CN112624689A - 一种高炉矿槽耐磨料及制造方法 - Google Patents

一种高炉矿槽耐磨料及制造方法 Download PDF

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Abstract

一种高炉矿槽耐磨料及制造方法，其材料包括包括棕刚玉下脚料、硅微粉、碳化硅除尘粉、硅酸盐水泥、钢纤维、聚羧酸；棕刚玉下脚料的质量占比为10‑50％，硅微粉的质量占比为3‑8％，碳化硅除尘粉的质量占比为5‑12％，硅酸盐水泥的质量占比为20‑35％，钢纤维的质量占比为1‑3％，聚羧酸的质量占比为0.3％，棕刚玉下脚料包括质量占比大于等于10％的Fe2O3，棕刚玉下脚料体积密度大于等于3.5g/cm3。本发明技术方案形成的耐磨料的耐磨性好，相对现有技术的铸铁板更加具有韧性，在施工过程中施工速度块，整体性好，且施工不会受到胶水的保质期限制，这样就使得本技术方案不受使用时间限制。

Description

一种高炉矿槽耐磨料及制造方法
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，具体涉及一种高炉矿槽耐磨料及制造方法。
背景技术
高炉矿槽用于收集存储矿石碎料，在矿石碎料下落到高炉矿槽的过程中，大块的矿石会连续刮擦和碰撞高炉矿槽的槽面，现有的高炉矿槽采用铸铁板作为槽面的材料，铸铁板本身的硬度有限，其实际的使用寿命有限，通常一个现有的高炉矿槽的使用寿命的3年左右，其陶瓷表面容易被下落的矿石击碎，且具体实施时需要进行单块黏贴施工，速度慢，无整体性；同时棕刚玉是耐火材料中常用到的一种原材料，采用高铝矾土熟料、碳素材料和铁屑三种原料混匀加入电弧炉中经过高温熔化和杂质还原后冷却从而获得结晶且质量符合要求、氧化铝含量大于95％的棕刚玉。棕刚玉在熔炼过程中由于会加入一部分铁屑，会产生部分含铁量比较高的共熔体，沉积在冶炼炉的底部，该部分材料由于铁含量高、耐火度底从而在耐火材料行业中无法得到有效使用，通常作为冶炼棕刚玉的废弃物被处理；同时光伏产业中用到的主要原材料中的98级SiC细粉，细度为180目-320目，超过320目的细粉在脉冲除尘回收后作为废旧物资被处理。
又有公开号为CN107099721B的中国发明专利一种基于碳化物形成元素促进碳迁移的金属陶瓷耐磨材料制备方法，依次包含以下步骤：(1)含碳化物形成元素的金属陶瓷坯体制备；(2)含氢渗碳介质配制；(3)生坯在含氢渗碳介质中的装填；(4)金属陶瓷耐磨材料制备。该技术方案最终形成的金属陶瓷耐磨材料在耐磨性和抗冲击性上无法达到高炉矿槽的使用要求，且使用原料价格高昂，不利于推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高炉矿槽耐磨料及制造方法，本发明采用棕刚玉下脚料、碳化硅除尘粉为主体材料，525水泥、硅微粉为结合剂，通过利用碳化硅、棕刚玉的高莫氏硬度，同时利用碳化硅除尘粉的高比表面积进行强度增强，采用高强结合剂做胶结材料的一种材料，使用过程中添加钢纤维增强、减水剂、混凝土渗透剂等外加剂，使材料的强度以及与原始衬体结合性能大幅提高以到达高炉矿槽的使用要求。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高炉矿槽耐磨料，包括棕刚玉下脚料、硅微粉、碳化硅除尘粉、硅酸盐水泥、钢纤维、聚羧酸；所述的棕刚玉下脚料的质量占比为10-50％，硅微粉的质量占比为3-8％，碳化硅除尘粉的质量占比为5-12％，硅酸盐水泥的质量占比为20-35％，钢纤维的质量占比为1-3％，聚羧酸的质量占比为0.3％，所述的棕刚玉下脚料包括质量占比大于等于10％的Fe2O3，所述的棕刚玉下脚料体积密度大于等于3.5g/cm3。
作为本发明的优选，所述的棕刚玉下脚料的颗粒级为0.1-3.0mm，所述的35-50％。
作为本发明的优选，所述的棕刚玉下脚料的颗粒级为3.0-5.0mm，所述的10-25％。
作为本发明的优选，所述的碳化硅除尘粉中碳化硅的质量占比大于等于97％，细度为350目-1200目，比表面积为6m2/g。
