CN107602086B

CN107602086B - 一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料及其制造方法

Info

Publication number: CN107602086B
Application number: CN201710895884.5A
Authority: CN
Inventors: 崔学正; 崔申; 马会; 张海峰; 付伟; 刘冲; 高刚
Original assignee: Liaoning Zhongmei Holding Co ltd
Current assignee: Liaoning Zhongmei Holding Co ltd
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: CN107602086A

Abstract

本发明属于环保材料领域，具体涉及一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料及其制造方法。该捣打料由下述原料按重量百分比组成：废弃镁铁砖骨料5%‑40%，废弃镁钙砖骨料25%‑80%，废弃镁砖细粉5%‑25%，高钙低铁镁砂骨料5%‑23%，铁红超细粉0.5‑1.5%，硫酸钠0.2%‑0.5%，碳酸钠0.2%‑0.5%，有机结合剂0.5%‑7%。既可改善炉料综合冶金性能，解决钢铁、耐材企业环境污染，排放不达标等问题，又可以解决优质耐火原料短缺，节约成本的问题。

Description

一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料及其制造方法

技术领域

本发明属于环保材料领域，具体涉及一种用废弃耐火材料生产的环保镁钙质可塑（捣打）料及其制造方法。

背景技术

近年来，钢铁行业一直着力关注钢铁制造过程中的低能耗技术、低排放技术、发展促进品种结构调整的高附加值钢铁材料，这些新技术、新工艺都需要有相应的耐火材料技术支撑，我国将重点发展“优质长寿、功能化、节能环保、循环利用”的耐火材料，随着不锈钢产量及品种的增加，对炉衬用耐火材料提出了更高的要求，要求其长寿命并且不对钢水造成二次污染，镁钙质或镁钙碳质材料能解决相应的问题，通常炼钢转炉、电炉的炉墙都是由镁碳砖来砌筑，AOD炉、GOR炉是由鎂钙砖及鎂钙碳砖来砌筑，炉底、背缝、炉口、炉衬修补是镁质或镁碳质可塑（捣打）料。为适应冶炼优质不锈钢的需求，镁钙质或镁钙碳质材料会逐渐取代镁碳质材料，高CaO材料具有净化钢水的作用，但镁钙质耐火材料与其它镁质耐火材料相比存在易水化、生产工艺复杂、保质期短等问题，冶炼不锈钢等特殊钢种即要求有镁钙砖炉衬又要求有与之配套的鎂钙质可塑（捣打）料砌筑、维护炉衬，解决炉衬材料受侵蚀后不二次污染钢水的问题。研制一种长寿命、不易水化的高CaO含量的鎂钙质可塑（捣打）料是关键性问题。

原来镁钙质可塑（捣打）料生产基本工艺，常规的做法是将菱镁矿石轻烧活化后超细粉磨，配入必要的CaO、Fe₂O₃质外加原料，经高压成球和高温煅烧成合成可塑（捣打）料用原料,再经合理的粒度级配制成可塑（捣打）料，其应用机理：在1250 ℃，炉底材料的C₄F(C₄AF)少量熔于方镁石中，促进材料烧结，当废钢熔化后C₂F分解固溶于MgO中形成RO相，CaO形成富钙液相，原始材料由MgO+C₂F变成RO+SiL，完成烧结过程。缺点是生产工艺复杂，需要消耗大量的优质菱镁矿原料，因采用二步高温煅烧技术消耗大量的燃料煤、重油或天然气，粉尘、二氧化硫、氮氧化物排放量大，环保治理难度大，运行成本高，同时CaO含量在7%-10%之间调解范围小。净化钢水、脱磷、脱硫效果不明显。本研究可塑（捣打）料CaO含量调解范围宽在10%-35%之间，通过添加少量的结合剂，完成化学-陶瓷结合。这种方法的优点是:烧结性能好，施工简单，高致密度，高强度，抗冲刷能力强，高抗熔损性，抗钢水渗透性强、高体积稳定性。

目前冶炼设备砌筑用的高级不定型耐火材料基本都是用优质矿产品作为制备原料的，这种耐火原料资源呈短缺态势，增加生产成本，因此,研制利用废弃耐火材料生产镁钙质可塑（捣打）料及其制备方法是目前亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种用废弃耐火材料生产的环保镁钙质可塑（捣打）料，既可改善炉料综合冶金性能，解决钢铁、耐材企业环境污染，排放不达标等问题，又可以解决优质耐火原料短缺，节约成本的问题。

本发明目的是通过下述技术方案实现的：一种用废弃耐火材料生产的环保镁钙质可塑（捣打）料，该环保镁钙质可塑（捣打）料由下述原料按重量百分比组成：废弃镁铁砖骨料5%-40%，废弃镁钙砖骨料25%-80%，废弃镁砖细粉5%-25%，高钙低铁镁砂骨料5%-23%，铁红超细粉0.5-1.5%，硫酸钠0.2%-0.5%，碳酸钠0.2%-0.5%，有机结合剂0.5%-7%。

