CN103253947A - 一种冶金中频炉炉衬的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冶金中频炉炉衬的制备方法,该方法采用干式捣打料烧结制得,所述的干式捣打料按质量百分比计由以下的组分构成:废弃滑板颗粒26~50%,高铝矾土孰料5~20%,刚玉颗粒18~50%,镁砂颗粒5~17%,高温促烧剂1~7%,石英0.5~1%,硼酸0.5~1%;所述的废弃滑板颗粒和高铝矾土孰料的粒径≤10mm,刚玉颗粒和镁砂颗粒的粒径≤1mm。本发明由于采用了上述的技术方案,与同行业中直接大量使用板状刚玉和特级矾土矿相比,在配料中用后的废弃滑板资源成为重要原料,大量节约了能耗,不仅回收了有用资源,大大减少了排入环境的废弃滑板量,经济可观、环境效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金用炉衬耐火材料,特别是涉及一种冶金中频炉炉衬的制备方法。
背景技术
随着我国钢铁企业规模的扩大、炼钢技术不断更新、钢种不断增加,一系列冶金新技术、新工艺得到广泛地推广和应用,特别是中频炉技术。高效率、快速熔化、大型化已成为目前中频感应炉发展的新趋势,由此,对配套炉衬材料的成本和性能提出了更高的要求。
我国钢产量目前已经达到每年5亿吨左右,其中生产过程中钢包及连铸中间包上大量使用滑板。滑板多次使用后,由于孔径扩大和滑动面损伤被废弃,作为固体垃圾处理。这种处理方式不仅浪费了资源,而且由于铝碳质滑板难以自然消解而严重污染环境。因此,开展滑板循环再利用技术的研究,不仅可以降低成本,而且在工业固体废弃物的资源综合方面也有着深远的意义,是目前研究的热点课题。
中国发明专利申请(申请号:201110089060.1 申请日:2011-04-11)公开了生物法处理废弃滑板进行循环再利用的方法,该方法包括以下的步骤:①对废滑板粉体除锰铁处理,②硅酸杆菌对废弃滑板粉末进行脱硅,③曲霉菌对废弃滑板粉末进行脱铁,④水洗至中性烘干。本项目采用生物技术脱硅脱铁锰可以有效节能减排,同时消除了难降解的铝碳质滑板对环境的污染,有利于环保。
中国发明专利申请(申请号:201110089061.6 申请日:2011-04-11)公开了一种采用废弃滑板材料的滑板工作面耐火材料组合物,该组合物按重量百分比计由以下的组份构成:废弃滑板粉末30%~40%,刚玉36%~60%,氧化铝微粉2.4%-3.6%,磷质石墨1.6%~2.4%,添加剂1.7%~2.6%;所述的废弃滑板粉末的化学成分Al2O3为80%~93.4%,SiO2含量为9.51%~14%,Fe2O3含量为1%以下。
中国发明专利申请(201110089057.X 申请日:2011-04-11)公开了一种采用废弃滑板材料的滑板非工作面耐火材料组合物,该组合物按重量百分比计由以下的组份构成:废弃滑板粉末30%~40%,特级矾土35%~55%,刚玉6%~9%,石墨0.8%~1.2%,结合剂3.5%~4%,添加剂1.0%~1.5%;所述的废弃滑板粉末的化学成分Al2O3为80%~93.4%,SiO2含量为9.51%~14%,Fe2O3含量为1%以下。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种冶金中频炉炉衬的制备方法,该发明与同行业中直接大量使用板状刚玉和特级矾土矿相比,在配料中用后的废弃滑板资源成为重要原料,大量节约了能耗,不仅回收了有用资源,大大减少了排入环境的废弃滑板量,经济可观、环境效益显著。
为了实现上述的目的,本发明采用了以下的技术方案:
一种冶金中频炉炉衬的制备方法,该方法采用干式捣打料烧结制得,所述的干式捣打料按质量百分比计由以下的组分构成:
