專利名稱：脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵冶煉領(lǐng)域中所使用的耐火材料，具體地指一種脫 硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料。
背景技術(shù)：
脫硫鐵水罐是鐵水脫硫預(yù)處理的裝載容器。在鐵水裝入的過(guò)程 中，鐵水從混鐵爐或運(yùn)輸鐵水罐的高處沖入脫硫鐵水罐內(nèi)，直接沖擊 脫硫鐵水罐底部，使底部?jī)?nèi)襯耐火材料受到強(qiáng)力沖刷，導(dǎo)致脫硫鐵水 罐罐底砌磚松脫和沖蝕。由于罐底砌磚松脫后修復(fù)難度較大，并且修 復(fù)后的磚襯整體性較差，修復(fù)部分與殘留砌磚結(jié)合強(qiáng)度較低，易導(dǎo)致 罐底砌磚再度松脫，脫硫鐵水罐大修周期縮短，耐火材料消耗成本急 劇上升，嚴(yán)重影響了脫硫鐵水罐的正常周轉(zhuǎn)與調(diào)配。
如何有效地解決脫硫鐵水罐罐底砌磚松脫與沖蝕問(wèn)題引起了科 研人員的高度關(guān)注，國(guó)內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)先后進(jìn)行了鋁碳化硅質(zhì)墊補(bǔ)料 的研制或罐底墊補(bǔ)料的應(yīng)用研究，試圖通過(guò)在罐底耐火磚工作襯表面 或耐火磚松脫部位形成的澆注體，來(lái)保證罐底工作襯結(jié)構(gòu)的完整性、
提高罐底工作襯的整體性與抗沖刷性能，例如在《鋼鐵研究》，2003， 31 (2)， P60 P62中報(bào)道了一篇"延長(zhǎng)脫硫鐵水罐罐底壽命技術(shù)研究 和應(yīng)用"的文獻(xiàn)，其中的墊補(bǔ)料可望在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中取得延長(zhǎng)罐底 工作襯使用壽命的效果。但該墊補(bǔ)料的附著性能和抗沖刷性能仍有待 改進(jìn)，且其原料均為價(jià)格昂貴的天然燒成或人工合成材料，既增大了 脫硫鐵水罐耐火材料的消耗成本，又影響了企業(yè)的生產(chǎn)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種 具有良好附著性能和抗沖刷性能、且成本低廉的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其組 份重量百分比為中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料
42 60%、 Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料的再生料10~28%、 一級(jí)高鋁礬土 熟料粉5 10%、純鋁酸鈣水泥5~10%、硅微粉3 7%、 a-Al203微粉 3 8%、碳化硅粉2 5%、含鋯耐火纖維再生料0.5 2%、耐熱鋼纖維 1 2%、三聚磷酸鈉0.05 0.15%、六偏磷酸鈉0.05~0.15%、有機(jī)防爆 纖維0.05 0.1%。
上述一級(jí)高鋁礬土熟料粉的粒度Gi《0.088mm;上述碳化硅粉的 粒度G2《0.044mm。
進(jìn)一步地，上述中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料是中 間包或者鋼包用后的剛玉質(zhì)水口上的耐火材料經(jīng)破碎、挑揀、磁選、 篩分后，再在無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液中浸泡、陰干、烘烤而得，上述 無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液采用濃度為25 40 (wt) %的磷酸二氫鋁水溶 液或者濃度為30 60 (wt) %的磷酸水溶液。上述中間包或鋼包剛玉 質(zhì)水口耐火材料的再生料由粒度分別為10~5mm、 5~3mm、 3 lmm和 l~0.1mm的四種顆粒級(jí)配構(gòu)成，上述四種顆粒級(jí)配在中間包或鋼包剛 玉質(zhì)水口耐火材料的再生料中的重量百分比依次為25 45%、 25~50%、 16 25%和5~20%。
更進(jìn)一步地，上述Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料的再生料是中間包或 者鋼包用后的Al-SiC-C質(zhì)滑板上的耐火材料經(jīng)破碎、挑揀、磁選、 篩分后，再在無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液中浸泡、陰干、烘烤而得，上述 無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液采用濃度為25~40 (wt) %的磷酸二氫鋁水溶 液或者濃度為30 60 (wt) %的磷酸水溶液。上述Al-SiC-C質(zhì)滑板耐 火材料的再生料由粒度分別為3 lmm、 1 0.1mm的兩種顆粒級(jí)配構(gòu) 成，上述兩種顆粒級(jí)配在Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料的再生料中的重 量百分比依次為35 65%和35 65%。
