高爐用環(huán)保炮泥及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于高爐鐵口維護(hù)的耐火材料，尤其涉及一種高爐用環(huán)保炮泥及制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高爐炮泥作用是能夠迅速準(zhǔn)確堵塞放鐵后的高爐出鐵口，使高爐快速進(jìn)入下一循 環(huán)的作業(yè)；目前高爐炮泥的結(jié)合劑主要是焦油、蒽油或者酚醛樹脂，其含有害的苯、苯并芘 等誘癌物質(zhì)，炮泥中煤焦油和煤浙青總計加入量占到20%左右，這種結(jié)合劑中含有大量強(qiáng) 致癌物質(zhì)一苯并芘（Benzo(a)pyreneC2(]H12，縮寫為BaP)，苯并芘含量為13000ppm(l. 3%)，隨 加熱使用過程的黃煙揮發(fā)，嚴(yán)重影響操作人員的身體健康。苯并芘熔點179°C，沸點475°C， 這意味著炮泥使用燒結(jié)過程中，除泥包處一小部分燒掉外，絕大部分被餾分出來，由于爐內(nèi) 溫度和壓力遠(yuǎn)大與爐外，所以苯并芘就從高爐鐵口排到了爐外空氣中，與空氣中的物質(zhì)微 粒結(jié)合形成危害性更大的氣溶膠，而由于其自身相當(dāng)高的溫度，使其在空氣中更為活躍，對 環(huán)境的危害程度更大。1、2_型苯并芘是嚴(yán)格控制使用的化工產(chǎn)品，研究表明：空氣中苯并 芘含量每增加1%，造成的肺癌死亡率增加5%。因此發(fā)達(dá)國家嚴(yán)格控制苯并芘含量高的浙 青、蒽油、焦油結(jié)合產(chǎn)品的使用；而且對于酚醛樹脂結(jié)合的炮泥，由于苯和甲醛的存在，對環(huán) 境也有一定的污染，而且樹脂結(jié)合的炮泥硬化速度太快，造成炮泥的施工操作性差、使用過 程產(chǎn)生斷鐵口等問題；因此有必要開發(fā)新的環(huán)保炮泥。
[0003] 中國專利ZL200910062715. 9公開了一種低苯并芘含量的高爐炮泥。該炮泥采用 固定碳含量質(zhì)量百分比為30~85%的含碳樹脂，并加入工業(yè)酒精和乙二醇為含碳樹脂溶劑 作為高爐炮泥的結(jié)合劑，制備了苯并芘含量不超過lOOOppm的低苯并芘含量的高爐炮泥， 但結(jié)合劑采用樹脂結(jié)合，樹脂中有大量未反應(yīng)完全的苯和甲醛，故仍存在對環(huán)境的污染問 題。
[0004] 中國專利公開號為CN101613213A《用于高爐出鐵口的環(huán)保型炮泥及其制備方法》 公開了利用高溫浙青1~5%、無機(jī)磷酸鹽3~8%和改性粉末樹脂1~5%作為結(jié)合劑制備 炮泥，采用有機(jī)物和無機(jī)物的混合物作為結(jié)合劑制備炮泥，減少了給環(huán)境帶來的污染的焦 油成分含量，但結(jié)合劑中的高溫浙青和粉末樹脂仍存在對環(huán)境的污染問題。
[0005] 中國專利公開號CN102515790A《一種環(huán)保型高爐炮泥》和CN102503493A的《一種 低成本環(huán)保護(hù)爐炮泥》均采用將焦油或浙青結(jié)合劑通過與過氧化鈉混合加熱而得到的改性 結(jié)合劑制備環(huán)保型炮泥，炮泥使用中不產(chǎn)生有毒黑煙，但結(jié)合劑采用過氧化鈉處理會在結(jié) 合劑中帶入鈉，降低了材料的高溫性能，難以滿足大型高爐安全、穩(wěn)定、以及質(zhì)量與產(chǎn)量的 要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高爐用環(huán)保炮泥及制備方法，克服現(xiàn)用炮 泥在使用過程中苯并芘等有害物質(zhì)的排放量高，污染嚴(yán)重的缺陷，使用過程中有效降低苯 并芘排放，不產(chǎn)生有毒黑色及黃色煙霧，炮泥高溫強(qiáng)度高，結(jié)合性好，燒結(jié)后顯著提高材料 的抗侵蝕性及耐用性。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明高爐用環(huán)保炮泥包括以下重量份的組分，棕剛玉 20~30份，焦炭12~25份，粘土 10~20份，石英砂7~15份，高溫浙青4~10份，單晶 硅或多晶硅的切割廢料15~30份，外加含有二茂鐵的結(jié)合劑13~20份。
[0008] 進(jìn)一步，所述單晶硅或多晶硅的切割廢料是單晶硅或多晶硅利用碳化硅材料切割 時產(chǎn)生的廢料，其含有40~60wt%的結(jié)晶硅和40~60wt%的碳化硅。
