高炉用环保炮泥及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于高炉铁口维护的耐火材料，尤其涉及一种高炉用环保炮泥及制备 方法。
【背景技术】
[0002] 高炉炮泥作用是能够迅速准确堵塞放铁后的高炉出铁口，使高炉快速进入下一循 环的作业；目前高炉炮泥的结合剂主要是焦油、蒽油或者酚醛树脂，其含有害的苯、苯并芘 等诱癌物质，炮泥中煤焦油和煤浙青总计加入量占到20%左右，这种结合剂中含有大量强 致癌物质一苯并芘（Benzo(a)pyreneC2(]H12，缩写为BaP)，苯并芘含量为13000ppm(l. 3%)，随 加热使用过程的黄烟挥发，严重影响操作人员的身体健康。苯并芘熔点179°C，沸点475°C， 这意味着炮泥使用烧结过程中，除泥包处一小部分烧掉外，绝大部分被馏分出来，由于炉内 温度和压力远大与炉外，所以苯并芘就从高炉铁口排到了炉外空气中，与空气中的物质微 粒结合形成危害性更大的气溶胶，而由于其自身相当高的温度，使其在空气中更为活跃，对 环境的危害程度更大。1、2_型苯并芘是严格控制使用的化工产品，研究表明：空气中苯并 芘含量每增加1%，造成的肺癌死亡率增加5%。因此发达国家严格控制苯并芘含量高的浙 青、蒽油、焦油结合产品的使用；而且对于酚醛树脂结合的炮泥，由于苯和甲醛的存在，对环 境也有一定的污染，而且树脂结合的炮泥硬化速度太快，造成炮泥的施工操作性差、使用过 程产生断铁口等问题；因此有必要开发新的环保炮泥。
[0003] 中国专利ZL200910062715. 9公开了一种低苯并芘含量的高炉炮泥。该炮泥采用 固定碳含量质量百分比为30~85%的含碳树脂，并加入工业酒精和乙二醇为含碳树脂溶剂 作为高炉炮泥的结合剂，制备了苯并芘含量不超过lOOOppm的低苯并芘含量的高炉炮泥， 但结合剂采用树脂结合，树脂中有大量未反应完全的苯和甲醛，故仍存在对环境的污染问 题。
[0004] 中国专利公开号为CN101613213A《用于高炉出铁口的环保型炮泥及其制备方法》 公开了利用高温浙青1~5%、无机磷酸盐3~8%和改性粉末树脂1~5%作为结合剂制备 炮泥，采用有机物和无机物的混合物作为结合剂制备炮泥，减少了给环境带来的污染的焦 油成分含量，但结合剂中的高温浙青和粉末树脂仍存在对环境的污染问题。
[0005] 中国专利公开号CN102515790A《一种环保型高炉炮泥》和CN102503493A的《一种 低成本环保护炉炮泥》均采用将焦油或浙青结合剂通过与过氧化钠混合加热而得到的改性 结合剂制备环保型炮泥，炮泥使用中不产生有毒黑烟，但结合剂采用过氧化钠处理会在结 合剂中带入钠，降低了材料的高温性能，难以满足大型高炉安全、稳定、以及质量与产量的 要求。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种高炉用环保炮泥及制备方法，克服现用炮 泥在使用过程中苯并芘等有害物质的排放量高，污染严重的缺陷，使用过程中有效降低苯 并芘排放，不产生有毒黑色及黄色烟雾，炮泥高温强度高，结合性好，烧结后显著提高材料 的抗侵蚀性及耐用性。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明高炉用环保炮泥包括以下重量份的组分，棕刚玉 20~30份，焦炭12~25份，粘土 10~20份，石英砂7~15份，高温浙青4~10份，单晶 硅或多晶硅的切割废料15~30份，外加含有二茂铁的结合剂13~20份。
[0008] 进一步，所述单晶硅或多晶硅的切割废料是单晶硅或多晶硅利用碳化硅材料切割 时产生的废料，其含有40~60wt%的结晶硅和40~60wt%的碳化硅。
