专利名称：一种环保型高炉铁沟用浇注料的制作方法高炉铁沟是高温铁水和熔渣流经的通道，随着高炉向大型化发展，通铁量增加，通铁时间延长，出铁间隔时间短，对高炉铁沟用耐火材料提出了更加苛刻的要求。现在的高炉铁沟通常采用A1203-SiC-C质浇注料制成，作为碳质材料的球状浙青可以阻止熔渣向材料内部的渗透，提高材料的抗侵蚀性，亦可以提高材料的热导率以改善热震稳定性，减轻材料的结构剥落和开裂，从而提高铁沟浇注料的使用性能。文献[球状浙青对A1203-SiC_C质铁沟浇注料性能的影响K《耐火材料》，2010年4月第44卷第2期)指出适量球状浙青在热处理过程中软化后渗入试样孔隙中，可以提高 试样的抗渣侵蚀性能。但是，随着球状浙青加入量增加到3wt%，碳氧化导致试样结构疏松，高温抗折强度逐渐减小，铁沟浇注料的致密度和耐冲刷性能开始下降。文献[碳源对A1203-SiC_C质出铁沟用浇注料性能的影响](《现代冶金》，第39卷第6期2011年12月)研究了分别添加约3wt%的球浙青、焦炭和炭黑材料对A1203-SiC-C质出铁沟用浇注料性能的影响。结果表明，引入球浙青和焦炭作碳源时，浇注料的显气孔率相当，而引入炭黑时，浇注料的显气孔率明显增大，在出铁沟用浇注料的试验中，随着浇注料搅拌时间的延长，添加炭黑的浇注料和易性变差，需追加水后才能成型，成型后材料的性能恶化。目前，A1203-SiC_C质铁沟浇注料使用的碳源普遍为球状浙青或焦炭，加入量通常为f3wt%。然而，球状浙青含有苯并芘组分，在高温使用过程中会产生易致癌的黄色浓烟，焦炭中存在约1%的硫分和1%的挥发分(各种烷烃和芳香烃)，对操作人员的健康产生威胁。因此开发低污染、高性能的浇注料已成为高炉铁沟用浇注料研究的重点。
本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种环保型高炉铁沟用浇注料，其特点是加水量低、碳含量高、结构致密、热态强度大、抗渣侵蚀性能优良，且施工使用过程中不造成现场环境污染。本发明所提及的环保型高炉铁沟用浇注料，按重量份配比的组成为刚玉质原料5(Γ85份，碳化硅质原料8 30份，硅灰2飞份，铝酸钙水泥I飞份，防氧化剂O. 3 3份，减水剂O. Γ0. 3份，润湿剂O. ΟΓΟ. 2份，水3. 2飞份；所述浇注料中加入有造粒炭黑，所述造粒炭黑为呈球形的粉体，含碳量大于98%，比表面积小于12m2/g ;所述造粒炭黑加入的重量份为Γιο份。浇注料组成中提及的刚玉质原料，可以是板状刚玉、电熔白刚玉、电熔棕刚玉、电熔致密刚玉、亚白刚玉中的一种或几种的任意比例的混合物,其粒度为<20mm ;浇注料组成中提及的碳化娃质原料，可以是碳化娃含量大于98%的黑碳化娃、含量大于90%的黑碳化娃中的一种或两种的任意比例的混合物，其粒度为<3mm。刚玉质和碳化硅质原料构成了高炉铁沟浇注料的主体，使得该浇注料具有较好的抗侵蚀性能和耐冲刷性能。本发明所提及的造粒炭黑，其特征在于造粒炭黑粉体呈球形，含碳量大于98%，比表面积小于12m2/g。市售的普通炭黑通常为炉法炭黑，炭黑粒子直径约为10-80nm，比表面积为30-130m2/g，表面能极高，易团聚，应用于浇注料时易出现混料时扬尘污染大、在浇注料体系中难分散、易偏析、加水量极高、无浇注施工性能等缺点。