CN110606758B - 一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁工业中炼铁技术领域，特别涉及一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥及制备方法。包括以下重量份的原料：除尘灰10～40份；高炉内部废弃的风口浇注料5～35份；高炉铁沟废弃耐材5～30份；膨润土3～15份；氮化硅铁2～12份；蓝晶石2～5份；结合剂10～30份。除尘灰为炼焦干法除尘灰、水熄焦粉、高炉瓦斯灰、高炉干法除尘灰、高炉炉前除尘灰、高炉矿焦槽除尘灰中的一种或者几种。本发明对钢铁厂二次产物除尘灰进行再利用，利用其廉价量大易得的优势，作为高炉用炮泥的部分原料，在合理应用冶金企业二次产物同时，大幅度减少炮泥制造价格，在维护铁口保证高炉稳定生产同时，又降低了炼铁的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁工业中炼铁技术领域，特别涉及一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥及制备方法。
背景技术
随着时代不断进步，高炉冶炼技术也得到飞速提升，并且在此期间，高炉呈现出大型化、高效化、自控化、长寿化的发展趋势。对于高炉自身冶炼工艺来讲，高品质原燃料、高风压、高富氧、连续出铁等技术的应用，使得高炉每次出铁过程中都会有大量渣铁排出，特别是对于大型高炉出铁过程提出了更为严格苛刻的要求。过去高炉炼铁生产，由于受到工艺条件限制，大多采取传统粗犷式的生产方式，以能够出铁为主，而对于开铁口时机及出铁过程的选择是否适合都未多加考虑，特别是对于铁口深度、转头材质及直径、出铁口砖衬、铁口角度、炮泥等的选择不够重视，即未能够做到生产过程中铁口的合理维护，对于高炉长寿化的今天，使得许多问题逐渐浮现出来。
其中较为严重的问题之一就是耐材质量的选择上，由于受到成本约束等思想影响，近年来高炉管理者们把节约耗材成本工作抓得越来越紧，虽为降低生产成本做出了贡献，但是，在部分高炉也出现了过度偏重降低采购价格而不够重视耐材质量的现象，尤其是对于铁口炮泥这样的传统十分简单廉价的产品，仅仅是做到能够使用为主，对其在炉内长时间的应用效果未多加考虑。再有就是对于炉内泥包损毁机理分析上，针对于高炉生产过程中的热机械作用损毁、热化学侵蚀损毁等研究不够，未能从根本上认识炽热的铁水和熔渣对泥包产生物理的和化学的作用。并在此基础上，产生出了一系列问题，如潮铁口、断铁口、浅铁口等，铁口工作恶化，降低铁口合格率，影响高炉的正常生产，而长时间这样组织生产的后果，就是对高炉长寿十分不利。
就今天炮泥技术来讲，经历长时间发展后，已经从过去简单的有水炮泥(注：单一功能就是堵住铁口)，发展到今天的无水炮泥(注：除了堵住铁口，还兼顾维护铁口泥包、保护炉墙、铁水渗钛等功能)。对于炮泥，目前市场上可采购种类众多，但归纳起来，主要还是由不同种类的耐火骨料、润滑与烧结剂、抗侵蚀的添加剂、膨胀剂、结合剂等构成。在这其中，耐火骨料主要是刚玉类材料组成，如棕刚玉、高铝矾土、或者是焦宝石等等；润滑与烧结剂主要是由软质粘土、绢云母、石墨等构成；抗侵蚀的添加剂过去传统上采用的是焦炭、煤粉，今天发展到碳化硅、氮化硅结合碳化硅、氮化硅铁等等；而膨胀剂主要由硅石或蓝晶石构成。这里要说明的是，传统炮泥用水作结合剂，但炮泥高温性能差，现代高炉几乎不采用此类产品，而现代高炉都纷纷转向采用无水炮泥产品。无水炮泥结合剂主要有焦油系结合剂、焦油-树脂复合系结合剂和树脂系结合剂。这里需要指出的是，焦油系结合剂生产成本低，工艺简单，但挥发份高，高温下硬化速度慢，冒黑烟，污染环境，但对于环保要求严格的今天，已经不适应而当下生产而逐渐被摒弃。树脂系结合剂是环保型结合剂，具有快速加热时体积稳定和高温黏附性好的优点，但缺点是润湿性较差，需大量加入才能达到所需的塑性，而大量加入同时会影响硬化速度、推高成本，因此加入量要适当，常用于大型高炉，一定程度上也限制了其发展。因此，就现代高炉来讲，焦油-树脂复合系结合剂具有焦油系和树脂系结合剂的优点，在降低成本的同时，还可改善炉前作业环境。而对于除尘灰，作为冶金企业生产中所产生的二次产物，在钢铁厂内，由于受到工艺生产条件影响，其产量巨大，价格十分低廉，且其中部分除尘灰的自身成分与高炉炮泥生产要求用料的成分相似，如将二者结合使用，将部分除尘灰作为炮泥生产用原料，利用其廉价易得的优势，可以做到冶金企业二次产物合理应用，同时起到大幅度减少炮泥制造价格，进而实现降低炼铁生产成本的效果。
