[发明专利]一种矿热炉出铁口用炮泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于出铁口用炮泥技术领域。具体涉及一种矿热炉出铁口用炮泥及其制备方法。

背景技术

矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，是利用电弧的能量来熔炼金属，主要生产硅铁、锰铁、铬铁和镍铁合金等铁合金。冶炼过程中，陆续加料，间歇式出铁渣，冶炼完毕后，将熔融铁合金从出铁口放出。炮泥是一种应用于封堵矿热炉出铁口的耐火材料，为满足使用要求，矿热炉出铁口用炮泥应具备如下性能：（1）可塑性和粘结性好，容易挤进并填满铁口通道；（2）气孔率适宜，便于干燥时排出水分和气体；（3）高温体积收缩小，可避免产生裂纹；（4）烧结性能好，耐冲刷和耐侵蚀；（5）强度适中，开口性能良好，开口机钻口容易；（6）环境污染小。

矿热炉用炮泥技术基本来源于高炉无水炮泥的演变模仿，但高炉无水炮泥价格较高，且高炉与矿热炉的工作环境相差较大，因此高炉无水炮泥不适合在矿热炉上直接使用。虽然国内外对矿热炉用炮泥的配方和性能进行了一定量的研究工作，但迄今为止炮泥在矿热炉中并未到达理想的使用效果。当前矿热炉用炮泥普遍存在强度低、耐冲刷和耐侵蚀性能差等问题。由于矿热炉的出铁口每天都要反复多次被打开和充填，如果炮泥质量存在上述问题，炽热的铁水和渣液会对出铁口炮泥产生冲刷和侵蚀作用，使用过程中出铁口就会出现扩孔，导致铁口变浅，铁流不稳定，出不净铁，严重影响正常生产，并最终影响矿热炉的使用寿命和冶炼产量。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种成本低廉、强度较高、耐冲刷和耐侵蚀性能优良的矿热炉出铁口用炮泥及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先以40~60wt%的矾土、5~15wt%的蓝晶石、10~20wt%的棕刚玉细粉、5~15wt%的氧化铬细粉、5~15wt%的碳化硅细粉、5~10wt%的硅微粉、1~5wt%的氧化钛细粉、1~3wt%的氧化铈细粉、1~3wt%的膨润土细粉和1~5wt%的Al₂O₃/Si₂N₂O/SiC/C复合粉体为原料，外加所述原料1~5wt%的氧化物添加剂，在混碾机中预混合5~10分钟，得到预混粉；再向预混粉中加入所述原料0.05~0.25wt%的缓凝剂和所述原料7~15wt%的磷酸二氢铝水溶液，湿碾20~30分钟，然后经挤泥机挤泥成型，即得矿热炉出铁口用炮泥。

所述矾土的颗粒级配是：粒径为3~1mm占所述矾土50~60wt%；粒径小于1mm且大于等于0.5mm占所述矾土15~30wt%；粒径小于0.5mm且大于等于0.1mm占所述矾土15~30wt%。

所述蓝晶石的颗粒级配是：粒径为2~1mm占所述蓝晶石15~30wt%，粒径小于1mm且大于等于0.5mm占所述蓝晶石50~60wt%，粒径小于0.5mm且大于等于0.1mm占所述蓝晶石15~30wt%。

所述Al₂O₃/Si₂N₂O/SiC/C复合粉体的制备方法是：将矾土细粉与焦炭细粉按质量比5:1混合，即得混合料，在所述混合料中加入10wt%的酚醛树脂，用造粒机制得球形颗粒；将制得的球形颗粒装入匣钵中，再将所述匣钵置入电炉中，炉内维持氮气气氛，气氛压力为0.01~0.03MPa，温度为1400~1600℃，保温2~5h，自然冷却至室温；破碎，细磨至粒度小于0.075mm，即得Al₂O₃/Si₂N₂O/SiC/C复合粉体。

所述氧化物添加剂为NiO细粉和ZnO细粉中的一种或两种。

所述的缓凝剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和柠檬酸中的一种以上。

所述的磷酸二氢铝水溶液的密度为1.45~1.55g/cm³。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明制备的矿热炉出铁口用炮泥（以下简称炮泥）的主要原料为矾土，原料较为丰富和便宜，故生产成本低廉。本发明采用的缓凝剂具有良好的保湿效果，使炮泥在长期存放过程中使用性能和操作性能不下降。采用磷酸二氢铝溶液做结合剂，加之硅微粉与水作用，赋予了炮泥较高的早期强度。高温条件下，氧化铬细粉与棕刚玉细粉会发生固溶反应，蓝晶石会转化为莫来石和石英相，硅微粉与棕刚玉细粉也会反应生成莫来石，有效促进固相反应和烧结过程，使所制备的炮泥具有较高的强度。