一种耐材吸尘粉回收利用的钢包铝镁耐火泥及其制备方法
阅读说明：本技术 一种耐材吸尘粉回收利用的钢包铝镁耐火泥及其制备方法 (Steel ladle aluminum magnesium refractory mortar for recycling refractory dust-absorbing powder and preparation method thereof ) 是由 沈明科 程文雍 邬晓滢 王颖 刘光平 王玉龙 方义能 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐材吸尘粉回收利用的钢包铝镁耐火泥及其制备方法。以质量百分比计,所述钢包铝镁耐火泥的原料组成包括：耐材吸尘粉5.0％～90.0％,粒度为0.5～0.15mm的刚玉细颗粒5.0％～30.0％,粒度为0.5～0.15mm的电熔镁砂细颗粒2.0％～20.0％,刚玉微粉和/或α型活性氧化铝微粉1.0％～10.0％,硅微粉0.5％～5.0％,减水剂0.1％～1.5％,增塑剂0.01％～1.0％,保存剂0.01％～1.0％。所述制备方法包括：先将耐材吸尘粉加入到混碾机内,然后加入减水剂、增塑剂、保存剂混合均匀后,再加入其余原料,继续混合均匀,出料即得所述钢包铝镁耐火泥。(The invention discloses ladle aluminum magnesium refractory mortar for recycling refractory dust absorption powder and a preparation method thereof. The steel ladle aluminum magnesium refractory mortar comprises the following raw materials in percentage by mass: 5.0-90.0 percent of refractory dust-absorbing powder, 5.0-30.0 percent of corundum fine particles with the granularity of 0.5-0.15mm, 2.0-20.0 percent of fused magnesia fine particles with the granularity of 0.5-0.15mm, 1.0-10.0 percent of corundum micro powder and/or alpha-type activated alumina micro powder, 0.5-5.0 percent of silicon micro powder, 0.1-1.5 percent of water reducing agent, 0.01-1.0 percent of plasticizer and 0.01-1.0 percent of preservative. The preparation method comprises the following steps: adding refractory dust-absorbing powder into a mixing mill, adding a water reducing agent, a plasticizer and a preservative, uniformly mixing, adding the rest raw materials, continuously uniformly mixing, and discharging to obtain the ladle aluminum magnesium refractory mortar.)
