[发明专利]一种添加铝灰的高炉出铁口用炮泥耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过添加铝灰制备低成本高性能高炉出铁口用炮泥耐火材料的方法，属耐火材料技术领域。

背景技术

我国是世界钢铁产量大国，消耗大量的耐火材料。耐火材料在钢铁生产过程中对钢铁的质量起着决定性作用。在保证钢材品种与质量要求的情况下，为了保证生产过程的稳定性，耐火材料的长寿及低成本是使用者追求的目标。炮泥是一种应用于炼铁高炉出铁水口封堵出铁口的耐火材料。迄今为止，国内外对炮泥的配方和性能进行了大量的研究工作，已经得到很大发展。我国的大型高炉一般只设1个事故渣口和1～4个铁口，铁口每天排出的渣铁量很多。要满足大型高炉对出铁口炮泥的质量要求，必须采用无水炮泥。无水炮泥一般由刚玉质原料、碳化硅、氮化硅、焦粉、优质结合粘土等为主要原料，同时配加不同的外加剂，用蒽油、洗油、焦油作结合剂。这种炮泥由于采用了优质高纯原料，并以碳质原料为结合剂，其耐渣侵蚀性能良好，可使铁口出铁时间延长，降低出铁次数。但因存在其配料严格，打泥压力高，成本高，开铁口困难，单次打泥量大(中小型高炉每次打泥量为50～70kg，大型高炉为400～500kg)，污染环境等一系列问题，给生产使用带来不利影响。特别是刚玉质原料和优质结合粘土占成本很大比重，迫切需要降低成本。

铝灰是电解铝工业和铝材、铝制品生产过程中产生的固体废物中数量不小的部分，铝灰的化学成分主要以Al₂O₃，SiO₂，MgO，Fe₂O₃，Na₂O，CaO和金属铝等为主，还有一些氮化物、氯化物和硫化物等，一般情况下，SiO₂含量为0.5～30％、Al₂O₃含量为10～75％，其化学成分的比例随着各生产厂家的原料及操作条件不同而略有不同变化。

铝灰通常被作为垃圾遗弃，既污染环境、又需要大量的处置场地、且处理费用高。随着工业进程的发展，铝灰的生产量也越来越多。如何综合利用铝灰是一个世界范围的重要课题。目前国内外铝灰的再生产利用主要集中在以下几个方面：(1)冶金炉料：复合脱硫剂主要以萤石、石灰为主要原料，铝灰掺入量不超过40％，铁水经铝灰脱硫剂炉外脱硫，铁水中锰、硅、碳有烧伤；(2)用于混凝土或建筑材料：由于铝灰中含有金属铝，金属铝的水化产生气泡，导致混凝土或建筑材料中内部产生气孔、膨胀使得内部结构疏松，强度降低，因而铝灰利用率不高；(3)铝灰的回收：主要是将铝灰和盐酸或硫酸反应生成铝盐，这种方法主要回收铝灰中的铝，未能回收铝灰中的其他成分，同时也产生大量的废液；(4)铝酸钙产品：采用水洗、蒸发、结晶的方法分离出非金属产物，这种非金属产物主要包括大量铝的化合物和少量的含硅和镁的化合物，除去非金属产物中的金属铝和氮化铝，加入CaO源，混合，煅烧呈铝酸钙产品；(5)耐火材料：采用铝灰生产耐火材料，目前报道主要生产电熔棕刚玉等，但目前存在着局限性：一是需要铝灰中的Al₂O₃含量高；二是对铝灰成分的利用并不完全，浪费大。如生产棕刚玉和镁铝尖晶石只利用了铝灰中的金属铝、氧化铝或金属铝、氧化铝和氧化镁。铝灰中含有一定量的有用的成分SiO₂和AlN会被浪费掉。

从以上铝灰的综合利用可以看出，目前的几种利用途径存在工艺过程复杂、产生二次污染、消耗大量能源、部分矿物成分浪费或工业化生产技术尚不成熟等问题。所以，研究发明铝灰的综合利用具有重要的现实意义。同时，铝灰颗粒微细，比表面积大，易于与其它成分反应形成新的物相。因此，铝灰可作为重要的无机非金属资源用于高温耐火材料等领域。

发明内容

本发明的目的是针对现有铝灰的综合增值利用和高炉出铁口用炮泥所用原料价格较高，而导致成本较高的问题，提出一种高炉出铁口用炮泥耐火材料及其制备方法，通过在高炉出铁口用炮泥中添加不同质量分数的铝灰，能够制备出具有优良的抗高炉渣性能和使用性能的高炉出铁口用炮泥。

本发明提出的一种添加铝灰的高炉出铁口用炮泥耐火材料，其特征在于：该炮泥耐火材料含有适量的铝灰。

本发明提出的一种高炉出铁口用炮泥耐火材料，其特征在于：该炮泥以工业级刚玉颗粒和细粉、碳化硅颗粒和细粉、中温沥青颗粒粉、苏州土或广西土细粉、焦炭粉为主要原料，添加铝灰，以焦油、改性沥青和酚醛树脂为结合剂。