1.本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种耐火火泥及其制备方法与用途。


背景技术：

2.近年来随着冶金工业的快速发展，耐火材料的需求量和消耗量越来越大。但可用于耐火材料的资源越来越少，因此科技人员一直致力于开发可用于耐火材料的二次资源。
3.现有的耐火火泥中的耐火粉料通常是钒铁渣，而使用钒铁渣通常材料化学成分不稳定，其中sio2、fe2o3含量较高，大比例使用后，在高温下会有很多低熔点相生成，从而造成易剥落、结构疏松、强度低等不良后果。
4.在目前的形势下，绿色可持续发展已经成为必然趋势。因此，需要研发一种通过资源再利用，制作简单、使用方便、环保、造价较低的耐火火泥。而在不定型耐材生产中，会产生大量除尘灰，是否可以将高炉出铁沟不定型耐材自动生产线收集的耐火除尘灰作为材料应用于耐火火泥中，是本发明急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种耐火火泥，是以高炉出铁沟不定型耐材自动生产线收集的耐火除尘灰作为主要材料，通过与矾土粉、粘土、添加剂复配技术获得耐高温、收缩小、使用性好、环保、造价较低的耐火火泥，用于解决现有技术中的问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种耐火火泥，所述耐火火泥的原料按重量份计，包括以下组分：
[0007][0008]
在本发明的一些实施方式中，所述高铝耐火除尘灰的粒径为180目～0.5mm；区间筛分含量≥90wt％；al2o3含量≥60wt％；fe2o3含量≤5.0wt％；sic≥30wt％。
[0009]
在本发明的一些实施方式中，所述矾土细粉的粒径为80目-100目；区间筛分含量≥90wt％；al2o3含量≥80wt％；fe2o3含量≤2wt％。
[0010]
在本发明的一些实施方式中，所述粘土选自苏州粘土；所述粘土的粒径为80目-200目；al2o3含量≥32wt％；fe2o3含量≤1.0wt％。
[0011]
在本发明的一些实施方式中，所述增稠剂选自羧甲基纤维素钠和/或糊精。
[0012]
在本发明的一些实施方式中，所述结合剂选自六偏磷酸钠和/或三聚磷酸钠。
[0013]
在本发明的一些实施方式中，所述结合剂选自六偏磷酸钠和三聚磷酸钠；所述六偏磷酸钠为1～1.2份；所述三聚磷酸钠为5～6份。
[0014]
在本发明的一些实施方式中，所述分散剂选自木质磺酸钙。
[0015]
本发明另一方面提供如本发明第一方面所述的耐火火泥的制备方法，包括：将高铝耐火除尘灰、矾土细粉、粘土、增稠剂、结合剂和分散剂混合后进行混炼，制备获得所述耐火火泥。
[0016]
本发明另一方面提供如本发明第一方面所述的耐火火泥在耐火砖砌体中的用途。
[0017]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0018]
1、本发明的耐火火泥用于填充定型耐火砖缝，具有粘结性好，砌筑的砖体整体性佳、气密性好、常温下强度高，高温使用体积收缩小、热损失小，炉壳温度均匀。
[0019]
2、在定型高铝耐火砖的堆砌中需要一种有较高耐火度、制备简单、施工方便且使用效果好的耐火火泥。本发明通过大比例使用高炉出铁沟不定型耐材自动生产线收集的耐火除尘灰，此除尘灰中含有大量碳化硅和氧化铝成分(sic≥30％)具有较好粘结性、抗渣、抗侵蚀性能。通过与其它部分耐火材料及添加剂进行配比混炼，从而获得了一种能耐1700℃高温耐火砖砌体，砌筑后密封性良好、不易开裂、使用寿命长的耐火火泥。该耐火泥具有高温下产生收缩体积小、耐火度高、可塑性好、施工方便、粘结强度大，抗蚀能力强、抗渣性、热剥落性能好的优点。由于大部分材料以使用高炉出铁沟不定型耐材自动生产线收集的耐火除尘灰作为主要材料，解决了不定型耐材生产进行，生产设备收集的大量除尘灰的场地堆放，加大除尘灰的利用，起到了环保，造价较低，具有利废、降本等作用。
具体实施方式
[0020]
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容容易地了解本技术发明的其他优点及功效。
[0021]
本发明发明人经过大量探索实验，提供了一种耐火火泥，是以高炉出铁沟不定型耐材自动生产线收集的耐火除尘灰作为主要材料，通过与矾土细粉、粘土、添加剂复配技术获得耐高温、使用性好、环保、造价较低的耐火火泥，主要用于定型耐火砖堆砌。使用该种耐火火泥可取得耐高温、使用性好、环保、造价较低的效果，提高产品使用寿命，在一定程度上可节约资源，固废再利用，降低成本，属于冶金领域。在此基础上，完成了本发明。
[0022]
本发明第一方面提供一种耐火火泥，所述耐火火泥的原料按重量份计，包括以下组分：
[0023][0024]
