專利名稱：：環(huán)保型干式振動料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種環(huán)保型干式振動料及其制備方法。主要用于現(xiàn)代煉鋼技術(shù)中連鑄工藝的主要設(shè)備之一中間包的工作層，以及其它金屬熔煉爐和有關(guān)的熱工設(shè)備上。屬于不定型耐火材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：中間包干式振動料是近幾年來國際上開發(fā)的不定形耐火材料，其施工時不需加任何水或其它液體即可經(jīng)振動就能獲得致密施工,且無需養(yǎng)護便能使用的材料。由于它與傳統(tǒng)澆注料相比較，具有制作簡單/施工時間短、勞動強度低、使用方便等優(yōu)勢，從而近年來得到迅速推廣。目前，中間包干式振動料普遍采用電熔鎂砂、電熔鎂粉為原料，成本相對較高。并且由于鎂砂材料本身的缺點——高溫下受熱沖擊而產(chǎn)生裂紋，使產(chǎn)品在使用中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性剝落而毀損，爐渣通過裂紋侵入工作層內(nèi)部引起侵蝕熔損。減少了產(chǎn)品的使用壽命。結(jié)合劑的使用在一定程度上來說，決定了不定型耐火材料的發(fā)展水平。已有的中間包干式振動料廣泛使用的是粉末狀熱塑性酚醛樹脂。這類結(jié)合劑低溫溶化的特性使材料在中、低溫獲得了很好的強度，滿足了干式振動料的使用要求。但使用酚醛樹脂作結(jié)合劑，一方面價格高昂，提高了產(chǎn)品的成本;另一方面產(chǎn)品的中溫強度低，在中溫烘包時易出現(xiàn)塌包的危險。并且與之匹配的促硬劑六次甲基四胺受熱分解、產(chǎn)生的氣體有濃烈的惡臭氣味，刺激呼吸道和眼睛，影響身體健康，惡化工作環(huán)境。探求既對環(huán)境無污染又能提高產(chǎn)品中溫強度的結(jié)合劑，已成為必然。作為不定型耐火材料添加劑的一種，防氧化劑的加入，使耐火材料在高溫下的抗氧化能力顯著提高，有效地阻止了氧化物對耐火材料的化學反應(yīng)，減少耐火材料的蝕損。在現(xiàn)代煉鋼連鑄工藝技術(shù)突飛猛進的今天，研發(fā)既環(huán)保、又節(jié)能和高效的新型干式振動料，已成為材料應(yīng)用領(lǐng)域重要的課題之一。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種潔凈、節(jié)能、高效的環(huán)保型干式振動料及其制備方法。單澆鋼包數(shù)達到18爐次以上，從而明顯地減少中間包的周轉(zhuǎn)次數(shù)，節(jié)約時間，提高連鑄速度，降低耐火材料消耗，節(jié)約成本。為所要解決的技術(shù)問題提供的技術(shù)方案是1、原料的選擇原料來源是煉鋼廠的廢鎂碳磚、廢鋁鎂碳磚，經(jīng)人工手選，剔除粘附于廢磚上的鐵鱗、結(jié)瘤等雜物。用顎式破碎機破碎，放入混砂機中攪拌，加入化學試劑，困料24h,自然干燥，用平板振動篩分級，得到粒度為5—lmm或3—0mm的廢鎂碳磚砂或廢鋁鎂碳磚砂，作為骨料；并用雷蒙磨制粉方法將廢鎂碳磚砂或廢鋁鎂碳磚砂制成粒度《0.088mm的細粉，作為環(huán)保型干式振動料的粉料。2、結(jié)合劑的選擇選用粒度《0.lmm的無機硅酸鹽為結(jié)合劑。3、防氧化劑的選擇優(yōu)先選用金屬A1、金屬Si、SiC作為復(fù)合防氧化劑，其粒度與以上所述的細粉相當。4、中溫燒結(jié)劑的選擇選用硼砂、硅微粉為中溫燒結(jié)劑，粒徑《4(Vm。5、本發(fā)明提供的三種環(huán)保型干式振動料的具體原料的質(zhì)量百分數(shù)是
