CN116813359A - 一种浇注料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种浇注料及其制备方法和应用，涉及耐火材料技术领域。本发明提供的浇注料，按质量分数计，制备原料包括：莫来石颗粒59～72％、莫来石粉18～31％、碳化硅粉0.5～4％、硅微粉0.5～6％、铝微粉0.5～4％、铝酸盐水泥0.5～8％、磷酸钠盐0.05～0.3％和有机纤维0.03～0.1％。本发明通过引入碳化硅粉，调整浇注料的铝硅比，避免环境中的锌蒸汽和氢氧化锌对材料造成侵蚀；且碳化硅作为锌蒸汽不浸润的材料，提高浇注料的抗侵蚀性能。同时，本发明采用低铁原料莫来石颗粒和莫来石粉，能有效杜绝CO还原性气氛对浇注料的侵蚀，所述浇注料应用于转底炉，可以有效抵抗转底炉工作环境对浇注料的损伤。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种浇注料及其制备方法和应用。
背景技术
钢铁生产过程中会产生大量铁粉尘，一般将其返回烧结或造球工序进行循环利用，但需要解决铁粉尘中的富锌问题。现有技术中采用转底炉(RHF)处理铁粉尘中的富锌问题，其原理为将富锌的铁粉尘在还原性气体CO中制备得到还原性团块，以供高炉使用。转底炉的使用主要有以下优点：有效利用环境资源，节省了铁粉尘的堆放费用；能够有效回收铁粉尘中的铁和锌，若采取还原法，还可以回收及利用铁粉尘中的碳；生产的还原性团块有较高的经济效益，加入高炉，可满足高炉稳定运行要求，也可以适当降低高炉焦比。
现有技术中，转底炉的耐火材料通常以高铝质浇注料为主，转底炉内加工的对象为富锌的铁粉尘，铁粉尘蒸汽中通常含有锌和锌的氧化物，高铝质浇注料存在抗锌侵蚀性能差的技术缺陷，且高铝质浇注料不适应转底炉中CO气体的还原性工作气氛。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浇注料及其制备方法和应用，本发明提供的浇注料能够有效防止转底炉内铁粉尘中锌的侵蚀，同时适应转底炉内CO还原性气氛。
为了实现本发明的目的，本发明提供了以下技术方案：
一种浇注料，按质量分数计，制备原料包括：莫来石颗粒59～72％、莫来石粉18～31％、碳化硅粉0.5～4％、硅微粉0.5～6％、铝微粉0.5～4％、铝酸盐水泥0.5～8％、磷酸钠盐0.05～0.3％和有机纤维0.03～0.1％。
优选地，所述莫来石颗粒中氧化铁含量≤1.2wt％；所述莫来石粉中氧化铁含量≤wt1.5％。
优选地，所述莫来石颗粒的粒度≤8mm；所述莫来石粉的粒度≤0.088mm。
优选地，所述硅微粉的粒度≤0.076mm；所述铝微粉的粒度≤0.076mm；所述碳化硅粉的粒度≤0.088mm；所述磷酸钠盐的粒度≤0.4mm；所述有机纤维的粒度≤5mm。
优选地，所述磷酸钠盐包括六偏磷酸钠和/或三聚磷酸钠。
本发明还提供了上述技术方案所述浇注料的制备方法，包括以下步骤：
将莫来石颗粒、莫来石粉、碳化硅粉、硅微粉、铝微粉、铝酸盐水泥、磷酸钠盐和有机纤维混合；将所得干物料和水混合，固化后得到浇注料。
优选地，所述干物料和水的质量比为100：5～6。
优选地，所述混合的方式为依次进行搅拌和振动；所述搅拌的时间为3～5min；所述振动的频率为50～60Hz，时间为1～3min。
优选地，所述固化包括依次进行第一固化和第二固化；所述第一固化的温度为25～40℃，时间为23～25h；所述第二固化的温度为105～115℃，时间为23～25h。。
本发明还提供了上述技术方案所述浇注料或本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的浇注料在转底炉中的应用。
