CN110183213A - 一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬及其制备方法，所述添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬的配合料包括以下重量百分数的组分：废弃镁钙砖回收料15‑25％、镁钙砂20‑35％、电熔镁砂20‑40％、镁橄榄石10‑20％、添加物5‑10％、热震稳定剂1‑5％、防水化处理剂1‑5％、复合粘结剂1‑5％、粉尘抑制剂0.1‑2％以及粘土1‑3％。各组分内部还需要按粒径进行相应的配比；所述工作衬的制备方法包括：主要原料的准备、配合料的制备和存储、现场实施过程和上线使用。所制备的工作衬体积密度为1.5‑2.8g/cm3，110℃×24h耐压强度为2.5‑6MPa，1550℃×3h耐压强度为6‑13MPa，耐火度大于1700℃，线变化率为‑3.5％～+3.5％，实际使用寿命大于30h。本发明具有寿命长、抗热震性好、夹杂物吸附能力强以及良好的抗熔渣侵蚀性能的特点。
Description
技术领域
本发明涉及属于炼钢连铸用耐火材料技术领域，尤其涉及一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬及其制备方法。
背景技术
中间包是连铸工艺流程中位于钢包和结晶器之间的过渡容器。随着技术的进步，目前中间包钢水已开始应用中间包保温技术、氩气密封、氩气搅拌技术。这些技术应用的共同目标即是清除钢液中非金属夹杂物、防止二次氧化、减轻耐火材料对钢液的侵蚀及中包渣的卷入。中间包干式料是近些年发展起来的新一代工作衬用耐火材料，相对于传统的涂抹料，中间包干式料可以在一定程度上节省炼钢成本和提高劳动生产效率，同时具有间接的经济效益。随着钢铁用户对钢质要求的不断提高，特别是特种钢的生产，干式料相对于传统的涂抹料工作衬具有更好的净化钢水作用。因而，开发新型的干式料工作衬对于生产高品质钢具有重要意义。
传统的干式料制备中，如“环保型连铸中间包干式料及其制备方法”(CN200810121599.9)，以电熔镁砂为主要原料，外加α-Al2O3、SiO2、CaO和树脂添加剂，该专利技术制得的中间包虽然具有强度高、寿命长以及耐侵蚀的特点，但是结合剂中采用树脂，对环境仍有一定的污染。“一种环保型干式料配方”(CN200910095277.6)，以镁砂为主要原料，外加废镁碳砖颗粒、糖类复合结合剂、助烧剂、抗氧化剂。该专利技术制得的中间包具有抗侵蚀性能好、易解体、使用寿命长、无有毒有害气体产生、对环境无污染的特点，但是其在烘烤过程中易开裂垮塌。“一种长寿命环保中间包干式料”(CN105418082A)，该发明以电熔镁砂为主要原料，选择松香和含水硅酸盐作为复合结合剂，虽然解决了因树脂结合剂烘烤产生的有害刺激性气体以及不利于洁净炼钢和环保要求等问题，但该干式料使用过程中结构致密和保温性能较差。“一种环保自流式中间包干式料及其制备方法”(CN200910131217.5)，该发明以镁砂或镁钙砂或镁橄榄石为主要原料，并添加无机结合剂和复合添加剂，其中选择无机结合剂主要有钠盐和镁盐组成，复合添加剂主要由白粘土、红粘土、广西白泥、硼砂、硼玻璃中的至少两种组成。“一种加氢氧化铝的中间包镁质干式料”(CN200810234855.5)，该专利中以镁砂为主要原料，添加氢氧化铝微粉和结合剂进行成形，生成的活性氧化铝在900℃后与镁砂细粉发生尖晶石反应，形成大量微细镁铝尖晶石，报道称该专利技术可显著提高干式料对钢水、钢渣的抗渗透作用。“一种镁钙质干式料及其制备方法”(CN201710758729.9)，该专利技术采用活性氧化镁和废弃镁钙砖骨料为主要原料，以粒状氧化镁、复合结合剂、添加剂、锆酸盐以及溶胶为添加原料。报道称该专利产品对使用者和环境不会造成不良影响，具有高致密度、高导热性能以及强度高等特点。“一种中间包干式料及其制备方法”(CN201611094128.4)，该专利技术公开了一种以镁砂和废镁砖为主要原料，以树脂粉和硼酸为结合剂制备干式料中间包。该报道称提供的中间包干式料具有寿命长，强度高，易解体，不产生有害气体的优点。“一种中间包用钙质干式料及其制备方法”(CN201710345042.2)，该专利技术中干式料主要组成为石灰颗粒、石灰石粉、锰酸钙粉以及钴酸钙粉，添加剂组成为钌酸钙粉和氢氧化钙微粉，结合剂组成为氯化钙和一氧化锰粉。