CN102674856A - 一种利用钢渣尾渣制备中间包耐火喷涂料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用钢渣尾渣制备中间包耐火喷涂料的方法，属于固体废弃物综合利用技术领域。原料重量份数按照钢渣尾渣35-40份，电熔镁砂60-65份，结合剂5-10份，外加剂0-6份，将钢渣尾渣和电熔镁砂按照重量比例和颗粒级配混合制得散料。使用时配合结合剂、外加剂以及适量水，搅拌混合均匀投入使用。该方法制备工艺简单，固体废弃物消耗量大，制得的20×20×20mm样块的常温耐压强度可达18-25MPa，达到冶金行业中间包用碱性涂料标准（YB/T4121-2004）中常温耐压强度>5MPa的要求，且表现出良好的脱磷、脱硫作用，达到净化钢水的作用。

Description

一种利用钢渣尾渣制备中间包耐火喷涂料的方法
  
技术领域
本发明涉及一种利用钢渣尾渣制备中间包耐火喷涂料的方法，属于固体废弃物综合利用技术领域。 
背景技术
钢渣是炼钢过程中产生的废渣，一般为粗钢产量的15%~20%，钢渣尾渣则是钢渣经回收铁等有价物质剩余的选后尾渣。随着我国钢铁工业的快速发展，钢渣尾渣的堆积量逐年增长，2011年中国粗钢产量达6.955亿吨，钢渣达到1.043亿吨，但利用率只有20%，大量囤积的钢渣尾渣不仅占用了大量土地，还对周围的生态环境安全造成了威胁，因此亟待开拓钢渣尾渣等固体废弃物的资源化利用途径。 
钢渣尾渣的矿物组成主要为硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸钙、氧化铁、游离氧化钙和RO相等，其中硅酸盐矿物为胶凝活性矿物，因此国内目前钢渣尾渣作为集料用于回填、砂浆、路基材料、沥青面层，利用方式是一种低附加值的模式。除此之外，钢渣生成温度约为1560℃，属于过烧产物，所以钢渣尾渣的物化性质与耐火材料在高温下的作用有很强的契合性，有一定的耐火度，因此也具有作为耐火材料原料进行开发利用的前景。但是由于钢渣尾渣晶体粗大，化学成分波动大，硬度大，易磨性差，游离CaO和MgO含量高，易水化，造成钢渣尾渣制备的定型制品的安定性差，钢渣尾渣的这些缺点很大程度上限制了其应用。 
中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去，中间包是钢液成材前与耐火材料接触的最后一个冶金容器，其内衬用耐火材料的性能是制约纯净钢冶炼的重要环节。现今中间包中应用较多的是镁钙质喷涂料，发挥镁钙质耐火材料良好的高温稳定性和抗高碱度渣的性能。 
专利号为CN 1088193A提出的“钢渣耐火材料的制作方法”，是利用钢铁企业高炉炼铁过程产生的还原渣，而不涉及炼钢过程产生的氧化渣经回收铁等有价物质后剩余的尾渣，而且该专利技术中还原渣的利用率仅为12%，因此开发高利用率的钢渣处理技术成为发展钢铁企业固体废弃物循环经济的关键。因此如何将钢铁企业产生的钢渣尾渣进行回收利用、开发耐火材料再应用于钢铁企业，实现就地取材，既经济合算，又能为钢厂减轻环境压力的技术非常迫切需要。 
  