[0009] 進(jìn)一步，所述結(jié)合劑為含有二茂鐵的焦油或者焦油與蒽油的混合液，其中二茂鐵 加入量為結(jié)合劑重量的〇. 5~4%。
[0010] 進(jìn)一步，所述棕剛玉粒度為3-lmm、l-〇mm或200目。所述焦炭粒度為3-〇mm。所述 石英砂粒度為100目篩下料。所述高溫浙青粒度為1-〇_。
[0011] 進(jìn)一步，所述粘土為蘇州白泥或廣西白泥。
[0012] -種高爐用環(huán)保炮泥的制備方法，以上述的高爐用環(huán)保炮泥為原料，加入攪拌機(jī) 加熱至75°C~125°C溫度范圍內(nèi)混合并碾壓均勻，混合后采用擠泥機(jī)擠出成型。 由于本發(fā)明高爐用環(huán)保炮泥及制備方法采用了上述技術(shù)方案，即本環(huán)保炮泥包括以下 重量份的組分，棕剛玉20~30份，焦炭12~25份，粘土 10~20份，石英砂7~15份，高 溫浙青4~10份，單晶硅或多晶硅的切割廢料15~30份，外加含有二茂鐵的結(jié)合劑13~ 20份。本制備方法以上述的環(huán)保炮泥為原料，加入攪拌機(jī)加熱混合并碾壓均勻，混合后采用 擠泥機(jī)擠出成型。本發(fā)明克服現(xiàn)用炮泥在使用過程中苯并芘等有害物質(zhì)的排放量高，污染 嚴(yán)重的缺陷，使用過程中有效降低苯并芘排放，不產(chǎn)生有毒黑色及黃色煙霧，炮泥高溫強(qiáng)度 高，結(jié)合性好，燒結(jié)后顯著提高材料的抗侵蝕性及耐用性。
【具體實施方式】
[0013] 本發(fā)明高爐用環(huán)保炮泥包括以下重量份的組分，棕剛玉20~30份，焦炭12~25 份，粘土 10~20份，石英砂7~15份，高溫浙青4~10份，單晶硅或多晶硅的切割廢料 15~30份，外加含有二茂鐵的結(jié)合劑13~20份。所述份數(shù)為重量份。
[0014] 進(jìn)一步，所述單晶硅或多晶硅的切割廢料是單晶硅或多晶硅利用碳化硅材料切割 時產(chǎn)生的廢料，其含有40~60wt%的結(jié)晶硅和40~60wt%的碳化硅。
[0015] 進(jìn)一步，所述結(jié)合劑為含有二茂鐵的焦油或者焦油與蒽油的混合液，其中二茂鐵 加入量為結(jié)合劑重量的〇. 5~4%。
[0016] 進(jìn)一步，所述棕剛玉粒度為3-lmm、l-〇mm或200目。所述焦炭粒度為3-〇mm。所述 石英砂粒度為100目篩下料。所述高溫浙青粒度為1-〇_。
[0017] 進(jìn)一步，所述粘土為蘇州白泥或廣西白泥。
[0018] -種高爐用環(huán)保炮泥的制備方法，以上述的高爐用環(huán)保炮泥為原料，加入攪拌機(jī) 加熱至75°C~125°C溫度范圍內(nèi)混合并碾壓均勻，混合后采用擠泥機(jī)擠出成型。
[0019] 實施例1 以棕剛玉26份、焦炭18份、粘土 14份、石英砂11份、高溫浙青7份、單晶硅或多晶硅 切割廢料24份為耐火材料基體；將含有0. 5wt%二茂鐵的17份的焦油在85°C混合均勻。將 上述配合好的重量份100份的耐火材料基體加入重量份17份含有二茂鐵的結(jié)合劑混合并 碾壓均勻，再通過擠泥機(jī)擠出泥條后包裝待用。
[0020] 實施例2 以棕剛玉26份、焦炭18份、粘土 14份、石英砂11份，高溫浙青7份，單晶硅或多晶硅 切割廢料24份為耐火材料基體；將含有2wt%二茂鐵的19份的焦油在85°C混合均勻。將 上述配合好的重量份100份的耐火材料基體加入重量份19份含有二茂鐵的結(jié)合劑混合并 碾壓均勻，再通過擠泥機(jī)擠出泥條后包裝待用。
[0021] 實施例3 以棕剛玉26份、焦炭18份、粘土 14份、石英砂11份，高溫浙青7份，單晶硅或多晶硅 切割廢料24份為耐火材料基體；將含有3wt%二茂鐵的17份的焦油和2份蒽油在85°C混 合均勻。將上述配合好的重量份100份的耐火材料基體加入重量份19份含有二茂鐵的結(jié) 合劑混合并碾壓均勻，再通過擠泥機(jī)擠出泥條后包裝待用。
[0022] 實施例4 以棕剛玉20份、焦炭18份、粘土 14份、石英砂11份，高溫浙青7份，單晶硅或多晶硅 切割廢料30份為耐火材料基體；將含有4wt%二茂鐵的17份的焦油和2份蒽油在85°C混 合均勻。將上述配合好的重量份100份的耐火材料基體加入重量份19份含有二茂鐵的結(jié) 合劑混合并碾壓均勻，再通過擠泥機(jī)擠出泥條后包裝待用。
[0023] 實施例1至4的環(huán)保炮泥性能經(jīng)檢測，其結(jié)果如下表：