本发明提供了一种浇注料，按质量分数计，制备原料包括：莫来石颗粒59～72％、莫来石粉18～31％、碳化硅粉0.5～4％、硅微粉0.5～6％、铝微粉0.5～4％、铝酸盐水泥0.5～8％、磷酸钠盐0.05～0.3％和有机纤维0.03～0.1％。本发明通过引入碳化硅粉，调整了浇注料的铝硅比，降低铝的含量从而避免了环境中的锌蒸汽和氢氧化锌对材料造成侵蚀；且碳化硅作为锌蒸汽不浸润的材料，提高了浇注料的抗侵蚀性能。同时，本发明采用低铁原料莫来石颗粒和莫来石粉，能有效杜绝CO还原性气氛对浇注料的侵蚀。本发明提供的浇注料应用于转底炉时，可以有效抵抗转底炉工作环境对浇注料的损伤，延长转底炉寿命，提高生产安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1和对比例1中浇注料抗锌侵蚀结果图。
具体实施方式
本发明提供了一种浇注料，按质量分数计，制备原料包括：莫来石颗粒59～72％、莫来石粉18～31％、碳化硅粉0.5～4％、硅微粉0.5～6％、铝微粉0.5～4％、铝酸盐水泥0.5～8％、磷酸钠盐0.05～0.3％和有机纤维0.03～0.1％。
在本发明中，若无特殊说明，所有的制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中，按质量分数计，所述浇注料的制备原料包括莫来石颗粒59～72％，优选为62～68％。在本发明中，所述莫来石颗粒中氧化铁含量优选≤1.2wt％，更优选为≤1.0wt％；所述莫来石颗粒的粒度优选≤8mm，更优选为1～8mm。
在本发明中，按质量分数计，所述浇注料的制备原料包括莫来石粉18～31％，优选为25～28％。在本发明中，所述莫来石粉中氧化铁含量优选≤1.5wt％，更优选为≤1.0wt％；所述莫来石粉的粒度优选≤0.088mm，更优选≤0.076mm。
在本发明中，采用具有上述氧化铁含量的莫来石颗粒和莫来石粉，具有耐CO气氛侵蚀的作用。
在本发明中，按质量分数计，所述浇注料的制备原料包括碳化硅粉0.5～4％，优选为1～2％。在本发明中，所述碳化硅粉的粒度优选≤0.088mm，更优选≤0.076mmm。在本发明中，碳化硅粉具有抗含锌渣侵蚀的作用。
在本发明中，按质量分数计，所述浇注料的制备原料包括硅微粉0.5～6％，优选为1～4％。在本发明中，所述硅微粉的粒度优选≤0.076mm，更优选≤0.005mm。在本发明中，硅微粉作为分散剂和结合剂。
在本发明中，按质量分数计，所述浇注料的制备原料包括铝微粉0.5～4％，优选为1～2％。在本发明中，所述铝微粉的粒度优选≤0.076mm，更优选≤0.005mm。在本发明中，铝微粉作为分散剂和促烧剂。
在本发明中，按质量分数计，所述浇注料的制备原料包括铝酸盐水泥0.5～8％，优选为1～6％。在本发明中，所述铝酸盐水泥优选为登峰鸭牌CA80水泥。在本发明中，铝酸盐水泥具有结合剂的作用。
在本发明中，按质量分数计，所述浇注料的制备原料包括磷酸钠盐0.05～0.3％，优选为0.1～0.2％。在本发明中，所述磷酸钠盐优选包括六偏磷酸钠和/或三聚磷酸钠。在本发明中，磷酸钠盐具有分散剂的作用。
在本发明中，按质量分数计，所述浇注料的制备原料包括有机纤维0.03～0.1％，优选为0.04～0.05％。在本发明中，所述有机纤维的长度优选≤5mm，更优选为2～3mm。本发明对所述有机纤维的种类没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知有机纤维即可。
在本发明中，所述浇注料的制备原料还优选包括水；所述水优选为去离子水。
本发明还提供了上述技术方案所述浇注料的制备方法，包括以下步骤：
将莫来石颗粒、莫来石粉、碳化硅粉、硅微粉、铝微粉、铝酸盐水泥、磷酸钠盐和有机纤维混合；将所得干物料和水混合，固化后得到浇注料。
本发明将莫来石颗粒、莫来石粉、碳化硅粉、硅微粉、铝微粉、铝酸盐水泥、磷酸钠盐和有机纤维混合；将所得干物料和水混合，得到混合料。
在本发明中，所述干物料和水的质量比优选为100：5～6，更优选为100：5.2～5.6。
在本发明中，所述混合的方式优选为依次进行搅拌和振动；所述搅拌的时间优选为3～5min，更优选为4min。在本发明中，所述搅拌优选采用立式搅拌机进行搅拌。
