專利名稱：一種復(fù)合金屬液保溫劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬液保溫劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬液保溫劑主要用于覆蓋在金屬液表面以減少因表面熱量損失而導(dǎo)致溫度下降。保溫劑在使用過程中，形成理想的三層結(jié)構(gòu)，即原始層，熔化層，液渣層，將有利于提高其保溫絕熱效果。目前常用的金屬液保溫劑有碳化稻殼、膨脹蛭石、膨脹石墨及漂珠等，其中。膨脹石墨和碳化稻殼等含碳保溫劑在使用過程中因碳的燃燒還具有發(fā)熱效果。因此，碳化稻殼作為金屬液保溫劑多年來得以廣泛應(yīng)用。但近年來，由于冶金工業(yè)對(duì)碳化稻殼大量需求，促使碳化稻殼的價(jià)格持續(xù)上漲。
隨著近年來我國冶金工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)金屬液保溫劑也提出了越來越嚴(yán)格的要求。如為了適應(yīng)潔凈鋼生產(chǎn)的需要，要求對(duì)進(jìn)行鐵水預(yù)處理和鋼水的爐外精煉，這將使鋼鐵液的停留時(shí)間延長，溫降增加，因此要求保溫劑具有良好的發(fā)熱保溫效果。碳化稻殼作為金屬液保溫劑，由于其固定碳含量少，發(fā)熱值低，且鋪展性不好，以及在使用過程中碳化稻殼也不易形成理想的三層結(jié)構(gòu)等原因，保溫效果不甚理想。雖然漂珠具有較好的鋪展性及熔化速度，但其自身不能發(fā)熱，在使用過程中還容易結(jié)殼，保溫效果也不理想。因此，開發(fā)新型優(yōu)質(zhì)價(jià)廉金屬液保溫劑對(duì)促進(jìn)企業(yè)降低成本，提高效益具有十分重要的意義。
我國作為農(nóng)業(yè)大國，玉米、高梁等秸稈資源豐富。目前這些秸稈主要用作農(nóng)家飼料和農(nóng)村生活用燃料，不僅利用價(jià)值低，作為農(nóng)村生活用燃料時(shí)還容易引起環(huán)境污染。因此，開發(fā)秸稈利用的新途徑，提高其利用價(jià)值，將有利于增加農(nóng)民收入，改善農(nóng)村環(huán)境，因此具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)我國冶金行業(yè)金屬液保溫劑的技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種復(fù)合金屬液保溫劑及其制備方法，充分利用豐富的秸稈資源，提高金屬液保溫劑的發(fā)熱保溫效果。
本發(fā)明以玉米、高粱秸稈為主要原料合成金屬液保溫劑。由于碳化秸稈中固定碳含量高，發(fā)熱值大，有利于減小金屬液溫降。此外，炭化秸稈中較多的鉀鈉等堿金屬成分有利于提高保溫劑的熔化速度，不僅有利于提高保溫劑的鋪展性，還有利于在保溫劑中形成較為理想的三層結(jié)構(gòu)，達(dá)到理想的保溫效果。如果將炭化秸稈與碳化稻殼混合，利用碳化稻殼中灰分含量高且灰分組成中主要為高熔點(diǎn)的SiO2的特點(diǎn)，能夠起到骨架的作用，有利于獲得發(fā)熱值高，結(jié)構(gòu)疏松的保溫劑，改善其保溫效果。如果向炭化秸稈和碳化稻殼的混合物中再加入適量漂珠，通過進(jìn)一步提高保溫劑的熔化速度，能夠形成合理的保溫劑結(jié)構(gòu)，改善其發(fā)熱保溫效果。因此，本發(fā)明以玉米、高粱秸稈(水分5～12％，固定碳18～30％，灰份1～3％，揮發(fā)份60～70％)為原料之一，經(jīng)過碳化得到碳化秸稈后，與適量碳化稻殼和漂珠混合，制得復(fù)合金屬液保溫劑。具體工藝如下①?zèng)_洗。將秸稈用水充分沖洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。將沖洗后的秸稈在100～200℃條件下干燥處理12～24小時(shí)。
③碳化。將干燥后的秸稈在碳化爐內(nèi)于550～650℃進(jìn)行碳化處理2～60分鐘，得到碳化秸稈。經(jīng)碳化處理后碳化秸稈的成分一般為揮發(fā)份2～6％，固定碳85～93％，灰份4～10％。
④粉碎。將上述步驟③得到的碳化產(chǎn)物進(jìn)行破碎篩分，得到5mm以下粒徑的物料。
⑤混合。將上述步驟④制得的碳化秸稈與市售的碳化稻殼和漂珠按照如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合，制得以碳化秸稈為主要成分的復(fù)合金屬液保溫劑。
碳化秸稈30％～60％碳化稻殼30％～60％漂珠5％～30％表征保溫劑性能的指標(biāo)主要包括鋪展性，塌陷度，保溫效果等。其中，流動(dòng)性用安息角來衡量，塌陷度是指覆蓋在金屬液表面的覆蓋劑在高溫作用下隨著碳的燃燒其保溫層的塌陷程度，通常通過測定保溫劑在不同溫度保溫一定時(shí)間后其厚度減小的百分比來表示。本發(fā)明的復(fù)合保溫劑塌陷度可達(dá)7.1％，安息角可達(dá)31.3％。保溫效果是通過將發(fā)明的保溫劑在實(shí)際生產(chǎn)條件下鐵水罐內(nèi)鐵水的溫降速率來衡量。