报道称该钙质干式料中间包具有节约能源、保温性好以及耐侵蚀等优点。总体而言，从已经报道的专利来看，各种干式料或多或少存在结合剂烘烤过程中对环境产生污染，使用过程中可施工性差，强度低以及不能长时间满足使用要求等缺点，这些缺点制约了干式料中间包的大规模使用。因此，研究和开发性能更好的中间包用干式料组成对于洁净钢的生产具有积极作用。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬及其制备方法，所述工作衬具有寿命长、抗热震性好、夹杂物吸附能力强以及良好的抗熔渣侵蚀性能的特点。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，所用配合料包括以下组分，按重量百分比为：
废弃镁钙砖回收料15-25％、镁钙砂20-35％、电熔镁砂20-40％、镁橄榄石10-20％、添加物5-10％、热震稳定剂1-5％、防水化处理剂1-5％、复合粘结剂1-5％、粉尘抑制剂0.1-2％以及粘土1-3％。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，进一步包括下列技术特征的部分或全部：
作为上述技术方案的改进，所述废弃镁钙砖回收料：CaO>50％，MgO>32％，SiO2+Fe2O3<3％；颗粒粒径分布：3-1mm 15-35％，1-0.5mm 20-35％，0.5-0.088mm 15-25％，小于0.088mm 10-30％，合计100％。
作为上述技术方案的改进，所述镁钙砂：CaO含量控制在18-25％，MgO含量控制在65-75％，SiO2+Fe2O3<3％；颗粒粒径分布：3-1mm 15-35％，1-0.5mm 20-35％，0.5-0.088mm15-25％，小于0.088mm 10-30％，合计100％。
作为上述技术方案的改进，所述电熔镁砂：MgO>97％；颗粒粒径分布：8-5mm 1-10％，5-3mm 10-15％，3-1mm 20-30％，1-0.5mm 10-15％，0.5-0.088mm 20-25％，小于0.088mm 20-30％，合计100％。
作为上述技术方案的改进，所述镁橄榄石：MgO+SiO2>75％，Fe2O3含量小于1.5％；颗粒粒径分布：3-1mm 15-35％，1-0.5mm 20-35％，0.5-0.088mm 15-25％，小于0.088mm10-30％，合计100％。
作为上述技术方案的改进，所述添加物为珍珠岩、蛭石或膨胀铝硅空心球中的一种或几种的组合；颗粒粒径：3-1mm 25-45％，1-0.5mm 55-75％。
作为上述技术方案的改进，所述热震稳定剂为Y-ZrO2，即3-5％Y2O3稳定的ZrO2，防水化处理剂为稀土氧化物Y2O3、CeO2、La2O3、Nd2O3、Sm2O3中的一种或几种的组合。
作为上述技术方案的改进，所述复合粘结剂为麦芽糖或蔗糖与九水硅酸钠、三水合乙酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸镁、磷酸二氢钠中的一种或几种的组合。
作为上述技术方案的改进，所述粉尘抑制剂为矿物油、煤油中的一种或两种的组合；粘土为高岭土、膨润土中的一种或二种的组合。
一种如权利要求1所述的添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1主要原料准备：首先将废弃镁钙砖回收料采用颚式破碎的方式进行破碎，再进行筛分选出3-1mm和1-0.5mm颗粒；再将筛余料采用湿法球磨方法进行球磨，采用鼓风式干燥箱对浆料进行烘干，混合介质为酒精，烘烤温度为110-160℃。最后，将干燥好的浆料分级选出0.5-0.088mm和小于0.088mm颗粒料备用；所选废弃镁钙砖回收料化学组成中，需控制SiO2+Fe2O3小于3％；镁钙砂、电熔镁砂以及镁橄榄石均按要求筛分成相应粒径；
S2配合料的制备：按照废弃镁钙砖回收料15-25％、镁钙砂20-35％、电熔镁砂20-40％、镁橄榄石10-20％、添加物5-10％、热震稳定剂1-5％、防水化处理剂1-5％、复合粘结剂1-5％、粉尘抑制剂0.1-2％以及粘土1-3％进行配料；配料过程中，按顺序选取电熔镁砂、镁橄榄石、镁钙砂、废弃镁钙砖回收料以及添加物，然后放入球磨机中进行干混0.5-5h；待混匀后，再依次加入复合粘结剂和粘土进行混合，此时，边加料边进行混合，混合时间为0.5-5h；最后，同时加入热震稳定剂、防水化处理剂和粉尘抑制剂，同样的，也是边加料边进行混合，混合时间为0.5-5h；混合过程中球磨机可为行星式球磨机、卧式球磨机或立式球磨机；
