[发明专利]一种钢连铸结晶器用含硼无氟保护渣及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼连铸生产技术领域，特别涉及到一种钢连铸结晶器用含硼无氟保护渣及其制备方法。

背景技术

连铸技术以其高效、节能、优质、易于实现自动化和智能化等诸多优点，受到冶金界的高度重视，与之相配套的连铸结晶器保护渣也得到了相应的发展，且成为不可或缺的冶金辅助材料。

现有技术中，连铸结晶器保护渣按基料的化学成分可分为以下三个主要的体系： SiO₂-Al₂O₃-CaO系、SiO₂-Al₂O₃-FeO系、SiO₂-Al₂O₃-Na₂O系，在此基础上加入少量助熔剂(碱金属或碱土金属氧化物、氟化物、硼化物等)和控制熔速的炭质材料(炭黑、石墨和焦炭等)；保护渣的制备工艺包括：机械混合成型制备粉状渣、挤压成型制备条状颗粒渣、圆盘法成型制备实心圆形颗粒渣、喷雾法成型制备空心圆颗粒渣。

现有的保护渣体系中主要存在的问题主要有两个：一是保护渣的碱度偏低，这是由于要控制保护渣的析晶温度不能太高，否则导致传热和润滑性能恶化，碱度低带来的问题是吸收夹杂能力弱，如SiO₂-Al₂O₃-CaO系的碱度一般在0.8~1.0，而SiO₂-Al₂O₃-FeO系和SiO₂-Al₂O₃-Na₂O系更是一种酸性渣，吸收Al₂O₃等夹杂的能力非常弱；二是保护渣熔点和粘度偏高，因此要加入助熔剂，如碱金属氧化物Na₂O、K₂O、Li₂O以及氟化物CaF₂、NaF和硼化物B₂O₃等，助熔剂虽然加入量不大，但其问题较多，如Na₂O、K₂O氟化物CaF₂、NaF易造成污染和损害人体健康，Li₂O和B₂O₃价格昂贵，成本太高，因此，从保护渣体系研究的角度考虑，需要开发一种碱度较高且具有较低熔点和析晶温度、吸收夹杂能力强、无毒无害的廉价保护渣。

提出本发明的另一背景是：

我国硼矿资源丰富，是世界上为数不多的硼资源大国，但是，我国多数硼矿石的品位低，且多为混合型矿石，以碳碱法提取硼砂后，产生大量废弃硼泥（注：按目前的生产工艺，每生产1吨硼砂，就要产生3-4吨硼泥），硼泥的主要成分为MgO24~40%、SiO₂20~35%、B₂O₃2~4%等，关于硼泥综合利用的研究也有开展，如利用硼泥生产硼镁肥和轻质碳酸镁等，但由于硼泥中的硼、铁、镁等均属贫矿，提取成本过高，处理工艺复杂；因此，我国目前尚缺少针对废弃硼泥实现高附加值综合利用的工业化方法，一直作为弃渣堆积处理，不仅占用大量土地资源，而且由于碳碱法提硼后的硼泥具有较强碱性，大量的硼泥露天堆积对土壤和水资源形成严重的污染，我国以碳碱法生产硼砂四十余年来，定点堆积的硼泥近亿吨，带来的污染及占地问题日益严重，硼泥综合利用问题急待解决。

综上所述，考虑到硼泥是一种偏碱性、含有的B₂O₃具有较强助熔和降低析晶温度的作用，非常适合作为连铸保护渣的基料，因此，利用废弃硼泥开发一种新型钢连铸结晶器用保护渣，对解决目前保护渣存在的问题以及降低保护渣生产成本和实现废弃硼泥的再资源化利用具有重要意义和工业应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用废弃硼泥为主要基料的新型钢连铸结晶器用保护渣及其制备方法，解决目前保护渣存在的碱度低、熔点高需要助熔剂以及析晶温度高润滑效果差等问题，同时实现废弃硼泥资源的高附加值再利用资源化，消除硼泥对土壤及水资源的污染。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：