造粒炭黑则是选用直径为240-320nm的热裂解炭黑粒子进行造粒，得到的直径约为O. 2mm的球形粉体。该造粒炭黑引入到铁沟浇注料中时不偏析、降低加水量，且随着水的润湿和机械搅拌后能够在铁沟浇注料体系中继续分散，最终均匀存在于浇注料体系中。另外，造粒炭黑粉体粒径较大，灰分含量极低(O. 2%)，使用过程中无污染物质挥发，是一种环保型的材料；再者，由于引入造粒炭黑不会影响铁沟浇注料的施工性能和致密度，因此可以 大幅提高造粒炭黑的引入量，以提高铁沟浇注料的抗热震性和抗渣性能。因此，本发明利用造粒炭黑具有较大的粒径、较低的比表面积、低结构、较宽的粒径分布、良好的分散性等性能，并将其成功引入到铁沟浇注料体系中来，显著改善了耐火材料的抗热震性、耐磨性、耐热性和抗渣性能。本发明所提及的润湿剂，可以是N1055、聚丙烯酸钠和吐温-80中的一种或几种的任意比例的混合物。炭黑材料由于密度低、亲油性强、与水的润湿性差，一般难以在耐火浇注料体系中均匀分散。本发明通过在浇注料中加入上述润湿剂，润湿剂溶解后释放的表面活性剂分子吸附在炭黑的表面，改变了炭黑表面分子极性，使其具有亲水性，从而降低了液固之间的接触角，改善了炭黑在水中的润湿性。本发明所提及的防氧化剂，可以是金属铝、金属硅、碳化硼的一种或几种的任意比例的混合物，其粒度为〈O. 088_。铁沟浇注料在高温使用情况下，材料表面的金属铝、金属硅和碳化硼会逐渐发生氧化反应，从而保护碳化硅和炭黑不受氧化，提高材料的抗渣性。本发明所提及的硅灰是二氧化硅含量大于92%的二氧化硅微粉。本发明所提及的铝酸钙水泥是三氧化二铝含量大于68%的铝酸盐水泥，例如拉法基公司的Secar71水泥。本发明所提及的减水剂，可以是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、FSlO的一种或几种的任意比例的混合物。减水剂可以显著降低材料的用水量，提高浇注料的致密度。本发明所涉及的环保型高炉铁沟用浇注料的具体使用方法为按照比例称取除水以外的所有原料后，在搅拌机内混合均匀，然后加入一定量的水进行混合，混合均匀后经过振动成型为环保型高炉铁沟用浇注料。本发明所提出的含造粒炭黑的环保型高炉铁沟浇注料具有以下优点1、本发明的铁沟浇注料由于不含浙青和树脂，因此在高温使用过程中无有毒的烟气产生，是一种环保型耐火材料；2、相比于常规的铁沟浇注料，本发明的浇注料降低了加水量，提高了材料的致密度和强度，改善了抗爆裂性能、耐冲刷性能和抗侵蚀性能；3、本发明中使用的造粒炭黑含碳量高，并且与水润湿性好，可有效提高高炉铁沟浇注料的含碳量，从而改善其抗渣性、抗热震性等使用性能。
图1为本发明实施例2浇注料制作的抗渣实验坩埚。

按重量份配比称取下列各组分


本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种环保型高炉铁沟用浇注料，其按重量份配比的组成为刚玉质原料50~85份，碳化硅质原料8~30份，造粒炭黑1~10份，硅灰2~6份，铝酸钙水泥1~5份，防氧化剂0.3~3份，减水剂0.1~0.3份，润湿剂0.01~0.2份，水3.2~5份。本发明的特点是加水量低、碳含量高、结构致密、热态强度大、抗渣侵蚀性能优良，且施工使用过程中不造成现场环境污染，是一种环保型铁沟浇注料。