耐火浇注料
浇注料采用回收耐火材料技术及问题
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浇注料采用回收耐火材料技术及问题

发布时间:2020/2/11 11:53:14
浇注料采用回收耐火材料的技术
通过研究系统化循环新技术等措施的开展,不断发展循环产业和环保绿色耐材,围绕回收各类废旧耐火材料,采用回收循环利用技术,加大合成原料开发与应用,加快用后耐材回收利用,扩大资源综合利用。 重点通过实验室量杯震动后体积与质量测定其自然堆积密度, 分级按比例逐步加大用量,寻找更佳的自然堆积密度, 选定较好的几组式样,制作样块检测浇注料的气孔率和体积密度,更终选择出合理粒级级配; 引入不同加入量的氧化铝、硅灰等微粉,进行产品的加水量、流动性能的检测,选择两者更佳的加入量,使得加水量、流动性综合性能指标更好;采用高性能水泥结合系统,采用拉法基水泥加入量检测浇注料的常温耐压抗折强度,减少水泥加入量的同时满足产品强度的要求。
1、技术原理
1)颗粒料在高温时与基质料再烧结,内部主要晶粒再结晶,形成气孔多,随着回收料加入量的增加, 浇注料的加水量逐渐增加,在 40%以后加水量增幅加大,物料流动性大变得很差。
2)回收高铝球(砖)中含有很 多氧化铝未 长大的小晶体, 这些小晶体在一定条件下会不断生长变大,形成正常的晶体,但是长期在高温、高压下,这些晶体会异常生长, 长大后的晶体尺寸会超过正常尺寸。 伴随着这种异常生长,外部气孔会进入晶体内部形成封闭气孔,骨料颗粒密度降低,再加上回收高铝球(砖)在浇注成型过程中耗水量大,因此体积密度会随着回收料的增加而有所降低。
3)高铝质再生料长期处于 高温、高压下,氧化铝晶体产生各种缺陷,即晶体的质点由原来的位置移到晶体中的空隙或者晶体表面, 原有的位置形成空位,从而使晶体内部结合强度降低,晶体的尺寸变大,晶体密度降低。 随着这种点缺陷不断扩大,晶体内部之间及晶体与晶体之间发生偏移, 相互之间产生微裂纹,由于微裂纹产生、晶体内部结合力降低及晶体密度降低等因素,从而导致高铝质再生料的颗粒强度低,颗粒内部气孔率大,使得浇注料抗折强度、耐压强度随着高铝质再生料加入量增大而降低。
4)由于添加回收高铝质生产的浇注料高温与杂质反映产生一定的液相,出现了用后过度烧结现象,导致体积收缩,造成产品使用过程出现收缩裂纹。
5) 添加后回收料主要由于回收料中的渣中含有的少量的 SiO2 和 CaO 成分易于与新浇注料中的高纯度 Al2O3、MgO、SiC 反应形成低熔点化合物,造成产品各使用性能下降。
2、实施效果
通过在铁水包(罐)浇注料添加回收高铝球、车削料,采用低水泥微粉结合系统生产铁水包(罐)浇注料应用研究,取得了成功。
1)首先经拣选、除铁、破粉碎后,其所使用回收高铝球。

2)根据试验室各项指标的检测,更终选选取回收总量为 54%(其中: 回收高铝球 5~8mm 的 28%,8~15mm 的 17%,200 目的 9%, 另外引入回收塞棒车削料 0~1mm 的 10%)生产铁水包(罐)浇注料,其产品的主要理化指标与正常产品对比见表 2。

3)某厂采用回收耐火材料生产铁水包(罐)浇注料 2355t,现场施工性能良好,其中 140t 铁水罐更高罐龄 1032 炉(计划罐龄 650 炉),宏电铁合金铁水包包龄更高 151 炉 (计划包龄 75 炉),60t 铁水包包龄更高达到 1324 炉(计划包龄 1250 炉),各技术指标均超过了现有计划指标和同类产品指标。
通过废旧耐火材料的循环利用技术的研究,对回收耐火材料生产的浇注料,在基质中引入硅灰、氧化铝等超微粉的引入,有效降低产品的加水量、提高体积密度增加产品的流动性,解决回收耐火材料加入后造成加水量大、流动性差、体密低等问题。 采用高效低水泥结合系统,减少 CaO 等低溶物的引入,优化产品的高温性能指标,解决产品强度低等问题。

回收料在浇注料中存在哪些问题?
通过废旧耐火材料的循环利用技术的研究,对回收耐火材料生产的浇注料,在基质中引入硅灰、氧化铝等超微粉的引入,有效降低产品的加水量、提高体积密度增加产品的流动性,解决回收耐火材料加入后造成加水量大、流动性差、体密低等问题。 采用高效低水泥结合系统,减少 CaO 等低溶物的引入,优化产品的高温性能指标,解决产品强度低等问题。