S3配合料的存储：将混合好的配合料排出空气在干燥的环境下保存；
S4现场实施过程：
②胎膜准备：制备中间包干式工作衬前必须先将中间包胎膜清理干净，并在其表面涂刷一层矿物油，便于脱模；
②包底施工：中间包内部在制备永久层后，将配合料称量后投放到中间包底部并进行捣打，务必保证包底平整并达到设定厚度；
③四周施工：待底部施工完毕后，将胎膜坐入包底，并保证四周间隙相等，然后向四周间隙中称量投放配合料，投放一层，利用振动棒捣实一层，直至配合料添加至与胎膜顶部平齐，务必保证各间隙填充密实；
④胎膜振动：开启胎膜内部的振动电机，振动2-5h；
⑤工作衬烘烤：利用胎膜内部预留烘烤器，对胎膜加热，间接烘烤工作衬，温度为250-500℃之间，时间为1-5h左右；
⑥脱模待用：待胎膜冷却后拔出胎膜，形成表面光滑密实中间包干式工作衬；
6)上线使用：上线使用前再利用烤包器对工作衬进行烘烤，烘烤温度为700-1200℃之间，烘烤时间为1.5-5h左右，然后可投入使用，得到所述添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明的有益效果是：
(1)该发明中大量添加废弃镁钙砖回收料，不仅可以利用固体废物，同时还可降低工作衬制作成本。
(2)该发明中通过添加废弃镁钙砖回收料和镁钙砂这两种主要料，提高了所制作工作衬中CaO的含量，在高温连铸的过程中，工作衬中游离出来的CaO能较好的捕捉钢中Al2O3、SiO2、S以及P等非金属夹杂，并形成底熔点化合物上浮进入渣层，从而达到净化钢液的作用。
(3)镁砂和镁橄榄石这两种主要料的添加，可以在高温情况下与镁钙砖回收料和镁钙砂中的CaO形成MgO-CaO系耐火材料，不仅可大幅提升工作衬的耐火温度，同时，从某种意义上在吸附夹杂物的同时还可以防止水口发生堵塞。
(3)复合粘结剂和粘土的添加，可以提供工作衬低温和高温强度，保证使用过程中可施工性良好，不止于开裂垮塌并方便胎膜的脱模。
(4)热震稳定剂的加入，主要是促进其在高温下与CaO形成化合物，较少或抵消CaO系耐火材料在高温下膨胀，减少工作衬本体发生膨胀开裂。
(5)粉尘抑制剂的加入主要是防止在施工过程中粉尘过大，影响施工环境。
(6)防水化处理剂的加入是促进在配合料颗粒的表面形成保护膜，防止配合料吸潮变质粉化。
(7)利用该发明制备的中间包工作衬，具有寿命长、抗热震性好、夹杂物吸附能力强以及良好的抗熔渣侵蚀性能的特点，充分保证工作衬在使用过程中具有良好的强度；同时，工作衬具有良好的抗热震性、抗渣侵蚀性能好以及长寿命，保证中间包工作衬在使用过程中能够较好的抵抗渣线侵蚀，延长工作衬使用寿命；相对于传统工作衬，可有效提高工作衬的使用寿命以及对钢水净化能力。
(8)本发明除了适用于中间包外，还可用于钢包、电炉以及其它冶炼金属容器等耐高温领域。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
实施例1：
一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬及其制备方法，它包括如下步骤：
1)原料组分及其质量百分比如下：
(1)废弃镁钙砖回收料：15％，其中：CaO为52％，MgO为33％，SiO2+Fe2O3≤2.3％。颗粒粒径分布：3-1mm 25％，1-0.5mm 35％，0.5-0.088mm 15％，小于0.088mm 25％(合计100％)；
(2)镁钙砂：20％，其中：CaO为18％，MgO为70％，SiO2+Fe2O3≤2％。颗粒粒径分布：3-1mm 30％，1-0.5mm 30％，0.5-0.088mm 25％，小于0.088mm 15％(合计100％)；
(3)电熔镁砂：35％，其中：MgO为97.5％。颗粒粒径分布：8-5mm 10％，5-3mm 10％，3-1mm 20％，1-0.5mm 15％，0.5-0.088mm 25％，小于0.088mm 20％(合计100％)；
(4)镁橄榄石：10％，其中：MgO+SiO2＝78％，Fe2O3≤1.3％。颗粒粒径分布：3-1mm20％，1-0.5mm 35％，0.5-0.088mm 25％，小于0.088mm 20％(合计100％)；