[0009] 进一步，所述结合剂为含有二茂铁的焦油或者焦油与蒽油的混合液，其中二茂铁 加入量为结合剂重量的〇. 5~4%。
[0010] 进一步，所述棕刚玉粒度为3-lmm、l-〇mm或200目。所述焦炭粒度为3-〇mm。所述 石英砂粒度为100目筛下料。所述高温浙青粒度为1-〇_。
[0011] 进一步，所述粘土为苏州白泥或广西白泥。
[0012] -种高炉用环保炮泥的制备方法，以上述的高炉用环保炮泥为原料，加入搅拌机 加热至75°C~125°C温度范围内混合并碾压均匀，混合后采用挤泥机挤出成型。 由于本发明高炉用环保炮泥及制备方法采用了上述技术方案，即本环保炮泥包括以下 重量份的组分，棕刚玉20~30份，焦炭12~25份，粘土 10~20份，石英砂7~15份，高 温浙青4~10份，单晶硅或多晶硅的切割废料15~30份，外加含有二茂铁的结合剂13~ 20份。本制备方法以上述的环保炮泥为原料，加入搅拌机加热混合并碾压均匀，混合后采用 挤泥机挤出成型。本发明克服现用炮泥在使用过程中苯并芘等有害物质的排放量高，污染 严重的缺陷，使用过程中有效降低苯并芘排放，不产生有毒黑色及黄色烟雾，炮泥高温强度 高，结合性好，烧结后显著提高材料的抗侵蚀性及耐用性。
【具体实施方式】
[0013] 本发明高炉用环保炮泥包括以下重量份的组分，棕刚玉20~30份，焦炭12~25 份，粘土 10~20份，石英砂7~15份，高温浙青4~10份，单晶硅或多晶硅的切割废料 15~30份，外加含有二茂铁的结合剂13~20份。所述份数为重量份。
[0014] 进一步，所述单晶硅或多晶硅的切割废料是单晶硅或多晶硅利用碳化硅材料切割 时产生的废料，其含有40~60wt%的结晶硅和40~60wt%的碳化硅。
[0015] 进一步，所述结合剂为含有二茂铁的焦油或者焦油与蒽油的混合液，其中二茂铁 加入量为结合剂重量的〇. 5~4%。
[0016] 进一步，所述棕刚玉粒度为3-lmm、l-〇mm或200目。所述焦炭粒度为3-〇mm。所述 石英砂粒度为100目筛下料。所述高温浙青粒度为1-〇_。
[0017] 进一步，所述粘土为苏州白泥或广西白泥。
[0018] -种高炉用环保炮泥的制备方法，以上述的高炉用环保炮泥为原料，加入搅拌机 加热至75°C~125°C温度范围内混合并碾压均匀，混合后采用挤泥机挤出成型。
[0019] 实施例1 以棕刚玉26份、焦炭18份、粘土 14份、石英砂11份、高温浙青7份、单晶硅或多晶硅 切割废料24份为耐火材料基体；将含有0. 5wt%二茂铁的17份的焦油在85°C混合均匀。将 上述配合好的重量份100份的耐火材料基体加入重量份17份含有二茂铁的结合剂混合并 碾压均匀，再通过挤泥机挤出泥条后包装待用。
[0020] 实施例2 以棕刚玉26份、焦炭18份、粘土 14份、石英砂11份，高温浙青7份，单晶硅或多晶硅 切割废料24份为耐火材料基体；将含有2wt%二茂铁的19份的焦油在85°C混合均匀。将 上述配合好的重量份100份的耐火材料基体加入重量份19份含有二茂铁的结合剂混合并 碾压均匀，再通过挤泥机挤出泥条后包装待用。
[0021] 实施例3 以棕刚玉26份、焦炭18份、粘土 14份、石英砂11份，高温浙青7份，单晶硅或多晶硅 切割废料24份为耐火材料基体；将含有3wt%二茂铁的17份的焦油和2份蒽油在85°C混 合均匀。将上述配合好的重量份100份的耐火材料基体加入重量份19份含有二茂铁的结 合剂混合并碾压均匀，再通过挤泥机挤出泥条后包装待用。