废弃滑板颗粒26~50%,
高铝矾土孰料5~20%,
刚玉颗粒18~50%,
镁砂颗粒5~17%,
高温促烧剂1~7%,
石英0.5~1%,
硼酸0.5~1%;
所述的废弃滑板颗粒和高铝矾土孰料的粒径≤10mm,刚玉颗粒和镁砂颗粒的粒径≤1mm。
作为优选,该干式捣打料按质量百分比计由以下的组分构成:
废弃滑板颗粒30~45%,
高铝矾土孰料10~15%,
刚玉颗粒20~45%,
镁砂颗粒8~15%,
高温促烧剂2~6%,
石英0.5~1%,
硼酸0.5~1%。
作为优选,所述的刚玉颗粒由粒径为1~0.1 mm 的白刚玉、1~0.1 mm的板状刚玉和≤0.1 mm的刚玉细粉构成,白刚玉为5-15%,板状刚玉7-15%,刚玉细粉为6-20%。
作为优选,所述的废弃滑板颗粒的粒径1~8mm,高铝矾土孰料的粒径0~8mm。
作为再优选,所述的高铝矾土孰料8 ~5mm、5 ~3mm、3 ~ 1mm、1 ~ 0mm 四种粒级分别为8~15:15~30:10~25:0~5。
作为再优选,所述废弃滑板颗粒8~ 5mm、5 ~ 3mm、3 ~ 1mm三种粒级分别为5~15:15~30:10~25。
作为优选,所述的镁砂颗粒由粒径为1~0.1 mm的电熔镁砂和≤0.1 mm 的电熔镁砂构成,1~0.1 mm的电熔镁砂为2-7%,≤0.1 mm 的电熔镁砂为3-10%。
作为优选,所述的废弃滑板颗粒的化学成分包括Al2O3为85%~93.4%,SiO2含量为4.5%~10%。
作为优选,所述的高温促烧剂选用硅粉和SiC粉中的一种或两种混合。
本发明由于采用了上述的技术方案,与同行业中直接大量使用板状刚玉和特级矾土矿相比,在配料中用后的废弃滑板资源成为重要原料,大量节约了能耗,不仅回收了有用资源,大大减少了排入环境的废弃滑板量,经济可观、环境效益显著。进一步,本发明由于采用了调节原料的临界粒径和颗粒级配技术,在配料阶段的分级使用,最终使捣打料材料既能获得较紧密的颗粒堆积,又能具有好的烧结性能。
具体实施方式
实施例1
对废弃滑板粉末原料进行球磨粉碎,采用永磁辊式强磁选矿机与脉动高梯度磁选机联用,回收锰铁。在带搅拌装置的生物滤池中,加入1 t已经强磁处理过的废滑板粉和10 m3硅酸杆菌和浓曲霉菌溶液。在25℃的无消毒条件下进行了7 昼夜,其固液比为1∶3,浸出时间为7昼夜,加入相应的生物药剂。最终废弃滑板粉末化学成分Al2O3提高到90.2%,SiO2含量降低到5.60%,铝硅比达到16.1。浸溶前后化学分析结果表明,Fe2O3降低率最高为3.7%,最低为0.9%。
10千瓦研磨机,工作时间5小时,颗粒临界粒径和颗粒级配( w) 为:高铝矾土孰料8 ~5mm、5 ~3mm、3 ~ 1mm、1 ~ 0mm 四种粒级总计为5%,重量比例为15:25:9:1;回收的废弃滑板二次颗粒 8~ 5mm、5 ~ 3mm、3 ~ 1mm 三种粒级总计为50%,重量比例为15:25:10;1~0.1 mm 的白刚玉、板状刚玉和电熔镁砂分别为5%、7%和 2%,≤0.1 mm刚玉细粉为20%,≤0.1 mm 的电熔镁砂为10%, ≤0.005 mm 的硅粉1%。最终原料配比为:废弃滑板50%,高铝矾土5%,刚玉32%,镁砂12%,硅粉1%,石英0.5%(外加),硼酸1%(外加)。
本产品中频炉干式捣打料烧结后,炉衬由里到外,形成一定厚度的烧结层、半烧结层和松散层。烧结层坚硬质密,可阻挡各种金属液的渗漏与侵蚀,使用温度高于石英质50~100℃。产品的主要技术指标基本达到了国外同类产品的标准,适用于1~40吨中频炉,炉龄在80次以上,产品的主要技术性能达到国外同类产品的先进水平,而且价格仅为进口同类产品的30%左右,具有良好的性价比。