(5)添加物：5％。添加物为珍珠岩。颗粒粒径：3-1mm 35％，1-0.5mm 65％；
(6)热震稳定剂：3％。Y-ZrO2(3％Y2O3稳定的ZrO2)；
(7)防水化处理剂：3％。稀土氧化物Y2O3和CeO2各1.5％；
(8)复合粘结剂：2％。麦芽糖和九水硅酸钠两种的组合，麦芽糖1.5％，九水硅酸钠0.5％；
(9)粉尘抑制剂：0.5％，为矿物油；
(10)粘土：1.5％，为高岭土。
2)主要原料准备：首先将废弃镁钙砖回收料采用颚式破碎的方式进行破碎，再进行筛分选出3-1mm和1-0.5mm颗粒；再将筛余料采用湿法球磨方法进行球磨，采用鼓风式干燥箱对浆料进行烘干，混合介质为酒精，烘烤温度为120℃。最后，将干燥好的浆料分级选出0.5-0.088mm和小于0.088mm颗粒料备用；所选废弃镁钙砖回收料化学组成中，需控制SiO2+Fe2O3≤2.3％。镁钙砂、电熔镁砂以及镁橄榄石均按要求筛分成相应粒径。
3)配合料的制备：按照废弃镁钙砖回收料15％、镁钙砂25％、电熔镁砂35％、镁橄榄石10％、添加物珍珠岩5％、热震稳定剂Y-ZrO2为3％、防水化处理剂3％(稀土氧化物Y2O3和CeO2各1.5％)、复合粘结剂2％(麦芽糖1.5％，九水硅酸钠0.5％)、粉尘抑制剂为矿物油0.5％以及粘土为高岭土1.5％进行配料。配料过程中，按顺序选取电熔镁砂、镁橄榄石、镁钙砂、废弃镁钙砖回收料以及添加物，然后放入球磨机中进行干混2h；待混匀后，再依次加入复合粘结剂和粘土进行混合，此时，边加料边进行混合，混合时间为1.5h；最后，同时加入热震稳定剂、防水化处理剂和粉尘抑制剂，同样的，也是边加料边进行混合，混合时间为3h。混合过程中球磨机可为行星式球磨机。
4)配合料的存储：将混合好的配合料排出空气，在干燥的环境下保存。
5)现场实施过程：
①胎膜准备：制备中间包干式工作衬前必须先将中间包胎膜清理干净，并在其表面涂刷一层矿物油，便于脱模。
②包底施工：中间包内部在制备永久层后，将配合料称量后投放到中间包底部并进行捣打，务必保证包底平整并达到设定厚度。
③四周施工：待底部施工完毕后，将胎膜坐入包底，并保证四周间隙相等，然后向四周间隙中称量投放配合料，投放一层，利用振动棒捣实一层，直至配合料添加至与胎膜顶部平齐，务必保证各间隙填充密实。
④胎膜振动：开启胎膜内部的振动电机，振动2h。
⑤工作衬烘烤：利用胎膜内部预留烘烤器，对胎膜加热，间接烘烤工作衬，温度为300℃，时间为2h。
⑥脱模待用：待胎膜冷却后拔出胎膜，形成表面光滑密实中间包干式工作衬。
6)上线使用：上线使用前再利用烤包器对工作衬进行烘烤，烘烤温度为1000℃之间，烘烤时间为2.5h左右，然后可投入使用。
利用本发明制备的干式工作衬其体积密度为2.5g/cm3，110℃×24h耐压强度为4.5MPa，1550℃×3h耐压强度为8.7MPa，耐火度为1710℃，线变化率为-2％％，实际使用寿命为35h。本发明具有寿命长、抗热震性好、夹杂物吸附能力强以及良好的抗熔渣侵蚀性能的特点。
实施例2：
一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬及其制备方法，它包括如下步骤：
1)原料组分及其质量百分比如下：
(1)废弃镁钙砖回收料：20％，其中：CaO占57％，MgO占35％，SiO2+Fe2O3≤2％。颗粒粒径分布：3-1mm 35％，1-0.5mm 20％，0.5-0.088mm 25％，小于0.088mm 20％(合计100％)；
(2)镁钙砂：20％，其中：CaO占21％，MgO占72％，SiO2+Fe2O3≤1.5％。颗粒粒径分布：3-1mm 35％，1-0.5mm 23％，0.5-0.088mm 22％，小于0.088mm 20％(合计100％)；
(3)电熔镁砂：20％，其中：MgO占98％。颗粒粒径分布：8-5mm 7％，5-3mm 13％，3-1mm 27％，1-0.5mm 12％，0.5-0.088mm 21％，小于0.088mm 20％(合计100％)；
(4)镁橄榄石：15％，其中：MgO+SiO2＝81％，Fe2O3为1.1％。颗粒粒径分布：3-1mm15％，1-0.5mm 30％，0.5-0.088mm 25％，小于0.088mm 30％(合计100％)；
(5)添加物：10％。添加物为蛭石。颗粒粒径：3-1mm 30％，1-0.5mm 70％；
