一种高炉环保碳质结合剂、制备方法及高炉炮泥技术

本发明专利技术公开一种高炉环保碳质结合剂，各组分按如下质量份组成：环保沥青2

【技术实现步骤摘要】
一种高炉环保碳质结合剂、制备方法及高炉炮泥


[0001]本专利技术涉及高炉炼铁用耐火材料
，更具体地说是涉及一种高炉无水炮泥结合剂。本专利技术还涉及该高炉无水炮泥结合剂的制备方法，以及含有该高炉无水炮泥结合剂的高炉炮泥。

技术介绍

[0002]高炉炮泥在高炉生产过程中起着非常重要的作用，其质量的好坏直接影响着高炉的稳定运行和正常生产。目前，国内外的高炉炮泥分为两大类：有水炮泥和无水炮泥。前者只适用于小型高炉，而后者则可以满足现代大中型高炉炼铁的生产需要。随着我国钢铁工业的快速发展，钢铁工业生产中大都采用大中型炼铁高炉，而大中型高炉朝着大型化、长寿化、强化冶炼的方向发展，对高炉出铁口所用炮泥的要求越来越高，同时人们对环境保护方面也越来越重视，要求炮泥要对环境友好，有利于环境保护。因此，研究开发环保型高性能高炉无水炮泥是保障我国钢铁工业健康发展的现实需要。
[0003]目前，国内环保型高性能高炉无水炮泥的研究思路主要包括从开发新型无水炮泥和改进或开发新型无水炮泥结合剂两种方式。如中国专利CN 110272264 A公开的用于高炉的无水炮泥及制备方法、中国专利CN 110981447 A公开的大型高炉用碳复合无水炮泥及其制备方法、中国专利CN 112374870 A公开的一种环保型无水炮泥即属于第一种研究思路。但是，现代高炉专利技术于19世纪50年代中期，经过两百多年的运行，目前已经相当成熟，包括用于高炉出铁口的炮泥材料。因此，相对而言，开发新型无水炮泥结合剂成本更低、实用性也更强。
[0004]目前，无水炮泥结合剂主要以煤焦油系、煤沥青系、树脂系以及多种添加剂复合使用为主。以煤焦油系和煤沥青系为主的结合剂固定碳含量高、热稳定性好、流动性好有着广泛的应用，但其产品中含有大量对人体有致癌作用的苯并芘，在实际的生产过程中对作业环境造成极大的污染，严重危害人体健康且无法满足目前新形势下的环保发展需求；以树脂系为主的高炉炮泥结合剂虽然在环保性能方面能达到环保要求标准，但在实际生产过程中对现场的适应性差，容易出现打不动，硬炮现象，应用效果较差。
[0005]目前无水炮泥结合剂技术改进主要是围绕以下两个方面：
[0006](1)对现有结合剂进行改性减少苯并芘含量来降低其危害性。如中国专利CN 113149665B提供了一种炮泥结合剂，由常压条件下煤焦油的低温馏分油和高温馏程沥青组成，其中低温馏分油的馏程温度为400℃以下，高温馏程沥青为煤焦油经过500℃以上温度蒸馏后的残渣。虽然采用这种方法在一定程度上的确能改善无水炮泥的使用性能，也在一定程度上能增加环保性，但是由于改性的焦油或者其替代品仍属于大分子的有机结合剂，就必然会产生苯并芘或醛类等致癌物质或污染物，对环境和炉前工人产生的污染和伤害不能从根本上得到解决。
[0007](2)通过制备混合结合剂来提高结合剂的应用效果。如中国专利CN 106145966 B公开的一种高炉炮泥用结合剂中，所述结合剂包括煤焦油蒸馏釜底物40
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70份、酚醛清漆树
脂30
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60份、表面活性剂2
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5份。再如中国专利CN102875178B提供的一种大型高炉炮泥用结合剂，采用有机硅树脂、呋喃树脂、三聚氰胺甲醛树脂复配作为固化成分使用，采用氢化三联苯作为增效剂，塑性高且具有较低的固化速率，结合剂的固化速率的降低有利于提高炮泥高温下的流动性，克服泥炮易结块的不足，但是原料中采用有机硅树脂、呋喃树脂、三聚氰胺甲醛树脂三种树脂进行复配，存在产品保质期短、实用性差的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是，现有技术中改性焦油或者其替代品制得的煤焦油系无水炮泥结合剂苯并芘等致癌物质含量高、以及树脂系无水炮泥结合剂存在产品保质期短、实用性差的问题，提供一种大型高炉环保碳质结合剂，采用本专利技术的结合剂所配制的炮泥，环保性能和使用性能更好。
[0009]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0010]一种大型高炉环保碳质结合剂，各组分按如下质量份组成：
[0011]环保沥青2
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25份、页岩焦油32
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63份、环保沥青粉3
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20份、增塑剂8
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25份、增碳剂5
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29份。