产品性能:体积密度(110℃×24h) ≥2.60 g/cm3;抗折强度(800℃×3h)≥7.0MPa;耐压强度(800℃×3h)≥25MPa;耐火度>1790℃。
实施例2
废弃滑板粉末处理与实施例1相同, 10千瓦研磨机,工作时间12小时,颗粒临界粒径和颗粒级配( w) 为:高铝矾土孰料8 ~5mm、5 ~3mm、3 ~ 1mm、1 ~ 0mm 四种粒级总计为20%,重量比例为8:17:20:5;回收的废弃滑板二次颗粒( 8~ 5mm、5 ~ 3mm、3 ~ 1mm 三种粒级总计为26%,重量比例为5:30:25;1~0.1 mm 的白刚玉、板状刚玉和电熔镁砂分别为15%、15%和 7%,≤0.1 mm刚玉细粉为6%,≤0.1 mm 的电熔镁砂为3%, ≤0.005 mm 的SiC粉7%。最终原料配比为:废弃滑板26%,高铝矾土20%,刚玉36%,镁砂10%,SiC粉7%,石英1%(外加),硼酸0.5%(外加)。
本产品中频炉干式捣打料烧结后,炉衬由里到外,形成一定厚度的烧结层、半烧结层和松散层。烧结层坚硬质密,可阻挡各种金属液的渗漏与侵蚀,使用温度高于石英质50~100℃。产品的主要技术指标基本达到了国外同类产品的标准,适用于1~40吨中频炉,炉龄在80次以上,产品的主要技术性能达到国外同类产品的先进水平,而且价格仅为进口同类产品的30%左右,具有良好的性价比。
产品性能:体积密度(110℃×24h) ≥2.60 g/cm3;抗折强度(800℃×3h)≥7.0MPa;耐压强度(800℃×3h)≥25MPa;耐火度>1790℃。
实施例3
废弃滑板粉末处理与实施例1相同, 10千瓦研磨机,工作时间6小时,颗粒临界粒径和颗粒级配( w) 为:高铝矾土孰料8 ~5mm、5 ~3mm、3 ~ 1mm、1 ~ 0mm 四种粒级总计为12%,重量比例为13:24:10:3;回收的废弃滑板二次颗粒( 8~ 5mm、5 ~ 3mm、3 ~ 1mm 三种粒级总计为38%,重量比例为12:25:13;1~0.1 mm 的白刚玉、板状刚玉和电熔镁砂分别为10%、13%和 4%,≤0.1 mm刚玉细粉为14%,≤0.1 mm 的电熔镁砂为5%, ≤0.005 mm 的SiC粉2%、硅粉2%。最终原料配比为:废弃滑板38%,高铝矾土12%,刚玉37%,镁砂9%,SiC粉2%、硅粉2%,石英0.8%(外加),硼酸0.7%(外加)。
本产品中频炉干式捣打料烧结后,炉衬由里到外,形成一定厚度的烧结层、半烧结层和松散层。烧结层坚硬质密,可阻挡各种金属液的渗漏与侵蚀,使用温度高于石英质50~100℃。产品的主要技术指标基本达到了国外同类产品的标准,适用于1~40吨中频炉,炉龄在80次以上,产品的主要技术性能达到国外同类产品的先进水平,而且价格仅为进口同类产品的30%左右,具有良好的性价比。
产品性能:体积密度(110℃×24h) ≥2.60 g/cm3;抗折强度(800℃×3h)≥7.0MPa;耐压强度(800℃×3h)≥25MPa;耐火度>1790℃。
实施例4
废弃滑板粉末处理与实施例1相同, 10千瓦研磨机,工作时间10小时,颗粒临界粒径和颗粒级配( w) 为:高铝矾土孰料8 ~5mm、5 ~3mm、3 ~ 1mm、1 ~ 0mm 四种粒级总计为16%,重量比例为10:18:18:4;回收的废弃滑板二次颗粒( 8~ 5mm、5 ~ 3mm、3 ~ 1mm 三种粒级总计为32%,重量比例为10:26:24;1~0.1 mm 的白刚玉、板状刚玉和电熔镁砂分别为12%、14%和 5%,≤0.1 mm刚玉细粉为11%,≤0.1 mm 的电熔镁砂为4%, ≤0.005 mm 的SiC粉2%、硅粉4%。最终原料配比为:废弃滑板32%,高铝矾土16%,刚玉37%,镁砂9%,SiC粉2%、硅粉4%,石英1%(外加),硼酸0.5%(外加)。