所述的废弃镁铁砖骨料是废弃镁铁砖去掉变质层后破碎成0-8㎜粒度料所含MgO的含量＞85%，Fe₂O₃＞5%-7%。

所述的废弃镁钙砖骨料是废弃镁钙砖经除掉钢渣，去掉变质层后破碎成0-8㎜粒度料，所含MgO＞65%，CaO＞25%。

所述的废弃镁砖细粉是指将废弃高纯或中档镁砖细磨成粒度为≦0.074mm的细粉，废弃高纯镁砖细粉所含MgO＞95.5%，废弃中档镁砖细粉所含MgO＞93%。

所述的高钙低铁镁砂骨料是镁钙铁砂破碎成0-8㎜粒度料，所含MgO＞70%，CaO＞15% ，Fe₂O₃＞3.5%-5.5%。

所述的铁红超细粉是经薄板酸洗后的氧化铁粉粒度为≦0.045mm的细粉，所含Fe＞50%。

所述的硫酸钠、碳酸钠是工业品。

所述的有机结合剂是桐油、蓖麻油、橄榄油、矿物油搅拌后形成的混合物。

该环保镁钙质可塑（捣打）料用于生产电炉炉底、转炉炉底、AOD炉底或GOR炉底、背缝、炉口、炉衬修补。

一种用废弃耐火材料生产的环保镁钙质可塑（捣打）料的制造方法，该制造方法包括步骤如下：按配比将废弃镁铁砖骨料、废弃镁钙砖骨料、高钙低铁镁砂骨料、铁红超细粉、废弃镁砖细粉、硫酸钠、碳酸钠、有机结合剂放入搅拌机中充分搅拌（或充分湿润后），直接包装即可。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、本发明采用的主要原料是从水泥厂回收的用后镁铁砖、从钢厂回收的用后镁钙砖、自产的合成镁钙铁砂、从玻璃厂回收的用后高纯或中档镁砖、从彩板厂回收的用于薄板酸洗后的氧化铁粉，均来源于废弃材料，是对废弃材料的二次利用，节能环保，避免使用国家有限的菱镁矿资源，成本可降低约40%以上。

2、本发明是无水可塑（捣打）料，使用时将该混合料投入工作衬就可捣打施工，减少了水蒸气对炉衬造成的水化侵蚀和镁钙砂的水化，使用寿命高于传统的捣打料和可塑料，寿命约提高10%以上。

3、本发明环保镁钙质可塑（捣打）料的CaO含量高具有净化钢水的作用，是良好的脱硫、脱磷剂，同时与炉渣中的SiO₂反应生成高熔点的硅酸二钙和硅酸三钙，耐火性能明显增强。

4. 本发明环保镁钙质可塑（捣打）料由多种原料级配能有效的提高材料的热震稳定性，充分利用每一种原料的特性，达到从低温到中温，再到高温自蔓延烧结最终形成化学-陶瓷结合，高温性能良好，避免了为解决不定型耐火材料施工性能，过多加入结合剂形成低熔点物资而降低高温性能的问题。

5. 本发明环保镁钙质可塑（捣打）料并不是单纯的为了循环利用废弃耐火原料，而是通过利用多种原料各自的物理化学性能来提高可塑（捣打）料的施工性能和高温使用性能，这些废料正好满足了要求。

具体实施方式

实施例1：电炉炉底捣打料、炉坡修补料

水泥厂回收的用后镁铁砖经去掉变质层后破碎成5㎜粒度料，得到废弃镁铁砖骨料；

从钢厂回收的用后镁钙砖经除掉钢渣去掉变质层后破碎成5㎜粒度料，得到废弃镁钙砖骨料；

将本公司自产的合成镁钙铁砂破碎成0-8㎜粒度料，得到高钙低铁镁砂骨料；

从玻璃厂回收的用后高纯或中档镁砖细磨成粒度为≦0.074mm的细粉，得到废弃镁砖细粉，

将从彩板厂回收的用于薄板酸洗后的氧化铁粉粒度为0.045mm的细粉，得到铁红超细粉；

有机结合剂是桐油、蓖麻油、橄榄油、矿物油搅拌后形成的混合物。

上述各原料成分含量如下表：

以上述原料按如下配比，制备试样1-6的环保镁钙质可塑（捣打）料，制备方法为：按配比将废弃镁铁砖骨料、废弃镁钙砖骨料、高钙低铁镁砂骨料、铁红超细粉、废弃镁砖细粉、硫酸钠、碳酸钠、有机结合剂放入搅拌机中充分搅拌（或充分湿润后），直接包装即可。