(6)热震稳定剂：4％。Y-ZrO2(3.5％Y2O3稳定的ZrO2)；
(7)防水化处理剂：3％。稀土氧化物(Y2O3和La2O3各1.5％)；
(8)复合粘结剂：3％。麦芽糖和磷酸二氢钠的组合(麦芽糖2.5％，磷酸二氢钠0.5％)；
(9)粉尘抑制剂：2％，为煤油；
(10)粘土：3％，为高岭土。
2)主要原料准备：首先将废弃镁钙砖回收料采用颚式破碎的方式进行破碎，再进行筛分选出3-1mm和1-0.5mm颗粒；再将筛余料采用湿法球磨方法进行球磨，采用鼓风式干燥箱对浆料进行烘干，混合介质为酒精，烘烤温度为145℃。最后，将干燥好的浆料分级选出0.5-0.088mm和小于0.088mm颗粒料备用；所选废弃镁钙砖回收料化学组成中，需控制SiO2+Fe2O3≤2％。镁钙砂、电熔镁砂以及镁橄榄石均按要求筛分成相应粒径。
3)配合料的制备：按照废弃镁钙砖回收料20％、镁钙砂20％、电熔镁砂20％、镁橄榄石15％、添加物10％、热震稳定剂4％、防水化处理剂3％、复合粘结剂3％、粉尘抑制剂2％以及粘土3％进行配料。配料过程中，按顺序选取电熔镁砂、镁橄榄石、镁钙砂、废弃镁钙砖回收料以及添加物，然后放入球磨机中进行干混1.5h；待混匀后，再依次加入复合粘结剂和粘土进行混合，此时，边加料边进行混合，混合时间为1h；最后，同时加入热震稳定剂、防水化处理剂和粉尘抑制剂，同样的，也是边加料边进行混合，混合时间为4h。混合过程中球磨机可为行星式球磨机。
4)配合料的存储：将混合好的配合料排出空气在干燥的环境下保存。
5)现场实施过程：
①胎膜准备：制备中间包干式工作衬前必须先将中间包胎膜清理干净，并在其表面涂刷一层矿物油，便于脱模。
②包底施工：中间包内部在制备永久层后，将配合料称量后投放到中间包底部并进行捣打，务必保证包底平整并达到设定厚度。
③四周施工：待底部施工完毕后，将胎膜坐入包底，并保证四周间隙相等，然后向四周间隙中称量投放配合料，投放一层，利用振动棒捣实一层，直至配合料添加至与胎膜顶部平齐，务必保证各间隙填充密实。
④胎膜振动：开启胎膜内部的振动电机，振动3h。
⑤工作衬烘烤：利用胎膜内部预留烘烤器，对胎膜加热，间接烘烤工作衬，温度为250℃，时间为5h左右。
⑥脱模待用：待胎膜冷却后拔出胎膜，形成表面光滑密实中间包干式工作衬。
6)上线使用：上线使用前再利用烤包器对工作衬进行烘烤，烘烤温度为1200℃，烘烤时间为1.5h左右，然后可投入使用。
利用本发明制备的干式工作衬其体积密度为1.9g/cm3，110℃×24h耐压强度为2.8MPa，1550℃×3h耐压强度为7.3MPa，耐火度大于1780℃，线变化率为-2.8％，实际使用寿命为40h。本发明具有寿命长、抗热震性好、夹杂物吸附能力强以及良好的抗熔渣侵蚀性能的特点。
实施例3：
一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬及其制备方法，它包括如下步骤：
1)原料组分及其质量百分比如下：
(1)废弃镁钙砖回收料：25％，其中：CaO占52％，MgO>37％，SiO2+Fe2O3≤1.8％。颗粒粒径分布：3-1mm 18％，1-0.5mm 35％，0.5-0.088mm 22％，小于0.088mm 25％(合计100％)；
(2)镁钙砂：20％，其中：CaO占21％，MgO占70％，SiO2+Fe2O3≤2.7％。颗粒粒径分布：3-1mm 27％，1-0.5mm 25％，0.5-0.088mm 23％，小于0.088mm 25％(合计100％)；
(3)电熔镁砂：20％，其中：MgO占98.5％。颗粒粒径分布：8-5mm 10％，5-3mm 12％，3-1mm 24％，1-0.5mm 13％，0.5-0.088mm 20％，小于0.088mm 21％(合计100％)；
(4)镁橄榄石：13％，其中：MgO+SiO2＝81.3％，Fe2O3为1.2％。颗粒粒径分布：3-1mm31％，1-0.5mm 22％，0.5-0.088mm 19％，小于0.088mm 28％(合计100％)；
(5)添加物：5％。添加物为珍珠岩4％和膨胀铝硅空心球1％的组合。颗粒粒径：3-1mm 45％，1-0.5mm 55％；
(6)热震稳定剂：5％。Y-ZrO2(5％Y2O3稳定的ZrO2)；
(7)防水化处理剂：3％。稀土氧化物CeO2；
