一种危废焚烧炉用耐火浇注料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种廉价的回收耐材及其制备方法，具体涉及一种铁沟再生料的危废焚烧炉用耐火浇注料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来随着我国的工业化进程的逐渐加快，随之而来的就是工业化进程快带来的一系列负面问题，对人们也产生了一些负面的影响。越来越多的危险的废弃物质出现，严重的影响了人们的日常生活，同时也给生态环境造成了负担。现阶段的我国处理危险废弃物质通常采用焚烧的解决方法，焚烧法因其具有处理范围广、处理量达、焚毁率高、安全可靠和可长期持续运行等特点，被国内外广泛应用。焚烧法是一种高温热处理技术，危险废物通过焚烧处理可实现无害化、减量化和资源化，世界各国为实现“综合的垃圾经济”所做的努力越来越多，这一概念的主要内容是避免产生垃圾和重新利用危废垃圾，西方一些国家对危废垃圾处理所做的努力取得了显著成绩，研究开发了各种处理危废垃圾的方法：生物处理、热处理以及生物处理和热处理相结合，比较研究各种危废垃圾处理的方法，目前还没有哪一种技术能够代替焚烧法，该法具有有效破坏危废中的有毒有害成分，减容量大，处理及时、无害化程度高且可以回收热能等一系列优点，有利于危废物的最终安全处置，已经成为发达国家处理危废垃圾的主要方式，国外用于处理危废物的焚烧技术已经相当成熟，许多不同型式的危废焚烧炉已经发展出来，各国政府正积极促进对多种类型危废物具有综合处置能力的大型危废物集中处置设施的发展，过去几年中，全球危废焚烧炉市场发展稳定，2015年至2019年平均增长率为1.43％，2019年危废垃圾焚烧炉产量约为6723台，到2026年预计将达到7440台左右，危废焚烧炉综合焚烧处置设施建设数量持续上升。工业危废种类繁多如：废渣、废液、污泥、油泥、活性炭等、成分复杂、区域差异化严重，处理不当会带来一系列民生和社会问题，利用高温焚烧是危废安全处置和减容化的有效途径，危废焚烧炉不定形耐材使用寿命短易损毁导致停窑，因此需要一种创新优化、绿色环保、高效耐用的不定形耐材。
3.危废焚烧炉处理的工业危废品主要含有s、cl、p、卤素材料、氟化物、无机盐等一些化学物料，同时处理一些废液、废渣，物理特性复杂、酸碱性强。炉子的温度一般为1100℃，高温区达到1350℃以上，焚烧处理过程化学反应复杂，因此对耐材的熔蚀磨损十分严重。
4.随着危废垃圾焚烧炉的连续化、资源化、自动化，危废焚烧炉耐火材料的使用也发生了巨大的变化，目前以不定形耐火材料的使用占多数，日本约占75％左右，我国焚烧炉耐材以洛耐院生产为主，炉衬用不定形耐材开发技术，日本走在了前列，他们采用使用温度从低温到1800℃的各种喷涂可塑料，还有高强度磷酸盐结合和轻质隔热可塑料为主，而当在熔融侵蚀1250-1350℃条件下，一些国家采用a
l2o3-sic质低水泥浇注料作为危废焚烧炉内衬，还有高铝质耐材浇注料、铬刚玉制品浇注料，随着我国危废垃圾焚烧炉的发展，就非常需要开发一种高效、经济的危废焚烧炉内衬用不定形耐材来延长其使用寿命，降低其成本，提高其经济效益，达到更环保的要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种铁沟再生料的危废焚烧炉用耐火浇注料及其制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的：
6.本发明提供了一种危废焚烧炉用耐火浇注料，其原料按重量份计，包括如下组分：
[0007][0008]