高炉铁口区域是炉缸内最薄弱的环节之一，是高炉铁水流出的唯一孔道，由铁口框、保护板、泥套和铁口砖衬组成。铁口工作的好坏不但影响高炉的正常生产，而且还会关系到高炉一代寿命。近年来，随着高炉冶强度的不断提高，出渣、出铁量的增加，给铁口操作带来了新的挑战，因此，科学合理地维护好铁口是炉前操作的重要工作。近些年来，行业内的工作者经过多年努力，也开发出不少种类的炮泥及相关技术，用以维护铁口，来保证高炉稳定生产，并取得了较好的效果。而对于炮泥技术来讲，目前市场上种类众多，如说明炮泥配比方案的(见中国专利“一种大中型高炉无水炮泥及其制备方法”专利申请号：CN106699206A，“一种大中型高炉用出铁口中温烧结环保炮泥及其制备方法”专利申请号：CN105753490A，“一种高炉出铁口用炮泥及其制备方法”专利申请号：CN1718752，“一种含氮化硅铁的Al2O3-SiC-C体系无水炮泥”专利申请号：CN1544660，“高炉出铁口新型无水炮泥”专利申请号：CN1673395等)，此类发明，给出高炉用炮泥生产配方，且在实际中有所应用，实现了炮泥在泥包中快速烧结，增强了新旧炮泥的结合程度，提高了铁口泥包抵抗渣铁冲刷能力，增强了炮泥的抗渣铁侵蚀渗透性能，有利于保持铁口深度和孔径稳定，能很好地适应高炉大型化对铁口炮泥的性能要求。此类技术虽能满足生产需要，在实际应用中取得不错效果，但其缺点就是成本偏高，对于降低炼铁生产成本不利。还有就是阐述结合剂和添加剂方面的技术(见中国专利“大型高炉炮泥用结合剂及其高炉炮泥”专利申请号：CN10124943，“用于炮泥的酚醛树脂组合物及其制备方法和炮泥”专利申请号：CN103396133B，“能延长高炉梯口深度的炮泥添加剂”专利申请号：CN104098338B，“一种大型高炉炮泥用结合剂”专利申请号：CN1028751178B等)，采用此类结合剂和添加剂生产的炮泥，具有可塑和黏结性好、气孔率宜、高温体积收缩小、烧结性能好、强度高、耐冲刷、耐侵蚀、开口性能良好和环境污染小等特点，但是其缺点就是使用效果一般，价格并不低廉。还有就是一些其它的铁口维护技术(见中国专利“一种快速提升休止铁口深度的方法”专利申请号：CN105986050A，“一种避免高炉铁口烧穿的方法”专利申请号：CN108342534A，“一种高炉出铁口的处理方法”专利申请号：CN106435074A，“一种高炉铁口的维护方法”，专利申请号：CN101892337B，“一种减轻炉缸内铁水环流的高炉出铁方法”专利申请号：CN102719581B等)，此类发明创造，通过采取不同举措，如提升铁口深度、控制打泥量、减少高炉铁口区域的煤气泄漏、减轻炉内砖衬侵蚀等，实现铁口维护与高炉长寿，但这些发明创造，与炮泥配比技术变化不大。此外，就是国内外可查阅到的文献资料(见期刊《耐火材料》“SiC粉和棕刚玉粉粒度对炮泥性能的影响”2012年，46卷，10期，371；《耐火材料》“氮化硅铁对炮泥高温抗折强度及抗渣性的影响”2006年，40卷，6期，446；《江西冶金》“高炉铁口无水炮泥强度及其特性分析”2010年，30卷，6期，32；《河北冶金》“关于高炉炉前操作和炮泥使用的几点认识”2011年，4期，16等)，这类文献资料有论述到炮泥的合理选择与使用非常关键，需要综合考虑诸多的因素，从而提高无水炮泥的抗渣铁侵蚀性和冲刷性、改善高温烧结强度，从而达到提高铁口孔道整体强度、防止铁口断裂的目的，从而实现“最适合”的优质炮泥的选择与使用，可以获得打泥顺利、开口容易、没有喷溅、铁口稳定和出铁时间延长的优化结果。但这类论述大多数从侵蚀机理角度或者理论配比角度出发，从理论上进行说明论述，但在实际应用效果较差。因此，就现有炮泥技术来讲，虽然应用效果尚可但是对于如何降低制造成本论述有限。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥及制备方法。按照此方法进行处理钢铁厂二次产物除尘灰作为高炉用炮泥的部分原料，在合理应用冶金企业二次产物同时，大幅度减少炮泥制造价格，在维护铁口保证高炉稳定生产同时，又降低了炼铁的生产成本。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥，包括以下重量份的原料：
所述除尘灰为炼焦干法除尘灰、水熄焦粉、高炉瓦斯灰、高炉干法除尘灰、高炉炉前除尘灰、高炉矿焦槽除尘灰的一种或者几种，除尘灰粒度控制范围为≤0.074mm部分所占除尘灰整体质量比例不低于45％。