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种耐材吸尘粉回收利用的钢包铝镁耐火泥及其制备方法。
背景技术
随着炉外精炼与连铸技术的发展以及市场对洁净钢需求量的增加，炼钢技术设备向大型化、高效化、连铸化以及对省力、节能、降耗的不断发展，对钢包冶炼条件要求越来越高，对钢包用耐火材料也提出了更高的要求。钢包真空精炼是国内常见的、也是对钢包砖侵蚀最严重的一种精炼方式，钢水在真空环境中进行精炼处理，抽真空过程中钢水对耐材侵蚀尤为剧烈。砖砌钢包的筑砖缝可能产生排气通道，此时砖缝部位是最容易受到冲刷和侵蚀的。从下线钢包砖残砖分析得出，钢包砖残厚最低部位是钢包砖的砖缝处，在精炼环境下普通耐火泥浆承受钢水冲刷与钢渣侵蚀的效果更差，砖缝处残厚比钢包砖本体残厚低15-25mm左右。此外，普通耐火泥浆加水量大、施工砖缝厚薄不均，在高温下产生收缩，难以饱满的填补砖缝，容易在砖缝处产生钢水的渗透夹钢。
公开号为CN112500137A的专利说明书公开了一种钢包抗侵蚀镁质耐火泥浆及其制备方法，钢包抗侵蚀镁质耐火泥浆，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：电熔镁砂40-120份、氧化铝微粉1-15份、氧化铬细粉0.5-8份、氧化锆细粉0.5-8份、碳化硅细粉0.5-8份、碳化硼细粉0.3-4份、分散剂0.1-2份、增黏剂0.1-2份。混合料中加入占混合料总重35％的水，该钢包抗侵蚀镁质耐火泥浆耐钢水冲刷与耐钢渣侵蚀的效果好，可解决钢包在VOD精炼过程中砖缝部位残厚较低与夹钢的问题。
公开号为CN112408954A的专利说明书公开了一种耐火泥浆，原料的重量份组成为：刚玉细粉30～80；氧化铝微粉5～25；石英粉0～15；蓝晶石细粉0～15；粘土0～10；增塑剂0～2；保存剂1～5；结合剂5～20。该耐火泥浆使用性能好，且能长期保存，现场施工方便。
随着环保意识的提升，各耐材原料及厂家的生产场所都配置有除尘器，除尘器把生产现场的粉尘收集、分离出来的。对于收集的吸尘粉，常规吸尘粉的处理方式是：
1、由于吸尘粉粒度相对较细，吸水量大，保湿性差，粘性大，作为耐火材料中细粉或微粉添加时，加入比例非常小，使用量非常有限。
2、作为固体废弃物的排放，对耐材原料浪费较大。
发明内容
针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种耐材吸尘粉回收利用的钢包铝镁耐火泥，解决了耐火泥使用砖缝隐患问题，同时减少耐材企业将吸尘粉作为固体废弃物排放的浪费。
一种耐材吸尘粉回收利用的钢包铝镁耐火泥，以质量百分比计，原料组成包括：
所述耐材吸尘粉为耐材原料破碎设备和/或耐材制品生产设备吸尘器清理出来的吸尘粉，粒度在0.1mm以下，Al2O3+MgO的含量≥85.00wt％；
所述减水剂为聚磷酸盐、聚羧酸、分散氧化铝系高效减水剂中的一种或几种任意比例的混合物；
所述增塑剂为羧甲基纤维素、黄糊精、羧甲基淀粉醚、淀粉中的一种或多种；
所述保存剂为草酸、柠檬酸、硼酸、木质素磺酸钙中的一种或多种；
所述钢包铝镁耐火泥的制备方法包括：先将耐材吸尘粉加入到混碾机内，然后加入减水剂、增塑剂、保存剂混合均匀后，再加入其余原料，继续混合均匀，出料即得所述钢包铝镁耐火泥。
随着环保意识的提升，各耐材原料及厂家的生产场所都配置有布袋除尘器，其工作机理是含粉尘的尘烟气通过过滤材料，尘粒被过滤下来。过滤材料捕集粗粒粉尘主要靠惯性碰撞作用，捕集细粒粉尘主要靠扩散和筛分作用。滤料的粉尘层也有一定的过滤作用。
检测吸尘粉的粒度在0.1～3μm，该粒度在耐火材料中属于超细粉。吸尘粉具有颗粒细，流动性好，分散性好，比表面大，反应活性高。利用吸尘粉的分散效果，可降低耐火泥的施工用水量，提高耐火泥的施工性能。吸尘粉可以充填砌筑过程中的空隙、颗粒空隙，使砌筑致密，提高砌筑结合的强度；吸尘粉的比表面积大，有较高的活性，便于烧结，配以合适的数量，可增加固相结合，使材料能在较低的温度下形成陶瓷结合的机会增多，强度提高，对材料抵抗钢水熔渣的冲刷和熔损有利，从而延长使用寿命，确保钢包运转安全。