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用钢渣尾渣制备中间包耐火喷涂料的方法，可以直接利用钢渣尾渣颗粒作为细骨料，减少粉磨工艺的能耗，减少铁氧化物对喷涂料耐火度和强度等性能的影响，促进固体废弃物整体利用，创造价值，保护环境。 
本发明通过以下步骤来实现： 
本发明的原料配置按重量份数计：钢渣尾渣35~40份，电熔镁砂60~65份，结合剂5~10份，外加剂0~6份。将钢渣尾渣和电熔镁砂按照重量比例和颗粒级配混合制得散料，使用时配合结合剂、外加剂和水，加水量是钢渣尾渣和镁砂总重量的5.5~7.5%，搅拌混合均匀，即可使用。
所述钢渣尾渣为转炉钢渣磁选后的尾渣，其化学组成按质量百分数计，主要包含CaO 45~55 %、SiO2 12~18 %、TFe ≤15%。电熔镁砂的化学组成按质量百分数计，主要包含MgO≥95.0%，CaO≤1.5%，SiO2≤1.5%，Fe2O3≤0.8%。 
本发明中采用粒度为0.088~0.45mm的钢渣尾渣，作为耐火喷涂料的细骨料；电熔镁砂是由粒度分别为1~3mm、0.45~1mm和<0.088mm的颗粒和细粉按重量比1:1:2混合而成，作为耐火喷涂料的粗骨料和粉料。 
所用结合剂为水玻璃；所用外加剂包括复合减水剂、200~400目SiO2微粉，复合减水剂与SiO2微粉的重量比为0~1 :5，其中，复合减水剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按重量比0.25~1 :1混合组成。 
本发明的特点在于（1）钢渣尾渣的用量大，对固体废弃物的综合利用和消耗具有重要价值；（2）直接利用钢渣尾渣颗粒作为细骨料，不需要额外附加钢渣的磨细工艺，克服了由于钢渣尾渣易磨性差、硬度大等特点带来的粉磨工艺的高能耗；（3）研究发现钢渣尾渣不同粒度颗粒中铁氧化物含量存在差异的特点，通过选择使用具有一定粒度的钢渣尾渣，从而避免铁氧化物高含量对喷涂料耐火度和强度等性能的影响。（4）本发明制得的耐火喷涂料为碱性喷涂料， 20×20×20mm样块的常温耐压强度可达18-25MPa，达到冶金行业中间包用碱性涂料标准（YB/T 4121-2004）中常温耐压强度>5MPa的要求，且游离CaO可用于脱磷、脱硫，达到净化钢水和提高耐磨性的作用。可替代镁钙质耐火喷涂料在中间包上进行使用。（5）来源于钢铁企业的钢渣尾渣再回收整体利用制备免烧耐火喷涂料，又应用于钢铁企业，就地取材，经济合算。 
  
具体实施方式
本发明对性能测试叙述如下： 
按照浇注料的测试方法，将原料混合均匀，再加入结合剂、外加剂加入适量水搅拌均匀后，填入模具（20×20×20mm）振动成型60s，常温养护成型24h后脱模，然后分别经110℃干燥24h，高温炉中分别加热到1000℃和1300℃保温3h，测试各组试样的密度、线变化率、常温耐压强度和烧后耐压强度。
以下结合实施例对本发明的具体实施作进一步说明。 
实例1~3中涉及的钢渣尾渣和电熔镁砂的主要化学组成如表1和表2所示。实施例耐火喷涂料性能测试结果见表3。 
  
