本发明专利技术涉及一种纳米溶胶结合的环保炮泥。提出的环保炮泥的原料及质量百分比为：高铝质颗粒20%‑30%，高铝质细粉20%‑30%，碳化硅颗粒8%‑13%，碳化硅细粉3%‑8%，焦炭颗粒8%‑13%，广西白泥6%‑10%，氮化硅铁3%‑8%，α‑氧化铝微粉3%‑8%，蓝晶石3%‑8%，纳米活性炭1%‑3%，外加结合剂。本发明专利技术既保留了传统结合剂快速烘烤、提供强度的特点；又不在任何生产环节和使用过程中形成新的污染源，所制备的炮泥属于纯绿色的环保型耐材产品；引入的纳米活性炭，不仅可以完全取代传统结合剂所引入的炭对材料性能的影响，加上自身特殊的结构及性能特点，对提高炮泥的使用效果更为有利。
【技术实现步骤摘要】
一种纳米溶胶结合的环保炮泥
本专利技术涉及的是一种耐火可塑料，涉及到一种适合铁水冶炼设备用的高温耐材，即能够满足高炉或熔融还原炉冶炼出铁口工况使用的环保无污染的一种耐火材料，具体涉及一种纳米溶胶结合的环保炮泥。
技术介绍
炮泥作为炼铁高温设备（高炉/熔融还原炉）出铁口堵塞用的一种耐火材料，需要具备以下基本性能：适宜的烧结性能，良好的施工性能、开口性能、抗渣/铁水侵蚀性能、抗冲刷性能以及抗热震性能等。传统的炮泥材料主要采用焦油或者酚醛树脂结合，前者主要是由沥青、脱晶葱油，洗油等熬制而成，煤焦油和沥青成分复杂，富含世界公认的16种具有强烈致癌作用的多环芳香烃，其中最为典型的就是苯并芘，其含量高达8400ppm以上，是极强的致癌物质，对环境和工作人员身体极为有害。尽管早已认识到传统煤焦油和沥青结合高炉炮泥的巨大危害性，但是它们在炮泥中具有的优良的可塑性能和耐用性能，其使用性能优于有水炮泥，特别在大型高炉上，此种焦油结合的无水炮泥仍是首选。相对于煤焦油和沥青而言，酚醛树脂结合炮泥的固化速度快，冒烟少，但是其内部含有的苯酚和甲醛单体也已经被列为危险物质的行列，并且实践证明它存在技术和使用上的缺陷。欧盟等国家已对相关行业制定了严苛的TRGS551标准，其中对耐火材料（含砖及不定形耐材）苯并芘(BAP)含量做出了严格的要求（小于50mg/kg）。随着我国环保力度的加大，尽管我国耐材行业相关专家结合业内炮泥的实际应用情况，于2017年对无水炮泥的BAP含量（小于500mg/kg）和有机物等气体排放指标（小于40g/kg）也做出了更合理的标准，但距离欧盟标准及零污染排放仍有一定的距离。根据绿色钢铁行业的大发展趋势，开发更加环保的绿色耐材新产品成为耐材行业的重要方向。相比传统焦油型或者树脂型的高污染产品，各种低排放、低污染的炮泥产品应运而生。目前研发的其它环保类型的炮泥多采用相对低苯并芘含量的改进型树脂作为结合剂，达到改善环境的目的;但从实质上仍未根本消除有害物质的影响。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提出一种纳米溶胶结合的环保炮泥。本专利技术为完成上述目的采用如下技术方案：一种纳米溶胶结合的环保炮泥，所述环保炮泥的原料及质量百分比为：高铝质颗粒3.0mm≥粒径＞0.1mm20%-30%；高铝质细粉88μm≥粒径＞44um20%-30%；碳化硅颗粒1.0mm≥粒径＞0.1mm8%-13%；碳化硅细粉88μm≥粒径＞74um3%-8%；焦炭颗粒1.0mm≥粒径＞0.5mm8%-13%；广西白泥88μm≥粒径＞74um6%-10%；氮化硅铁88μm≥粒径＞74um3%-8%；α-氧化铝微粉3μm≥粒径＞1um3%-8%；蓝晶石88μm≥粒径＞74um3%-8%；纳米活性炭D0.9≤200nm1%-3%；所述原料的总质量为100%；环保炮泥的原料中还外加有结合剂，结合剂的加入量为原料总质量的8%-12%；所述的结合剂为纳米级硅溶胶：SiO2体积含量20-30%，粒径D0.9不超过100nm。