[0022] 实施例4 以棕刚玉20份、焦炭18份、粘土 14份、石英砂11份，高温浙青7份，单晶硅或多晶硅 切割废料30份为耐火材料基体；将含有4wt%二茂铁的17份的焦油和2份蒽油在85°C混 合均匀。将上述配合好的重量份100份的耐火材料基体加入重量份19份含有二茂铁的结 合剂混合并碾压均匀，再通过挤泥机挤出泥条后包装待用。
[0023] 实施例1至4的环保炮泥性能经检测，其结果如下表：
由表内数据显示，本环保炮泥的高温强度高，结合性好，烧结后显著提高材料的抗侵蚀 性及耐用性。
[0024] 本发明将二茂铁加入到炮泥的结合剂中，利用二茂铁对焦油、蒽油和浙青低温热 解的催化作用和消烟作用，使炮泥使用过程中不产生黑色和黄色的有害烟雾，降低苯并芘 等有害物质的排放；在炮泥使用过程中，二茂铁对焦油、蒽油和浙青低温热解产生的碳微粒 和碳纤维与单晶硅或多晶硅切割废料中结晶硅原位反应生成碳化硅，提高了耐火材料内部 的结合程度和抗侵蚀性能。同时利用单晶硅或多晶硅切割废料在炮泥的材料体系内部引入 碳化硅，并使废料中硅原位生成碳化硅，实现了单晶硅或多晶硅切割废料的高品质利用，降 低了炮泥制作的原料成本，实现了资源高效利用，且节能环保。
【主权项】
1. 一种高炉用环保炮泥，其特征在于：所述环保炮泥包括以下重量份的组分，棕刚玉 20~30份，焦炭12~25份，粘土 10~20份，石英砂7~15份，高温浙青4~10份，单晶 硅或多晶硅的切割废料15~30份，外加含有二茂铁的结合剂13~20份。2. 根据权利要求1所述的高炉用环保炮泥，其特征在于：所述单晶硅或多晶硅的切割 废料是单晶硅或多晶硅利用碳化硅材料切割时产生的废料，其含有40~60wt%的结晶硅和 40~60wt%的碳化石圭。3. 根据权利要求1或2所述的高炉用环保炮泥，其特征在于：所述结合剂为含有二茂 铁的焦油或者焦油与蒽油的混合液，其中二茂铁加入量为结合剂重量的〇. 5~4%。4. 根据权利要求1所述的高炉用环保炮泥，其特征在于：所述棕刚玉粒度为3-lmm、 1 -〇mm或 200 目。5. 根据权利要求1所述的高炉用环保炮泥，其特征在于：所述焦炭粒度为3-0mm。6. 根据权利要求1所述的高炉用环保炮泥，其特征在于：所述石英砂粒度为100目筛 下料。7. 根据权利要求1所述的高炉用环保炮泥，其特征在于：所述高温浙青粒度为l-〇mm。8. 根据权利要求1所述的高炉用环保炮泥，其特征在于：所述粘土为苏州白泥或广西 白泥。9. 一种高炉用环保炮泥的制备方法，其特征在于：以权利要求1至8任一项所述的高 炉用环保炮泥为原料，加入搅拌机加热至75°C~125°C温度范围内混合并碾压均匀，混合后 采用挤泥机挤出成型。
【专利摘要】本发明公开了一种高炉用环保炮泥及制备方法，即本环保炮泥包括以下重量份的组分，棕刚玉20～30份，焦炭12～25份，粘土10～20份，石英砂7～15份，高温沥青4～10份，单晶硅或多晶硅的切割废料15～30份，外加含有二茂铁的结合剂13～20份。本制备方法以上述的环保炮泥为原料，加入搅拌机加热混合并碾压均匀，混合后采用挤泥机挤出成型。本发明克服现用炮泥在使用过程中苯并芘等有害物质的排放量高，污染严重的缺陷，使用过程中有效降低苯并芘排放，不产生有毒黑色及黄色烟雾，炮泥高温强度高，结合性好，烧结后显著提高材料的抗侵蚀性及耐用性。
【IPC分类】C04B35/66
【公开号】CN105439569
【申请号】CN201410490943
【发明人】阮国智, 邱文冬, 赵玉喜, 欧阳军华, 崔秀君, 齐晓青, 赵伟
【申请人】上海宝钢工业技术服务有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年9月24日