表1实施例涉及的炼钢厂钢渣主要化学组成
Figure 2012101581309100002DEST_PATH_IMAGE002
表2实施例涉及的电熔镁砂主要化学组成
Figure 2012101581309100002DEST_PATH_IMAGE004
实施例1
将龙钢的钢渣尾渣（主要化学组成如表1所示）进行筛分，选用粒度为0.088~0.45mm的钢渣尾渣，电熔镁砂（主要化学组成如表2所示）进行粒度分选，结合剂为水玻璃，选取原料和其他组分重量份数如下：
钢渣尾渣：    0.088~0.45mm   35份
电熔镁砂
Figure 699215DEST_PATH_IMAGE006
：                 64份
其中 1~3mm         16份
0.45~1mm       16份
<0.088mm       32份
结合剂：      水玻璃          7份
外加剂：                      0份
将钢渣尾渣和电熔镁砂按照以上重量比例和颗粒级配混合制得散料，使用时配合结合剂、外加剂和水，加水量是钢渣尾渣和镁砂总重量的6.0%，搅拌混合均匀。性能测试结果见表3所示。
实施例2 
将迁钢的钢渣尾渣（主要化学组成如表1所示）进行筛分，选用粒度为0.088~0.45mm的钢渣尾渣，电熔镁砂
Figure 2012101581309100002DEST_PATH_IMAGE008
（主要化学组成如表2所示）也进行粒度分选，结合剂为水玻璃，外加剂为200目SiO2微粉，选取原料和其他组分重量份数如下：
钢渣尾渣：    0.088~0.45mm   40份
结晶镁砂
Figure 554039DEST_PATH_IMAGE008
：                  60份
其中 1~3mm         15份；
0.45~1mm       15份；
<0.088mm       30份
结合剂：      水玻璃          10份
外加剂：      200目SiO2微粉  6份
将钢渣尾渣和电熔镁砂按照重量比例和颗粒级配混合制得散料，使用时配合结合剂、外加剂和水，加水量是钢渣尾渣和镁砂总重量的7.0%，搅拌混合均匀。性能测试结果见表3所示。
实施例3 
将龙钢的钢渣尾渣（主要化学组成如表1所示）进行筛分，选用粒度为0.088~0.45mm的钢渣尾渣，电熔镁砂（主要化学组成如表2所示）也进行粒度分选，结合剂为水玻璃，外加剂是复合减水剂以及350目SiO2微粉，重量比1:3，其中复合减水剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按重量比0.64:1混合组成，选取原料和其他组分重量份数如下：
钢渣尾渣：    0.088~0.45mm  38份
电熔镁砂：                 65份
其中 1~3mm        16.25份；
0.45~1mm      16.25份；
<0.088mm      32.5份
结合剂：      水玻璃         5份
外加剂：                     4份
其中 350目SiO2微粉     3份
复合减水剂（三聚磷酸钠与六偏磷酸钠重量比0.64:1）  1份 
将钢渣尾渣和电熔镁砂按照重量比例和颗粒级配混合制得散料，使用时配合结合剂、外加剂和水，加水量是钢渣尾渣和镁砂总重量的5.5%，搅拌混合均匀。性能测试结果见表3所示。
实例4 
将迁钢的钢渣尾渣（主要化学组成如表1所示）进行筛分，选用粒度为0.088~0.45mm的钢渣尾渣，电熔镁砂（主要化学组成如表2所示）也进行粒度分选，结合剂为水玻璃，外加剂是复合减水剂以及350目SiO2微粉，重量比1:5，其中复合减水剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按重量比0.38:1混合组成，选取原料和其他组分重量份数如下：
钢渣尾渣：    0.088~0.45mm  40份
电熔镁砂
Figure 552770DEST_PATH_IMAGE008
：                 60份
其中 1~3mm        15份；
0.45~1mm      15份；
<0.088mm      30份
结合剂：      水玻璃         7份
外加剂：                     6份
其中 350目SiO2微粉     5份
复合减水剂（三聚磷酸钠与六偏磷酸钠重量比0.38:1）  1份 
将钢渣尾渣和电熔镁砂按照重量比例和颗粒级配混合制得散料，使用时配合结合剂、外加剂和水，加水量是钢渣尾渣和镁砂总重量的6%，搅拌混合均匀。性能测试结果见表3所示。
  
表3实施例耐火喷涂料性能测试结果
Figure 2012101581309100002DEST_PATH_IMAGE010

Claims (4)

1.一种利用钢渣尾渣制备中间包耐火喷涂料的方法，其特征在于：采用钢渣尾渣和电熔镁砂为主要原料，加入一定量结合剂、外加剂，原料配置按照如下重量份数：钢渣尾渣35~40份，镁砂60~65份，结合剂5~10份，外加剂0~6份；，先将钢渣尾渣和电熔镁砂按照重量比例和颗粒级配混合制得散料，使用时配合结合剂、外加剂和水，加水量是钢渣尾渣和电熔镁砂总重量的5.5~7.5%，搅拌混合均匀。
2.根据权利要求1所述的利用钢渣尾渣制备中间包耐火喷涂料的方法，其特征在于：所述钢渣尾渣为转炉钢渣磁选后的尾渣，其化学组成按质量百分数计，主要包含CaO 45~55 %、SiO2 12~18 %、TFe ≤15%；电熔镁砂的化学组成按质量百分数计，主要包含MgO≥95.0%，CaO≤1.5%，SiO2≤1.5%，Fe2O3≤0.8%。
3.根据权利要求1或2所述的利用钢渣尾渣制备中间包耐火喷涂料的方法，其特征在于：钢渣尾渣采用粒度是0.088~0.45mm，作为耐火喷涂料的细骨料；电熔镁砂是由粒度分别为1~3mm、0.45~1mm和<0.088mm的颗粒和细粉按重量比为1:1:2混合而成，作为耐火喷涂料的粗骨料和粉料。
4.根据权利要求1所述的利用钢渣尾渣制备中间包耐火喷涂料的方法，其特征在于：所用结合剂为水玻璃；所用外加剂包括复合减水剂、200~400目SiO2微粉，复合减水剂与SiO2微粉的重量比为0~1 :5，其中复合减水剂由三聚磷酸钠和六偏磷酸钠按重量比0.25~1 :1混合组成。
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