天鐵高爐用無水炮泥的開發(fā)和應(yīng)用

代淑娥 王艷升（天津天鐵冶金集團(tuán)勞服實(shí)業(yè)有限公司，河北涉縣 056404）

天鐵高爐用無水炮泥的開發(fā)和應(yīng)用

代淑娥 王艷升（天津天鐵冶金集團(tuán)勞服實(shí)業(yè)有限公司，河北涉縣 056404）

介紹了天鐵勞服實(shí)業(yè)有限公司研制開發(fā)高爐用無水炮泥的過程。與有水炮泥相比，無水炮泥性能良好，操作方便。在煉鐵高爐上應(yīng)用后，減少了高爐休風(fēng)次數(shù)，延長了出鐵時(shí)間，為高爐的順產(chǎn)、高產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

煉鐵 高爐 鐵口 炮泥 成分 性能 開發(fā)

1 前言

高爐用炮泥是煉鐵過程中用來封堵高爐出鐵口的耐火材料，使用時(shí)用冶煉行業(yè)專用的設(shè)備——泥炮以一定的壓力擠入出鐵口。目前，根據(jù)結(jié)合劑的不同，炮泥可分為有水炮泥和無水炮泥兩大類。以水作結(jié)合劑的稱為有水炮泥，以焦油、樹脂等有機(jī)材料作結(jié)合劑的稱為無水炮泥。前幾年高爐主要使用有水炮泥，隨著高爐不斷向大型化發(fā)展，對(duì)炮泥堵塞出鐵口的堅(jiān)實(shí)性和出鐵時(shí)的耐侵蝕性要求越來越高，綜合性能更好的無水炮泥逐步取代有水炮泥。在頂壓較高、強(qiáng)化冶煉程度高的大中型高爐上，多采用無水炮泥，尤其是大于2 000 m3的高爐均采用高質(zhì)量的無水炮泥，以滿足高爐安全、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的需要。

2 無水炮泥的研發(fā)

天鐵集團(tuán)煉鐵老區(qū)有5座高爐，多年來一直使用煉鐵廠綜合車間生產(chǎn)的有水炮泥堵出鐵口，在使用過程中，充分暴露出有水炮泥不利于鐵口維護(hù)、安全系數(shù)低以及浪費(fèi)比較大等一系列問題。鐵口抵抗渣鐵的機(jī)械沖刷和化學(xué)侵蝕性能差，造成高爐渣鐵出不凈，不僅影響高爐順利高產(chǎn)，還容易發(fā)生出鐵過程中鐵口斷，導(dǎo)致鐵口跑大流引發(fā)事故。同時(shí)，經(jīng)常潮鐵口出鐵，容易發(fā)生鐵口放炮事故，不利于安全生產(chǎn)。近幾年，隨著高爐的不斷擴(kuò)容和強(qiáng)化冶煉，有水炮泥已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要。天鐵勞服實(shí)業(yè)有限公司針對(duì)煉鐵老區(qū)5座高爐進(jìn)行開發(fā)研制無水炮泥，以滿足煉鐵高爐生產(chǎn)的需要。根據(jù)無水炮泥研制開發(fā)的需要，添置了一臺(tái)炮泥成型機(jī)并采購一批生產(chǎn)原料，在原料配方和制作工藝的數(shù)次試驗(yàn)后，無水炮泥研制開發(fā)成功。首先在5號(hào)高爐進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)用效果良好，之后逐漸在其它4座高爐推廣應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.1 無水炮泥的主要成分及技術(shù)分析

（1）無水炮泥主要成分

無水炮泥基本成分有礬土熟料、焦炭粉、粘土、瀝青粉、SiC。結(jié)合劑為焦油、蒽油。

（2）無水炮泥主要成分的技術(shù)分析

無水炮泥中礬土熟料（Al2O3＞80%,粒度＜3 mm）與有水炮泥中的廢磚粉相比，Al2O3含量高，提高了炮泥的耐用性。

高溫瀝青粉在成泥過程中，熔化后可填充空隙并提高無水高炮泥的粘結(jié)強(qiáng)度，在使用過程中炭化，提高了殘?zhí)苛?，有助于提高無水炮泥的高溫性能。