發(fā)明內(nèi)容廢鎂碳磚砂廢鎂碳磚粉60%—80%40%—20%金屬A1粉(外加)0.5%—3%金屬Si粉(外加)SiC粉(外加)0.5%—4%1%—5%a-Al203粉(外加)0.5%—2%硼砂(外加)0.5%—3%硅微粉(外加)0.1%—3%無機鹽結(jié)合劑(外加)3%—6%(2)廢鋁鎂碳磚砂60%—80%廢鋁鎂碳磚粉40%—20%金屬A1粉(外加)0.5%—3%金屬Si粉(外加)SiC粉(外加)a-A1203粉(外加)硼砂(外加)硅微粉(外加)無機鹽結(jié)合劑(外加)(3)0.5%—4%1%_5%0.5%—2%0.5%_3%0,1%—3%3%—6%廢鋁鎂碳磚砂廢鎂碳磚砂廢鋁鎂碳磚粉廢鎂碳磚粉金屬A1粉(外加)金屬Si粉(外加)SiC粉(外加)a-A1203粉(外加)硼砂(外加)硅微粉(外加)無機鹽結(jié)合劑(外加)5%—70%5%—70%5%—50%50/0—50%0.5%—3%0.5%—4%1%—5%0.5%—2%0.5%—3%0.1%—3%3%—6%相對于上述三種原料配比則本發(fā)明提供的環(huán)保型干式振動料的具體的化學成分質(zhì)量百分比分別為-(1)MgO60%—85%(2)MgO余jCaOl%-4%A1203余量Al0.8%—3%Si021%_5%SiC1%—5%C6%—25%(3)MgO50%—80%CaO1%-4%A1203余量Al0.8%—3%Si021%_5%SiC1%—5%C6%—25%CaO1%-4%A120360%-85%Al0.80/0—3%Si021%—5%SiC1%—5%C6%—25%本發(fā)明提供的環(huán)保型干式振動料的具體制作工藝是a)按權(quán)利要求1三種組分中任一種組成配比稱量；b)將廢鎂碳磚砂或廢鋁鎂碳磚砂用雷蒙磨制成細粉，與除無機鹽粘合劑之外的外加組分放進小型混料機中混合15一20min;c)將配料組成中粗顆粒與結(jié)合劑放入行星式強力攪拌機中預(yù)混3一8分鐘，再混入步驟b)混勻的細粉，最后再混煉10—20分鐘出料、取樣檢驗、稱量、包裝、入庫。由以上的技術(shù)方案可以看出本發(fā)明提供的環(huán)保型干式振動料的特點為(1)大部分原料系利用廢棄鎂碳磚或廢棄鋁鎂碳磚，變廢為寶，節(jié)約了寶貴的鎂砂；(2)同時，本發(fā)明增加了碳的百分含量(6—25%)，充分利用碳具有熔點高(石墨熔點3400°C)，難于被鋼渣濕潤；熱傳導(dǎo)率高，難于受熱沖擊而產(chǎn)生裂紋以及可以還原Fe203和Si02等外來物的優(yōu)點，通過碳與Mg0復(fù)合可以使碳的氧化得到抑制，最大限度地發(fā)揮了MgO的高溫耐蝕性能，同時克服了鎂砂的缺點——由于熱沖擊而產(chǎn)生裂紋，由于外來物的侵入而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)剝落。本發(fā)明綜合了這兩種物質(zhì)各自的優(yōu)點并克服了二者的缺點，從而發(fā)揮出優(yōu)良性能。也就是說，本發(fā)明完全克服了過去堿性干式振動料的缺點，即爐渣侵蝕和發(fā)生裂紋的致命問題；(3)創(chuàng)造性地使用無毒、無味、不產(chǎn)生有害氣體的無機鹽結(jié)合劑。由于這種結(jié)合劑低溫加熱使之脫水而成凝膠化，沉積在耐火骨料的廢鎂碳磚砂和廢鋁鎂碳磚砂及它們的細粉表面，使之膠結(jié)、硬化、并獲得強度，賦予材料良好的使用性能。而且有較好的成型和施工性能。與酚醛樹脂結(jié)合劑相比較，它具有價格低廉、低溫和中溫強度高、無污染、又不影響干式振動料的抗渣性及抗氧化性的特點。改善作業(yè)環(huán)境，達到清潔生產(chǎn)的目的；(4)引入了復(fù)合防氧化劑。本發(fā)明充分考慮到含碳耐火材料易于氧化的特性，利用比碳更容易氧化的金屬Al、金屬Si和化合物SiC。復(fù)合加入干式料中，其目的之一是為了防止結(jié)合碳和石墨優(yōu)先同大氣中的氧或者熔渣中的氧化鐵發(fā)生化學反應(yīng)之后而產(chǎn)生氧化，二是為了提高干式料的高溫強度。干式料在受熱時，防氧化劑會導(dǎo)致材料產(chǎn)生更為細小的氣孔，從而降低材料的透氣性，使空氣更難于進入材料的結(jié)構(gòu)中，同時還能降低材料的氣孔率，依靠這些機理，在有空氣的時候防氧化劑便給予材料一定程度的牢固性；在高溫環(huán)境中，金屬氧化時生成的金屬氧化物，填充了碳氧化形成的氣孔，使耐火材料致密化，將C0還原為C，抑制C的消耗速度，從而改善了材料的高溫強度，起到了防止碳氧化的作用；(5)硼酸的使用，強化了材料的中、高溫強度。