[0012]优选地，所述的环保沥青采用石油沥青，该石油沥青中的沥青质为15％以上
[0013]优选地，所述的环保沥青粉采用石油沥青粉，该石油沥青粉的固定碳含量为50％以上优选地，所述的增塑剂采用氢化三联苯、树脂类物质与高芳碳类的环保油混合配置而成。
[0014]优选地，所述的增碳剂为选取石油焦与半焦通过研磨设备将其研磨至≤2000目在150℃
‑
280℃下通过剪切搅拌与环保油、环保沥青进行共熔从而制备出增碳剂。
[0015]优选地，其各组分按质量份组成如下：
[0016]环保沥青9份、页岩焦油55份、环保沥青粉14份、增塑剂10份、增碳剂12份。
[0017]所述的高炉环保碳质结合剂的制备方法，包括如下步骤：
[0018](1)按一定比例称取一定量的石油焦与半焦放入研磨设备将其研磨至小于2000目，将研磨好的粉末放入剪切搅拌的容器中在150
‑
280℃下熔融后加入一定量的环保油与环保沥青进行剪切搅拌，搅拌20
‑
30分钟后即得增碳剂；
[0019](2)按一定比例称取一定量的氢化三联苯、树脂类物质与高芳碳类的环保油，放入剪切搅拌的容器中在110
‑
130℃下进行剪切搅拌互溶，搅拌20
‑
30分钟后即得增塑剂；
[0020](3)按质量份数称取环保沥青和增碳剂，依次加入反应釜在90
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120℃的温度下进行混合搅拌20
‑
30分钟，然后按照1.5
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5℃/min的升温速率使反应釜内温度达到110
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130℃，加入一定质量份数的环保沥青粉，继续搅拌混合20
‑
30分钟后，在保持反应釜内温度不变的情况下，按质量份数向反应釜内依次加入一定质量份数的增塑剂和页岩焦油，继续搅拌混合20
‑
30分钟，即得高炉环保碳质结合剂。
[0021]本专利技术还涉及一种高炉炮泥，其特征在于，含有上述技术方案所述的高炉环保碳质结合剂。
[0022]优选地，所述高炉用炮泥包括以下重量份的组分：棕刚玉10
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20份、高铝矾土10
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25份、碳化硅15
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25份、蓝晶石2
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7份、氮化硅铁粉3
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10份、绢云母5
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8份、球粘土10
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20份和所述高炉环保碳质结合剂15
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20份。
[0023]优选地，所述的高炉用炮泥中，棕刚玉中粒度大于70μm的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉环保碳质结合剂，其特征在于：由如下质量份的组分组成：2.根据权利要求1所述的一种高炉环保碳质结合剂，其特征在于：所述的环保沥青为石油沥青，所述的石油沥青中沥青质含量15％以上。3.根据权利要求2所述的一种高炉环保碳质结合剂，其特征在于：所述的石油沥青采用石油沥青粉，该石油沥青粉的固定碳含量为50％以上。4.根据权利要求1所述的一种高炉环保碳质结合剂，其特征在于：所述的增塑剂由氢化三联苯、树脂类物质与高芳碳类的环保油混合配制而成。5.根据权利要求1所述的一种高炉环保碳质结合剂，其特征在于：所述的增碳剂为选取石油焦与半焦通过研磨设备将其研磨至≤2000目在150℃
‑
280℃下通过剪切搅拌与环保油、环保沥青进行共熔而制得的产物。6.一种权利要求1所述的高炉环保碳质结合剂的制备方法，其步骤为：(1)按一定比例称取一定量的石油焦与半焦放入研磨设备将其研磨至小于2000目，将研磨好的粉末放入剪切搅拌的容器中在150
‑
280℃下熔融后加入一定量的环保油与环保沥青进行剪切搅拌，搅拌20
‑
30分钟后即得增碳剂；(2)按一定比例称取一定量的氢化三联苯、树脂类物质与高芳碳类的环保油，放入剪切搅拌的容器中在110
‑
130℃下进行剪切搅拌互溶，搅拌20
‑
30分钟后得到增塑剂；(3)按质量份数称取环保沥青和步骤(1)中得到的增碳剂，依次加入反应釜在90
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【专利技术属性】
技术研发人员：薛永兵，杨晨，苏深，刘振民，马嘉森，郭旗，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：