本发明所提供的耐火火泥中，按重量份计，可以包括35-50份、35-40份、40-45份、45-50份、35-38份、38-40份、40-43份、43-45份、45-48份、或48-50份的高铝耐火除尘灰。所述高铝耐火除尘灰通常是指高炉出铁沟不定型耐材自动生产线收集的耐火除尘灰。可以解决不定型耐材生产进行中生产设备收集的大量除尘灰的场地堆放的问题，加大除尘灰的利用，起到了环保，造价较低，具有利废、降本等作用。所述高铝耐火除尘灰的粒径可以为180目～0.5mm。所述高铝耐火除尘灰的区间筛分含量≥90wt％。优选为高铝耐火除尘灰的粒径＞0.5mm的区间筛分含量为5-10％，高铝耐火除尘灰的粒径为0.5mm-180目的区间筛分含量≥75-85wt％，高铝耐火除尘灰的粒径小于≤180目的区间筛分含量为10-15wt％。其中，高铝耐火除尘灰中的al2o3含量通常≥50wt％；优选为≥60wt％。fe2o3含量通常≤5.0wt％；优选为≤1.0％。
[0025]
本发明所提供的耐火火泥中，按重量份计，可以包括25～35份、20～35份、20～23份、23～27份、27～30份、或30～35份的矾土细粉。矾土细粉为80目-100目的矾土。矾土细粉的作用是补充增加材料中的铝含量，通过耐火度，其化学成分稳定、杂质含量低、高温状态下不易产生收缩变形，提高稳定性。
[0026]
在一些实施例中，所述矾土细粉的粒径还可以为80目-90目、或90目-100目等。所述矾土细粉的区间筛分含量≥90wt％。矾土细粉中，al2o3含量≥80wt％，优选为≥85wt％。fe2o3含量≤2wt％，优选为≤1wt％。
[0027]
本发明所提供的耐火火泥中，按重量份计，可以包括15～20份、15～18份、18～20份、15～16份、16～17份、17～18份、18～19份、或19～20份的粘土。粘土是颗粒非常小的(180目-200目)可塑的硅铝酸盐。除了铝外，粘土还包含少量镁、铁、钠、钾和钙，是一种重要的矿物原料。所述粘土选自苏州粘土，具有较好的可塑性、粘结性、附和性。苏州粘土的化学成分中铁含量比其它粘土相比较低，在高温使用中产生的低熔物较少，具有较高的耐火度。
[0028]
在一些实施例中，所述苏州粘土的粒径可以为180目-200目、180目-190目、或190目-200目等。苏州粘土中，al2o3含量≥30wt％，优选为≥32wt％，更优选为≥33wt％。fe2o3含量≤1.0wt％。
[0029]
本发明所提供的耐火火泥中，按重量份计，可以包括0.5～1份、0.5～0.8份、0.8～1份、0.5～0.6份、0.6～0.7份、0.7～0.8份、0.8～0.9份、或0.9～1份的增稠剂。所述增稠剂选自羧甲基纤维素钠(c.m.c)和/或糊精。加入c.m.c的作用是可以增加材料粘结性能、保水性。
[0030]
本发明所提供的耐火火泥中，按重量份计，可以包括7～8.2份、7～7.6份、7.6～8.2份、7～7.2份、7.2～7.4份、7.4～7.6份、7.6～7.8份、7.8～8.0份、或8.0～8.2份的结合
剂。在一些实施例中，所述结合剂选自六偏磷酸钠和/或三聚磷酸钠。所述结合剂优选选自六偏磷酸钠和三聚磷酸钠。通过六偏磷酸钠和三聚磷酸钠一起加入，可以实现采用复合结合剂形式加入，既提高材料的保存性能，又提高材料强度性能。按重量份计，可以包括1～1.2份、1～1.1份、或1.1～1.2份的六偏磷酸钠。按重量份计，还包括5～6份、5～5.5份、5.5～6份、5～5.3份、5.3～5.5份、5.5～5.8份、或5.8～6份的六偏磷酸钠。
[0031]
在一些实施例中，六偏磷酸钠和三聚磷酸钠的比例为1-1.2：5-6，优选为1：5。
[0032]
本发明所提供的耐火火泥中，按重量份计，可以包括0.5～1份、0.5～0.8份、0.8～1份、0.5～0.6份、0.6～0.7份、0.7～0.8份、0.8～0.9份、或0.9～1份的分散剂。所述分散剂选自木质磺酸钙。木质素磺酸钙(简称木钙，分子式c
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s2)是一种多组分高分子聚合物阴离子表面活性剂，外观为浅黄色至深棕色粉末，略有芳香气味，分子量一般在800～10000之间，具有很强的分散性、粘结性、螯合性。
[0033]
在一具体实施例中，所述耐火火泥的原料按重量份计，包括以下组分：
[0034][0035][0036]
本发明第二方面提供本发明第一方面所述的耐火火泥的制备方法，本领域技术人员可选用合适方法，通过将本发明第一方面所述的耐火火泥的配方制备获得耐火火泥。例如，所述制备方法通过可以为物理混合，具体可以包括：将本发明第一方面所提供的配方将各组分混炼。更具体的将高铝耐火除尘灰、矾土细粉、粘土、增稠剂、结合剂和分散剂混合后进行混炼，制备获得所述耐火火泥。混炼时间例如可以为170-200秒、170-180秒、180-190秒、或190-200秒等。
[0037]