所述高炉内部废弃的风口浇注料中氮化硅结合碳化硅含量不低于50％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占高炉内部废弃的风口浇注料整体质量比例不低于70％。
所述高炉铁沟废弃耐材中Al2O3含量不低于70％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占高炉铁沟废弃耐材整体质量比例不低于70％。
所述膨润土中蒙脱石含量不低于55％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占膨润土整体质量比例不低于96％。
所述氮化硅铁中氮含量不低于25％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氮化硅铁整体质量比例不低于60％。
所述蓝晶石中Al2O3含量不低于55％、SiO2含量不低于30％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占蓝晶石整体质量比例不低于75％。
所述结合剂由焦油、蒽油、高温沥青一种或几种，与地沟油、酚醛树脂、羧甲基纤维素钠、丙三醇的一种或几种组合而成。
一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将除尘灰、高炉内部废弃的风口浇注料、高炉铁沟废弃耐材、膨润土、氮化硅铁、蓝晶石、以及结合剂作为炮泥用原料，并按上述所述不同质量比例，不分先后顺序投入碾泥机；
(2)将混合物碾制20min～40min，制得以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明对钢铁厂二次产物除尘灰进行再利用，利用其廉价量大易得的优势，作为高炉用炮泥的部分原料，在合理应用冶金企业二次产物同时，大幅度减少炮泥制造价格，在维护铁口保证高炉稳定生产同时，又降低了炼铁的生产成本。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围：
一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥，包括以下重量份的原料：
所述除尘灰为炼焦干法除尘灰、水熄焦粉、高炉瓦斯灰、高炉干法除尘灰、高炉炉前除尘灰、高炉矿焦槽除尘灰中的一种或者几种，除尘灰粒度控制范围为≤0.074mm部分所占除尘灰整体质量比例不低于45％。
所述高炉内部废弃的风口浇注料中氮化硅结合碳化硅含量不低于50％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占高炉内部废弃的风口浇注料整体质量比例不低于70％。
所述高炉铁沟废弃耐材中Al2O3含量不低于70％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占高炉铁沟废弃耐材整体质量比例不低于70％。
所述膨润土中蒙脱石含量不低于55％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占膨润土整体质量比例不低于96％。
所述氮化硅铁中氮含量不低于25％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氮化硅铁整体质量比例不低于60％。
所述蓝晶石中Al2O3含量不低于55％、SiO2含量不低于30％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占蓝晶石整体质量比例不低于75％。
所述结合剂由焦油、蒽油、高温沥青中的一种或几种，与地沟油、酚醛树脂、羧甲基纤维素钠、丙三醇中的一种或几种组合而成。
一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将除尘灰、高炉内部废弃的风口浇注料、高炉铁沟废弃耐材、膨润土、氮化硅铁、蓝晶石、以及结合剂作为炮泥用原料，并按上述所述不同质量比例，不分先后顺序投入碾泥机；
(2)将混合物碾制20min～40min，制得以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥。
以下列举5个实施例对本发明具体实施方式的具体说明，具体内容如下所示：
实施例1