再進(jìn)一步地，上述含鋯耐火纖維再生料是爐窯熱工設(shè)備使用后的 含鋯耐火纖維經(jīng)挑揀、粉碎而成的長(zhǎng)度為3~10mm的短纖維。上述有 機(jī)防爆纖維為聚丙烯纖維或聚丙烯腈纖維。與現(xiàn)有價(jià)格昂貴的天然燒成或人工合成的墊補(bǔ)料相比，本發(fā)明的 優(yōu)點(diǎn)在于
本發(fā)明從降低脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料原材料成本和提高廢棄耐 火材料使用價(jià)值的角度出發(fā)，選擇材使用后的質(zhì)穩(wěn)定、性能優(yōu)良的中 間包或鋼包剛玉質(zhì)水口上的廢棄的耐火材料和中間包或者鋼包用后 的Al-SiC-C質(zhì)滑板上的耐火材料為墊補(bǔ)料的主要原材料，采取人工 破碎、挑揀、磁選、篩分后，再進(jìn)行無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液浸泡、陰 干和烘烤的手段，獲得不同粒度的耐火再生骨料；經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合 劑水溶液的浸泡，填充了再生骨料破碎引起的裂隙以及非原生骨料顆 粒內(nèi)的空隙，提高了再生骨料的致密度、體積密度、力學(xué)強(qiáng)度和表面 性能，改善了墊補(bǔ)料中骨料與粉料之間的結(jié)合狀況以及墊補(bǔ)料的理化 性能。而且，經(jīng)過(guò)浸泡處理后再生骨料的吸水率下降，降低了墊補(bǔ)料 的施工加水量，改善了墊補(bǔ)料的施工性能。
同時(shí)，采用粒度《0.088mm的一級(jí)高鋁熟料粉、粒度《0.044mm 的碳化硅粉的混合配料，提高了粉料的填充密實(shí)度與澆注料的力學(xué)性 能，降低了澆注料的氣孔率，改善了澆注料的抗熔渣與鐵水的滲透性 能。而選擇爐窯熱工設(shè)備使用后的含鋯耐火纖維為含鋯纖維再生料資 源，采取人工挑揀、粉碎的手段制成長(zhǎng)度為3 10mm的含鋯耐火短纖 維再生料，保證了墊補(bǔ)料原材料的性能要求，改善了墊補(bǔ)料的使用性 能，降低了墊補(bǔ)料的成本。利用含鋯耐火短纖維使用溫度與耐火度高 的特點(diǎn)，起到了耐火纖維增強(qiáng)的作用。并且，在添加含鋯耐火短纖維 時(shí)，適量外加有機(jī)防爆纖維，進(jìn)一步改善了墊補(bǔ)料的熱震穩(wěn)定性能， 促進(jìn)了墊補(bǔ)料烘烤時(shí)的排水性能，防止了舊罐墊補(bǔ)時(shí)罐體余熱引起的 墊補(bǔ)層崩裂。
此外，采用純鋁酸鈣水泥、硅微粉、a-Al203為復(fù)合結(jié)合劑，提 高了澆注料的強(qiáng)度；選擇三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉為減水劑、分散劑， 改善了澆注料的施工性能。采用適當(dāng)?shù)墓橇吓R界尺寸、骨料級(jí)配以及 澆注料原材料配比，可以進(jìn)一步改善澆注料的物理性能，提高罐底墊 補(bǔ)層的附著性能與結(jié)合強(qiáng)度。最終獲得一種以廢棄耐火材料再生料為主要原材料、價(jià)格低廉、制備方便、使用簡(jiǎn)單、附著性能和抗沖刷性 能優(yōu)良的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合幾個(gè)較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料作 進(jìn)一步的詳細(xì)描述 實(shí)施例1:
制備1000公斤脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料其原料組成及重量百分 比為中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料60%; Al-SiC-C質(zhì)
滑板耐火材料的再生料10%;粒度Gi《0.088mm的一級(jí)高鋁熟料粉
5%;純鋁酸鈣水泥5%;硅微粉6%; 0C-Al2O3微粉8°/。；粒度
G2《0.044mm的碳化硅粉3.75%;含鋯耐火纖維再生料1%;耐熱鋼
纖維1%;三聚磷酸鈉0.05%;六偏磷酸鈉0.15%;有機(jī)防爆纖維0.05%。
上述中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料和Al-SiC-C質(zhì)滑板
耐火材料的再生料是中間包或者鋼包用后的剛玉質(zhì)水口上的耐火材