优选地，所述铁沟再生料选自刚玉颗粒、碳化硅颗粒、碳化硅粉或氧化铝粉中的至少一种；所述铁沟再生料要进行预处理。所述铁沟再生料的粒径规格≤5mm，所述粒径规格可以为0-1mm、1-3mm、3-5mm。区间筛分含量≥85％；al2o3含量≥75-80％；fe2o3含量≤1.0％；sio2含量≤6％；sic含量≥8％。
[0009]
优选地，所述矾土粉中，粒径规格为180-200目，区间筛分含量≥90％；al2o3含量≥85％；fe2o3含量≤2％。
[0010]
优选地，所述氧化铝粉中，粒径规格为1-1.2um，所述粒径规格可以为1-1.2um、1-1.1um、1.1-1.2um等，al2o3含量≥98.5％，fe和si的总含量≤0.05，优选地，fe2o3≤0.03％，sio2≤0.02％；
[0011]
优选地，所述蓝晶石中，粒径规格为35-65目，所述粒径规格可以为35-45目、45-55目、或55-65目等，al2o3含量≥59％，fe2o3含量≤1.0；
[0012]
优选地，所述硅微粉中，sio2含量≥92％；粒径为-2μ硅微粉的型号可以是硅微粉920μ，即sio2含量≥92wt％，粒径为1.2μm-2μm。
[0013]
优选地，所述石英砂中，粒径规格为70-140目，sio2含量≥99％。
[0014]
优选地，所述锆英粉中，粒径规格＜0.074mm，zro2含量≥63.0％，sio2含量≥31.0％。
[0015]
优选地，所述减水剂为三聚磷酸钠和m-100，m-100与三聚磷酸钠的重量比为1：1-1：1.5；
[0016]
优选地，所述缓凝剂为硼酸，m-100为日本分散剂迈地100。
[0017]
优选地，所述防爆剂为有机纤维，所述防爆剂为水溶性有机纤维聚乙烯醇超短纤维，所述规格为水溶性，有机纤维在85℃水中全溶，长度为3-5mm。
[0018]
优选地，所述结合剂为烧结水泥为拉法基水泥和高铝酸盐水泥，所述拉法基水泥指标为：al2o3含量≥68wt％、fe2o3含量≤0.2wt％，粒度为180-200目，1天抗折强度≥5mpa，1天抗压强度≥30mpa；所述高铝酸盐水泥指标为：al2o3含量≥75wt％，粒度为180-200目，3天抗折强度≥5mpa，3天抗压强度≥30mpa。
[0019]
本发明第二方面提供了以上所述危废焚烧炉用耐火浇注料的制备方法，按照权利要求1-5任一所述的一种危废焚烧炉用耐火浇注料的制备方法，包括以下步骤：
[0020]
d1)对出铁沟废料进行预处理，以提供铁沟再生料；
[0021]
d2)按配比取各组分进行混炼，以提供危废焚烧炉用耐火浇注料。
[0022]
优选地，步骤d1)中，所述预处理包括拣选、除杂、第一次磁选、酸洗、静置、第二次磁选、水洗、干燥、研磨、整形，第一次磁选装置可为干式除铁机，第二次磁选的装置可为湿式除铁机，本发明中，以上的预处理操作都是本领域常规的操作。
[0023]
优选地，所述静置时间为24h～48h。
[0024]
优选地，所述第二次磁选装置为湿式磁选机。
[0025]
优选地，步骤d2)中，所述混炼在混炼机中进行，所述混炼的时间为170-200s。
[0026]
本发明具的有益效果如下：
[0027]
1)本发明提供一种铁沟再生料的危废焚烧炉用耐火浇注料及其制备方法，本发明是以高炉出铁沟在使用后进行预处理再破碎回收的颗粒料主要材料掺入比例60-75％，掺入比例高，替代料原有高铝矾土、刚玉等自然资源，取得了降低成本、性能相近的产品，是一种环保产品，通过与锆英粉、氧化铝粉、矾土粉、石英砂、蓝晶石、硅微粉、添加剂复配技术获得具有工艺简单、节约资源和环境友好的特点，所制得的危废焚烧炉用耐火浇注料耐压强度高、热震稳定性好、使用温度高、抗化学腐蚀性好、抗酸碱侵蚀性强、使用寿命长。本发明充分利用了废旧材料，大幅降低本发明的综合成本，用再生材料替代原料，材料加水量有所增加，通过氧化铝超微粉和硅微粉调节材料的流动性能，使材料致密化，降低显气孔率，满足施工要求。
