本发明属于高炉出铁沟用浇注料技术领域。具体涉及一种以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料及其制备方法。
背景技术：
铝铬渣是铝热还原反应冶炼金属铬、铬铁等合金所衍生的副产物。在冶炼金属铬时利用金属铝与铬矿中的cr2o3发生还原反应制取金属铬，金属铝粉与cr2o3在熔融的状态下发生激烈的化学反应，生成的al2o3迅速向刚玉相转变，同时与未反应完全的cr2o3固溶，生成铝铬固溶体，即铝铬渣。铝铬渣中含有约0.08~0.11mg/g的cr6+（中国含铬废渣cr6+控制标准为0.008mg/g），其已被纳入《国家危险废物名录（2016）》，代码：315-003-21。20世纪70年代前，铝铬渣一般被当作工业垃圾处理，堆积成害，给社会和企业带来了巨大的环境和经济负担，故对铝铬渣进行无害化应用具有重大意义。
高炉出铁沟是高炉生产中的一个重要组成部分，是引导高温铁水和熔渣的通道，其部位所用耐火材料服役环境恶劣，不仅要承受铁水和熔渣的流动对耐火材料表层的冲刷侵蚀，而且还要承受由于温度的波动而产生的热应力。
目前国内外高炉出铁沟用耐火材料普遍采用al2o3-sic-c质浇注料，一般采用致密刚玉、亚白刚玉、棕刚玉、特级高铝矾土熟料、碳化硅、鳞片石墨等配制而成。由于这些高品质的原料储量有限，价格昂贵，用于生产高炉出铁沟耐火材料成本较高。高炉出铁沟浇注料年消耗量巨大，大量使用上述原料对资源造成了极大的浪费。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种工艺简单、能节约高品质原料资源、减少环境污染和生产成本低的以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料的制备方法，用该方法制备的以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料不仅抗铁水和抗熔渣的冲刷性能良好，且抗铁水和抗熔渣的侵蚀性能强。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
先将60~65wt%的铝铬渣颗粒和5~10wt%的固体酚醛树脂于120~130℃条件下混匀，自然冷却，即得骨料；再将9~14wt%的铝铬渣细粉、12~17wt%的白刚玉细粉和2~7wt%的炭黑微粉混合均匀，即得基质料。
将所述基质料加入所述骨料中，混合均匀，然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~12wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温养护，在90~110℃条件下保温12~24h，制得以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料。
所述铝铬渣颗粒是将冶炼铬铁合金所产生的炉渣破碎至粒度为0.1~8mm的颗粒；所述铝铬渣颗粒的主要化学成分是：al2o3为80~85wt%，cr2o3为10~15wt%，fe2o3≤1wt%，cao≤1.5wt%。
所述热固性酚醛树脂的残碳含量≥60wt%。
所述铝铬渣细粉是将冶炼铬铁合金所产生的炉渣破碎至粒度为0.1~0.088mm细粉，所述铝铬渣颗粒的主要化学成分是：al2o3为80~85wt%，cr2o3为10~15wt%，fe2o3≤1wt%，cao≤1.5wt%。
所述白刚玉细粉的al2o3含量＞99wt%，所述白刚玉细粉的粒度为0.1~0.088mm。
所述炭黑微粉的c含量＞99.9wt%，所述炭黑微粉的粒度为<0.088mm。
所述铝溶胶中的al2o3含量为15~20wt%。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明主要原料为铝铬渣，节约高品质原料资源，降低生产成本，减少环境污染；
2、本发明利用铝铬渣和酚醛树脂的碳化反应，不仅抑制了cr2o3的变价反应，同时生成耐磨性能良好的cr3c2，显著提高了以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料的抗铁水冲刷性能和抗熔渣冲刷性能；
3、本发明利用原料组分间的固溶反应提升了以铝铬渣为主料的铁沟浇注料的致密度，进而增强了以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料的抗铁水侵蚀性能和抗熔渣侵蚀性能；
本发明所制备的以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料经测定：110℃×24h体积密度为2.90~3.10g/cm3，1450℃×3h耐压强度为75~85mpa、抗折强度为7.5~8.5mpa；1450℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为4~9%。
因此，本发明具有工艺简单、能节约高品质原料资源、减少环境污染和生产成本低的特点，所制备的以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料不仅抗铁水和抗熔渣的冲刷性能良好，且抗铁水和抗熔渣的侵蚀性能强。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
本具体实施方式中：
所述铝铬渣颗粒是将冶炼铬铁合金所产生的炉渣破碎至粒度为0.1~8mm的颗粒；所述铝铬渣颗粒的主要化学成分是：al2o3为80~85wt%，cr2o3为10~15wt%，fe2o3≤1wt%，cao≤1.5wt%。
所述热固性酚醛树脂的残碳含量≥60wt%。
所述铝铬渣细粉是将冶炼铬铁合金所产生的炉渣破碎至粒度为0.1~0.088mm细粉，所述铝铬渣颗粒的主要化学成分是：al2o3为80~85wt%，cr2o3为10~15wt%，fe2o3≤1wt%，cao≤1.5wt%。
所述白刚玉细粉的al2o3含量＞99wt%，所述白刚玉细粉的粒度为0.1~0.088mm。
所述炭黑微粉的c含量＞99.9wt%，所述炭黑微粉的粒度为<0.088mm。
所述铝溶胶中的al2o3含量为15~20wt%。
各实施例中不再赘述。
实施例1
一种以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