(8)复合粘结剂：5％。蔗糖3％、硬脂酸钠1％及磷酸二氢钠1％的组合；
(9)粉尘抑制剂：煤油1.5％；
(10)粘土：2.5％。膨润土。
2)主要原料准备：首先将废弃镁钙砖回收料采用颚式破碎的方式进行破碎，再进行筛分选出3-1mm和1-0.5mm颗粒；再将筛余料采用湿法球磨方法进行球磨，采用鼓风式干燥箱对浆料进行烘干，混合介质为酒精，烘烤温度为152℃。最后，将干燥好的浆料分级选出0.5-0.088mm和小于0.088mm颗粒料备用；所选废弃镁钙砖回收料化学组成中，需控制SiO2+Fe2O3≤1.8％。镁钙砂、电熔镁砂以及镁橄榄石均按要求筛分成相应粒径。
3)配合料的制备：按照废弃镁钙砖回收料25％、镁钙砂20％、电熔镁砂20％、镁橄榄石13％、添加物5％、热震稳定剂5％、防水化处理剂3％、复合粘结剂5％、粉尘抑制剂1.5％以及粘土2.5％进行配料。配料过程中，按顺序选取电熔镁砂、镁橄榄石、镁钙砂、废弃镁钙砖回收料以及添加物，然后放入球磨机中进行干混4.5h；待混匀后，再依次加入复合粘结剂和粘土进行混合，此时，边加料边进行混合，混合时间为2h；最后，同时加入热震稳定剂、防水化处理剂和粉尘抑制剂，同样的，也是边加料边进行混合，混合时间为2.5h。混合过程中球磨机可为立式球磨机。
4)配合料的存储：将混合好的配合料排出空气在干燥的环境下保存。
5)现场实施过程：
①胎膜准备：制备中间包干式工作衬前必须先将中间包胎膜清理干净，并在其表面涂刷一层矿物油，便于脱模。
②包底施工：中间包内部在制备永久层后，将配合料称量后投放到中间包底部并进行捣打，务必保证包底平整并达到设定厚度。
③四周施工：待底部施工完毕后，将胎膜坐入包底，并保证四周间隙相等，然后向四周间隙中称量投放配合料，投放一层，利用振动棒捣实一层，直至配合料添加至与胎膜顶部平齐，务必保证各间隙填充密实。
④胎膜振动：开启胎膜内部的振动电机，振动3.5h。
⑤工作衬烘烤：利用胎膜内部预留烘烤器，对胎膜加热，间接烘烤工作衬，温度为400℃之间，时间为2h左右。
⑥脱模待用：待胎膜冷却后拔出胎膜，形成表面光滑密实中间包干式工作衬。
6)上线使用：上线使用前再利用烤包器对工作衬进行烘烤，烘烤温度为980℃，烘烤时间为3.5h，然后可投入使用。
利用本发明制备的干式工作衬其体积密度为2.2g/cm3，110℃×24h耐压强度为3.7MPa，1550℃×3h耐压强度为6.52MPa，耐火度为1710℃，线变化率为-1.5％，实际使用寿命为32h。本发明具有寿命长、抗热震性好、夹杂物吸附能力强以及良好的抗熔渣侵蚀性能的特点。
实施例4：
一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬及其制备方法，它包括如下步骤：
1)原料组分及其质量百分比如下：
(1)废弃镁钙砖回收料：18％，其中：CaO占53％，MgO占35％，SiO2+Fe2O3≤2.8％。颗粒粒径分布：3-1mm 23％，1-0.5mm 32％，0.5-0.088mm 20％，小于0.088mm 25％(合计100％)；
(2)镁钙砂：20％，其中：CaO占23％，MgO含量控制在72％，SiO2+Fe2O3≤2.1％。颗粒粒径分布：3-1mm 32％，1-0.5mm 26％，0.5-0.088mm 19％，小于0.088mm 23％(合计100％)；
(3)电熔镁砂：35％，其中：MgO占97.7％。颗粒粒径分布：8-5mm 5％，5-3mm 15％，3-1mm 27％，1-0.5mm 13％，0.5-0.088mm 20％，小于0.088mm 20％(合计100％)；
(4)镁橄榄石：10％，其中：MgO+SiO2＝77.5％，Fe2O3≤0.9。颗粒粒径分布：3-1mm27％，1-0.5mm 28％，0.5-0.088mm 21％，小于0.088mm 24％(合计100％)；
(5)添加物：7％。添加物为珍珠岩2％、蛭石3％以及膨胀铝硅空心球2％的组合。颗粒粒径：3-1mm 36％，1-0.5mm 64％；
(6)热震稳定剂：2％。Y-ZrO2(3.5％Y2O3稳定的ZrO2)；
(7)防水化处理剂：3％。Y2O3占2％和1％Sm2O3的组合；
(8)复合粘结剂：3％。九水硅酸钠1％、硬脂酸钠1％以及磷酸二氢钠1％的组合；
(9)粉尘抑制剂：1％。矿物油0.5％和煤油0.5％的组合；
(10)粘土：1％。高岭土0.5％和膨润土0.5％的组合。