本产品中频炉干式捣打料烧结后,炉衬由里到外,形成一定厚度的烧结层、半烧结层和松散层。烧结层坚硬质密,可阻挡各种金属液的渗漏与侵蚀,使用温度高于石英质50~100℃。产品的主要技术指标基本达到了国外同类产品的标准,适用于1~40吨中频炉,炉龄在80次以上,产品的主要技术性能达到国外同类产品的先进水平,而且价格仅为进口同类产品的30%左右,具有良好的性价比。
产品性能:体积密度(110℃×24h) ≥2.60 g/cm3;抗折强度(800℃×3h)≥7.0MPa;耐压强度(800℃×3h)≥25MPa;耐火度>1790℃。
Claims (9)
1.一种冶金中频炉炉衬的制备方法,该方法采用干式捣打料烧结制得,其特征在于所述的干式捣打料按质量百分比计由以下的组分构成:
废弃滑板颗粒26~50%,
高铝矾土孰料5~20%,
刚玉颗粒18~50%,
镁砂颗粒5~17%,
高温促烧剂1~7%,
石英0.5~1%,
硼酸0.5~1%;
所述的废弃滑板颗粒和高铝矾土孰料的粒径≤10mm,刚玉颗粒和镁砂颗粒的粒径≤1mm。
2.根据权利要求1所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法,其特征在于该干式捣打料按质量百分比计由以下的组分构成:
废弃滑板颗粒30~45%,
高铝矾土孰料10~15%,
刚玉颗粒20~45%,
镁砂颗粒8~15%,
高温促烧剂2~6%,
石英0.5~1%,
硼酸0.5~1%。
3.根据权利要求1或2所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法,其特征在于刚玉颗粒由粒径为1~0.1 mm 的白刚玉、1~0.1 mm的板状刚玉和≤0.1 mm的刚玉细粉构成,白刚玉为5-15%,板状刚玉7-15%,刚玉细粉为6-20%。
4.根据权利要求1或2所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法,其特征在于所述的废弃滑板颗粒的粒径1~8mm,高铝矾土孰料的粒径0~8mm。
5.根据权利要求4所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法,其特征在于:高铝矾土孰料8 ~5mm、5 ~3mm、3 ~ 1mm、1 ~ 0mm 四种粒级分别为8~15:15~30:10~25:0~5。
6.根据权利要求4所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法,其特征在于:废弃滑板颗粒8~ 5mm、5 ~ 3mm、3 ~ 1mm三种粒级分别为5~15:15~30:10~25。
7.根据权利要求1或2所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法,其特征在于镁砂颗粒由粒径为1~0.1 mm的电熔镁砂和≤0.1 mm 的电熔镁砂构成,1~0.1 mm的电熔镁砂为2-7%,≤0.1 mm 的电熔镁砂为3-10%。
8.根据权利要求1或2所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法,其特征在于废弃滑板颗粒的化学成分包括Al2O3为85%~93.4%,SiO2含量为4.5%~10%。
9.根据权利要求1或2所述的一种冶金中频炉炉衬的制备方法,其特征在于高温促烧剂选用硅粉和SiC粉中的一种或两种混合。
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