本發(fā)明方法的特點(diǎn)在于利用我國豐富的秸稈資源及其碳化產(chǎn)物中固定碳含量高的特點(diǎn)，并輔助添加碳化稻殼和漂珠開發(fā)新型優(yōu)質(zhì)金屬液保溫劑。其特點(diǎn)在于原料成本低，發(fā)明的保溫劑使用效果好，有利于冶金工業(yè)的發(fā)展。此外，本發(fā)明不僅開發(fā)了秸稈利用的新途徑，還有利于提高秸稈的利用價(jià)值，增加農(nóng)民收入，改善農(nóng)村環(huán)境，因此具有重要的意義。
具體實(shí)施例方式
采用遼南地區(qū)秸稈為主要原料(其組成如表1所示)，并輔助添加市販漂珠或碳化稻殼。
表1實(shí)施用秸稈的主要成分(％)

實(shí)施例1以玉米、高粱秸稈為原料之一，經(jīng)過碳化得到碳化秸稈后，與適量碳化稻殼和漂珠混合，制得復(fù)合金屬液保溫劑。具體工藝如下①?zèng)_洗。將秸稈用水充分沖洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。將沖洗后的秸稈在150℃條件下干燥處理18小時(shí)。
③碳化。將干燥后的秸稈在碳化爐內(nèi)于580℃進(jìn)行碳化處理40分鐘，得到碳化秸稈。
④粉碎。將上述步驟③得到的碳化產(chǎn)物進(jìn)行破碎篩分，得到5mm以下粒徑的物料。
⑤混合。將上述步驟④制得的碳化秸稈與碳化稻殼和漂珠按照如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合，制得以碳化秸稈為主要成分的復(fù)合金屬液保溫劑。
碳化秸稈45％碳化稻殼45％漂珠10％這種保溫劑的安息角為39.2°，具有較好的流動(dòng)性。在實(shí)際使用過程中鋪展性良好，沒有結(jié)殼現(xiàn)象，800℃保溫40分鐘后塌陷度為10％，鐵水平均溫降速度為0.62℃/分。碳化秸稈、碳化稻殼的成分見表2，碳化秸稈中灰份的化學(xué)成分見表3，漂珠的化學(xué)成分見表4。
表2碳化物的化學(xué)成分

表3碳化秸稈中灰份的化學(xué)成分

表4漂珠的化學(xué)成分

實(shí)施例2以玉米、高粱秸稈為主要原料，經(jīng)過碳化得到碳化秸稈后，與適量碳化稻殼和漂珠混合，制得復(fù)合金屬液保溫劑。具體工藝如下①?zèng)_洗。將秸稈用水充分沖洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。將沖洗后的秸稈在200℃條件下干燥處理12小時(shí)。
③碳化。將干燥后的秸稈在碳化爐內(nèi)于650℃進(jìn)行碳化處理2分鐘，得到碳化秸稈。
④粉碎。將上述步驟③得到的碳化產(chǎn)物進(jìn)行破碎篩分，得到5mm以下粒徑的物料。
⑤混合。將上述步驟④制得的碳化秸稈與碳化稻殼和漂珠按照如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合，制得以碳化秸稈為主要成分的復(fù)合金屬液保溫劑。
碳化秸稈60％碳化稻殼30％漂珠10％這種復(fù)合保溫劑的安息角為40.1°，具有良好的流動(dòng)性。在實(shí)際使用過程中鋪展性良好，沒有結(jié)殼現(xiàn)象，800℃保溫40分鐘后塌陷度為8.4％。在實(shí)際使用過程中鐵水平均溫降速度為0.65℃/分。
實(shí)施例3以玉米、高粱秸稈為原料之一，經(jīng)過碳化得到碳化秸稈后，與適量碳化稻殼和漂珠混合，制得復(fù)合金屬液保溫劑。具體工藝如下①?zèng)_洗。將秸稈用水充分沖洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。將沖洗后的秸稈在100℃條件下干燥處理24小時(shí)。
③碳化。將干燥后的秸稈在碳化爐內(nèi)于550℃進(jìn)行碳化處理60分鐘，得到碳化秸稈。
④粉碎。將上述步驟③得到的碳化產(chǎn)物進(jìn)行破碎篩分，得到5mm以下粒徑的物料。
⑤混合。將上述步驟④制得的碳化秸稈與碳化稻殼和漂珠按照如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合，制得以碳化秸稈為主要成分的復(fù)合金屬液保溫劑。
碳化秸稈30％碳化稻殼60％漂珠10％這種復(fù)合保溫劑的安息角為38.3°，具有良好的流動(dòng)性。在實(shí)際使用過程中鋪展性良好，沒有結(jié)殼，800℃保溫40分鐘后塌陷度為7.2％。在實(shí)際使用過程中鐵水平均溫降速度為0.71℃/分。
實(shí)施例4以玉米、高粱秸稈為原料之一，經(jīng)過碳化得到碳化秸稈后，與適量碳化稻殼和漂珠混合，制得復(fù)合金屬液保溫劑。具體工藝如下①?zèng)_洗。將秸稈用水充分沖洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。將沖洗后的秸稈在120℃條件下干燥處理15小時(shí)。
