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1. 炮泥原料配方？

1、炮泥原料配方？

1、炮泥基础原料

粘土：主要起结合剂和润滑剂的作用。黏土种类繁多，Al2O3和SiO2含量不稳定，易导致附着性变差，烧结性不稳定，水基炮泥前期强度难以保证，黏土的选择和添加量主要影响到炮泥的可塑性。夏欣鹏等对炮泥成分中的不同高岭土组织结构进行分析，发现高岭土的粒度组成和化学组成对炮泥的性能影响较大。

刚玉：体积密度为3.95-4.0g/cm3，熔点为2050℃，化学性质稳定，抗渣性和抗侵蚀性优异。刚玉在炮泥中作骨料和细粉使用。

焦炭：作为一种无定型炭，气孔率高，便于水分和易挥发份挥发，改善炮泥透气性。它的熔点非常高，抗渣性、热震性、导热和导电性优异。焦炭使铁口保持还原气氛，对SiC等炭素材料起保护作用。

SiC：工业用SiC—般由人工合成，密度在3.17-3.37g/cm3，纯SiC为无色透明，工业用SiC因杂质种类和含量不同，而呈黄、绿、蓝和黑色。我国所用SiC为黑色和绿色，均为六方晶体。在还原气氛中，SiC小于2600℃时稳定存在。SiC具有导热率高、耐磨性好、高温强度高、热膨胀系数小、热震稳定性好等优点，可改善炮泥抗溶渣侵蚀和抗冲刷等性能。

沥青：如表1，按照沥青软化点不同，分为低温、中温和高温沥青。沥青是含碳的有机结合剂，随温度升高而缩聚、焦化，形成碳化网络，从而提高炮泥的润湿角和高温强度。

表1 沥青分类表

2、炮泥结合剂

目前，炮泥的结合剂主要为煤焦油-沥青或树脂。以焦油-沥青结合的炮泥具有很好的可塑性，易填充铁口，保持铁口深度。焦油成分复杂，常温下粘度大，液体不均匀，也不易分散，导致烧结后存在结构缺陷。焦油中含水量对炮泥质量影响较大。另外焦油使用过程中硬化速度慢，堵口耗时，烧结后高温强度低，体积收缩大，抗冲刷性能也较差，目前欧洲基本不使用焦油作为炮泥结合剂。Schntz等研制出一种蒽油作结合剂，其苯并芘含量少于50ppm，使用过程中需添加硼元素，即可作为一种环保结合剂。

酚醛树脂是含碳耐火材料常用的结合剂，其粘结性强，素坯强度高，碳化率高。使用酚醛树脂替代焦油，有利于提高炮泥结合强度，而且有害溶剂量的减少，改善了炉前操作环境，环保性好。树脂使用时比较黏稠，需添加焦油、乙醇等进行调节，但焦油并不易溶于树脂。Schutz等使用一种焦油树脂混合结合剂生产炮泥，使其具有良好的可塑性、透气性和微量的体积膨胀性。有研究表明炮泥可以用粉状树脂、沥青和无机磷酸盐为主结合体系，用焦油作为增塑剂，可延迟树脂缩合和过早硬化。

3、炮泥添加剂

添加剂是炮泥的重要组成部分，目的是为了弥补主要成分在使用性能方面不足，尽管加入量较少，但对其作业性和使用性有较大影响。根据添加剂作用的不同，添加剂的种类有以下几种。

(1)增塑剂和润滑剂

改善炮泥可塑性和润滑性，常用可塑料的增塑剂都可以采用，如绢云母、粘土等。常用的润滑剂有石墨和蜡石粉等。

(2)膨胀剂

利用加热过程中的物相反应，产生膨胀来抵消干燥和烧结过程产生的收缩，降低显气孔率，提高体积密度。常见的膨胀剂有石英、蓝晶石和红柱石等。

(3)烧结助剂

理论上，改善材料烧结性能的途径有固相烧结、液相烧结和反应烧结。固相烧结和反应烧结是较理想的烧结方式，通常不会影响材料的高温性能，反而能强化基质。而液相烧结，由于高温下产生的液相，可能降低热态强度和抵抗渣铁侵蚀的性能，即烧结初期产生液相，促进烧结，最终液相消失，形成高熔点物相，如果能利用“间接液相烧结”原理，那么这种液相烧结方式也是较理想的。

烧结助剂的种类较多，不定形耐火材料用助烧剂有α-Al2O3、硼酸、硅灰、粘土、长石、金属Si粉、SiO2微粉和稀土氧化物等。大部分烧结助剂是低熔点物质，影响炮泥抗侵蚀性能。近些年来，为了促进烧结或改善炮泥显微结构和抗侵蚀性，通常在炮泥中加入氮化硅或氮化硅铁等。通过下列反应改善炮泥的显微结构和抗侵蚀性能：

通过以上反应，基质中生成SiC、AlN等，改善了显微结构。生成的Fe为SiC生成的催化剂，促进SiC结合相的生成。另一方面，由于反应放出N2和CO，阻止渣的渗入，提高了抗侵蚀性能。但氮化硅铁的加入量并非越多越好，有文献指出，加入量不宜超过10%。

(4)抗氧化剂和提高炮泥强度的树脂粉。

树脂粉的加入提高残碳结合相，形成均质和非均质炭结合，残炭率可达85%，加热时，树脂粉软化并转移到气孔中，保证炮泥的最终强度。另外可以产生还原气氛，抑制其他炭质原料氧化，抗氧化性较好。

《高炉出铁口用炮泥及其制备方法》所述炮泥的原料包括工业级刚玉颗粒和/或细粉、碳化硅颗粒和/或细粉、焦炭粉、粘土细粉、沥青粉和SiC/Al₂O₃/C复合粉体，该SiC/Al₂O₃/C复合粉体由粉煤灰和/或煤矸石经高温碳热还原合成得到，且所述炮泥以焦油作为结合剂。

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