隨溫度的升高BA與基料中的Al203或MgO發(fā)生固一液反應(yīng)，對干式料起初始燒結(jié)的作用，從而可較明顯地提高了干式料的中、高溫強度；(6)生產(chǎn)工藝簡便，易于操作，設(shè)備投資少，有很好的性價比。具體實施方式下面通過具體實施例來進一步闡明本發(fā)明的實質(zhì)性特點和顯著的進步。實施例1本發(fā)明提供的環(huán)保型干式振動料各化學成分的質(zhì)量百分含量是Mg070.20%，CaO2.14%，A12033.28%,C15.30%,Si023.31%,SiC1.73%，F(xiàn)e2031.81%。各原料的具體配比(重量百分比)是粒度為5-1咖廢鎂碳磚砂55%，粒度3-0mm廢鎂碳磚砂20X，粒度-O.088mm廢鎂碳磚粉25%，金屬Al粉(外加)1.2%，金屬Si粉(外加)1.0%，SiC粉(外加)2X，a-A1A粉(外加)0.5%，硼砂(外加)1.8%，硅微粉(外加)0.2%,無機鹽結(jié)合劑(外加)3.8%。按以上重量百分比稱量，然后將細粉放進小型混料機中混合15min后，裝入小袋備用。先把粗顆粒和結(jié)合劑放入行星式強力攪拌機中預(yù)混4min，再加入混勻的細粉充分混合，總混煉時間為15min以后出料，稱量包裝，取樣檢驗。實施例2本發(fā)明提供的環(huán)保型干式振動料各化學成分的質(zhì)量百分含量是Mg05.33%，Ca02.18%，A120371.24%，C12.54%,Si023.60%，SiC1.80%,Fe2031.31%。各原料的具體配比(重量百分比)是粒度為5-lmm廢鋁鎂碳砂63X，粒度3-0mm廢鋁鎂碳磚砂12%，粒度《0.088咖廢鋁鎂碳磚粉25%，金屬Al粉(外加)1.0%，金屬Si粉(外加)0.8%，94SiC粉(外加)2.0%,a-AlA粉(外加)0.5%，硼砂(外加)2.2%，硅微粉(外加)0.2%。無機鹽結(jié)合劑(外加)3.5%。所述的94SiC系SiC含量為94X的SiC料簡稱。按以上重量百分比稱量，然后將細粉放進小型混料機中混合20min后，裝入小袋備用。先把粗顆粒和結(jié)合劑放入行星式強力攪拌機中預(yù)混2min，再加入混勻的細粉充分混合，總混煉時間為15min以后出料，稱量包裝，取樣檢驗。實施例3本發(fā)明提供的環(huán)保型干式振動料各化學成分的質(zhì)量百分含量是MgO56.00%，CaO2.04%,A120325.33%,C8.72%，Si022.78%,SiC1.39%，F(xiàn)e2031.74%。各原料的具體配比(重量百分比)是粒度為5-1mm廢鋁鎂碳磚砂12%，粒徑為5-lmm的廢鎂碳磚砂20%，粒度3-0咖廢鋁鎂碳磚砂17%，粒度為3-0咖的廢鎂碳砂26%，粒度《0.088mm，廢鋁鎂碳磚粉10%，廢鎂碳磚粉15%，金屬A1粉(外加)1.0%，金屬Si粉(外加)0.8%，94SiC粉(夕卜加)2.0%,a-A1203粉(外加)0.5%，硼砂(外加)2.2%，硅微粉(外加)0.2%。無機鹽結(jié)合劑(外加)3.5%。按以上重量百分比稱量，然后將細粉放進小型混料機中混合18min后，裝入小袋備用。先把粗顆粒和結(jié)合劑放入行星式強力攪拌機中預(yù)混4min，再加入混勻的細粉充分混合，總混煉時間為20min以后出料，稱量包裝，取樣檢驗。經(jīng)檢測和使用其性能與樹脂結(jié)合干式振動料對比如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>比較例是攀鋼使用的與實施例1組份相接近樹脂結(jié)合干式振動料。應(yīng)用與經(jīng)濟效益(1)根據(jù)實施例1生產(chǎn)環(huán)保型干式振動料4噸，于2007年8月17日在攀鋼連鑄車間2號方坯中間包上使用。工作時間7小時24分，共澆鋼19次。使用后，工作層侵蝕厚度為1.1mm，翻包容易。(2)根據(jù)實施例2生產(chǎn)環(huán)保型干式振動料4噸，于2007年9月1日在攀鋼連鑄車間2號方坯中間包上使用。工作時間7小時50分鐘，共澆鋼18次。使用后，工作層侵蝕厚度僅為0.8mm，翻包容易。(3)根據(jù)實施例3生產(chǎn)環(huán)保型干式振動料4噸，在攀鋼連鑄車間2號方坯中間包上使用。工作時間20h，共澆鋼27次。使用后，工作層侵蝕厚度僅為0.9mm，翻包容易。