一种镍铁渣制备隔热耐火浇注料的方法

本发明属于固废资源利用或耐火浇注料，具体涉及一种镍铁渣制备高性能隔热耐火浇注料的方法。

背景技术：

1、镍铁渣是镍铁合金冶炼过程中产生的固体废渣。随着不锈钢产业的快速发展，镍铁合金的需求量也在逐年上升，这导致镍铁渣的产量快速增加。据报道，我国镍铁渣年产量将超过4000万吨，成为继高炉渣，钢渣和赤泥后的第四大冶金废渣。目前，仅有不到10％的镍铁渣得到了利用，其余则露天堆存。如何高效、绿色、经济的处理镍铁渣成为一个亟需解决的问题。

2、目前关于镍铁渣的利用主要集中在生产建筑材料、地质聚合物，耐火材料，微晶玻璃，保温材料以及有价金属元素的回收等。由于镍铁渣的化学成分复杂，活性低等特性，使其在建筑材料和地质聚合物中的应用受到限制。在微晶玻璃，保温材料和有价金属元素回收等方面的应用存在流程长，生产工艺复杂且能耗高的缺点。并且处理能力有限，不能有效缓解镍铁渣堆存量大的问题。因此，需要探寻一种新的技术能够绿色、高效的处理镍铁渣。

3、镍铁渣中含有大量的镁橄榄石物相，具有熔点高，耐高温性能优良等特点。专利cn201510619761.x，cn106810281a，cn107285792a等公开了镍铁渣制备定形耐火材料的方法。耐火材料在高温领域有着十分广泛的应用，且需求量大，能够处理一定量的镍铁渣。但是传统的定形耐火材料需要进行高温烧制，能耗较高。对于形状特殊的产品需要制造相应的模具，生产成本高。近年来，不定形耐火材料得到了发展，并在一些领域取代了定形耐火材料。

4、尽管关于镍铁渣制备定形耐火材料技术已较为成熟，但关于镍铁渣在不定形耐火浇注料中的应用尚无报道。耐火浇注料由粒状和粉状的材料制成，在制成时要加入一定量的结合剂和水分。通常具有一定的流动性，适用于以浇注的方法施工。与普通耐火材料相比，耐火浇注料具有能源节约，整体性好，可灵活调整组成，生产效率高等优点。

5、耐火浇注料的生产原料多为高铝矾土等天然材料，随着自然资源的不断开采，获取天然原材料的途径受到限制，生产成本增加。因此，寻找替代原料成为了一个研究热点。目前已有使用冶金渣制备耐火浇注料的案例，但都无法实现冶金渣的高掺量使用，且需要引入外加剂来改善耐火浇注料的性能。利用率低和生产成本高是目前利用冶金渣生产耐火浇注料所面临的技术难题。因此，开发无助剂，高镍铁渣掺量的耐火浇注料制备技术，对于降低耐火浇注料生产成本和促进镍铁合金冶炼健康可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有镍铁渣制备耐火浇注料的技术空白，本发明第一目的在于提供一种利用镍铁渣制备得到耐火浇注料的制备方法，旨在提供一种无助剂，高镍铁渣掺量下仍可获得优异隔热性能的耐火浇注料。

2、本发明第二目的在于提供所述制备方法制得的耐火浇注料及其应用。

3、现有镍铁渣耐火材料难于兼顾大掺量和高隔热性能，需要通过降低镍铁渣的掺量，和/或添加辅助剂来改善性能；不仅如此，现有利用镍铁渣制备耐火材料的技术思路也难于直接转用至耐火浇注料的制备方面，难于基于已知的其他耐火材料的制备手段获得符合要求的耐火浇注料。针对该行业性空白，本发明提供以下解决手段：

4、一种镍铁渣制备隔热耐火浇注料的方法，将镍铁渣颗粒和结合剂混匀制得混合料；向所述混合料加入混合水，经搅拌、浇注成型、养护、脱膜、干燥、热处理后即得所述耐火浇注料；

