一种环保型高寿命的补炉砂及其生产方法技术

本发明专利技术一种环保型高寿命的补炉砂，是由下列重量份数的原料配制而成：烧结镁砂：65-90份、含碳树脂粉和炭黑组成的复合碳源：12-20份，沥青纤维：0.01-0.20份，精萘和烯丙基聚氧乙烯醚组成的复合流化剂：2.5-4.5份，碳化硅微粉和硼砂组成的复合烧结剂：0.2-1.5份,金属铝粉和金属硅粉组成的复合抗氧化剂：2.0-5.5份。与现有的技术相比，本发明专利技术的有益效果是：烧结时间短，抗冲刷性和耐剥落性能大大改善，尤其是环保效果突出，发烟量明显减少，没有异味，总体使用寿命提高25-32％，补炉时间减少，工人劳动强度降低，实现钢厂与耐材供货商双赢。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁冶炼转炉护炉用耐火材料
，尤其是一种环保型高寿命的补炉砂及其生产方法。
技术介绍
转炉护炉用补炉砂是转炉护炉用耐火材料中，应用最广泛的一种材料，其使用寿命的高低，直接影响转炉护炉效果，也影响转炉的炉龄高低。补炉砂的原理，是镁砂颗粒与高温时软化熔融的碳质材料，发生界面反应的过程，在作用过程中，碳质材料发生炭化烧结，形成碳素骨架，把镁砂颗粒固结在一起，抵抗钢水的侵蚀，为了使形成的镁碳烧结体强度大、结构均一，还要添加流化剂来降低镁砂颗粒的表面张力，使镁砂颗粒充分烧结。因此，补炉砂通常由主原料镁砂、碳源及流化剂组成，主原料镁砂依据使用要求，一般采用重烧镁砂、中档镁砂或高纯镁砂，电熔镁砂由于烧结性差很少采用，而碳源往往是决定补炉砂性能的一个重要因素，传统碳源主要分三类：(1)沥青类物质；(2)树脂类物质；(3)在沥青和树脂的基础上，经过改性得到的物质。从目前看这三种碳源及使用技术，在实际应用中存在以下缺点：1)焦油沥青是一种热塑性材料，具有与石墨、氧化镁亲和力大，炭化后残碳率高，成本低的特点，过去曾大量使用；但是焦油沥青中含有致癌的芳香烃，尤其是苯并芘含量高；由于环境意识的加强，现在焦油沥青的使用量在减少。石油沥青使用时需要加热成型，虽然它的苯并芘含量只有焦油沥青的1/15，但是它的残碳率也很低。2)合成树脂是由苯酚和甲醛反应制得，在常温下便能和耐火材料颗粒很好的混合，炭化后残碳率高，当前生产镁炭砖及补炉砂时用量非常大；但它炭化后形成的玻璃态网络结构，对耐火材料的抗热震稳定性和抗氧化性都不理想，另外苯酚的气味也引起多方强烈不满。因此，目前的转炉补炉砂因为碳源的限制，性能存在诸多缺陷：1)由于主要以沥青、煤焦油或是酚醛树脂为碳源，补炉过程中产生烟量大、污染环境；2)耐侵蚀性不好，使用次数低，造成耐材消耗量大、人工劳动强度大；3)影响整体炉龄进一步提高，尤其是导致冶炼纯净钢的转炉炉龄不高；目前国内钢铁行业产能过剩，导致钢材价格低，对耐火材料吨钢消耗要求更苛刻，加上环保的要求日益增强，因此开发新一代环保型、高寿命的补炉砂，来满足冶金需求迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种环保型高寿命的补炉砂及其生产方法，可以有效的延长补炉砂的使用寿命，同时可以很大程度的提升补炉砂的环保性能。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种环保型高寿命的补炉砂，是由下列重量份数的原料配制而成：烧结镁砂：65-90份、含碳树脂粉和炭黑组成的复合碳源：12-20份，沥青纤维：0.01-0.20份，精萘和烯丙基聚氧乙烯醚组成的复合流化剂：2.5-4.5份，碳化硅微粉和硼砂组成的复合烧结剂：0.2-1.5份,金属铝粉和金属硅粉组成的复合抗氧化剂：2.0-5.5份。所述烧结镁砂中：小于8mm大于等于3mm的粗颗粒占20-30份、小于3mm大于等于1mm粗颗粒占15-20份、小于1mm大于等于0.088mm的细粉颗粒占15-20份、小于0.088mm细粉颗粒占15-20份。所述复合碳源中：含碳树脂粉∶炭黑＝1∶0.05-0.35，所述炭黑为颗粒小于50μm的超细炭黑。所述复合流化剂中：精萘∶烯丙基聚氧乙烯醚＝1∶0.05-0.15，所述精萘和烯丙基聚氧乙烯醚均为小于3mm的颗粒。所述复合烧结剂中：碳化硅微粉∶硼砂＝1∶0.2-0.4，所述硼砂为小于3mm的颗粒。所述复合抗氧化剂中：金属铝粉∶金属硅粉＝1∶0.3-0.6，所述金属铝粉的粒度≤200目，所述金属硅粉的粒度≤200目。一种环保型高寿命的补炉砂的生产方法，采用热混料的方法生产制备，具体方法步骤如下：1)将小于8mm大于等于3mm和小于3mm大于等于1mm的粗颗粒烧结镁砂按照上述重量份，预先在行星式搅拌机中搅拌加热至215℃-225℃；2)将小于1mm大于等于0.088mm和小于0.088mm的细粉颗粒烧结镁砂、含碳树脂粉、炭黑、沥青纤维、精萘、烯丙基聚氧乙烯醚、碳化硅微粉、硼砂、金属铝粉、金属硅粉按照上述重量份，在行星式搅拌机中进行预混25-35分钟；3)将预加热后的粗颗粒烧结镁砂加入到行星式搅拌机中与步骤2)中的预混原料共同混炼，混炼温度保持在145℃-155℃，搅拌时间为25-45分钟，最终各种原料温度趋向一致，均为145℃-155℃；经过热混合均匀的物料，镁砂粗颗粒表面均匀包裹着镁砂细粉、镁砂细颗粒、含碳树脂粉、炭黑、沥青纤维、流化剂、烧结剂和抗氧化剂；4)混合物料放出后，采用风冷或自然冷却的方法冷却至常温状态，经对辊式或锤式破碎机破碎成15mm以下的粒度，经筛分设备筛分成多种粒级，将各种粒级的物料重新按配比加入搅拌机混合均匀即可。