在本发明中，所述振动的频率优选为50～60Hz，更优选为50Hz；所述振动的时间优选为1～3min，更优选为2min。在本发明中，所述振动优选在停止上述搅拌后0.5h内进行，具体是将搅拌后的混合料注入固定在振动台上的模具内振动。
所述振动后，本发明优选将振动后的混合料进行终凝，脱模后得到坯体；将所述坯体进行固化，得到浇注料。在本发明中，所述终凝的时间优选为4～5h，更优选为4.5h。在本发明中，所述固化优选包括依次进行第一固化和第二固化。在本发明中，所述第一固化的温度优选为25～40℃，更优选为25～30℃；所述第一固化的时间优选为20～28h，更优选为24h。在本发明中，所述第二固化的温度优选为105～115℃，更优选为110℃；所述第二固化的时间优选为20～28h，更优选为23～24h。在本发明中，所述第一固化和第二固化的方式优选为烘干。
本发明还提供了上述技术方案所述浇注料或上述技术方案所述制备方法制备的浇注料在转底炉中的应用。
在本发明中，所述浇注料在转底炉中的应用优选包括在转底炉的炉顶和/或炉墙中的应用。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的浇注料进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
本发明以下实施例以及对比例中所用制备原料来源及参数如下：
莫来石颗粒：氧化铁含量为1.5wt％，粒度为1～7mm；
莫来石粉：氧化铁含量为1.5wt％，粒度为0.088mm；
硅微粉：粒度为0.005mm；
铝微粉：粒度为0.005mm；
碳化硅粉：粒度为0.088mm；
铝酸盐水泥：登峰鸭牌CA80；
三聚磷酸钠：粒度为0.4mm；
有机纤维：长度为5mm。
实施例1
称取莫来石颗粒60kg、莫来石粉30kg、硅微粉0.8kg、铝微粉4kg、碳化硅粉1kg、铝酸盐水泥4kg、三聚磷酸钠0.2kg、有机纤维0.03kg和5.6kg水，采用立式搅拌机在室温条件下搅拌3min，将所得混合料注入固定在振动台上的模具内，在室温、50Hz条件振动1min，终凝4.5h后脱模，得到坯体。
将所述坯体依次在室温条件下固化24h和在110℃条件下固化24h，得到浇注料。
对比例1
采用市售的高铝质浇注料，按质量分数计，制备原料包括：高铝矾土颗粒60％、高铝矾土粉30％、硅微粉1.8％、铝微粉4％、铝酸盐水泥4％和三聚磷酸钠0.2％。
高铝矾土颗粒：氧化铝含量为70wt％，粒度为1～8mm；
高铝矾土粉：氧化铝含量为70wt％，粒度为0.088mm；
硅微粉：粒度为0.005mm；
铝微粉：粒度为0.005mm；
铝酸盐水泥：登峰鸭牌CA80；
三聚磷酸钠：粒度为0.4mm；
称取高铝矾土颗粒60kg、高铝矾土粉30kg、硅微粉1.8kg、铝微粉4kg、碳化硅粉1kg、铝酸盐水泥4kg、三聚磷酸钠0.2kg和5.6kg水，采用立式搅拌机在室温条件下搅拌3min，将所得混合料注入固定在振动台上的模具内，在室温条件、50Hz振动1min，终凝4.5h后脱模，得到坯体。
将所述坯体依次在室温条件下固化24h和在110℃条件下固化24h，得到浇注料。
测试例1
将实施例1和对比例1所述浇注料进行测试，结果如表1所示。
表1实施例1和对比例1所述浇注料性能测试结果
由表1结果可知，本发明提供的浇注料相比于市售的高铝质浇注料具有更优异的耐压强度和抗折强度。
测试例2
将实施例1和对比例1所述浇注料应用于转底炉炉墙，通过模拟工况试验，24h后观察浇注料的外观变化及测定浇注料的增重量，浇注料受锌蒸汽侵蚀时，会和锌形成新矿物的变质层，且变质后的浇注料会增重，根据增重量可以看出材料的抗侵蚀性能，结果如图1所示。
注：图1中R为对比例1所述高铝质浇注料；S4为实施例1所述浇注料。