焦炭粉具有耐高溫、抗渣性和透氣性好、不易與渣鐵粘結(jié)、脆性好等優(yōu)點(diǎn)，與礬土顆粒一起構(gòu)成無水炮泥的骨架，防止耐火原料過燒結(jié)，并且有利于鉆孔增強(qiáng)無水炮泥的抗渣鐵侵蝕能力。

焦油是無水炮泥普遍采用的結(jié)合劑，同時(shí)也起到增加塑性的作用。在使用過程中，焦油遇高溫炭化形成碳結(jié)合，炮泥從低溫到高溫的強(qiáng)度就得到保證能提高無水炮泥的抗渣侵蝕性和抗鐵水沖刷能力。因焦油成分復(fù)雜炭化較慢，形成高溫強(qiáng)度所需時(shí)間長且常溫下粘度大不利于生產(chǎn)，生產(chǎn)中采用焦油加蒽油做結(jié)合劑，效果優(yōu)于單獨(dú)使用焦油。

碳化硅（SiC）化學(xué)穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱率高，耐磨性好，高溫強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)小，具有較高的透氣性和抗渣性。加入SiC可改善無水炮泥的抗渣侵蝕及抗鐵水沖刷能力，延長出鐵時(shí)間。

耐火粘土可改善無水炮泥的操作性能，使用中提高炮泥的燒結(jié)性和強(qiáng)度，出鐵時(shí)有利于出鐵口的打開。

2.2 無水炮泥的生產(chǎn)工藝

（1）主要生產(chǎn)設(shè)備

已有設(shè)備：破碎機(jī)，雷蒙磨，振動(dòng)篩，攪拌機(jī)，稱量用的秤，混碾機(jī)。

新增加設(shè)備：炮泥機(jī)，產(chǎn)能3t/h，產(chǎn)量足夠煉鐵廠5座高爐使用；油罐用于存放焦油、蒽油。

為了保證無水炮泥的質(zhì)量，必須嚴(yán)格按比例配料，根據(jù)生產(chǎn)情況需要事先將各種原料稱量分份，生產(chǎn)上料時(shí)每種原料投入相應(yīng)的份數(shù)即可。焦油和蒽油需提前預(yù)熱，然后再加入混碾機(jī)攪拌，以便使各種原料能充分?jǐn)嚢杈鶆颉．?dāng)原料混碾一定時(shí)間充分?jǐn)嚢杈鶆?，粘度和?qiáng)度達(dá)到成型要求后停止混碾，由炮泥成型機(jī)擠壓成型。合格的無水炮泥定點(diǎn)存放，由拖拉機(jī)運(yùn)輸至高爐使用現(xiàn)場(chǎng)指定存放地點(diǎn)。

（2）無水炮泥生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖見圖1。

2.3 無水炮泥與有水炮泥的技術(shù)指標(biāo)比較

無水炮泥與有水炮泥的技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 無水炮泥有水炮泥的技術(shù)指標(biāo)

通過表1可知，無水炮泥Al2O3含量比有水炮泥高8%，無水炮泥SiC含量比有水炮泥高5%，無水炮泥密度比有水炮泥高0.35 g/cm3，無水炮泥耐壓強(qiáng)度比有水炮泥高3.2 MPa，使用中無水炮泥的強(qiáng)度、耐沖刷、耐侵蝕性能均優(yōu)于有水炮泥。

3 無水炮泥的應(yīng)用效果

3.1 性能良好

（1）良好的粘合性

打入出鐵孔內(nèi)的新無水炮泥與孔內(nèi)的舊無水炮泥有良好的粘合性，使新、舊炮泥形成整體，防止因縫隙存在而引起滲鐵、滲渣，影響出鐵。

（2）良好的燒結(jié)性

打入出鐵口孔內(nèi)的無水炮泥，在低溫、中溫、高溫三個(gè)溫度階段都能達(dá)到不同程度的燒結(jié)，及時(shí)堵上鐵口，同時(shí)在爐缸內(nèi)形成足夠大的泥包，起到保護(hù)缸內(nèi)襯磚的作用。