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术由于采用热混炼生产工艺，生产出的补炉砂，粗颗粒镁砂表面均匀地包裹着碳源、沥青纤维、复合流化剂、复合烧结剂及复合抗氧化剂，保证新的补炉砂在高温时能够充分烧结，煤炭的骨架结构组织均匀，制品耐剥落性能大大提高。2)本专利技术由于选用新碳源，以进口的含碳树脂粉(CARBORESF112M)及超细炭黑粉替代传统的沥青，其挥发出的致癌物质苯并芘含量低，小于350PPM，只有传统的煤焦油沥青(10000-13000PPM)的3％，且残碳率高，为58％左右。用此作为新碳源替代传统的沥青来生产的补炉砂，不仅环保性能大大提升，其热震稳定性、抗侵蚀性、抗折强度得到大大提高。3)本专利技术由于添加了长度3mm的沥青纤维，可以减低热应力对补炉砂高温使用时裂纹的扩展作用，使其抗侵蚀性不降低，抗热震性得以进一步改善。4)本专利技术由于引入碳化硅微粉和硼砂，作为复合烧结剂，分散更均匀，对镁砂颗粒的表面作用更强，降低表面张力，使烧结反应更为迅速、充分和完全，保证高温时的补炉砂，组织更为致密，耐剥落性更强。5)本专利技术烧结时间短，环保效果突出，发烟量明显减少，没有异味，总体使用寿命提高25-32％，补炉时间减少，工人劳动强度降低，实现钢厂与耐材供货商双赢。附图说明图1是本专利技术一种环保型高寿命补炉砂的生产方法的工艺流程图；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的实施方式进一步说明：一种环保型高寿命的补炉砂，是由下列重量份数的原料配制而成：烧结镁砂：65-90份、含碳树脂粉和炭黑组成的复合碳源：12-20份，沥青纤维：0.01-0.20份，精萘和烯丙基聚氧乙烯醚组成的复合流化剂：2.5-4.5份，碳化硅微粉和硼砂组成的复合烧结剂：0.2-1.5份,金属铝粉和金属硅粉组成的复合抗氧化剂：2.0-5.5份。所述烧结镁砂中：小于8mm大于等于3mm的粗颗粒占20-30份、小于3mm大于等于1mm粗颗粒占15-20份、小于1mm大于等于0.088mm的细粉颗粒占15-20份、小于0.088mm细粉颗粒占15-20份。所述复合碳源中：含碳树脂粉∶炭黑＝1∶0.05-0.35。所述复合流化剂中：精萘∶烯丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保型高寿命的补炉砂，其特征在于，是由下列重量份数的原料配制而成：烧结镁砂：65‑90份、含碳树脂粉和炭黑组成的复合碳源：12‑20份，沥青纤维：0.01‑0.20份，精萘和烯丙基聚氧乙烯醚组成的复合流化剂：2.5‑4.5份，碳化硅微粉和硼砂组成的复合烧结剂：0.2‑1.5份,金属铝粉和金属硅粉组成的复合抗氧化剂：2.0‑5.5份。

【技术特征摘要】
1.一种环保型高寿命的补炉砂，其特征在于，是由下列重量份数的原料配制而成：
烧结镁砂：65-90份、含碳树脂粉和炭黑组成的复合碳源：12-20份，沥青纤维：0.01-0.20
份，精萘和烯丙基聚氧乙烯醚组成的复合流化剂：2.5-4.5份，碳化硅微粉和硼砂组成的
复合烧结剂：0.2-1.5份,金属铝粉和金属硅粉组成的复合抗氧化剂：2.0-5.5份。
2.根据权利要求1所述的一种环保型高寿命的补炉砂，其特征在于，所述烧结镁砂
中：小于8mm大于等于3mm的粗颗粒占20-30份、小于3mm大于等于1mm粗颗粒占15-20
份、小于1mm大于等于0.088mm的细粉颗粒占15-20份、小于0.088mm细粉颗粒占15-20
份。
3.根据权利要求1所述的一种环保型高寿命的补炉砂，其特征在于，所述复合碳源中：
含碳树脂粉∶炭黑＝1∶0.05-0.35，所述炭黑为颗粒小于50μm的超细炭黑。
4.根据权利要求1所述的一种环保型高寿命的补炉砂，其特征在于，所述复合流化
剂中：精萘∶烯丙基聚氧乙烯醚＝1∶0.05-0.15，所述精萘和烯丙基聚氧乙烯醚均为小于
3mm的颗粒。
5.根据权利要求1所述的一种环保型高寿命的补炉砂，其特征在于，所述复合烧结
剂中：碳化硅微粉∶硼砂＝1∶0.2-0.4，所述硼砂为小于3mm的颗粒。
6.根据权利要求1所述的一种环保型高寿命...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，孙逊，李勇，付凤超，刘习胜，
申请(专利权)人：鞍山市和丰耐火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21