[0028]
2)本发明提供一种工艺简单、节约资源和环境友好的利用铁沟再生料制备危废焚烧炉用耐火浇注料的方法；用该法所制备的耐火浇注料耐压强度高、热震稳定性好、使用温度高、抗化学腐蚀性好、抗酸碱侵蚀性强、导热系数低、使用寿命长特点。再生颗粒本身就含有碳化硅含量，充分利用铁沟再生料中稳定的刚玉相和莫来石相，提高了产品的耐冲刷性能和热震稳定性能；通过加入锆英粉，由于铁沟再生料杂质成分低，降低锆英石的分解温度，扩散至液相中的锆离子提高高温下液相的黏度，增强了炉衬材料的抗碱侵蚀性能，锆英粉属红外遮蔽剂，红外遮蔽效应降低了炉衬材料的高温热传导，提高了垃圾焚烧炉的热效率，降低了危废焚烧炉能源消耗；同时加入适量蓝晶石补偿浇注料因烧结产生的收缩，提高材料的高温体积稳定性，能较好抵抗由热震引起的裂纹扩展，对提高材料的强度和抗热震性有利；材料中加入一定量的石英砂，提高材料耐酸腐蚀和化学稳定性能。
具体实施方式
[0029]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0030]
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
[0031]
一种危废焚烧炉用耐火浇注料，其原料按重量份计，包括如下组分：
[0032][0033][0034]
优选地，所述铁沟再生料要进行预处理。所述铁沟再生料的粒径规格≤5mm，所述粒径规格可以为0-1mm、1-3mm、3-5mm。区间筛分含量≥85％；al2o3含量≥75-80％；fe2o3含量≤1.0％；sio2含量≤6％；sic含量≥8％。
[0035]
铁沟再生料是一种廉价的回收耐材，是出铁沟原料在使用后作为废料进行再破碎回收的颗粒料，这种回收耐材的主要成分是刚玉颗粒、碳化硅颗粒和碳化硅粉与氧化铝粉形成的假颗粒。由于回收料是出铁沟用下来的材料进行破碎，里面含有有刚玉、碳化硅等颗粒，不是刚玉纯颗粒，碳化硅纯颗粒，所以叫它假颗粒。使用前要经过一定的预处理：通过拣选，切除渣铁变质层和表面杂质物后破碎，通过在磁选机中磁选除去其中夹杂的铁，得到的再生粗料浸泡至酸洗溶液中，静置24-48h后，在湿式磁选机中进行第二次磁选，再经水洗、干燥、研磨、整形后制得铁沟再生料，经过整形减少再生料中的假颗粒后用于使用。将铁沟解体后的废料资源化，运用绿色设计技术对回收废料的生命周期进行重新的设计与安排，要求其符合环境保护要求，对生态环境无害，资源与能源得到最有效地消耗配置。
[0036]
优选地，所述矾土粉中，粒径规格为180-200目，区间筛分含量≥90％；a
l2
o3含量≥85％；fe2o3含量≤2％。
[0037]
优选地，所述氧化铝粉中，粒径规格为1-1.2um，所述粒径规格可以为1-1.2um、1-1.1um、1.1-1.2um等，al2o3含量≥98.5％，fe和si的总含量≤0.05，优选地，fe2o3≤0.03％，sio2≤0.02％；
[0038]
优选地，所述蓝晶石中，粒径规格为35目-65目，所述粒径规格可以为35-45目、45-55目、或55-65目等，al2o3含量≥59％，fe2o3含量≤1.0；
[0039]
优选地，所述硅微粉中，sio2含量≥92％；
[0040]
优选地，所述石英砂中，粒径规格为70-140目，sio2含量≥99％；
[0041]
优选地，所述锆英粉中，粒径规格＜0.074mm，zro2含量≥63.0％，sio2含量≥31.0％。