常规吸尘粉的处理方式是作为固体废弃物的排放，对耐材原料浪费较大。由于吸尘粉粒度相对较细，吸水量大，保湿性差，粘性大，常规产品在使用吸尘粉时，使用比例非常小，本发明通过特定种类的减水剂、增塑剂和保存剂三者配合使用，并且在制备过程中先将耐材吸尘粉与减水剂、增塑剂、保存剂混合均匀，从而实现可大比例添加吸尘粉(可高到90wt％)用于转炉钢包铝镁耐火泥，进而利用吸尘粉的小粒度来提高耐火泥的粘性，减少了固体废弃物的排放，提高耐材原料利用率，降低耐材成本。
其次，由于吸尘粉粒度相对较细，所以反应活性大，高温条件下容易与镁砂发生铝镁反应生成镁铝尖晶石，本发明通过添加电熔镁砂在高温条件下反应生成镁铝尖晶石来增强耐火泥的强度、减弱钢水的渗透深度，提高耐火泥的抗渣性能。
此外，常规耐火泥产品由于粒度较细，没有颗粒料作为火泥的支撑骨料，火泥砌筑使用时存在厚薄不均现象，本发明通过特定粒径的刚玉和电熔镁砂细颗粒的添加，来确保砌筑时砖缝火泥厚度稳定，避免因砌筑火泥厚薄不均带来的安全隐患。
因此，本发明提供的钢包铝镁耐火泥，制备方法操作简单容易实施，成本低廉，且具有优异的施工性能、粘结强度、高温性能和抗侵蚀性能。
所述耐材原料破碎设备包括各种刚玉、矾土、氧化铝、尖晶石原料破碎设备。
所述耐材制品生产设备包括高铝质、刚玉质、刚玉尖晶石质产品生产设备。
作为优选，所述的钢包铝镁耐火泥，所述刚玉细颗粒为耐火材料所用棕刚玉、白刚玉、板状刚玉中的一种或几种组合。
作为优选，所述的钢包铝镁耐火泥，所述刚玉细颗粒中Al2O3含量≥95.00wt％。
作为优选，所述的钢包铝镁耐火泥，所述电熔镁砂细颗粒为电熔法生产的镁砂，体积密度≥3.48g/cm3，MgO含量≥97.50wt％。
作为优选，所述的钢包铝镁耐火泥，所述刚玉微粉粒度≤0.045mm，Al2O3含量≥98.50wt％。
作为优选，所述的钢包铝镁耐火泥，所述α型活性氧化铝微粉粒度为0.5～10μm，Al2O3含量≥98.50wt％。
作为优选，所述的钢包铝镁耐火泥，所述硅微粉粒度≤1μm，SiO2含量≥92.00wt％。
作为优选，所述的钢包铝镁耐火泥，所述减水剂为FS10、FS20、FS60、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或多种混合物。
作为一个总的发明构思，本发明还提供了所述的钢包铝镁耐火泥的制备方法，包括：先将耐材吸尘粉加入到混碾机内，然后加入减水剂、增塑剂、保存剂混合均匀后，再加入其余原料，继续混合均匀，出料即得所述钢包铝镁耐火泥。
作为优选，所述的制备方法，加入减水剂、增塑剂、保存剂后混合时间为3～5min。
作为优选，所述的制备方法，加入其余原料后混合时间为12～15min。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：本发明耐火泥可加入高达90wt％的吸尘粉回收料，显著减少固体废弃物的排放，减少耐材原料浪费，降低耐火泥的原料成本；同时在耐火泥中加入特定粒度的刚玉和电熔镁砂细颗粒，确保耐火砖缝的火泥饱满、使用稳定、砖缝可控，提高钢包周转安全性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
按重量百分比计，原料组成包括：45.0％的耐材吸尘粉(Al2O3的含量为≥95.00wt％，粒度为0.1-0mm)，30.0％的粒度为0.5-0.15mm板状刚玉细颗粒(Al2O3含量≥95.00wt％)，14.0％的粒度为0.5-0.15mm电熔镁砂细颗粒(体积密度≥3.48g/cm3，MgO含量≥97.50wt％)，8％的粒度为≤0.045mm刚玉微粉(Al2O3含量≥98.50wt％)，1.5％的硅微粉(粒度≤1μm，SiO2含量≥92.00wt％)，0.5％的减水剂六偏聚磷酸钠，0.5％的增塑剂羧甲基纤维素，0.5％的保存剂柠檬酸。