所述的高铝质颗粒及细粉中Al2O3的含量大于等于85%。所述的高铝质颗粒及细粉为白刚玉、板状刚玉、高铝矾土中的任何一种。所述的碳化硅颗粒及细粉为SiC含量大于95%的任何一种。所述的焦炭颗粒为炭含量大于80%的冶金焦的任何一种。所述的纳米活性炭为一种非均质炭结构的炭原料，其软化点大于200℃，结焦值大于80%，粒径D0.9不超过200nm。本专利技术提出的一种纳米溶胶结合的环保炮泥，属于Al2O3-SiC-C体系，高铝质颗粒料和细粉可采用白刚玉、板状刚玉、高铝矾土等中的任何一种，保障材料具有较高的耐火度；碳化质原料则起到改善材料耐磨性能；广西白泥和α-氧化铝微粉起到调整材料的粘性和可塑性的作用，调整炮泥的作业性能；氮化硅铁则起到改善材料抗渣/铁水侵蚀的效果；蓝晶石属于“三石”中的一种，在温度超过1200℃后发生莫来石化，调整材料的膨胀性能，防止炮泥与出铁口旧壁出现孔隙；本专利技术中添加的纳米活性炭是一种具有特殊结构的非均质炭；其特点在400-500℃时热解形成了液态晶体中间相，从而形成了有序的六方晶类石墨碳层，这种有序结构的炭柔韧性好，石墨化程度更高，抗氧化性更好，抵抗渣/铁水侵蚀的能力更强，且因为残炭量高（超过80%），远高于普通炭源引入的炭（一般30-60%），对改善材料的抗热震性能等更加有利，从而最终提高炮泥的使用寿命。本专利技术中的结合剂为硅溶胶，其本质为包含纳米级的二氧化硅颗粒的溶液，为非炭类结合剂，属于零污染型结合体系；不仅给予材料一定的低温强度满足使用要求，烘烤性能更好；且溶胶中分散均匀的纳米SiO2颗粒粒度小、活性高，高温时极易与体系中的氧化铝微粉发生莫来化作用，赋予材料更高的强度，提高材料的抗热冲击性能。综上所述，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术采用纳米硅溶胶结合，既保留了传统结合剂快速烘烤、提供强度的特点；又不在任何生产环节和使用过程中形成新的污染源，所制备的炮泥属于纯绿色的环保型耐材产品。(2)本专利技术引入纳米活性炭，不仅可以完全取代传统结合剂所引入的炭对材料性能的影响，且因为自身特殊的结构及性能特点，对提高材料的使用效果更为有利。具体实施方式给出本专利技术的实施例，但不构成对本专利技术的任何限制。根据下述3个实施例中的方案进行原料称量，先将骨料放进轮碾机内混碾5min，沿一定的方向缓慢加入约1/5的结合剂再混碾2~3min。然后将用强力搅拌机预混后的基质全部加入轮碾机混碾8~10min，最后将剩余的结合剂缓慢加入继续混碾约20min后出料。将挤出料在压机上给予一定压力压制成一定厚度的实体状，然后切割进行包装。