添加再生料对铁沟浇注料性能的影响

李宗宝，石磊，蔡仲恩

（山东耐火材料集团有限公司王铝分公司，山东淄博 255311）

添加再生料对铁沟浇注料性能的影响

李宗宝，石磊，蔡仲恩

（山东耐火材料集团有限公司王铝分公司，山东淄博 255311）

为降低原料成本，选用ASC砖、滑板砖、刚玉类浇注料再生料，部分替代或全替代原有88级矾土颗粒、棕刚玉颗粒以及部分细粉试验生产铁沟浇注料，分析了再生料对浇注料施工性能及各项理化性能的影响。结果表明，再生料替代原料，加水量有所增加，但满足施工要求；常温强度下降，但仍远远超出标准要求；对显气孔率、体积密度有一定影响，但不影响浇注料的抗渣侵蚀性能。再生料替代量在17%～27%，浇注料的各项性能仍满足使用要求。

铁沟浇注料；再生料；理化性能；抗渣侵蚀性能

1 前言

对废旧耐火材料的利用不仅可以减少其对环境的污染，而且可以节约生产原料成本［1-2］。为此本研究使用再生料替代浇注料原有配方中的原材料进行试验，探讨再生料替代比例对浇注料性能的影响。制得的浇注料产品，在铁沟中后段和前段使用后，耐侵蚀及耐冲刷性能与现用铁沟料相近。

2 替代试验

2.1 再生料的制备

试验所用主要原料：88级矾土均化料颗粒，棕刚玉料，97#碳化硅，活性氧化铝微粉，纯铝酸钙水泥，硅微粉，金属硅粉，球状沥青。主要替代原料的主要化学组成如表1所示，其中ASC砖及滑板残砖再生料均为碾压处理后。

表1 3种替代原料（再生料）的化学组成

2.2 试验方案

原生产配比X为基础试验方案，其中88矾土15～8 mm 10%、8～5 mm 18%，1～0 mm 97碳化硅7%，CA70纯铝酸钙水泥3%，添加剂5.03%，硅微粉、a-氧化铝微粉适量，保持不变。分别以ASC砖、滑板残砖、刚玉浇注料替代主要原料，试验方案见表2。

表2 再生料替代主要原料试验方案

将按配方配料的各原料混匀、搅拌后，按照GB/ T 5302.1—2003标准要求测定浇注料的流动值。经振动浇注成型为160 mm×40 mm×40 mm的试样，并按照YB2209标准要求进行养护，110℃干燥，再分别按工艺1（1 250℃×3 h）、工艺2（1 350℃×3 h）、工艺3（1 450℃×3 h）进行热处理，按照GB/T 2997—2000标准要求检测试样烘干和热处理后的显气孔率、体积密度和线变化率；按照GB/T 3001—2000标准要求检测试样的冷态抗折、耐压强度；按照GB/T 3002—2004标准要求检测试样的高温抗折强度；按照GB/T 8931—2007标准要求检测试样的抗熔渣渗透能力。

3 试验结果与讨论

浇注料试样经热处理后的常温物理性能见表3，高温物理性能见表4。

1）对施工性能的影响。原料中有一定比例的鳞片石墨，为保证施工性能，加水量相应增加，加水量增加后仍在控制范围内，施工正常。

2）对常温耐压强度、高温抗折强度的影响。对比表3中试验数据可以看出，1#、2#试样中加入了较多的石墨，在较低温度（1 250℃）下进行处理，试块不容易进行充分的反应，耐压强度值低于3#试样。当进行了1 450℃×3 h的热处理后，由于二氧化硅微粉、球状沥青、黏土等物料在鳞片石墨抗氧化保护气氛下进行反应，避免了氧化，促进了各物料间的相互反应和生成［3］，促使2#试块的耐压强度较快提升，耐压强度接近原配方试样值。由表4可知，1#、2#试样的高温抗折强度均高于原配方试样，高温抗折强度指标高于标准值，3#试样的抗折强度同原配方强度值相近。