试样6的耐压强度、捣打密度最高，CaO含量可在10%-20%的范围内自由调整，满足炼钢电炉炉底要求的烧结强度高、捣打密度高、工作层和变质层及永久层三带明显的技术条件，按百分比，采用配方数据为：废弃高纯镁砖细粉10%，，废弃镁铁砖骨料40%，废弃镁钙砖骨料25%，高钙低铁镁砂骨料23%，废弃铁粉0.5%，硫酸钠0.5%,碳酸钠0.5%,有机结合剂0.5%混合均匀后制成环保镁钙质可塑（捣打）料。

实施例2：GOR炉底接缝料、转炉活炉底接缝料、AOD炉底砌筑料

使用的原料和制备方法同实施例1，配比如下表。

根据GOR炉底接缝料、转炉活炉底接缝料、AOD炉底砌筑料的需求和技术条件，试样1在加热到450℃时的体积密度、耐压强度最高，传统料样最低，按百分比，采用配方数据为：废弃镁铁砖骨料5%，废弃镁钙砖骨料78%，高钙低铁镁砂骨料5%，废弃中档镁砖细粉为5%，废弃铁粉0.5%，硫酸钠0.5%,碳酸钠0.5%,有机结合剂7%混合均匀后制成环保镁钙质可塑（捣打）料。

实施例3：AOD炉、GOR炉、普通转炉背缝、炉口用环保镁钙质可塑（捣打）料

使用的原料和制备方法同实施例1，配比如下表。

根据AOD炉、GOR炉、转炉背缝、炉口的需求和技术条件，要求体积密度/（g/cm³）≥2.4，1600℃重烧线变化/(%）≤-1.3，试样3的体积密度最高，重烧线变化最低，按百分比，采用配方数据为：废弃高纯镁砖细粉为25%，，废弃镁铁砖骨料22.3%，废弃镁钙砖骨料35%，高钙低铁镁砂骨料15%，废弃铁粉0.5%，硫酸钠0.4%,碳酸钠0.3%,有机结合剂1.5%混合均匀后制成环保镁钙质可塑（捣打）料。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料，其特征在于：该捣打料由下述原料按重量百分比组成：废弃镁铁砖骨料5%-40%，废弃镁钙砖骨料25%-80%，废弃镁砖细粉5%-25%，高钙低铁镁砂骨料5%-23%，铁红超细粉0.5-1.5%，硫酸钠0.2%-0.5%，碳酸钠0.2%-0.5%，有机结合剂0.5%-7%。

2.根据权利要求1所述的一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料，其特征在于：所述的废弃镁铁砖骨料是废弃镁铁砖去掉变质层后破碎成0.074mm-8㎜粒度料，所含MgO的含量＞85%，Fe₂O₃含量5%-7%。

3.根据权利要求1所述的一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料，其特征在于：所述的废弃镁钙砖骨料是废弃镁钙砖经除掉钢渣，去掉变质层后破碎成0.074mm-8㎜粒度料，所含MgO＞65%，CaO＞25%。

4.根据权利要求1所述的一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料，其特征在于：所述的废弃镁砖细粉是指将废弃高纯或中档镁砖细磨成粒度为≦0.074mm的细粉，废弃高纯镁砖细粉所含MgO＞94.5%，废弃中档镁砖细粉所含MgO＞93%。

5.根据权利要求1所述的一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料，其特征在于：所述的高钙低铁镁砂骨料是镁钙铁砂破碎成0.074mm-8㎜粒度料，所含MgO＞70%，CaO＞15% ，Fe₂O₃含量3.5%-5.5%。

6.根据权利要求1所述的一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料，其特征在于：所述的铁红超细粉是经薄板酸洗后的氧化铁粉粒度为≦0.045mm的细粉，所含Fe＞50%。

7.根据权利要求1所述的一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料，其特征在于：所述的有机结合剂是桐油、蓖麻油、橄榄油、矿物油搅拌后形成的混合物。

8.根据权利要求1所述的一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料，其特征在于：所述的硫酸钠，碳酸钠是工业用硫酸钠，碳酸钠。

9.根据权利要求1所述的一种用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料，其特征在于：所述捣打料用于电炉炉底的整体捣打及电炉炉坡的维护修补，普通转炉、AOD炉或GOR炉的炉口、背缝、活炉底接缝填充捣打及维护修补。

10.一种如权利要求1所述的用废弃耐火材料生产的镁钙质捣打料的制造方法，其特征在于该制造方法包括步骤如下：按配比将废弃镁铁砖骨料、废弃镁钙砖骨料、高钙低铁镁砂骨料、铁红超细粉、废弃镁砖细粉、硫酸钠、碳酸钠有机结合剂放入搅拌机中充分搅拌或充分湿润后，直接包装即可。