采用200型混碾机，一次混料250公斤。
先将耐材吸尘粉加入到混碾机内，然后加入减水剂、增塑剂、保存剂混合3分钟后，再加入其余原料，继续混合15分钟，出料包装成钢包铝镁耐火泥。
检测耐火泥施工加水量为22.0wt％，检测110℃×24h粘结抗折强度2.2MPa，1500℃×3h粘结抗折强度8.0MPa，耐火泥施工性能较好，可施工时间5小时以上。
对比例1
与实施例1的区别仅在于原料组成中取消减水剂加入，其余均相同。检测耐火泥施工加水量为32.0wt％，检测110℃×24h粘结抗折强度1.0MPa，1500℃×3h粘结抗折强度3.0MPa，强度明显降低，同时耐火泥施工时料感稀，施工时砌筑砖缝中火泥不饱满，火泥使用存在安全隐患。
实施例2
按重量百分比计，原料组成包括：75.0％的耐材吸尘粉(Al2O3的含量为≥87.00％，MgO的含量为10.00wt％，粒度为0.1-0mm)，10.0％的粒度为0.5-0.15mm白刚玉细颗粒(Al2O3含量≥95.00wt％)，5.5％的粒度为0.5-0.15mm电熔镁砂细颗粒(体积密度≥3.48g/cm3，MgO含量≥97.50wt％)，6％的粒度为≤0.045mm刚玉微粉(Al2O3含量≥98.50wt％)，2％的硅微粉(粒度≤1μm，SiO2含量≥92.00wt％)，0.4％的减水剂三聚磷酸钠，0.4％的减水剂六偏磷酸钠，0.2％的增塑剂羧甲基纤维素，0.1％的增塑剂淀粉，0.4％的保存剂柠檬酸。
采用200型混碾机，一次混料250公斤。
先将耐材吸尘粉加入到混碾机内，然后加入减水剂、增塑剂、保存剂混合4分钟后，再加入其余原料，继续混合13分钟，出料包装成钢包铝镁耐火泥。
检测耐火泥施工加水量为25.0wt％，检测110℃×24h粘结抗折强度2.8MPa，1500℃×3h粘结抗折强度6.5MPa，耐火泥施工性能较好，可施工时间6小时以上。
对比例2
与实施例2的区别仅在于原料组成中取消增塑剂加入，其余均相同。检测耐火泥施工加水量为26.0wt％，耐火泥施工过程中出现沉淀、分层现象，分层后的火泥呈现沙土状，无粘性，无法施工。耐火泥使用存在安全隐患。
实施例3
按重量百分比计，原料组成包括：85.0％的耐材吸尘粉(Al2O3的含量为≥90.00％，MgO的含量为5.00％，粒度为0.1-0mm)，7.0％粒度为0.5-0.15mm板状刚玉细颗粒(Al2O3含量≥95.00wt％)，4.0％粒度为0.5-0.15mm电熔镁砂细颗粒(体积密度≥3.48g/cm3，MgO含量≥97.50wt％)，2％的粒度为≤0.045mm刚玉微粉(Al2O3含量≥98.50wt％)，1％的硅微粉(粒度≤1μm，SiO2含量≥92.00wt％)，0.6％的减水剂聚羧酸，0.2％的增塑剂黄糊精，0.1％的保存剂草酸，0.1％的保存剂柠檬酸。
采用200型混碾机，一次混料250公斤。
先将耐材吸尘粉加入到混碾机内，然后加入减水剂、增塑剂、保存剂混合5分钟后，再加入其余原料，继续混合12分钟，出料包装成钢包铝镁耐火泥。
检测耐火泥施工加水量为28.0wt％，检测110℃×24h粘结抗折强度3.2MPa，1500℃×3h粘结抗折强度10.5MPa，耐火泥施工性能较好，可施工时间8小时以上。
对比例3
与实施例3的区别仅在于原料组成中取消保存剂加入，其余均相同。检测耐火泥施工加水量为28.0wt％，耐火泥可施工时间为0.5小时左右，现场施工过程中出现耐火泥硬化现象，无法用于施工。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。