料和Al-SiC-C質(zhì)滑板上的耐火材料經(jīng)人工挑揀、破碎、篩分、磁選 后，再進(jìn)行無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液浸泡、陰干與烘烤后獲得，上述無(wú) 機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液采用濃度為30 (wt) %的磷酸二氫鋁水溶液；其 中，中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料由粒度分別為 10 5mm、 5 3mm、 3 lmm禾Q l~0.1mm的四種顆粒級(jí)配構(gòu)成，所述四 種顆粒級(jí)配在所述中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料中重 量百分比依次為45%、 25%、 25%和5%; Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料 再生料由粒度分別為3 lmm、 l~0.1mm的兩種顆粒級(jí)配構(gòu)成，所述 兩種顆粒級(jí)配分別在所述Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料的再生料中質(zhì)量 百分比依次為60%和40%。有機(jī)防爆纖維為聚丙烯纖維。含鋯耐火纖 維再生料為爐窯熱工設(shè)備用后的含鋯耐火纖維經(jīng)人工挑揀、粉碎而成 的長(zhǎng)度為3~10mm的短纖維。
制備工藝將上述原料按上述重量百分比稱量，加入攪拌器內(nèi) 攪拌均勻，得到所需的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，并袋包裝。在100噸 噴吹脫硫用脫硫鐵水罐罐底。采用本發(fā)明墊補(bǔ)料和市售墊補(bǔ)料進(jìn)行了工業(yè)性對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn) 結(jié)果表明，單次墊補(bǔ)后，采用本發(fā)明墊補(bǔ)料比市售墊補(bǔ)料的罐底使用 壽命提高30爐。 實(shí)施例2:
制備1000公斤脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料其原料組成及重量百分 比為中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料42%; Al-SiC-C質(zhì)
滑板耐火材料的再生料28。/。；粒度《0.088mm的一級(jí)高鋁熟料粉10。/。； 純鋁酸鈣水泥9.1%;硅微粉3%; a-Al203微粉3。/。；粒度《0.044mm
的碳化硅粉2%;含鋯耐火纖維再生料1%;耐熱鋼纖維1.5%;三聚 磷酸鈉0.15%;六偏磷酸鈉0.15%;有機(jī)防爆纖維0.1%。上述中間包
或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料和Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料的
再生料為中間包或者鋼包用后的剛玉質(zhì)水口上的耐火材料和
Al-SiC-C質(zhì)滑板上的耐火材料經(jīng)人工挑揀、破碎、篩分、磁選后，再 進(jìn)行無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液浸泡、陰干與烘烤后獲得，上述無(wú)機(jī)化學(xué)
結(jié)合劑水溶液采用濃度為50 (Wt) %的磷酸水溶液；其中，中間包或
鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料由粒度分別為10~5mm、 5 3mm、 3 lmm和1 0.1mm的四種顆粒級(jí)配構(gòu)成，所述四種顆粒級(jí)配在所述 中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料中的重量百分比依次為 25%、 50%、 16%和9%; Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料再生料由粒度分別 為3 lmm、 1 0.1mm的兩種顆粒級(jí)配構(gòu)成，所述兩種顆粒級(jí)配分別 在所述Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料再生料中質(zhì)量百分比分別為40%和 60%。有機(jī)防爆纖維為聚丙烯腈纖維。含鋯耐火纖維為爐窯熱工設(shè)備 用后的含鋯耐火纖維經(jīng)人工挑揀、粉碎而成的長(zhǎng)度為3 10mm的短纖 維。
制備工藝將上述原料按上述重量百分比稱量，加入攪拌器內(nèi)攪 拌均勻，得到所需的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，并裝袋包裝。
在100噸噴吹脫硫用脫硫鐵水罐罐底，采用本發(fā)明墊補(bǔ)料和市售 墊補(bǔ)料進(jìn)行了工業(yè)性對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，單次墊補(bǔ)后，采用本
