高炉出铁口用炮泥及其制备方法技术

本发明专利技术属于冶金耐火材料技术领域，涉及一种高炉出铁口用炮泥及其制备方法。所述炮泥的原料包括工业级刚玉颗粒和/或细粉、碳化硅颗粒和/或细粉、焦炭粉、粘土细粉、沥青粉和SiC/Al2O3/C复合粉体，该SiC/Al2O3/C复合粉体由粉煤灰和/或煤矸石经高温碳热还原合成得到，且所述炮泥以焦油作为结合剂。SiC、Al2O3和C是制备炮泥的主要原料，在制备中往往以单一组分的形式添加，且原料成本高。本发明专利技术由粉煤灰和/或煤矸石经高温碳热还原合成得到的SiC/Al2O3/C复合粉体作为炮泥的原料，可替代部分Al2O3、SiC和C，该复合粉体组分均匀，成本低，用其制备的炮泥产品性能优良，成本显著降低。本发明专利技术为粉煤灰、煤矸石的高附加值利用提供了新的方式，具有重要的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于冶金耐火材料
，涉及一种。所述炮泥的原料包括工业级刚玉颗粒和/或细粉、碳化硅颗粒和/或细粉、焦炭粉、粘土细粉、沥青粉和SiC/Al2O3/C复合粉体，该SiC/Al2O3/C复合粉体由粉煤灰和/或煤矸石经高温碳热还原合成得到，且所述炮泥以焦油作为结合剂。SiC、Al2O3和C是制备炮泥的主要原料，在制备中往往以单一组分的形式添加，且原料成本高。本专利技术由粉煤灰和/或煤矸石经高温碳热还原合成得到的SiC/Al2O3/C复合粉体作为炮泥的原料，可替代部分Al2O3、SiC和C，该复合粉体组分均匀，成本低，用其制备的炮泥产品性能优良，成本显著降低。本专利技术为粉煤灰、煤矸石的高附加值利用提供了新的方式，具有重要的经济效益和社会效益。【专利说明】
本专利技术属于冶金耐火材料
，涉及一种， 更具体而言，涉及一种利用SiC/Al203/C复合粉体制备的炮泥及其制备方法。
技术介绍
炮泥是一种高炉炼铁过程中用于封堵出铁口的耐火材料，是高炉运行过程中最重 要的消耗性材料之一。据统计，2011年，中国钢铁产量达到6. 83亿吨，约占世界总量的三分 之一。从目前国内的使用水平来看，每吨铁水炮泥单耗接近lkg，因此，粗略计算，每年炮泥 的使用量超过60万吨，消耗量非常大。 A1203、SiC和C是炮泥的主要组分，对炮泥的性能影响显著。A120 3体积密度大、熔 点高（2050°C)、化学性质稳定、耐渣铁侵蚀性好，是优质的耐火原料。A120 3在炮泥中使用提 高了炮泥的强度，增强了耐磨性和抗侵蚀性能。SiC具有导热率高、耐磨性好、高温强度高、 热膨胀系数小、热震稳定性好的优点，作为炮泥的原料可改善其抗熔渣侵蚀和冲刷等性能， 提高高温结构强度和热稳定性，抑制其它原料的氧化。碳的导热性好，与熔渣难润湿，抗渣 侵蚀性和热震稳定性好。碳在炮泥中使用增加炮泥的显气孔率，改善炮泥的透气性，便于挥 发性成分的释放、逸出，防止耐火原料过烧结，有利于炮泥的开口。同时，在高温下形成碳结 合相，保证了炮泥的强度。 随着冶炼技术的飞速发展，高炉大型化、长寿化、出铁时间的增长以及渣铁流量的 增加等因素对出铁口用炮泥提出了更高的要求，要求炮泥的烧结性、体积稳定性、堵口和开 口性能要好，同时具有抗渣、铁液冲刷和侵蚀、抗氧化等性能。为此，A1 203、SiC和C在炮泥 制备中的使用量逐渐增加。A1203和SiC属高档耐火材料，原料成本较高，目前，二者的售价 均超过4000元/吨，因此，A1 203和SiC在炮泥中的大量使用导致炮泥成本大幅提高。 粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要 固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要组成包括：510 241203、？6203工 &0等。我国是个产煤大 国，以煤炭为电力生产基本燃料，随着电力工业的发展，粉煤灰排放量急剧增加，现阶段我 国年排放量已达3000万吨，大量粉煤灰的堆置和弃用，给我国国民经济建设及生态环境造 成巨大的压力。另一方面，我国是一个人均占有资源有限的国家，粉煤灰的综合利用，变废 为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环 境污染且资源缺乏之间矛盾的重要手段。 煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴 生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石的主要成分是Si0 2、Al203，另外还含 有数量不等的Fe20 3、CaO、MgO、Na20、K20等。