2)主要原料准备：首先将废弃镁钙砖回收料采用颚式破碎的方式进行破碎，再进行筛分选出3-1mm和1-0.5mm颗粒；再将筛余料采用湿法球磨方法进行球磨，采用鼓风式干燥箱对浆料进行烘干，混合介质为酒精，烘烤温度为125℃。最后，将干燥好的浆料分级选出0.5-0.088mm和小于0.088mm颗粒料备用；所选废弃镁钙砖回收料化学组成中，需控制SiO2+Fe2O3≤2.8％。镁钙砂、电熔镁砂以及镁橄榄石均按要求筛分成相应粒径。
3)配合料的制备：按照废弃镁钙砖回收料18％、镁钙砂20％、电熔镁砂35％、镁橄榄石10％、添加物7％、热震稳定剂2％、防水化处理剂3％、复合粘结剂3％、粉尘抑制剂1％以及粘土1％进行配料。配料过程中，按顺序选取电熔镁砂、镁橄榄石、镁钙砂、废弃镁钙砖回收料以及添加物，然后放入球磨机中进行干混2.5h；待混匀后，再依次加入复合粘结剂和粘土进行混合，此时，边加料边进行混合，混合时间为3.5h；最后，同时加入热震稳定剂、防水化处理剂和粉尘抑制剂，同样的，也是边加料边进行混合，混合时间为3.5h。混合过程中球磨机可为行星式球磨机。
4)配合料的存储：将混合好的配合料排出空气在干燥的环境下保存。
5)现场实施过程：
①胎膜准备：制备中间包干式工作衬前必须先将中间包胎膜清理干净，并在其表面涂刷一层矿物油，便于脱模。
②包底施工：中间包内部在制备永久层后，将配合料称量后投放到中间包底部并进行捣打，务必保证包底平整并达到设定厚度。
③四周施工：待底部施工完毕后，将胎膜坐入包底，并保证四周间隙相等，然后向四周间隙中称量投放配合料，投放一层，利用振动棒捣实一层，直至配合料添加至与胎膜顶部平齐，务必保证各间隙填充密实。
④胎膜振动：开启胎膜内部的振动电机，振动5h。
⑤工作衬烘烤：利用胎膜内部预留烘烤器，对胎膜加热，间接烘烤工作衬，温度为450℃，时间为3h左右。
⑥脱模待用：待胎膜冷却后拔出胎膜，形成表面光滑密实中间包干式工作衬。
6)上线使用：上线使用前再利用烤包器对工作衬进行烘烤，烘烤温度为1200℃之间，烘烤时间为1.5h左右，然后可投入使用。
利用本发明制备的干式工作衬其体积密度为2.6g/cm3，110℃×24h耐压强度为5.1MPa，1550℃×3h耐压强度为9.5MPa，耐火度大于1790℃，线变化率为-2.7％，实际使用寿命为40h。本发明具有寿命长、抗热震性好、夹杂物吸附能力强以及良好的抗熔渣侵蚀性能的特点。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，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的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，其特征在于：所用配合料包括以下组分，按重量百分比为：
废弃镁钙砖回收料15-25％、镁钙砂20-35％、电熔镁砂20-40％、镁橄榄石10-20％、添加物5-10％、热震稳定剂1-5％、防水化处理剂1-5％、复合粘结剂1-5％、粉尘抑制剂0.1-2％以及粘土1-3％。
2.如权利要求1所述的添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，其特征在于：所述废弃镁钙砖回收料：CaO>50％，MgO>32％，SiO2+Fe2O3<3％；颗粒粒径分布：3-1mm 15-35％，1-0.5mm 20-35％，0.5-0.088mm 15-25％，小于0.088mm 10-30％，合计100％。
3.如权利要求1所述的添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，其特征在于：镁钙砂：CaO含量控制在18-25％，MgO含量控制在65-75％，SiO2+Fe2O3<3％；颗粒粒径分布：3-1mm15-35％，1-0.5mm 20-35％，0.5-0.088mm 15-25％，小于0.088mm 10-30％，合计100％。
4.如权利要求1所述的添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，其特征在于：电熔镁砂：MgO>97％；颗粒粒径分布：8-5mm 1-10％，5-3mm 10-15％，3-1mm 20-30％，1-0.5mm 10-15％，0.5-0.088mm 20-25％，小于0.088mm 20-30％，合计100％。