以某钢铁厂有效炉容450m3高炉应用为例说明：
1.1炮泥配比方案
以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥配比方案见表1。
表1以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥配比方案
1.2炮泥应用效果
依据本发明说给出的炮泥配方所制作的炮泥，在某钢铁厂有效炉容450m3高炉应用后的效果见表2。
表2高炉应用效果
按照此方法进行处理钢铁厂二次产物除尘灰，利用其廉价易得的优势，作为高炉用炮泥的部分原料，在某钢铁厂有效炉容450m3高炉应用后，可以降低采购价格1000元/吨，吨铁耗泥量下降0.3kg/t，吨铁制造成本下降1.65元/吨，可以说，在做到冶金企业二次产物合理应用同时，能够起到大幅度减少炮泥制造价格，进而实现降低炼铁生产成本的效果。
实施例2
以某钢铁厂有效炉容1280m3高炉应用为例说明：
2.1炮泥配比方案
以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥配比方案见表3。
表3以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥配比方案
2.2炮泥应用效果
依据本发明说给出的炮泥配方所制作的炮泥，在某钢铁厂有效炉容1280m3高炉应用后的效果见表4。
表4高炉应用效果
| 项目 | 采购价格(元/吨) | 吨铁耗泥量(kg/t) | 制造成本(元/吨) |
| 原有炮泥 | 6500 | 0.9 | 2170.40 |
| 新方法炮泥 | 5300 | 0.6 | 2168.81 |
| 效果 | -1200 | -0.3 | 1.59 |
按照此方法进行处理钢铁厂二次产物除尘灰，利用其廉价易得的优势，作为高炉用炮泥的部分原料，在某钢铁厂有效炉容1280m3高炉应用后，可以降低采购价格1200元/吨，吨铁耗泥量下降0.3kg/t，吨铁制造成本下降1.59元/吨，可以说，在做到冶金企业二次产物合理应用同时，能够起到大幅度减少炮泥制造价格，进而实现降低炼铁生产成本的效果。
实施例3
以某钢铁厂有效炉容2580m3高炉应用为例说明：
3.1炮泥配比方案
以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥配比方案见表5。
表5以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥配比方案
3.2炮泥应用效果
依据本发明说给出的炮泥配方所制作的炮泥，在某钢铁厂有效炉容2580m3高炉应用后的效果见表6。
表6高炉应用效果
| 项目 | 采购价格(元/吨) | 吨铁耗泥量(kg/t) | 制造成本(元/吨) |
| 原有炮泥 | 7000 | 0.75 | 2031.42 |
| 新方法炮泥 | 5400 | 0.50 | 2030.07 |
| 效果 | -1600 | -0.25 | -1.35 |
按照此方法进行处理钢铁厂二次产物除尘灰，利用其廉价易得的优势，作为高炉用炮泥的部分原料，在某钢铁厂有效炉容2580m3高炉应用后，可以降低采购价格1600元/吨，吨铁耗泥量下降0.25kg/t，吨铁制造成本下降1.35元/吨，可以说，在做到冶金企业二次产物合理应用同时，能够起到大幅度减少炮泥制造价格，进而实现降低炼铁生产成本的效果。
实施例4
以某钢铁厂有效炉容3200m3高炉应用为例说明：
4.1炮泥配比方案
以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥配比方案见表7。
表7以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥配比方案
4.2炮泥应用效果
依据本发明说给出的炮泥配方所制作的炮泥，在某钢铁厂有效炉容3200m3高炉应用后的效果见表8。
表8高炉应用效果
| 项目 | 采购价格(元/吨) | 吨铁耗泥量(kg/t) | 制造成本(元/吨) |
| 原有炮泥 | 7200 | 0.7 | 1935.48 |
| 新方法炮泥 | 5800 | 0.45 | 1934.03 |
| 效果 | -1400 | -0.25 | 1.45 |