1、回收耐火材料在浇注料中应用存在问题
1)采用回收的各类高铝球(砖),如果采用简单的粗颗粒加入,造成粒级级配不合理,形成了粗粒与粗粒接触的疏松组织, 不能达到颗粒的紧密堆积,其结构组织疏松,高温频繁热周转后容易产生热震裂纹,在使用中容易产生热震裂纹,整体强度下而造成抗侵蚀性能下降,直接引入回收料影响到产品的高温使用性能和施工性能。
2)由于回收耐火骨料经过高温再次烧结,颗粒料在高温时与基质料再烧结,加工破碎后,属于二次再生料,内部主要成分含量发生变化,加入回收料后浇注料加水量大,气孔率增加,高温体积收缩大,施工流动性能差等问题,实测产品在加入 50%的回收料后,同比相应的产品,产品的加水量增加 20%以上,体积密度下降 15%以上,对浇注料强度及线变化影响也较大, 造成产品的施工性能和高温使用性能不好(如图 1-4 所示)。

2、解决方案
1)根据各类产品的不同要求,按照安德森颗粒级配理论测算后, 通过实验室自然堆积 密度的测定,分级逐步加大用量,选取更佳粒级级配和更佳体积堆积密度。 首先采用不改变不定型耐火材料原来的设计粒度结构,在不定型耐火材料的粗粒区域和细粒区域分别添加回收料(如图 5 所示),添加的回 收料的粒度 分别为 1~15mm 颗 粒 料 及 200 目 细粉,使添加回收料的粒度分布与原物料粒度分布基本相同。 这样,添加循环料的不定型耐火材料的成型体的强度、耐蚀性和耐热震性等特性基本上不下降,有效提升回收耐火材料的加入量。

2)实际回收耐火材料在浇注料的使用中,遵循以下各原则:
①考虑到回收耐火材料经加工后筛分后,1mm 以下的小颗粒料及粉料中夹杂较多, 对浇注料产品质量影响较大,因此对于小于 1mm 的回收不允许再利用。
②根据回收耐火材料的检测指标,分别加入到不同耐火材料产品中,实现回收原料利用价值的更大化。
③不同颗粒级级配按比例分别加入的方式,确保在使用过程性能的稳定。
3)采用超微粉填充骨料与粉料间的空隙,使水用量降低,振动成型排除水分后,留下的孔洞也较少, 这样就可以提高体积密度和降低显气孔率,从而改善材料的结构强度,优化材料性能。 另外,超微粉粒子表面能吸附分散剂而形成水膜层,提高了润滑作用,加大了流动性,优化材料施工性能。 其次采用低水泥结合系统,通过基质的优化减少相应杂质的引入,优化了产品的高温性能指标,有效地解决了产品强度低,抗冲刷能力差等问题。 选择引入氧化铝微粉及硅灰, 在增强了物料的流动性的同时,减少了由于回收骨料造成的加水量大的问题,提高了产品的体积密度;硅灰及氧化铝微粉加入比例的确定合适的加水量
4)采用高效低水泥结合系统,减少 CaO 等低溶物的引入,优化了产品的高温性能指标,有效地解决了产品强度低,抗冲刷能力差等问题,在通过对某浇注料指标检测中, 同样的常温强度情况下,高效水泥(拉法基)的加入量降低 50%。 

5)为提高到物料的抗熔渣侵蚀性,在部分浇注料中引入回收塞棒车削料, 由于塞棒车削料中含10%的石墨和 81%的富铝尖晶石, 石墨具有不易被钢水和熔渣润湿、热膨胀系数小,富铝尖晶石具有良好的钢水精炼渣的抗侵蚀性能,将其引入到耐火材料中,可显著提高耐火材料的抗渣蚀能力与热震稳定性。 另外为确保引入塞棒车削料石墨的不被氧化,先后添加碳化硅等防氧化剂,有效的防止了石墨烘烤使用过程中的氧化,有效保护碳,SiC 还因其硬度高而能提高铁水包浇注料抗熔渣侵蚀能力。
6)由于废旧耐火材料生产的产品在高温烧结过程的体积收缩,因此通过调整蓝晶石就加入量消除减少使用过程裂纹的产生,保证产品高温的线变化率在±0.1%范围内。
7)尽管氧化铝晶体中不断有缺陷、偏移的产生,但是采用下一级替代使用的方式, 这种效应对铁水罐(包)使用性能影响不大。 只要高铝质再生料加入量在50%以内,通过合理的颗粒级配,添加高效外加剂,就可以控制这种缺陷造成的影响, 使试样的强度符合铁水罐(包)浇注料的强度指标,满足实际生产的要求。
采用回收耐火材料生产的浇注料,在结合系统中引入蓝晶石,解决产品高温烧结收缩造成产品产生的裂纹。并在回收耐火材料生产的浇注料,间接引入回收塞棒车削料,充分利用塞棒车削料中石墨、富铝尖晶石抗渣性能,提高产品在使用过程钢渣的抗侵蚀性和渗透性。 提高了产品的施工性能和高温性能,有效地解决了产品强度低,抗冲刷能力差等问题。 通过相应的技术方案不断提升回收耐火材料的加入量,保证主要产品回收耐火材料的加入量达 50%以上,且其主要产品性能和施工性能满足现场使用要求,符合国家的相关标准要求。

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