發(fā)明墊補(bǔ)料比市售墊補(bǔ)料的罐底使用壽命提高50爐。
8實(shí)施例3:
制備1000公斤脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料其原料組成及重量百分 比為中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料53%; Al-SiC-C質(zhì)
滑板耐火材料再生料15%;粒度為《0.088mm的一級(jí)高鋁熟料粉8%; 純鋁酸鈣水泥7.2%;硅微粉3%; 01-八1203微粉7%;粒度《0.044mm
的碳化硅粉4%;含鋯耐火纖維再生料0.5%;耐熱鋼纖維2%;三聚 磷酸鈉0.15%;六偏磷酸鈉0.05%;有機(jī)防爆纖維0.1%。上述中間包
或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料和Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料再
生料分別為中間包或者鋼包用后的剛玉質(zhì)水口上的耐火材料和
Al-SiC-C質(zhì)滑板上的耐火材料經(jīng)人工挑揀、破碎、篩分、磁選后，再 進(jìn)行無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液浸泡、陰干與烘烤后獲得，上述無(wú)機(jī)化學(xué)
結(jié)合劑水溶液采用濃度為60 (Wt) °/。的磷酸水溶液；其中，中間包或
鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料由粒度分別為10 5mm、 5 3mm、 3 lmm和1 0.1 mm的四種顆粒級(jí)配構(gòu)成，所述四種顆粒級(jí)配在所述 中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料中的重量百分比分別為 30%、 30%、 20%和20%; Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料的再生料由粒度 分別為3 lmm、 1 0.1mm的兩種顆粒級(jí)配構(gòu)成，所述兩種顆粒級(jí)配 分別在所述Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料再生料中質(zhì)量百分比分別為 50%和50%;有機(jī)防爆纖維為聚丙烯或聚丙烯腈纖維。含鋯耐火纖維 再生料為爐窯熱工設(shè)備用后的含鋯耐火纖維經(jīng)人工挑揀、粉碎而成的 長(zhǎng)度為3~10mm的短纖維。
制備工藝將上述原料按上述重量百分比稱量，加入攪拌器內(nèi)攪 拌均勻，得到所需的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，并裝袋包裝。
在100噸噴吹脫硫用脫硫鐵水罐罐底，采用本發(fā)明墊補(bǔ)料和市售 墊補(bǔ)料進(jìn)行了工業(yè)性對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，單次墊補(bǔ)后，采用本 發(fā)明墊補(bǔ)料比市售墊補(bǔ)料的罐底使用壽命提高40爐。
權(quán)利要求
1.一種脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其特征在于，該墊補(bǔ)料的組份重量百分比為中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料42～60％、Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料的再生料10～28％、一級(jí)高鋁礬土熟料粉5～10％、純鋁酸鈣水泥5～10％、硅微粉3～7％、α-Al2O3微粉3～8％、碳化硅粉2～5％、含鋯耐火纖維再生料0.5～2％、耐熱鋼纖維1～2％、三聚磷酸鈉0.05～0.15％、六偏磷酸鈉0.05～0.15％、有機(jī)防爆纖維0.05～0.1％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其特征在于 所述一級(jí)高鋁礬土熟料粉的粒度Gi《0.088mm;所述碳化硅粉的粒度 G2《0.044mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其特征在于 所述中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料為中間包或者鋼包 用后的剛玉質(zhì)水口上的耐火材料經(jīng)破碎、挑揀、磁選、篩分后，再經(jīng) 無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液中浸泡、陰干、烘烤而得，所述無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液采用濃度為25~40 (wt) %的磷酸二氫鋁水溶液或者濃度為 30 60 (wt) %的磷酸水溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其特征在于 所述中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料由粒度分別為 10 5mm、 5~3mm、 3~lmm禾B 1 0.1mm的四種顆粒級(jí)配構(gòu)成，所述四 種顆粒級(jí)配在中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料中的重量 百分比依次為25~45%、 25 50%、 16~25%禾卩5 20%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其特征在于 所述Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料的再生料為中間包或者鋼包用后的 Al-SiC-C質(zhì)滑板上的耐火材料經(jīng)破碎、挑揀、磁選、篩分后，再經(jīng)無(wú) 機(jī)化學(xué)結(jié)合劑水溶液中浸泡、陰干、烘烤而得，所述無(wú)機(jī)化學(xué)結(jié)合劑 水溶液采用濃度為25 40 (wt) %的磷酸二氫鋁水溶液或者濃度為 30 60 (wt) %的磷酸水溶液。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其特征在于所述Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料再生料由粒度分別為3 lmm、l 0.1mm 的兩種顆粒級(jí)配構(gòu)成，所述兩種顆粒級(jí)配在Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材 料再生料中的重量百分比依次為35 65%和35~65%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其特征在于 所述含鋯耐火纖維再生料是爐窯熱工設(shè)備用后的含鋯耐火纖維經(jīng)挑 揀、粉碎而成的長(zhǎng)度為3 10mm的短纖維。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其特征在于 所述有機(jī)防爆纖維為聚丙烯纖維或聚丙烯腈纖維。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其特征在于 所述Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料再生料由粒度分別為3 lmm、 1 0.1mm 的兩種顆粒級(jí)配構(gòu)成，所述兩種顆粒級(jí)配在Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材 料再生料中的重量百分比依次為35~65%和35~65%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料，其特征在于 所述含鋯耐火纖維再生料是爐窯熱工設(shè)備用后的含鋯耐火纖維經(jīng)挑 揀、粉碎而成的長(zhǎng)度為3~10mm的短纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種脫硫鐵水罐罐底墊補(bǔ)料。該墊補(bǔ)料的組份重量百分比為中間包或鋼包剛玉質(zhì)水口耐火材料的再生料42～60％、Al-SiC-C質(zhì)滑板耐火材料的再生料10～28％、一級(jí)高鋁礬土熟料粉5～10％、純鋁酸鈣水泥5～10％、硅微粉3～7％、α-Al₂O₃微粉3～8％、碳化硅粉2～5％、含鋯耐火纖維再生料0.5～2％、耐熱鋼纖維1～2％、三聚磷酸鈉0.05～0.15％、六偏磷酸鈉0.05～0.15％、有機(jī)防爆纖維0.05～0.1％。該墊補(bǔ)料以中間包或者鋼包以及爐窯熱工設(shè)備使用后廢棄的耐火材料為主要原料，其價(jià)格低廉、制備方便、使用簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良。對(duì)脫硫鐵水罐罐底的單次墊補(bǔ)試驗(yàn)表明采用本發(fā)明的墊補(bǔ)料的罐底使用壽命可比采用傳統(tǒng)墊補(bǔ)料時(shí)提高約30～50爐次。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101560109SQ200910062238
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者凱 劉, 張愛(ài)平, 李具中, 歐陽(yáng)德剛, 王清方, 羅安智, 胡清明, 蔣揚(yáng)虎 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司