实施例1：配比方案：白刚玉颗粒3.0mm≥粒径＞0.1mm20%板状刚玉细粉88μm≥粒径＞44um30%碳化硅颗粒1.0mm≥粒径＞0.1mm13%碳化硅细粉88μm≥粒径＞74um3%焦炭颗粒1.0mm≥粒径＞0.5mm10%广西白泥88μm≥粒径＞74um10%氮化硅铁88μm≥粒径＞74um5%α-氧化铝微粉3μm≥粒径＞1um5%蓝晶石88μm≥粒径＞74um3%纳米活性炭D0.9≤200nm1%硅溶胶+11%实施例2：配比方案：高铝质矾土颗粒3.0mm≥粒径＞0.1mm30%白刚玉88μm≥粒径＞44um20%碳化硅颗粒1.0mm≥粒径＞0.1mm9%碳化硅细粉88μm≥粒径＞74um4%焦炭颗粒1.0mm≥粒径＞0.5mm8%广西白泥88μm≥粒径＞74um6%氮化硅铁88μm≥粒径＞74um8%α-氧化铝微粉3μm≥粒径＞1um8%蓝晶石88μm≥粒径＞74um4%纳米活性炭D0.9≤200nm3%硅溶胶+8%实施例3：配比方案：板状刚玉颗粒3.0mm≥粒径＞0.1mm24%高铝质细粉88μm≥粒径＞44um24%碳化硅颗粒1.0mm≥粒径＞0.1mm8%碳化硅细粉88μm≥粒径＞74um8%焦炭颗粒1.0mm≥粒径＞0.5mm13%广西白泥88μm≥粒径＞74um7%氮化硅铁88μm≥粒径＞74um3%α-氧化铝微粉3μm≥粒径＞1um3%蓝晶石88μm≥粒径＞74um8%纳米活性炭D0.9≤200nm2%硅溶胶+12%附表说明：表不同炮泥标准的BAP含量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种炼铁设备（高炉/熔融还原炉）出铁口用环保炮泥，其特征在于：所述环保炮泥的原料及质量百分比为：高铝质颗粒 3.0mm≥粒径＞0.1mm 20%‑30%；高铝质细粉 88μm≥粒径＞44um 20%‑30%；碳化硅颗粒 1.0mm≥粒径＞0.1mm 8%‑13%；碳化硅细粉 88μm≥粒径＞74um 3%‑8%；焦炭颗粒 1.0mm≥粒径＞0.5mm 8%‑13%；广西白泥 88μm≥粒径＞74um 6%‑10%；氮化硅铁 88μm≥粒径＞74um 3%‑8%；α‑氧化铝微粉 3μm≥粒径＞1um 3%‑8%；蓝晶石 88μm≥粒径＞74um 3%‑8%；纳米活性炭 D0.9 ≤ 200nm 1%‑3%；所述原料的总质量为100%；环保炮泥的原料中还外加有结合剂，结合剂的加入量为原料总质量的8%‑12%；所述的结合剂为纳米级硅溶胶：SiO2体积含量20‑30%，粒径D0.9不超过100nm。...
【技术特征摘要】
1.一种炼铁设备（高炉/熔融还原炉）出铁口用环保炮泥，其特征在于：所述环保炮泥的原料及质量百分比为：高铝质颗粒3.0mm≥粒径＞0.1mm20%-30%；高铝质细粉88μm≥粒径＞44um20%-30%；碳化硅颗粒1.0mm≥粒径＞0.1mm8%-13%；碳化硅细粉88μm≥粒径＞74um3%-8%；焦炭颗粒1.0mm≥粒径＞0.5mm8%-13%；广西白泥88μm≥粒径＞74um6%-10%；氮化硅铁88μm≥粒径＞74um3%-8%；α-氧化铝微粉3μm≥粒径＞1um3%-8%；蓝晶石88μm≥粒径＞74um3%-8%；纳米活性炭D0.9≤200nm1%-3%；所述原料的总质量为100%；环保炮泥的...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯海霞，柳军，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41
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