通過實際試用，達到了本發(fā)明預(yù)期的效果。實踐證明本發(fā)明的環(huán)保型干式振動料比國內(nèi)酚醛樹脂結(jié)合干式振動料的使用壽命更長，完全能夠達到使用要求，使用效果好。廢鎂碳磚、廢鋁鎂碳磚的回收、加工成本為320元/t，僅此一項，原料成本可節(jié)約1000元/t，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。具有廣闊的應(yīng)用前景。權(quán)利要求1、一種環(huán)保型干式振動料，其特征在于所述的振動料組成為下述三種組成中的任一種(1)廢鎂碳磚砂的質(zhì)量百分數(shù)為60％-80％廢鎂碳磚粉的質(zhì)量百分數(shù)為40％-20％外加金屬Al粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-3％外加金屬Si粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-4％外加SiC粉的質(zhì)量百分數(shù)為1％-5％外加α-Al2O3粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-2％外加硼砂的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-3％外加硅微粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.1％-3％外加無機鹽結(jié)合劑的質(zhì)量百分數(shù)為3％-6％(2)廢鋁鎂碳磚砂的質(zhì)量百分數(shù)為60％-80％廢鋁鎂碳磚粉的質(zhì)量百分數(shù)為40％-20％外加金屬Al粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-3％外加金屬Si粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-4％外加SiC粉的質(zhì)量百分數(shù)為1％-5％外加α-Al2O3粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-2％外加硼砂的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-3％外加硅微粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.1％-3％外加無機鹽結(jié)合劑的質(zhì)量百分數(shù)為3％-6％(3)廢鋁鎂碳磚砂的質(zhì)量百分數(shù)為5％-70％廢鎂碳磚砂的質(zhì)量百分數(shù)為5％-70％廢鋁鎂碳磚粉的質(zhì)量百分數(shù)為5％-50％廢鎂碳磚粉的質(zhì)量百分數(shù)為5％-50％外加金屬Al粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-3％外加金屬Si粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-4％外加SiC粉的質(zhì)量百分數(shù)為1％-5％外加α-Al2O3粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-2％外加硼砂的質(zhì)量百分數(shù)為0.5％-3％外加硅微粉的質(zhì)量百分數(shù)為0.1％-3％外加無機鹽結(jié)合劑的質(zhì)量百分數(shù)為3％-6％。2、按權(quán)利要求1所述的環(huán)保型干式振動料，其特征在于所述的三種組分相應(yīng)的化學成分質(zhì)量百分比分別是(1)Mg060%—85%(2)Mg0余量5%—50%5%—50%0.5%—3%0.5%—4%1%—5%0.5%—2%0.5%—3%0.1%—3%3%—6%。