作为本发明的优选，所述的棕刚玉下脚料还包括质量占比大于等于80％的Al2O3以及质量占比小于等于10％的SiO2，所述的棕刚玉下脚料的莫氏硬度大于等于9.0。
作为本发明的优选，所述的硅酸盐水泥为525水泥，且所述的钢纤维的纤维长度为20-30mm。
一种高炉矿槽耐磨料的制造方法，至少包括以下步骤，
棕刚玉下脚料选取步骤，从耐火材料生产用冶炼炉中获取底部沉积物，对沉淀物进行分离得到所述棕刚玉下脚料；
碳化硅除尘粉选取步骤，从98级碳化硅细粉收集超过320目的脉冲除尘产物得到碳化硅除尘粉。
作为本发明的优选，还包括以下步骤，
分级步骤，将所述棕刚玉下脚料进行破碎，并进行分级处理得到颗粒级0-3mm的细料与3-5mm的粗料；
配料步骤，按硅微粉的质量占比为3-8％，碳化硅除尘粉的质量占比为5-12％，硅酸盐水泥的质量占比为20-35％，钢纤维的质量占比为1-3％，聚羧酸的质量占比为0.3％，所述的细粉的质量占比为35-50％或所述的粗粉的质量占比为10-25％的配比进行配料形成初级料；
搅拌步骤，对所述初级料进行均匀搅拌以形成耐磨材料。
施工步骤，按照加水量约5-8％对所述耐磨材料进行加水搅拌形成砂浆料，在使用件表面进行涂抹或者喷涂，晾干或烘干后形成耐磨面。
作为本发明的优选，所述的分级步骤中，使用400目筛网对所述碳化硅除尘粉进行筛分，得到400目以上细粉以及320目～400目粗粉，而后控制粗粉在细粉中的比例小于等于5％进行重新混合。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
1、本发明技术方案形成的耐磨料的耐磨性好，同时其属于砂浆材质，相对现有技术的铸铁板更加具有韧性，矿石掉落过程中不会被砸碎，砂浆材质在施工过程中采用涂抹或者喷涂工艺，施工速度块，整体性好，且相对现有技术采用的胶水表贴的实施方案，砂浆材质施工不会受到胶水的保质期限制，这样就使得本技术方案不受使用时间限制。
2、本发明使用的原材料中棕刚玉下脚料、碳化硅除尘粉为耐火材料与光伏材料生产过程中的废料，对废料回收利用，其成本更低，且有利于耐火材料与光伏材料生产过程的环保处理
附图说明
图1为棕刚玉下脚料成分标准表；
图2为本发明方法实施例配比表；
图3为碳化硅除尘粉的成分标准表；
图4为本发明产品技术指标；
图5为本发明方法实施例流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明材料实施例包括棕刚玉下脚料、硅微粉、碳化硅除尘粉、硅酸盐水泥、钢纤维、聚羧酸；棕刚玉下脚料的质量占比为10-50％，硅微粉的质量占比为3-8％，碳化硅除尘粉的质量占比为5-12％，硅酸盐水泥的质量占比为20-35％，钢纤维的质量占比为1-3％，聚羧酸的质量占比为0.3％。
棕刚玉下脚料包括质量占比大于等于10％的Fe2O3，棕刚玉下脚料体积密度大于等于3.5g/cm3，棕刚玉下脚料还包括质量占比大于等于80％的Al2O3以及质量占比小于等于10％的SiO2，棕刚玉下脚料的莫氏硬度大于等于9.0。其中如果采用的棕刚玉下脚料的颗粒级为0.1-3.0mm，则棕刚玉下脚料的质量占比为35-50％；如果采用的棕刚玉下脚料的颗粒级为3.0-5.0mm，棕刚玉下脚料的质量占比为10-25％，具体含量如图1所示。
其中碳化硅除尘粉中碳化硅的质量占比大于等于97％，细度为350目-1200目，比表面积为6m2/g，优选范围为400目-1200目。
其中硅酸盐水泥为525水泥，且钢纤维的纤维长度为20-30mm。
本发明的耐磨料的技术指标如图4所示。
如图5所示，本发明方法实施例包括顺序执行的以下步骤，
取料步骤，从耐火材料生产步骤中取料得到棕刚玉下脚料，从光伏材料生产过冲中取料得到碳化硅除尘粉；
分级步骤，使用鄂式破碎机将棕刚玉下脚料进行破碎，并使用3mm的分离网筛对破碎后的棕刚玉下脚料进行分级处理得到颗粒级0-3mm的细料与3-5mm的粗料；
