CN102924100A - 一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，属于高炉用耐火材料技术领域。其步骤为：（1）制备耐火骨料：按质量份数称取钛白粉12~14份，碳化钛3~5份，刚玉20~25份，碳化硅15~18份，莫来石30~38份，无钙铬渣5~7份，高炉瓦斯灰6~8份和焦炭9~11份，依次加入到搅拌机中，混合10~12分钟；（2）制备结合剂；（3）将结合剂加入耐火骨料，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：13~15，继续混合搅拌30~35分钟；（4）采用挤泥机挤压成块状，包装。本发明制备得到的无水炮泥，其开口性能好，具有适度的可塑性，且耐高温渣铁冲刷侵蚀，对环境不产生污染，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及高炉用耐火材料技术领域，更具体地说，涉及一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法。
背景技术
炮泥是用来封堵出铁口的耐火材料，目前可分为有水炮泥和无水炮泥两大类，以水作结合剂的称为有水炮泥，以焦油，树脂等有机材料作结合剂的称为无水炮泥。前者用在顶压较低，强化冶炼程度不高的中、小型高炉，后者在顶压较高，强化冶炼程度高的大中型高炉上。炮泥组成可分为两部分：耐火骨料和结合剂。耐火骨料指刚玉、莫来石、焦宝石等耐火原料和焦炭、云母等改性材料。结合剂为水或焦油沥青和酚醛树脂等有机材料，还掺加SiC、Si3N4、膨胀剂和外加剂等。耐火骨料按一定的粒度及重量组成基质，在结合剂的调和下使之具有一定的可塑性，从而可以通过泥炮打入铁口堵住铁水。
目前，无论是有水炮泥还是无水炮泥，结合剂均为必须组分，其可随温度升高而缩聚形成网络结构，提高炮泥的高温强度。高炉炮泥用结合剂有水、焦油、树脂以及多种结合剂联合使用的结合剂。水系高炉炮泥只能用于小型高炉，大型高炉炮泥多数采用焦油和树脂结合剂，焦油结合炮泥性能优良被广泛采用，但有以下几方面的缺点：（1）在使用过程中会释放部分有害挥发份，严重污染环境并且危害操作工人的健康；（2）快干速硬性能差，稳定性差。
中国专利申请号200810054675.9，申请日：2008年3月20日，发明创造名称为：大型高炉炮泥用结合剂及其高炉炮泥，该申请案涉及一种大型高炉炮泥用结合剂，其成分（重量配比）为：煤焦油10-60，酚醛树脂5-20，沥青20-80，沥青为高温粉状沥青或高聚合状沥青，软化点不小于100℃，在50℃-70℃搅拌调制成的结合剂。此外，中国专利申请号 201110396795.9，申请日：2011年12月2日，发明创造名称为：炮泥用结合剂及其制备方法，该申请案涉及一种炮泥用结合剂，包括酚醛树脂组合物和有机溶剂，所述酚醛树脂组合物包括重量比为（2-50）：（50-8）的甲阶酚醛树脂和线型酚醛树脂。上述两个技术方案的高炉炮泥结合剂应用在炮泥后，其固化速率和开口性能有待进一步提高，且其生产价格较高。
此外，中国专利申请号201110409057.3，申请日2011年12月9日，发明创造名称为：一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥及其制备方法，该申请案涉及的无水泡泥，其具体成分组成如下：特级矾土颗粒0~25质量份，电熔棕刚玉颗粒10~30质量份，碳化硅颗粒5~15质量份，焦炭10~20质量份，电熔棕刚玉粉5~20质量份，碳化硅粉5~20质量份，球粘土8~20质量份，绢云母粉3~12质量份，蓝晶石粉3~10质量份，钛白粉3~25质量份，氮化硅粉2~10质量份，氮化硅-铁粉2~10质量份，碳化钛0~5质量份，高温沥青粉2~10质量份。该申请案对均采用商用原料配制而成，对钢铁企业的废弃物资源化利用不充分，导致生产成本较高。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中高炉炮泥用结合剂污染环境，且配置的炮泥使用性能较差、生产成本较高的不足，提供了一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，本发明制备得到的炮泥具有良好塑性，且开口性能好。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，其步骤为：
（1）制备耐火骨料：
按质量份数称取钛白粉12~14份，碳化钛3~5份，刚玉20~25份，碳化硅15~18份，莫来石30~38份，无钙铬渣5~7份，高炉瓦斯灰6~8份和焦炭9~11份，依次加入到搅拌机中，混合10~12分钟，得到耐火骨料；
（2）制备结合剂：
a）按质量份数称取沥青40~50份和氢化三联苯4~6份，依次向反应釜加入沥青和氢化三联苯，在55~60℃的温度下搅拌混合18分钟；
b）按质量份数称取有机硅树脂10~12份、呋喃树脂8~11份和三聚氰胺甲醛树脂11~15份，控制步骤a）的反应釜升温速率为 3~4℃/min，当反应釜的温度达到72~76℃后，依次向反应釜加入有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂，并继续搅拌混合14分钟，即得结合剂；
（3）将步骤（2）制备得到的结合剂加入到步骤（1）中的搅拌机，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：13~15，继续混合搅拌30~35分钟；
