一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的碳化硅捣打料制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于填充高炉铜冷却壁横、竖缝隙之间、凹槽处、冷却壁镶砖之间缝隙的碳化硅捣打料，属于不定形耐火材料技术领域。所述碳化硅捣打料以废弃碳化硅匣钵中，各组分及其所占质量百分比包括：废弃碳化硅匣钵颗粒料50～65％，废弃碳化硅匣钵粉18～25％，硅微粉2～5％，天然石墨1～6％，生粘土1～3％，固化剂1～2％，改性水玻璃6～9％。本发明专利技术所述碳化硅捣打料以废旧碳化硅匣钵材料为主要原料制备而成，具有常温固化、固化后强度高、致密度高、导热性优良等优点，并可实现废弃碳化硅匣钵的回收再利用问题，且涉及的原料价格低廉、来源及质量稳定，具有重要的经济和环境效益。

A silicon carbide ramming material with waste silicon carbide casket as main material

The invention discloses a silicon carbide tamping material suitable for filling the cracks between the transverse and vertical crevice of the blast furnace copper cooling wall, the grooves, and the inlaid bricks of the cooling wall, which belongs to the technical field of the amorphous refractory material. In the discarded SiC casket, the components and their mass percentages include: discarded silicon carbide saggers 50 ~ 65%, waste silicon carbide bowl powder 18 ~ 25%, silicon micro powder 2 ~ 5%, natural graphite 1 ~ 6%, raw clay 1 ~ 3%, curing agent 1 ~ 2%, modified silicate 6 ~ 9%. The silicon carbide tamping material prepared by the invention has the advantages of high strength, high density and good thermal conductivity, and can realize the recycling and reuse of the waste silicon carbide casket, and the raw material is low, the source and the quality are stable. It has important economic and environmental benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的碳化硅捣打料
本专利技术属于不定形耐火材料领域，具体涉及一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的碳化硅捣打料。
技术介绍
高炉炉身、炉腹、炉腰部位一般采用铜冷却壁做为冷却设备，利用铜的高导热性能，将炉内热量通过冷却水及时带走。铜冷却壁之间的横、竖缝隙，冷却壁镶砖之间缝隙均采用高导热材料进行填充，冷却壁和高导热填料共同作用，降低了冷却壁本体的温度，更利于形成渣皮保护内衬材料和冷却壁，且致密度好的填料可以有效的阻挡高炉内煤气的泄露，保护炉壳，延长高炉使用寿命。若采用的填料导热性能差、致密度低，热量传至该部位时受到阻碍，不能及时传导出去，导致该部位热量集中，温度升高，加速填料和冷却壁的侵蚀程度，严重时冷却壁损毁、烧穿，必须进行停炉维修。材料致密度低会导致高炉内高温高压煤气通过捣打料的缝隙串漏至炉壳，导致炉壳温度升高，必须采取打水降温或炉壳开孔灌浆来封堵缝隙，影响高炉正常生产。填料的质量是冷却系统中的薄弱环节，国内外高炉一般选用碳化硅捣打料作为该部位填料。传统碳化硅捣打料所用原料一般采用含量≥90％的中档碳化硅。采用90碳化硅作为材料原料时，碳化硅晶体多为针状或柱状晶体，结晶不完整且晶体较小、晶体表面致密度不高、气孔较多；部分未完全参与反应的物质作为杂质留存在碳化硅中，导热性能不高，捣打料成品导热系数不高，影响正常高炉冷却系统传热。全国陶瓷行业生产过程中会产生大量的废旧碳化硅匣钵制品，这些废弃匣钵数量巨大，而且极难处理，大部分废弃匣钵典型处理方式为掩埋或降级使用。因此企业需要买地丢弃或掩埋这些日益增多的废料，增加生产成本，同时也造成了资源的极大浪费和严重的环境污染。由于不同来源的废旧匣钵所用的碳化硅种类、碳化硅含量、气孔率有较大差别，废料的品质也不同，而大部分碳化硅制品企业对碳化硅的品质要求较高，基本不会对废旧材料进行再利用，因此废旧材料的回收利用率较低。在国家环保形势严峻和耐材企业经济效益不断下降的压力下，积极响应国家节能、降耗政策，使该废旧匣钵料在碳化硅捣打料中的再生利用成为一个重要课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的碳化硅捣打料，它具有优异的致密性和导热性能，且涉及的制备成本低、原料来源丰富，可有效解决废旧匣钵料的资源化利用问题，具有良好的经济和环境效益。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的碳化硅捣打料，各组分按质量百分比计包括：废弃碳化硅匣钵颗粒料50～65％，废弃碳化硅匣钵粉18～25％，硅微粉2～5％，天然石墨1～6％，生粘土1～3％，固化剂1～2％，改性水玻璃6～9％。优选的，所述改性水玻璃所占质量百分比为6～7.5％。上述方案中，所述废弃碳化硅匣钵颗粒料由废弃碳化硅匣钵进行回收、拣选、清洗、破碎后所得，它由粒径为3～1mm和1～0.074mm的两种颗粒按1:(0.7～0.9)的质量比混合而成；SiC含量≥80wt％。上述方案中，所述废弃碳化硅匣钵粉经由废弃碳化硅匣钵进行回收、拣选、清洗、破碎粉磨、筛分所得，它由粒度为≤0.074mm、≤0.045mm的两种粉体按1:(0.1～0.3)的质量比混合而成；SiC含量≥80wt％。上述方案中，所述固化剂为氟硅酸钠、铝酸钙水泥中的一种或两种，粒度为≤0.074mm。上述方案中，所述天然石墨中：C≥98wt％，电流密度≥18A/cm2，粒度≤0.074mm。上述方案中，所述生粘土的粒度≤5μm。上述方案中，所述硅微粉中SiO2≥94wt％，粒度≤5μm。上述方案中，所述改性水玻璃的比重为1.25～1.35g/cm3，模数2.6～3。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1)本专利技术以废旧碳化硅匣钵料为基本原料，其中废弃匣钵制品经反复煅烧，其内部已完全烧结，致密度较高；用废旧碳化硅匣钵料生产的捣打料所需结合剂的添加量少，有利于降低气孔率并提高致密度，能够避免形成高炉内煤气泄露通道，避免高温高压煤气串漏导致炉壳温度升高、发红甚至发生生产事故等，保证高炉正常生产运行；天然高功率石墨属于柔性材料，可进一步提升捣打料的和易性和导热性能；所得捣打料的常温、高温性能相对90碳化硅捣打料有一定提升，其关键指标导热系数也大幅提高；本专利技术采用废旧匣钵生产的捣打料完全满足冷却壁用捣打料性能要求，可将炉内热量及时快速传导至炉外，更容易形成渣皮保护冷却壁本体和填料，延长了高炉冷却系统的使用寿命。2)碳化硅属于瘠性料，纯碳化硅生产的捣打料和易性较差，需加入一定量的增塑料(粘土)来增加其粘塑性，以达到其使用要求；而废旧匣钵经压制成型，自身含一定量的粘土、矾土粉，并对碳化硅形成包裹，破碎后的匣钵碳化硅废料瘠性大大降低，和易性较大改善，只需添加少量增塑料调整其粘塑性即可达到要求，可极大程度上减少生粘土的加入量(粘土对于碳化硅捣打料来说属于杂质成分，在高温下会形成大量液相，降低了材料的高温性能)，有效提升导热性能和高温性能。3)本专利技术采用废旧匣钵碳化硅基本替代普通碳化硅，实现了废旧碳化硅匣钵料回收再利用的工业化，变废为宝，为国家节约了大量矿物资源和能源，减少了环境污染；碳化硅匣钵为废旧材料，储量较大，回收成本较低，极大程度上降低了耐材企业生产成本，显著地提高了企业的经济效益和社会效益。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中，所述的废弃碳化硅匣钵颗粒料由废弃碳化硅匣钵进行回收、拣选、清洗、破碎后所得，它由粒径为3～1mm和1～0.074mm的两种颗粒按1:0.8的质量比混合而成；SiC含量≥80％。所述的废弃碳化硅匣钵粉经由废弃碳化硅匣钵进行回收、拣选、清洗、破碎粉磨、筛分所得，它由粒度为≤0.074mm、≤0.045mm的两种粉体按1:0.2的质量比混合而成；SiC含量≥80％。所述的天然石墨符合以下要求：C≥98％，电流密度≥18A/cm2，粒度≤0.074mm。所述的生粘土符合以下要求：粒度≤5μm。所述的硅微粉符合以下要求：SiO2≥94％，粒度≤5μm。所述的固化剂为氟硅酸钠，粒度为≤0.074mm。所述的改性水玻璃符合以下要求：比重为1.31g/cm3,模数2.8。实施例1一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的捣打料，各组分及其所占质量百分比为：废弃碳化硅匣钵颗粒料59％，废旧碳化硅匣钵粉24.6％，硅微粉2％，生粘土2％，天然石墨4％，固化剂1.4％，改性水玻璃7％。按照上述配方，将捣打料分双组分(粉料和结合剂)包装运至施工现场，将粉料和结合剂按比例混合搅拌均匀，即得到所述碳化硅捣打料，并即可应用于高炉冷却壁缝隙进行捣打施工。本实施例所得碳化硅捣打料的性能测试结果见表1。表1实施例1制备的碳化硅捣打料的性能检测结果SiC％73.1导热系数(350℃)W/m.k8.72抗折强度(200℃×24h)MPa9.5耐压强度(200℃×24h)MPa33.7体积密度(200℃×24h)g/cm32.43实施例2一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的捣打料，各组分及其所占质量百分比为：废弃碳化硅匣钵颗粒料61.4％，废旧碳化硅匣钵细粉21％，硅微粉4.2％，生粘土1.5％，天然石墨3％，固化剂1.6％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的碳化硅捣打料，各组分按质量百分比计包括：废弃碳化硅匣钵颗粒料50～65％，废弃碳化硅匣钵粉18～25％，硅微粉2～5％，天然石墨1～6％，生粘土1～3％，固化剂1～2％，改性水玻璃6～9％。