表3 浇注料试样经热处理后的常温物理性能

表4 浇注料试样的高温物理性能

3）对浇注料线变化率、显气孔率和体积密度的影响。对比表3中试验数据可以看出，随着热处理温度的提高，试样内部开始产生反应，烧后线变化率增大，2#试样1 450℃（工艺3）时出现了微量的弹性收缩，是受滑板再生料中含有微量未反应的树脂和高温下石墨氧化烧蚀的影响［4］，但各试样的线变化率仍在控制范围内；各试块的体积密度在1 450℃热处理后均得到了微量的提高；1#、2#试块所用的再生料中所含的细粉、微粉较多，缝隙填充密实，显气孔率随温度的提高反而升高。1#、2#试验方案配方首次生产时，采用高铝矾土原料为骨料，该材料在1 400～1 500℃时会伴随二次莫来石的产生，产生较大的体积膨胀（约6%），致使气孔率增大，是由于试样制备时加水量增多所致，但所增加的0.5%的加水量对浇注料的各项性能影响不大，反而有利于在高温条件下进行施工。

4）对抗渣性能的影响。为评价各配方的抗渣性能，采用静态坩埚试验法，图1为经过1 400℃× 3 h热处理后试样的剖面图。各试块在坩埚内的反应和侵蚀只在渣液面与试样内壁处进行，只发生了侵蚀，没有渗透，渣液面处侵蚀深度为0.12～0.14 mm，静态抗渣侵蚀性能近似。

图1 各试验方案试样抗渣效果（1 400℃×3 h）

4 结论

4.1 再生料替代原料，加水量有一定比例的增加，但不影响浇注料的性能，满足施工要求。

4.2 再生料不同比例替代原料，常温强度下降，但各配比的常温强度指标仍远远超出标准要求。

4.3 再生料替代原料对浇注料的显气孔率、体积密度有一定影响，但不影响浇注料的抗渣侵蚀性能。

4.4 综合各项性能，再生原料的替代量在17%～27%，对浇注料各项指标性能的影响可以接受，浇注料的各项性能仍满足使用要求。

［1］周宁生，李纪伟，于仁红，等.绿色耐火材料的理念与实践［J］.耐火材料，2010，44（3）：161-170.

［2］周宁生，胡书禾，张华三.不定型耐火材料发展的新动态［J］.耐火材料，2004，38（3）：196-203.

［3］周新民，黄建，李炳强.含碳浇注料的研究进展［J］.工业加热，2010，39（2）：45-47.

［4］肖盛.碳源对Al2O3-SiC-C质出铁沟用浇注料性能的影响［J］.现代冶金，2011，39（6）：17-18.

Effect of Adding Recycled Material on the Properties of Runner Castable

LI Zongbao,SHI Lei,CAI Zhongen
（Wanglü Branch Company,Shandong Refractories Group Co.,Ltd.,Zibo 255311,China）

In order to reduce the cost of raw materials,the ASC brick,the corundum castable and the sliding brick recycled materials was selected to partly replace,or to replace all original 88 grade alumina particles,particles and BFA fine powder test production of alumina silicon carbide carbon castable.The influence of recycled materials instead of raw materials on the chemical and physical properties of material construction and performance after casting was analyzed.The results show that the amount of water in raw materials is increased after replaced by the recycled material,but the increase in volume is in the control range and can meet the construction requirements.The strength at room temperature is decreased,but it still is higher than the standard requirements.The porosity maybe influence the volume density,but that does not affect the slag resistance of castable.The substitute quantity of recycled material is from 17%to 27%,and the properties of the castable can still meet the requirements.

runner castable;recycled materials;chemical and physical property;slag corrosion resistance

TQ175.73

A

1004-4620（2017）02-0043-02

2016-11-24

李宗宝，男，1986年生，2010年毕业于武汉科技大学冶金工程专业。现为山东耐火材料集团有限公司王铝分公司助理工程师，从事耐火材料生产工艺技术工作。