（4）将步骤（3）耐火骨料和结合剂的混合物，采用挤泥机挤压成块状，包装即得无水炮泥。
更进一步地，步骤（1）中按质量份数称取钛白粉13份，碳化钛4份，刚玉23份，碳化硅16份，莫来石35份，无钙铬渣6份，高炉瓦斯灰7份和焦炭10份。
更进一步地，步骤（3）中耐火骨料和结合剂的质量比为100：14。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，其粘结剂采用有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂复配作为固化剂成分使用，采用氢化三联苯作为增效剂，且制备过程的巧妙温度控制，使得塑性高，热稳定性好，将三者按一定比例混合后使结合剂具有较低的固化速率，结合剂固化速率的降低有利于提高炮泥高温条件下的流动性，因此炮泥在泥炮内不易结块；
（2）本发明的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，其耐火骨料中采用钛白粉和碳化钛，使得在出铁过程中与C和N反应生成TiC 和TiN 以及Ti（C，N），其中TiC、TiN 和Ti（C，N）在沉降中富集成长，然后富集在铁口区域的炉缸壁上，从而起到保护铁口区炉缸的作用；
（3）本发明的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，将无钙铬渣和高炉瓦斯灰作为耐火骨料成分使用，使得这些废弃物得到资源化循环利用，降低了炮泥的生产成本；
（4）本发明的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，制备得到的无水泡泥，其开口性能好，具有适度的可塑性，且耐高温渣铁冲刷侵蚀，对环境不产生污染。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥，由耐火骨料和结合剂组成，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：14。本实施例中耐火骨料各组分按如下质量份组成：钛白粉13份，碳化钛4份，刚玉23份，碳化硅16份，莫来石35份，无钙铬渣6份，高炉瓦斯灰7份，焦炭10份。本实施例中结合剂各组分按如下质量份组成：沥青43份，氢化三联苯5份，有机硅树脂11份，呋喃树脂9份，三聚氰胺甲醛树脂14份。
本实施例的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，其具体的步骤如下：
（1）制备耐火骨料：
按质量份数称取钛白粉13份，碳化钛4份，刚玉23份，碳化硅16份，莫来石35份，无钙铬渣6份，高炉瓦斯灰7份和焦炭10份，其中碳化钛、刚玉、碳化硅、莫来石和无钙铬渣的粒度要求小于1mm，依次加入到搅拌机中，混合11分钟，得到耐火骨料；
（2）制备结合剂：
a）按质量份数称取沥青43份和氢化三联苯5份，依次向反应釜加入沥青和氢化三联苯，在58℃的温度下搅拌混合18分钟；
b）按质量份数称取有机硅树脂11份、呋喃树脂9份和三聚氰胺甲醛树脂14份，控制步骤a）的反应釜升温速率为 3℃/min，当反应釜的温度达到74℃后，依次向反应釜加入有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂，并继续搅拌混合14分钟，即得结合剂；
（3）将步骤（2）制备得到的结合剂加入到步骤（1）中的搅拌机，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：14，继续混合搅拌33分钟；
（4）将步骤（3）耐火骨料和结合剂的混合物，采用挤泥机挤压成块状，包装即得无水炮泥。
实施例2
本实施例的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥，由耐火骨料和结合剂组成，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：13。本实施例中耐火骨料各组分按如下质量份组成：钛白粉12份，碳化钛5份，刚玉20份，碳化硅18份，莫来石30份，无钙铬渣7份，高炉瓦斯灰6份，焦炭11份。本实施例中结合剂各组分按如下质量份组成：沥青40份，氢化三联苯6份，有机硅树脂10份，呋喃树脂11份，三聚氰胺甲醛树脂11份。
本实施例的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，其具体的步骤如下：
（1）制备耐火骨料：
按质量份数称取钛白粉12份，碳化钛5份，刚玉20份，碳化硅18份，莫来石30份，无钙铬渣7份，高炉瓦斯灰6份和焦炭11份，依次加入到搅拌机中，混合10分钟，得到耐火骨料；
（2）制备结合剂：
a）按质量份数称取沥青40份和氢化三联苯6份，依次向反应釜加入沥青和氢化三联苯，在55℃的温度下搅拌混合18分钟；
b）按质量份数称取有机硅树脂10份、呋喃树脂11份和三聚氰胺甲醛树脂11份，控制步骤a）的反应釜升温速率为 4℃/min，当反应釜的温度达到72℃后，依次向反应釜加入有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂，并继续搅拌混合14分钟，即得结合剂；