目前，中国积存的煤矸石总量达10亿吨以上， 并且每年还将排出煤矸石1亿吨。煤矸石的大量堆放，不仅占用土地，而且还影响生态环 境。煤矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水。煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件 下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响居 民的身体健康。因此，煤矸石的处理和利用已日益受到重视。 目前，我国粉煤灰和煤矸石的综合利用主要集中在作为道路路基材料和用于制造 建筑材料，技术含量低、产品附加值较低。因此，提高粉煤灰、煤矸石的综合利用技术水平， 开发高附加值的产品，开辟新的工业化大规模利用的途径是急需解决的关键问题。 由于粉煤灰和煤矸石中的主要成分为Si02和A120 3，并含有少量的碳，而A1203、C是 炮泥的主要组分，Si0 2是制备SiC的主要原料，因此，可以利用粉煤灰和煤矸石采用高温碳 热还原法制备SiC/Al20 3/C复合粉末，将其作为原料应用到炮泥的制备中。 经过对相关论文和专利文献检索查阅，将由粉煤灰或煤矸石制备的SiC/Al20 3/C 复合粉末作为原料来制备高炉出铁口用炮泥的方法还未见有人提出。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是针对目前高炉出铁口用炮泥消耗量大，炮泥中的A120 3、SiC 和C使用量大，并且使用比重逐渐增加而导致炮泥的成本显著提高，提供一种利用廉价 SiC/Al203/C复合粉体作为部分原料的炮泥及其制备方法，该复合粉体是由粉煤灰或煤矸石 经高温碳热还原合成，组分均匀，成本低，用其可替代炮泥中部分Al 203、SiC和C原料来制备 炮泥，从而有效地降低炮泥的成本，节约资源。同时，本专利技术为粉煤灰、煤矸石的高附加值利 用提供了新的方式，有利于资源综合利用和生态环境保护，具有重要的经济效益和社会效 根据本专利技术的一方面，本专利技术提供一种利用SiC/Al203/C复合粉体的炮泥，该炮泥 的原料包括工业级刚玉颗粒和/或细粉、碳化硅颗粒和/或细粉、焦炭粉、粘土细粉、浙青粉 和SiC/Al 203/C复合粉体，该SiC/Al203/C复合粉体由粉煤灰和/或煤矸石经高温碳热还原 合成得到，且所述炮泥以焦油作为结合剂。 在本专利技术的炮泥中，所述SiC/Al203/C复合粉体是由粉煤灰和/或煤矸石经高温 碳热还原合成得到，具体而言，其制备方法包括：粉煤灰和/或煤矸石与碳质材料按质量比 1?4:1，在1400°C?1600°C的温度下，在惰性气氛下，进行碳热还原反应，得到SiC/Al 203/ C复合粉体，其中所述碳质材料为无烟煤、石油焦、炭黑或石墨。 更具体地，所述SiC/Al203/C复合粉体的制备方法为：将粉煤灰和/或煤矸石与碳 质材料分别破碎磨细至粒度小于〇. 〇74_的粉体；然后粉煤灰和/或煤矸石与碳质材料按 质量比1?4:1混合，基于该混合料的重量，在该混合料中加入3%?15%的粘结剂焦油或酚 醛树脂，而后在造粒机中制造成粒径为1?5cm的球形颗粒；将所得到的球形颗粒装入匣钵 中在电炉或工业窑炉中进行高温碳热还原反应，在反应过程中，炉内维持流动氩气保护状 态，气氛压力大于〇. OIMPa，合成温度为1400°C?1600°C，反应2?10h，而后自然冷却到室 温；反应结束后，将获得的球粒破碎磨细至粒度小于〇. 1mm，即获得SiC/Al203/C复合粉体。 在制得的SiC/Al203/C复合粉体中，主要由SiC、Al 203和C组成，其中SiC、Al203和 C的质量百分含量分别为35%?70%、15%?50%和5%?30%，其余为少量的其它相，如莫来 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高炉出铁口用炮泥，该炮泥的原料包括工业级刚玉颗粒和/或细粉、碳化硅颗粒和/或细粉、焦炭粉、粘土细粉、沥青粉和SiC/Al2O3/C复合粉体，该SiC/Al2O3/C复合粉体由粉煤灰和/或煤矸石经高温碳热还原合成得到，且所述炮泥以焦油作为结合剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱海龙，李洪会，刘兴平，范咏莲，唐勋海，赵军，张正富，张雯文，张君博，徐自伟，陈博，郑江，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，中冶工程材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11