5、所述镍铁渣颗粒包括重量比为11～13:21～23:30～32:19～21的颗粒a，颗粒b，颗粒c和颗粒d；

6、3mm≤颗粒a粒径≤5mm，1mm≤颗粒b粒径＜3mm(1mm筛网筛上物，3mm筛网筛下物)，0.15mm≤颗粒c粒径＜1mm(0.15mm筛网筛上物，1mm筛网筛下物)，颗粒d粒径为-0.074mm(粒度小于0.074mm)；

7、混合料中，镍铁渣颗粒的含量为80～90wt.％；

8、热处理的温度为1230～1280℃。

9、针对镍铁渣制备隔热耐火浇注料所需要面临的热处理过程中斜顽辉石、镁橄榄石的物相难于选择性调控，隔热性能和抗折强度难于兼顾的制备难题，本发明创新地提供了一种无辅助剂的高掺量的镍铁渣制备耐火浇注料的全新思路，其创新地通过所述镍铁渣颗粒a、颗粒b、颗粒c、颗粒d的粒径级配方式、颗粒之间的比例、掺量以及热处理温度的联合控制，如此能够实现协同，可以在无辅助剂以及高镍铁渣掺量下，还可成功制备兼顾高抗折强度和高隔热性能的耐火浇注料。

10、所述镍铁渣为rkef工艺产生的水淬炉渣，主要化学成分是：sio2含量≥49.56wt.％，mgo含量≥29.73wt.％，feo含量≥10.95wt.％，cao含量≤4.31wt.％，al2o3含量≤1.93wt.％，cr2o3含量≤1.84wt.％。

11、本发明中，所述结合剂为铝酸钙水泥和/或水合氧化铝。

12、本发明中，所述铝酸钙水泥的粒度为-0.074mm，取筛下物；al2o3含量≥60wt.％。

13、本发明中，所述水合氧化铝的粒度为-0.074mm，取筛下物；al2o3含量≥90wt.％。

14、本发明中，所述的颗粒a～d粒径级配以及比例的联合控制是协同解决无助剂以及高镍铁渣掺量下，耐火浇注料难于制备，且机械、隔热等性能不理想的关键。

15、优选地，所述镍铁渣由颗粒a、颗粒b、颗粒c、颗粒d组成，且颗粒a～颗粒d的重量比进一步优选为11.5～12.5:21.5～22.5:30.5～31.5:19.5～20.5；更进一步优选为12:21:31:20。

16、本发明中，所述混合料由镍铁渣和结合剂组成。

17、优选地，所述混合料中，所述镍铁渣的含量可达84～86wt.％。

18、本发明中，所述混合水为混合料总重量的7～14wt.％。

19、本发明中，所述的拌合、浇注成型、养护、脱模、干燥等过程均可以基于已知的设备和操作原理实现。

20、优选地，所述养护时间为20～30小时；

21、优选地，所述干燥温度为100～120℃，干燥时间为20～30小时；

22、优选地，所述热处理温度为1240～1260℃，热处理时间为2～6小时，进一步可以为2～4h。

23、本发明还提供了一种所述方法制备得到的镍铁渣耐火浇注料。

24、本发明通过所述的工艺和参数的联合，能够意外地实现协同，可以在无助剂下获得高掺量的材料，此外，其还能够意外地兼顾优异的抗折强度以及高隔热性能。

25、本发明还提供了一种所述方法制备得到的镍铁渣耐火浇注料的应用，将其作为耐火或隔热材料。

26、由于采用以上技术方案，本发明有如下积极效果：

27、本发明首次利用镍铁渣制备得到耐火浇注料。

28、本发明创新地通过所述镍铁渣颗粒a、颗粒b、颗粒c、颗粒d的粒径级配方式、比例、掺量、热处理温度的联合控制，如此能够实现协同，可选择性地降低高导热物相斜顽辉石的含量，并提供镁橄榄石的含量，可以在无辅助剂以及高镍铁渣掺量下，还可成功制备兼顾高抗折性能和高隔热性能的耐火浇注料。

29、本发明研究发现，制备的材料的抗折强度可高达9.30mpa，且1000℃下导热系数还可降至1.68w/m·k，可以意外地实现高抗折强度和高隔热能力的兼顾。

30、因此，本发明具有生产成本低廉，工艺简单的特点；所制备的耐火浇注料强度好，隔热性能优良。