（3）将步骤（2）制备得到的结合剂加入到步骤（1）中的搅拌机，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：13，继续混合搅拌30分钟；
（4）将步骤（3）耐火骨料和结合剂的混合物，采用挤泥机挤压成块状，包装即得无水炮泥。
实施例3
本实施例的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥，由耐火骨料和结合剂组成，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：15。本实施例中耐火骨料各组分按如下质量份组成：钛白粉14份，碳化钛3份，刚玉25份，碳化硅15份，莫来石38份，无钙铬渣5份，高炉瓦斯灰8份，焦炭9份。本实施例中结合剂各组分按如下质量份组成：沥青50份，氢化三联苯4份，有机硅树脂12份，呋喃树脂8份，三聚氰胺甲醛树脂15份。
本实施例的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，其具体的步骤如下：
（1）制备耐火骨料：
按质量份数称取钛白粉14份，碳化钛3份，刚玉25份，碳化硅15份，莫来石38份，无钙铬渣5份，高炉瓦斯灰8份和焦炭9份，依次加入到搅拌机中，混合12分钟，得到耐火骨料；
（2）制备结合剂：
a）按质量份数称取沥青50份和氢化三联苯4份，依次向反应釜加入沥青和氢化三联苯，在60℃的温度下搅拌混合18分钟；
b）按质量份数称取有机硅树脂12份、呋喃树脂8份和三聚氰胺甲醛树脂15份，控制步骤a）的反应釜升温速率为 4℃/min，当反应釜的温度达到76℃后，依次向反应釜加入有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂，并继续搅拌混合14分钟，即得结合剂；
（3）将步骤（2）制备得到的结合剂加入到步骤（1）中的搅拌机，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：15，继续混合搅拌35分钟；
（4）将步骤（3）耐火骨料和结合剂的混合物，采用挤泥机挤压成块状，包装即得无水炮泥。
实施例1~3中的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，其结合剂采用有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂复配作为固化剂成分使用，且采用氢化三联苯作为增效剂，使得塑性高，热稳定性好，将三者按一定比例混合后使结合剂具有较低的固化速率。表1为实施例1~3的制备得到的无水炮泥的测试结果，其中固化时间是结合剂在150℃时的测试数据。
表1 实施例1~3的制备得到的无水炮泥的测试结果
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例 |
| 固化时间min | 16 | 14 | 15 | 5 |
| 耐压强度MPa | 35 | 34 | 33 | 23 |
| 吨铁泥耗kg/t | 0.4 | 0.6 | 0.5 | 1 |
| 抗渣铁冲刷性能 | 出铁后期扩孔不明显 | 出铁后期扩孔不明显 | 出铁后期扩孔不明显 | 出铁后扩孔较快 |
本发明的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，制备得到的无水炮泥的开口性能好，且耐高温渣铁冲刷侵蚀，对环境不产生污染；将无钙铬渣和高炉瓦斯灰作为耐火骨料成分使用，使得这些废弃物得到资源化循环利用，降低了炮泥的生产成本。
Claims (3)
1.一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，其步骤为：
（1）制备耐火骨料：
按质量份数称取钛白粉12~14份，碳化钛3~5份，刚玉20~25份，碳化硅15~18份，莫来石30~38份，无钙铬渣5~7份，高炉瓦斯灰6~8份和焦炭9~11份，依次加入到搅拌机中，混合10~12分钟，得到耐火骨料；
（2）制备结合剂：
a）按质量份数称取沥青40~50份和氢化三联苯4~6份，依次向反应釜加入沥青和氢化三联苯，在55~60℃的温度下搅拌混合18分钟；
b）按质量份数称取有机硅树脂10~12份、呋喃树脂8~11份和三聚氰胺甲醛树脂11~15份，控制步骤a）的反应釜升温速率为 3~4℃/min，当反应釜的温度达到72~76℃后，依次向反应釜加入有机硅树脂、呋喃树脂和三聚氰胺甲醛树脂，并继续搅拌混合14分钟，即得结合剂；
（3）将步骤（2）制备得到的结合剂加入到步骤（1）中的搅拌机，其中耐火骨料和结合剂的质量比为100：13~15，继续混合搅拌30~35分钟；
（4）将步骤（3）耐火骨料和结合剂的混合物，采用挤泥机挤压成块状，包装即得无水炮泥。
2.根据权利要求1所述的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，其特征在于：步骤（1）中按质量份数称取钛白粉13份，碳化钛4份，刚玉23份，碳化硅16份，莫来石35份，无钙铬渣6份，高炉瓦斯灰7份和焦炭10份。
3.根据权利要求2所述的一种用于维护高炉炉缸的无水泡泥的制备方法，其特征在于：步骤（3）中耐火骨料和结合剂的质量比为100：14。
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