【技术特征摘要】
1.一种以废弃碳化硅匣钵为主要原料的碳化硅捣打料，各组分按质量百分比计包括：废弃碳化硅匣钵颗粒料50～65％，废弃碳化硅匣钵粉18～25％，硅微粉2～5％，天然石墨1～6％，生粘土1～3％，固化剂1～2％，改性水玻璃6～9％。2.根据权利要求1所述的碳化硅捣打料，其特征在于，所述废弃碳化硅匣钵颗粒料由粒径为3～1mm和1～0.074mm的两种废弃碳化硅匣钵颗粒按1:(0.7～0.9)的质量比混合而成；其中SiC含量≥80％。3.根据权利要求1所述的碳化硅捣打料，其特征在于，所述废弃碳化硅匣钵粉由粒度为≤0.074mm、≤0.045mm的两种废弃碳化硅匣钵粉体按1:(0.1～0.3)的质量比混合而成；其中SiC含量≥80％。4.根据权利要求1所述的碳化硅捣打料，其特征在于，所述固化剂为氟硅酸钠、铝酸钙水泥中的一种或两种，粒度为≤0.074mm。5.根据权利要求1所述的碳化硅捣打料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会永，项冰，丛培源，彭云涛，
申请(专利权)人：中冶武汉冶金建筑研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42