Ca01%-4%A1203余量Al0.8%—3%Si021%—5%SiC1%—5%C6%—25%(3)Mg050%—80%Ca01%-4%A1203余量Al0.8%—3%Si021%—5%SiC1%—5%C6%_25%,Ca01%-4%A120360%-85%Al0.8%—3%Si021%—5%SiC1%—5%C6%—25%3、按權(quán)利要求1所述的環(huán)保型干式振動料，其特征在于所述的作為耐火骨料的廢鎂碳磚砂或廢鋁鎂碳磚砂粒度為5—lmm或3—0mra。4、按權(quán)利要求1所述的環(huán)保型干式振動料，其特征在于所述的廢鎂碳磚粉或廢鋁鎂碳磚粉的粒度為《0.088mm。5、按權(quán)利要求1所述的環(huán)保型干式振動料，其特征在于所述的無機鹽結(jié)合劑粒度《0.lmm，無機鹽為無機硅酸鹽。6、按權(quán)利要求5所述的環(huán)保型干式振動料，其特征在于所述的無機鹽結(jié)合劑低溫加熱脫水凝膠化，且沉積在作為耐火骨料廢鎂碳磚砂或廢鋁鎂碳磚砂以及它們的細粉表面。7、按權(quán)利要求1一6中任一項所述的環(huán)保型干式振動料，其特征在于所述的干式振動料組成為粒度為5—lmm的廢鎂碳磚砂的質(zhì)量百分比為55%，粒度為3—0mm的廢鎂碳磚砂的質(zhì)量百分比為20%,粒度為《0.088mm的廢鎂碳磚粉的質(zhì)量百分比為25%，以及外加的金屬A1粉、金屬Si粉、SiC粉、a-Al203粉、硼砂、硅微粉和無機鹽粘合劑的質(zhì)量百分比依次為1.2%、1.0%、2%、0.5%、1.8%、0.2%和3.8%。8、按權(quán)利要求1—6中任一項所述的環(huán)保型干式振動料，其特征在于所述的干式振動料組成為粒度為5—lmm的廢鋁鎂碳磚砂的質(zhì)量百分比為63%，粒度為3—0mm的廢鋁鎂碳磚砂的質(zhì)量百分比為12%，粒度為《0.088mm的廢鋁鎂碳磚粉的質(zhì)量百分比為25%，以及外加的金屬A1粉、金屬Si粉、94SiC粉、a-A1203粉、硼砂、硅微粉和無機鹽粘合劑的質(zhì)量百分比依次為1.0%、0.8%、2.0%、0.5%、2.2%、0,2%和3.5%。9、按權(quán)利要求1一6中任一項所述的環(huán)保犁干式振動料，其特征在于所述的干式振動料組成為粒度為5—lmm的廢鋁鎂碳磚砂的質(zhì)量百分比為12%，粒度為3—0mm的廢鋁鎂碳磚砂的質(zhì)量百分比為17%，粒度為5—lmm的廢鎂碳磚砂的質(zhì)量百分比為20%，粒度為3—0mm的廢鎂碳磚砂的質(zhì)量百分比為26%，粒度為《0.088ram的廢鋁鎂碳磚粉的質(zhì)量百分比為10%,粒度為《0.088mm的廢鎂碳磚粉的質(zhì)量百分比為15°%，以及外加的金屬A1粉、金屬Si粉、94SiC粉、a-A1203粉、硼砂、硅微粉和無機鹽粘合劑的質(zhì)量百分比依次為1.0%、0.8%、2.0%、0.5%、2.2%、0.2%和3.5%。10、制備如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型干式振動料的方法，其特征在于工藝步a)按權(quán)利要求1三種組分中任一種組成配比稱量；b)將廢鎂碳磚砂或廢鋁鎂碳磚砂用雷蒙磨制成細粉，與除無機鹽粘合劑之外的外加組分放進小型混料機中混合15—20min;c)將配料組成中粗顆粒與結(jié)合劑放入行星式強力攪拌機中預(yù)混3—8分鐘，再混入步驟b)混勻的細粉，最后再混煉10—20分鐘出料、包裝。全文摘要本發(fā)明涉及一種環(huán)保型干式振動料及其制備方法，其特征在于所述的中間包干式振動料是以煉鋼廠的廢鎂碳磚、廢鋁鎂碳磚或它們的混合物，經(jīng)人工清洗后破碎而組成的顆粒級配。并選用無機硅酸鹽為粘合劑，加入金屬Al粉、Si粉和SiC粉作為復(fù)合防氧化劑，選用硼砂、硅微粉為中溫燒結(jié)劑。制備成的干式振動料摒棄了傳統(tǒng)的酚醛樹脂作粘結(jié)劑，符合環(huán)保要求。使用壽命從原來的12小時提高到20余小時，是一種實用性強而制作簡單、原料豐富的中間包干式振動料。文檔編號C04B35/66GK101219902SQ20071017049公開日2008年7月16日申請日期2007年11月16日優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日發(fā)明者于琪芳,徐宏武申請人:攀枝花順騰集團冶金材料有限公司