配料步骤，按硅微粉的质量占比为3-8％，碳化硅除尘粉的质量占比为5-12％，硅酸盐水泥的质量占比为20-35％，钢纤维的质量占比为1-3％，聚羧酸的质量占比为0.3％，细粉的质量占比为35-50％或粗粉的质量占比为10-25％的配比进行配料形成初级料，本步骤中对棕刚玉下脚料的使用中，仅使用粗粉或仅使用细粉进行配比，排除使用粗粉和细粉参合的方式进行配比的情况，具体配比表如图2所示；
搅拌步骤，在常温下使用搅拌设备对初级料进行均匀搅拌以形成耐磨材料。
施工步骤，按照加水量约5-8％对耐磨材料进行加水搅拌形成砂浆料，在使用件表面进行涂抹或者喷涂，晾干或烘干后形成耐磨面。
取料步骤包括棕刚玉下脚料选取步骤以及碳化硅除尘粉选取步骤；其中棕刚玉下脚料选取步骤为从耐火材料生产用冶炼炉中获取底部沉积物，对沉淀物进行分离得到棕刚玉下脚料；其中碳化硅除尘粉选取步骤为从98级碳化硅细粉收集超过320目的脉冲除尘产物得到碳化硅除尘粉。
分级步骤中，使用400目筛网对碳化硅除尘粉进行筛分，得到400目以上细粉以及320目～400目粗粉，而后控制粗粉在细粉中的比例小于等于5％进行重新混合，该步骤控制了粗粉在碳化硅除尘粉中的占比，使得碳化硅除尘粉的比表面积可以控制在6m2/g，保证了28天活性指数大于等于85％，如果粗粉量大于了5％，则会使得比表面积过大，影响了最终成品的质量，具体指标如图3所示。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种高炉矿槽耐磨料，其特征在于：包括棕刚玉下脚料、硅微粉、碳化硅除尘粉、硅酸盐水泥、钢纤维、聚羧酸；所述的棕刚玉下脚料的质量占比为10-50％，硅微粉的质量占比为3-8％，碳化硅除尘粉的质量占比为5-12％，硅酸盐水泥的质量占比为20-35％，钢纤维的质量占比为1-3％，聚羧酸的质量占比为0.3％，所述的棕刚玉下脚料包括质量占比大于等于10％的Fe2O3，所述的棕刚玉下脚料体积密度大于等于3.5g/cm3。
2.根据权利要求1所述的一种高炉矿槽耐磨料，其特征在于：所述的棕刚玉下脚料的颗粒级为0.1-3.0mm，所述的35-50％。
3.根据权利要求1所述的一种高炉矿槽耐磨料，其特征在于：所述的棕刚玉下脚料的颗粒级为3.0-5.0mm，所述的10-25％。
4.根据权利要求1所述的一种高炉矿槽耐磨料，其特征在于：所述的碳化硅除尘粉中碳化硅的质量占比大于等于97％，细度为350目-1200目，比表面积为6m2/g。
5.根据权利要求1所述的一种高炉矿槽耐磨料，其特征在于：所述的棕刚玉下脚料还包括质量占比大于等于80％的Al2O3以及质量占比小于等于10％的SiO2，所述的棕刚玉下脚料的莫氏硬度大于等于9.0。
6.根据权利要求1所述的一种高炉矿槽耐磨料，其特征在于：所述的硅酸盐水泥为525水泥，且所述的钢纤维的纤维长度为20-30mm。
7.一种高炉矿槽耐磨料的制造方法，其特征在于：至少包括以下步骤，
棕刚玉下脚料选取步骤，从耐火材料生产用冶炼炉中获取底部沉积物，对沉淀物进行分离得到所述棕刚玉下脚料；
碳化硅除尘粉选取步骤，从98级碳化硅细粉收集超过320目的脉冲除尘产物得到碳化硅除尘粉。
8.根据权利要求7所述的一种高炉矿槽耐磨料的制造方法，其特征在于：还包括以下步骤，
分级步骤，将所述棕刚玉下脚料进行破碎，并进行分级处理得到颗粒级0-3mm的细料与3-5mm的粗料；
配料步骤，按硅微粉的质量占比为3-8％，碳化硅除尘粉的质量占比为5-12％，硅酸盐水泥的质量占比为20-35％，钢纤维的质量占比为1-3％，聚羧酸的质量占比为0.3％，所述的细粉的质量占比为35-50％或所述的粗粉的质量占比为10-25％的配比进行配料形成初级料；
搅拌步骤，对所述初级料进行均匀搅拌以形成耐磨材料。
施工步骤，按照加水量约5-8％对所述耐磨材料进行加水搅拌形成砂浆料，在使用件表面进行涂抹或者喷涂，晾干或烘干后形成耐磨面。
9.根据权利要求8所述的一种高炉矿槽耐磨料的制造方法，其特征在于：所述的分级步骤中，使用400目筛网对所述碳化硅除尘粉进行筛分，得到400目以上细粉以及320目～400目粗粉，而后控制粗粉在细粉中的比例小于等于5％进行重新混合。
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