③碳化。將干燥后的秸稈在碳化爐內(nèi)于550℃進(jìn)行碳化處理30分鐘，得到碳化秸稈。
④粉碎。將上述步驟③得到的碳化產(chǎn)物進(jìn)行破碎篩分，得到5mm以下粒徑的物料。
⑤混合。將上述步驟④制得的碳化秸稈與碳化稻殼和漂珠按照如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合，制得以碳化秸稈為主要成分的復(fù)合金屬液保溫劑。
碳化秸稈50％碳化稻殼45％漂珠5％這種復(fù)合保溫劑的安息角為31.3°，具有良好的流動(dòng)性。在實(shí)際使用過程中鋪展性好，沒有明顯結(jié)殼，800℃保溫40分鐘后塌陷度為7.4％。在實(shí)際使用過程中鐵水平均溫降速度為0.76℃/分。
實(shí)施例5以玉米、高梁秸稈為原料之一，經(jīng)過碳化得到碳化秸稈后，與適量碳化稻殼和漂珠混合，制得復(fù)合金屬液保溫劑。具體工藝如下①?zèng)_洗。將秸稈用水充分沖洗，去除其表面粘附泥土。
②干燥。將沖洗后的秸稈在180℃條件下干燥處理15小時(shí)。
③碳化。將干燥后的秸稈在碳化爐內(nèi)于600℃進(jìn)行碳化處理10分鐘，得到碳化秸稈。
④粉碎。將上述步驟③得到的碳化產(chǎn)物進(jìn)行破碎篩分，得到5mm以下粒徑的物料。
⑤混合。將上述步驟④制得的碳化秸稈與碳化稻殼和漂珠按照如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合，制得以碳化秸稈為主要成分的復(fù)合金屬液保溫劑。
碳化秸稈40％碳化稻殼30％漂珠30％這種復(fù)合保溫劑的安息角為40.6°，具有良好的流動(dòng)性。在實(shí)際使用過程中具有良好的鋪展性好，沒有結(jié)殼想象，800℃保溫40分鐘后塌陷度為7.1％。在實(shí)際使用過程中鐵水平均溫降速度為0.67℃/分。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合金屬液保溫劑，其組成按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為碳化秸稈30％～60％、碳化稻殼30％～60％、漂珠5％～30％。
2.權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬液保溫劑的制備方法，其特征在于以玉米、高粱秸稈為原料之一，經(jīng)過碳化得到碳化秸稈后，與適量碳化稻殼和漂珠混合，制得復(fù)合金屬液保溫劑，工藝步驟如下①將秸稈用水充分沖洗，去除其表面粘附泥土；②將沖洗后的秸稈進(jìn)行干燥處理；③將干燥后的秸稈在碳化爐內(nèi)于550～650℃進(jìn)行碳化處理，得到碳化秸稈；④將上述步驟③得到的碳化秸稈進(jìn)行破碎篩分，得到5mm以下粒徑的物料；⑤將上述步驟④制得的碳化秸稈與碳化稻殼和漂珠按照碳化秸稈30％～60％、碳化稻殼30％～60％、漂珠5％～30％的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合，制得復(fù)合金屬液保溫劑。
3.按照權(quán)利要求2所述的復(fù)合金屬液保溫劑的制備方法，其特征在于步驟②干燥處理在100～200℃條件下處理12～24小時(shí)。
4.按照權(quán)利要求2所述的復(fù)合金屬液保溫劑的制備方法，其特征在于步驟③碳化處理時(shí)間為2～60分鐘。
全文摘要
一種復(fù)合金屬液保溫劑及其制備方法，涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域。以玉米、高粱秸稈為主要原料，經(jīng)過沖洗、干燥、碳化、破碎篩分得到碳化秸稈后，按照碳化秸稈30％～60％、碳化稻殼30％～60％、漂珠5％～30％的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)混合，制得復(fù)合金屬液保溫劑。產(chǎn)品可廣泛用于冶金領(lǐng)域的金屬液保溫。本發(fā)明方法利用我國豐富的秸稈資源及其碳化產(chǎn)物中固定碳含量高的特點(diǎn)，并輔助添加碳化稻殼和漂珠開發(fā)新型優(yōu)質(zhì)金屬液保溫劑，其特點(diǎn)在于原料成本低，使用效果好。此外，本發(fā)明不僅開發(fā)了秸稈利用的新途徑，還有利于提高秸稈的利用價(jià)值，增加農(nóng)民收入，改善農(nóng)村環(huán)境。
文檔編號(hào)B22D11/111GK1952183SQ200610134289
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者陳敏, 王楠, 王洋, 冷威威 申請(qǐng)人:東北大學(xué)