按照此方法进行处理钢铁厂二次产物除尘灰，利用其廉价易得的优势，作为高炉用炮泥的部分原料，在某钢铁厂有效炉容3200m3高炉应用后，可以降低采购价格1400元/吨，吨铁耗泥量下降0.25kg/t，吨铁制造成本下降1.45元/吨，可以说，在做到冶金企业二次产物合理应用同时，能够起到大幅度减少炮泥制造价格，进而实现降低炼铁生产成本的效果。
实施例5
以某钢铁厂有效炉容4038m3高炉应用为例说明：
5.1炮泥配比方案
以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥配比方案见表9。
表9以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥配比方案
5.2炮泥应用效果
依据本发明说给出的炮泥配方所制作的炮泥，在某钢铁厂有效炉容4038m3高炉应用后的效果见表10。
表10高炉应用效果
| 项目 | 采购价格(元/吨) | 吨铁耗泥量(kg/t) | 制造成本(元/吨) |
| 原有炮泥 | 7300 | 0.65 | 1887.59 |
| 新方法炮泥 | 5800 | 0.45 | 1886.43 |
| 效果 | -1500 | -0.20 | 1.16 |
按照此方法进行处理钢铁厂二次产物除尘灰，利用其廉价易得的优势，作为高炉用炮泥的部分原料，在某钢铁厂有效炉容3200m3高炉应用后，可以降低采购价格1500元/吨，吨铁耗泥量下降0.2kg/t，吨铁制造成本下降1.16元/吨，可以说，在做到冶金企业二次产物合理应用同时，能够起到大幅度减少炮泥制造价格，进而实现降低炼铁生产成本的效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥，其特征在于，包括以下重量份的原料：
所述除尘灰为炼焦干法除尘灰、水熄焦粉、高炉瓦斯灰、高炉干法除尘灰、高炉炉前除尘灰、高炉矿焦槽除尘灰中的一种或者几种，除尘灰粒度控制范围为≤0.074mm部分所占除尘灰整体质量比例不低于45％；
所述高炉内部废弃的风口浇注料中氮化硅结合碳化硅含量不低于50％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占高炉内部废弃的风口浇注料整体质量比例不低于70％；
所述高炉铁沟废弃耐材中Al2O3含量不低于70％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占高炉铁沟废弃耐材整体质量比例不低于70％。
2.根据权利要求1所述的一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥，其特征在于，所述膨润土中蒙脱石含量不低于55％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占膨润土整体质量比例不低于96％。
3.根据权利要求1所述的一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥，其特征在于，所述氮化硅铁中氮含量不低于25％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占氮化硅铁整体质量比例不低于60％。
4.根据权利要求1所述的一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥，其特征在于，所述蓝晶石中Al2O3含量不低于55％、SiO2含量不低于30％，粒度控制范围为≤0.074mm部分所占蓝晶石整体质量比例不低于75％。
5.根据权利要求1所述的一种以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥，其特征在于，所述结合剂由焦油、蒽油、高温沥青中的一种或几种，与地沟油、酚醛树脂、羧甲基纤维素钠、丙三醇中的一种或几种组合而成。
6.一种如根据权利要求1所述的高炉用炮泥的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)将除尘灰、高炉内部废弃的风口浇注料、高炉铁沟废弃耐材、膨润土、氮化硅铁、蓝晶石、以及结合剂作为炮泥用原料，并按上述质量比例，不分先后顺序投入碾泥机；
2)将混合物碾制20min～40min，制得以除尘灰作为部分原料的高炉用炮泥。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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