由表內(nèi)數(shù)據(jù)顯示，本環(huán)保炮泥的高溫強(qiáng)度高，結(jié)合性好，燒結(jié)后顯著提高材料的抗侵蝕 性及耐用性。
[0024] 本發(fā)明將二茂鐵加入到炮泥的結(jié)合劑中，利用二茂鐵對焦油、蒽油和浙青低溫?zé)?解的催化作用和消煙作用，使炮泥使用過程中不產(chǎn)生黑色和黃色的有害煙霧，降低苯并芘 等有害物質(zhì)的排放；在炮泥使用過程中，二茂鐵對焦油、蒽油和浙青低溫?zé)峤猱a(chǎn)生的碳微粒 和碳纖維與單晶硅或多晶硅切割廢料中結(jié)晶硅原位反應(yīng)生成碳化硅，提高了耐火材料內(nèi)部 的結(jié)合程度和抗侵蝕性能。同時利用單晶硅或多晶硅切割廢料在炮泥的材料體系內(nèi)部引入 碳化硅，并使廢料中硅原位生成碳化硅，實現(xiàn)了單晶硅或多晶硅切割廢料的高品質(zhì)利用，降 低了炮泥制作的原料成本，實現(xiàn)了資源高效利用，且節(jié)能環(huán)保。
【主權(quán)項】
1. 一種高爐用環(huán)保炮泥，其特征在于：所述環(huán)保炮泥包括以下重量份的組分，棕剛玉 20~30份，焦炭12~25份，粘土 10~20份，石英砂7~15份，高溫浙青4~10份，單晶 硅或多晶硅的切割廢料15~30份，外加含有二茂鐵的結(jié)合劑13~20份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐用環(huán)保炮泥，其特征在于：所述單晶硅或多晶硅的切割 廢料是單晶硅或多晶硅利用碳化硅材料切割時產(chǎn)生的廢料，其含有40~60wt%的結(jié)晶硅和 40~60wt%的碳化石圭。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐用環(huán)保炮泥，其特征在于：所述結(jié)合劑為含有二茂 鐵的焦油或者焦油與蒽油的混合液，其中二茂鐵加入量為結(jié)合劑重量的〇. 5~4%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐用環(huán)保炮泥，其特征在于：所述棕剛玉粒度為3-lmm、 1 -〇mm或 200 目。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐用環(huán)保炮泥，其特征在于：所述焦炭粒度為3-0mm。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐用環(huán)保炮泥，其特征在于：所述石英砂粒度為100目篩 下料。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐用環(huán)保炮泥，其特征在于：所述高溫浙青粒度為l-〇mm。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐用環(huán)保炮泥，其特征在于：所述粘土為蘇州白泥或廣西 白泥。9. 一種高爐用環(huán)保炮泥的制備方法，其特征在于：以權(quán)利要求1至8任一項所述的高 爐用環(huán)保炮泥為原料，加入攪拌機(jī)加熱至75°C~125°C溫度范圍內(nèi)混合并碾壓均勻，混合后 采用擠泥機(jī)擠出成型。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高爐用環(huán)保炮泥及制備方法，即本環(huán)保炮泥包括以下重量份的組分，棕剛玉20～30份，焦炭12～25份，粘土10～20份，石英砂7～15份，高溫瀝青4～10份，單晶硅或多晶硅的切割廢料15～30份，外加含有二茂鐵的結(jié)合劑13～20份。本制備方法以上述的環(huán)保炮泥為原料，加入攪拌機(jī)加熱混合并碾壓均勻，混合后采用擠泥機(jī)擠出成型。本發(fā)明克服現(xiàn)用炮泥在使用過程中苯并芘等有害物質(zhì)的排放量高，污染嚴(yán)重的缺陷，使用過程中有效降低苯并芘排放，不產(chǎn)生有毒黑色及黃色煙霧，炮泥高溫強(qiáng)度高，結(jié)合性好，燒結(jié)后顯著提高材料的抗侵蝕性及耐用性。
【IPC分類】C04B35/66
【公開號】CN105439569
【申請?zhí)枴緾N201410490943
【發(fā)明人】阮國智, 邱文冬, 趙玉喜, 歐陽軍華, 崔秀君, 齊曉青, 趙偉
【申請人】上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年9月24日