更具体的，在一具体实施例中，制备方法包括：
[0038]
1、在主控台设置配方；称量分散剂等小料。
[0039]
2、启动计量设备，准确称量各物料至中间称量料仓后进入输送系统；
[0040]
3、由输送系统经提升料斗进入混炼机混炼，并由小料投放口投放小料进行混炼，混炼时间170-200秒；
[0041]
4、混炼后，由包装系统进行吨袋包装，码垛。
[0042]
本发明第三方面提供本发明第一方面所述的耐火火泥在耐火砖砌体中的用途。具体的耐火火泥可以填充定型耐火砖缝，与耐火砖砌筑后获得了高温耐火砖砌体。
[0043]
本发明的特点是以高炉出铁沟不定型耐材自动生产线收集的耐火除尘灰作为主要材料，通过与矾土粉、粘土、添加剂复配技术获得耐高温、使用性好、环保、造价较低的耐火火泥。
[0044]
具体效果如下：
[0045]
1、本发明的耐火火泥用于填充定型耐火砖缝，具有粘结性好，砌筑的砖体整体性佳、气密性好、常温下强度高，高温使用体积收缩小、热损失小，炉壳温度均匀。
[0046]
2、在定型高铝耐火砖的堆砌中需要一种有较高耐火度、制备简单、施工方便且使用效果好的耐火火泥。本发明通过大比例使用高炉出铁沟不定型耐材自动生产线收集的耐火除尘灰，此除尘灰中含有大量碳化硅和氧化铝成分(sic≥30％)具有较好粘结性、抗渣、抗侵蚀性能。通过与其它部分耐火材料及添加剂进行配比混炼，从而获得了一种能耐1700℃高温耐火砖砌体，砌筑后密封性良好、不易开裂、使用寿命长的耐火火泥。该耐火泥具有高温下产生收缩体积小、耐火度高、可塑性好、施工方便、粘结强度大，抗蚀能力强、抗渣性、热剥落性能好的优点。由于大部分材料以使用高炉出铁沟不定型耐材自动生产线收集的耐火除尘灰作为主要材料，解决了不定型耐材生产进行，生产设备收集的大量除尘灰的场地堆放，加大除尘灰的利用，起到了环保，造价较低，具有利废、降本等作用。
[0047]
以下结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
[0048]
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例进一步详细描述本发明。但是，应当理解的是，本发明的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限制本发明，且本发明的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。实施例中未注明具体实验条件或操作条件的按常规条件制作，或按材料供应商推荐的条件制作。
[0049]
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0050]
在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。
[0051]
矾土细粉购自孝义市捷鑫耐火材料有限责任公司；苏州粘土购自宜兴市张泽炉料有限公司；c.m.c粉状购自廊坊蓝锦环保科技有限公司；六偏磷酸钠购自青州市广汇化工厂；三聚磷酸钠购自青州市广汇化工厂；木质磺酸钙购自青州市广汇化工厂。
[0052]
实施例中各样品的原料配方比例如表1所示
[0053]
表1
[0054][0055]
按照工艺流程在主控台设置配方；称量分散剂小料。启动计量设备，准确称量各物料至中间称量料仓后进入输送系统；由输送系统经提升料斗进入混炼机混炼，并由小料投放口投放小料进行混炼，混炼时间180秒；混炼后，由包装系统进行吨袋包装，码垛。
[0056]
将各个实施例中的化学成分、抗折强度、粒度、粘结时间，进行测量，测试结果如表2所示：
[0057]
表2
[0058][0059]
在试验中加水量为26％，在进行充分搅拌后使用。从结果看，采用该配方配置的耐火火泥，在化学成分、粒度分布、抗折强度、高温强度、粘结时间等数据上表现优良。由于配方中35-50％材料以使用高炉出铁沟不定型耐材自动生产线收集的耐火除尘灰作为主要材料，此除尘灰中含有大量碳化硅和氧化铝成分，具有较好粘结性、抗渣、抗侵蚀性能。通过与其它部分耐火材料及添加剂进行配比混炼，从而获得了一种能耐1700℃高温耐火砖砌体，砌筑后密封性良好、不易开裂、使用寿命长的耐火火泥。该耐火泥具有高温下产生收缩体积小、耐火度高、可塑性好、施工方便、粘结强度大，抗蚀能力强、抗渣性、热剥落性能好的优点。同时解决了不定型耐材生产进行，生产设备收集的大量除尘灰的场地堆放，加大除尘灰的利用，起到了环保，造价较低，具有利废、降本等作用，材料造价大大降低，减少了对周边环境的污染，更加绿色环保，节约资源，符合绿色可持续发展的趋势。
[0060]
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0061]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。