先将60~62wt%的铝铬渣颗粒和5~7wt%的固体酚醛树脂于120~130℃条件下混匀，自然冷却，即得骨料；再将9~11wt%的铝铬渣细粉、15~17wt%的白刚玉细粉和5~7wt%的炭黑微粉混合均匀，即得基质料。
将所述基质料加入所述骨料中，混合均匀，然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~12wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温养护，在90~110℃条件下保温12~24h，制得以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料。
本实施例所制备的以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料经测定：110℃×24h体积密度为2.90~2.98g/cm3，1450℃×3h耐压强度为75~79mpa、抗折强度为7.5~7.9mpa；1450℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为4~6%。
实施例2
一种以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
先将61~63wt%的铝铬渣颗粒和6~8wt%的固体酚醛树脂于120~130℃条件下混匀，自然冷却，即得骨料；再将10~12wt%的铝铬渣细粉、14~16wt%的白刚玉细粉和4~6wt%的炭黑微粉混合均匀，即得基质料。
将所述基质料加入所述骨料中，混合均匀，然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~12wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温养护，在90~110℃条件下保温12~24h，制得以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料。
本实施例所制备的以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料经测定：110℃×24h体积密度为2.94~3.02g/cm3，1450℃×3h耐压强度为77~81mpa、抗折强度为7.7~8.1mpa；1450℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为5~7%。
实施例3
一种以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
先将62~64wt%的铝铬渣颗粒和7~9wt%的固体酚醛树脂于120~130℃条件下混匀，自然冷却，即得骨料；再将11~13wt%的铝铬渣细粉、13~15wt%的白刚玉细粉和3~8wt%的炭黑微粉混合均匀，即得基质料。
将所述基质料加入所述骨料中，混合均匀，然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~12wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温养护，在90~110℃条件下保温12~24h，制得以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料。
本实施例所制备的以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料经测定：110℃×24h体积密度为2.98~3.06g/cm3，1450℃×3h耐压强度为79~83mpa、抗折强度为7.9~8.3mpa；1450℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为6~8%。
实施例4
一种以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法是：
先将63~65wt%的铝铬渣颗粒和8~10wt%的固体酚醛树脂于120~130℃条件下混匀，自然冷却，即得骨料；再将12~14wt%的铝铬渣细粉、12~14wt%的白刚玉细粉和2~4wt%的炭黑微粉混合均匀，即得基质料。
将所述基质料加入所述骨料中，混合均匀，然后外加占所述基质料与所述骨料之和10~12wt%的铝溶胶，搅拌均匀，振动成型，室温养护，在90~110℃条件下保温12~24h，制得以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料。
本实施例所制备的以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料经测定：110℃×24h体积密度为3.02~3.10g/cm3，1450℃×3h耐压强度为81~85mpa、抗折强度为8.1~8.5mpa；1450℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为7~9%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式主要原料为铝铬渣，节约高品质原料资源，降低生产成本，减少环境污染；
2、本具体实施方式利用铝铬渣和酚醛树脂的碳化反应，不仅抑制了cr2o3的变价反应，同时生成耐磨性能良好的cr3c2，显著提高了以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料的抗铁水的冲刷性能和抗熔渣的冲刷性能；
3、本具体实施方式利用原料组分间的固溶反应提升了以铝铬渣为主料的铁沟浇注料的致密度，进而增强了以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料的抗铁水的侵蚀性能和抗熔渣的侵蚀性能；
本具体实施方式所制备的以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料经测定：110℃×24h体积密度为2.90~3.10g/cm3，1450℃×3h耐压强度为75~85mpa、抗折强度为7.5~8.5mpa；1450℃静态坩埚法抗渣实验侵蚀指数为4~9%。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、能节约高品质原料资源、减少环境污染和生产成本低的特点，所制备的以铝铬渣为主料的高炉出铁沟用浇注料不仅抗铁水和抗熔渣的冲刷性能良好，且抗铁水和抗熔渣的侵蚀性能强。