（3）良好的耐沖刷、耐侵蝕性能

使出鐵口孔徑不急劇擴(kuò)大，保證出鐵時(shí)間，減輕爐前勞動(dòng)強(qiáng)度，減少爐前的資材消耗，因而降低生產(chǎn)成本。

3.2 開孔容易

當(dāng)出鐵口需要出鐵時(shí)，出鐵口孔內(nèi)的炮泥很容易被鉆通，避免了潮鐵口出鐵，能夠及時(shí)出鐵，確保高爐爐前出鐵作業(yè)的順利進(jìn)行，減輕爐前的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.3 操作方便

當(dāng)該出鐵口出鐵完成后，能在短時(shí)間內(nèi)將出鐵口堵上，且確保足夠的打泥量，保持穩(wěn)定的鐵口深度。

3.4 鐵口深度合格率高

煉鐵高爐在應(yīng)用無水炮泥后，鐵口深度始終保持在1 800 mm～2 000 mm，鐵口深度合格率由原來的95%提高到98%以上，并杜絕了潮鐵口出鐵。

4 使用無水炮泥的效益顯著

4.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

天鐵勞服開發(fā)的高爐無水炮泥，使企業(yè)增加了一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，集團(tuán)煉鐵廠5座高爐每月消耗無水炮泥約300 t左右，按每噸利潤240元計(jì)算，每年生產(chǎn)無水炮泥可增加經(jīng)濟(jì)效益86萬元。

4.2 對(duì)煉鐵的效益

天鐵集團(tuán)煉鐵廠原使用本廠生產(chǎn)的有水炮泥，改為全部使用天鐵勞服生產(chǎn)的無水炮泥后，每年可節(jié)省生產(chǎn)成本153萬元（工人工資108萬元，水電、折舊費(fèi)30萬元，備件、材料消耗15萬元）。

減少了煉鐵爐前的材料消耗，降低了生產(chǎn)成本產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，便于鐵口的維護(hù)，減少了由于鐵口問題而造成的高爐休風(fēng)，保證了出鐵時(shí)間及出鐵次數(shù)的增加，保證高爐生產(chǎn)順利進(jìn)行。促進(jìn)了煉鐵產(chǎn)量的增加，每年可增加經(jīng)濟(jì)效益300萬元。

使用無水炮泥，操作更加方便，減輕了爐前操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度。減少了資源消耗和對(duì)環(huán)境造成的污染，社會(huì)效益也很可觀。

5 結(jié)論

5.1 無水炮泥和有水炮泥相比，具有強(qiáng)度高、抗渣性強(qiáng)、有合適的氣孔率和強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，更利于高爐安全穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

5.2 天鐵勞服研制開發(fā)的無水炮泥在煉鐵老區(qū)成功應(yīng)用，從延長出鐵時(shí)間、減少高爐休風(fēng)次數(shù)、穩(wěn)定鐵口深度等方面為高爐的順產(chǎn)、高產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

5.3 今后，通過選用優(yōu)質(zhì)原料，降低雜質(zhì)含量進(jìn)一步提高無水炮泥的抗渣侵蝕性、耐沖刷性等性能指標(biāo)，以滿足2 500 m3以上級(jí)高爐的應(yīng)用要求。

Development and Application of Waterless Stemming at Tiantie BF

Dai Shue,Wang Yansheng

The process of developing waterless stemming for blast furnace by Tiantie Labor and Service Industrial Company Limited is introduced.Waterless stemming shows good performance and easy operation compared with aquiferous stemming. After it was applied to the blast furnace of Tiantie,the shutdown number was reduced and tapping time prolonged,which lays a solid foundation for smooth and high production and gives prominent economic and social benefit.

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（收稿 2011-05-04責(zé)編趙實(shí)鳴）

代淑娥，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)任天鐵勞服實(shí)業(yè)有限公司董事長、總經(jīng)理。