由图1结果可知，相比于高铝质浇注料，本发明制备的浇注料的抗锌侵蚀性能均显著提高，且本发明所述锌侵蚀后浇注料的增重量小于锌侵蚀后高铝质浇注料增重量的25％。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种浇注料，按质量分数计，制备原料包括：莫来石颗粒59～72％、莫来石粉18～31％、碳化硅粉0.5～4％、硅微粉0.5～6％、铝微粉0.5～4％、铝酸盐水泥0.5～8％、磷酸钠盐0.05～0.3％和有机纤维0.03～0.1％。
2.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述莫来石颗粒中氧化铁含量≤1.2wt％；所述莫来石粉中氧化铁含量≤1.5wt％。
3.根据权利要求1或2所述的浇注料，其特征在于，所述莫来石颗粒的粒度≤8mm；所述莫来石粉的粒度≤0.088mm。
4.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述硅微粉的粒度≤0.076mm；所述铝微粉的粒度≤0.076mm；所述碳化硅粉的粒度≤0.088mm；；所述有机纤维的长度≤5mm。
5.根据权利要求1所述的浇注料，其特征在于，所述磷酸钠盐包括六偏磷酸钠和/或三聚磷酸钠。
6.权利要求1～5任一项所述浇注料的制备方法，包括以下步骤：
将莫来石颗粒、莫来石粉、碳化硅粉、硅微粉、铝微粉、铝酸盐水泥、磷酸钠盐和有机纤维混合；将所得干物料和水混合，固化后得到浇注料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干物料和水的质量比为100：5～6。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式为依次进行搅拌和振动；所述搅拌的时间为3～5min；所述振动的频率为50～60Hz，时间为1～3min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述固化包括依次进行第一固化和第二固化；所述第一固化的温度为25～40℃，时间为23～25h；所述第二固化的温度为105～115℃，时间为23～25h。
10.权利要求1～5任一项所述浇注料或权利要求6～9任一项所述制备方法制备的浇注料在转底炉中的应用。
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| CN202310782899.6A CN116813359A (zh) | 2023-06-28 | 2023-06-28 | 一种浇注料及其制备方法和应用 |
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| CA2250946A1 (en) * | 1997-11-17 | 1999-05-17 | Wei-Kao Lu | Reduction of iron ore in ore/coal mixtures |
| CN102674859A (zh) * | 2012-05-24 | 2012-09-19 | 洛阳理工学院 | 一种回转窑窑口及窑头罩用的耐火浇注料 |
| CN107512920A (zh) * | 2017-09-18 | 2017-12-26 | 北京利尔高温材料股份有限公司 | 一种直接还原窑炉高温带用耐火浇注料及其制备方法 |
| CN110156445A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-23 | 濮阳濮耐高温材料（集团）股份有限公司 | 一种转底炉用高强耐磨浇注料及其制备方法 |
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2023
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Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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