5.如权利要求1所述的添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，其特征在于：镁橄榄石：MgO+SiO2>75％，Fe2O3含量小于1.5％；颗粒粒径分布：3-1mm 15-35％，1-0.5mm 20-35％，0.5-0.088mm 15-25％，小于0.088mm 10-30％，合计100％。
6.如权利要求1所述的添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，其特征在于：添加物为珍珠岩、蛭石或膨胀铝硅空心球中的一种或几种的组合；颗粒粒径：3-1mm 25-45％，1-0.5mm 55-75％。
7.如权利要求1所述的添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，其特征在于：热震稳定剂为Y-ZrO2，即3-5％Y2O3稳定的ZrO2，防水化处理剂为稀土氧化物Y2O3、CeO2、La2O3、Nd2O3、Sm2O3中的一种或几种的组合。
8.如权利要求1所述的添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，其特征在于：复合粘结剂为麦芽糖或蔗糖与九水硅酸钠、三水合乙酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸镁、磷酸二氢钠中的一种或几种的组合。
9.如权利要求1所述的添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬，其特征在于：粉尘抑制剂为矿物油、煤油中的一种或两种的组合；粘土为高岭土、膨润土中的一种或二种的组合。
10.一种如权利要求1所述的添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1主要原料准备：首先将废弃镁钙砖回收料采用颚式破碎的方式进行破碎，再进行筛分选出3-1mm和1-0.5mm颗粒；再将筛余料采用湿法球磨方法进行球磨，采用鼓风式干燥箱对浆料进行烘干，混合介质为酒精，烘烤温度为110-160℃。最后，将干燥好的浆料分级选出0.5-0.088mm和小于0.088mm颗粒料备用；所选废弃镁钙砖回收料化学组成中，需控制SiO2+Fe2O3小于3％；镁钙砂、电熔镁砂以及镁橄榄石均按要求筛分成相应粒径；
S2配合料的制备：按照废弃镁钙砖回收料15-25％、镁钙砂20-35％、电熔镁砂20-40％、镁橄榄石10-20％、添加物5-10％、热震稳定剂1-5％、防水化处理剂1-5％、复合粘结剂1-5％、粉尘抑制剂0.1-2％以及粘土1-3％进行配料；配料过程中，按顺序选取电熔镁砂、镁橄榄石、镁钙砂、废弃镁钙砖回收料以及添加物，然后放入球磨机中进行干混0.5-5h；待混匀后，再依次加入复合粘结剂和粘土进行混合，此时，边加料边进行混合，混合时间为0.5-5h；最后，同时加入热震稳定剂、防水化处理剂和粉尘抑制剂，同样的，也是边加料边进行混合，混合时间为0.5-5h；混合过程中球磨机可为行星式球磨机、卧式球磨机或立式球磨机；
S3配合料的存储：将混合好的配合料排出空气在干燥的环境下保存；
S4现场实施过程：
①胎膜准备：制备中间包干式工作衬前必须先将中间包胎膜清理干净，并在其表面涂刷一层矿物油，便于脱模；
②包底施工：中间包内部在制备永久层后，将配合料称量后投放到中间包底部并进行捣打，务必保证包底平整并达到设定厚度；
③四周施工：待底部施工完毕后，将胎膜坐入包底，并保证四周间隙相等，然后向四周间隙中称量投放配合料，投放一层，利用振动棒捣实一层，直至配合料添加至与胎膜顶部平齐，务必保证各间隙填充密实；
④胎膜振动：开启胎膜内部的振动电机，振动2-5h；
⑤工作衬烘烤：利用胎膜内部预留烘烤器，对胎膜加热，间接烘烤工作衬，温度为250-500℃之间，时间为1-5h左右；
⑥脱模待用：待胎膜冷却后拔出胎膜，形成表面光滑密实中间包干式工作衬；
6)上线使用：上线使用前再利用烤包器对工作衬进行烘烤，烘烤温度为700-1200℃之间，烘烤时间为1.5-5h左右，然后可投入使用，得到所述添加废弃耐火材料的中间包干式工作衬。
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