含量≥90wt％。
2.根据权利要求1所述的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，其特征在于，所述A组份和B组份按重量份组成为：A组份为80-95份；所述B组份为5-20份。
3.根据权利要求2所述的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，其特征在于，再生刚玉料是由粒度大于1mm且小于或等于3mm的再生刚玉料以及粒度大于0mm且小于或等于1mm的再生刚玉料组成；所述再生碳化硅是由粒度大于0mm且小于或等于0.088mm的再生碳化硅以及粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的再生碳化硅组成，或者所述再生碳化硅是由粒度大于0mm且小于或等于0.088mm的再生碳化硅、粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的再生碳化硅以及粒度大于1mm且小于或等于2mm的再生碳化硅组成。
4.根据权利要求3所述的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，其特征在于，所述钛白粉的粒度小于或等于0.088mm；所述软质粘土和氮化硅铁的粒度均小于或等于0.088mm；所述冶金焦炭的粒度大于0mm且小于或等于1mm；所述石英的粒度大于0mm且小于或等于0.22mm；所述含碳树脂粉的粒度大于0mm且小于或等于0.1mm。
5.根据权利要求4所述的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，其特征在于，所述A组份由如下重量份组成：粒度大于1mm且小于或等于3mm的再生刚玉料为15-40重量份；粒度大于0mm且小于或等于1mm的再生刚玉料和粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的再生碳化硅总共为15-30重量份；钛白粉为5-20重量份；再生碳化硅粉为5-15重量份；软质粘土为5-15重量份；氮化硅铁粉为5-10重量份；冶金焦炭为5-20重量份；石英为3-6重量份；含碳树脂粉为2-5重量份。
6.根据权利要求1-5任一所述的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，其特征在于，所述改性聚合物PN-88为在25℃条件下，动力粘度为1150～1200厘泊,800℃×7min检测残炭为23wt％的石油树脂，且苯并芘含量小于100ppm。
7.根据权利要求1-5任一所述的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，其特征在于，所述A组份和B组份按重量份组成为：A组份为88份；所述B组份为12份。
8.根据权利要求5所述的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥，其特征在于，所述A组份由如下重量份组成：粒度大于1mm且小于或等于3mm的再生刚玉料和粒度大于1mm且小于或等于2mm的再生碳化硅总共为20重量份；粒度大于0mm且小于或等于1mm的再生刚玉料和粒度大于0.088mm且小于或等于1mm的再生碳化硅总共为17重量份；钛白粉为12重量份；粒度大于0mm且小于或等于0.088mm的再生碳化硅粉为7重量份；软质粘土为5重量份；氮化硅铁粉为10重量份；冶金焦炭为8重量份；石英为3.8重量份；含碳树脂粉为4.2重量份；改性聚合物PN-88为13重量份。
9.高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥的制备方法，其特征在于，炮泥生产设备为具有加热功能和搅拌功能的搅拌机，先将按照权利要求1配方比例称量的粒度为1-3mm和粒度为0.088-1mm颗粒料投入搅拌机内，搅拌混合3分钟后加入配方比例的改性聚合物PN-88,搅拌5分钟以后再加入预先混合的所有细粉料，搅拌10分钟，取样检测炮泥马夏值，出锅放料；搅拌过程中，锅内物料温度保持在25～35℃。
10.根据权利要求9所述的高炉用易钻孔环保型节能无水炮泥的制备方法，其特征在于，改性聚合物PN-88中苯并芘含量小于30ppm。
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