[0042]
优选地，所述减水剂为三聚磷酸钠和m-100，m-100与三聚磷酸钠的重量比为1：1-1：1.5；
[0043]
优选地，所述缓凝剂为硼酸；
[0044]
优选地，所述防爆剂为有机纤维。
[0045]
实施例1
[0046]
对铁沟原料进行预处理：通过拣选，切除渣铁变质层和表面杂质物后破碎，通过在干式磁选机中磁选除去其中夹杂的铁，得到的再生粗料浸泡至酸洗溶液中，静置24h～48h后，在机中进行第二次湿式磁选，再经水洗、干燥、研磨、整形后制得铁沟再生料，经过整形减少再生料中的假颗粒后用于使用。在主控台称量分散剂等小料设置配方，启动计量设备，准确称量各物料至中间称量料仓后进入输送系统；由输送系统经提升料斗进入混炼机混炼，并由小料投放口投放小料进行混炼，混炼时间为秒，得到样品1。
[0047]
实施例2
[0048]
对铁沟原料进行预处理：通过拣选，切除渣铁变质层和表面杂质物后破碎，通过在干式磁选机中磁选除去其中夹杂的铁，得到的再生粗料浸泡至酸洗溶液中，静置24h～48h后，在机中进行第二次湿式磁选，再经水洗、干燥、研磨、整形后制得铁沟再生料，经过整形减少再生料中的假颗粒后用于使用。在主控台称量分散剂等小料设置配方，启动计量设备，准确称量各物料至中间称量料仓后进入输送系统；由输送系统经提升料斗进入混炼机混炼，并由小料投放口投放小料进行混炼，混炼时间为秒，得到样品2。
[0049]
实施例3
[0050]
对铁沟原料进行预处理：通过拣选，切除渣铁变质层和表面杂质物后破碎，通过在干式磁选机中磁选除去其中夹杂的铁，得到的再生粗料浸泡至酸洗溶液中，静置24h～48h后，在机中进行第二次湿式磁选，再经水洗、干燥、研磨、整形后制得铁沟再生料，经过整形减少再生料中的假颗粒后用于使用。在主控台称量分散剂等小料设置配方，启动计量设备，准确称量各物料至中间称量料仓后进入输送系统；由输送系统经提升料斗进入混炼机混炼，并由小料投放口投放小料进行混炼，混炼时间为秒，得到样品3。
[0051]
实施例4
[0052]
在主控台称量分散剂等小料设置配方，启动计量设备，准确称量各物料至中间称量料仓后进入输送系统；由输送系统经提升料斗进入混炼机混炼，并由小料投放口投放小料进行混炼，混炼时间为秒，得到对比例样品4。
[0053]
本发明实施1-4中具体配方按重量如表1：
[0054]
表1实施1-4中具体配方
[0055]
[0056][0057]
实施例5
[0058]
将实施例1、实施例2、实施例3、对比例以铁沟再生料、蓝晶石、石英砂、矾土细粉、氧化铝粉、锆英细粉、硅微粉、与铝酸盐水泥为原料，再外加所述原料(实例1、2、3 5.5wt％、对比例5.0wt％)的水，混合，搅拌2～3min，浇注成型；然后在110℃条件下干燥24h，在1300℃条件下保温2～3h，即得垃圾焚烧炉用耐火浇注料对体积密度、线变化率、抗折强度、抗压强度进行测量并比较，结果如表2所示：
[0059]
表2实施例1-4中测试结果
[0060][0061]
从以上结果看，采用铁沟再生料制备的危废焚烧炉用耐火浇注料，在化学成分、常温强度、高温强度、耐酸性等数据上表现优良。由于配方中铁沟再生料掺入比例60-75％，大幅降低本发明的综合成本，与对比例全用高铝矾土骨料加入碳化硅细粉配方来看，替代后性能指标均符合标准要求，并且强度指标相近；使用铁沟再生料通过氧化铝超微粉和硅微粉调节材料的流动性能，虽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。材料耐酸碱性能好，抗化学腐蚀性好、热震稳定性好、使用温度高、使用寿命长，满足危废焚烧炉处理工业危废品燃尽和有毒气体的充分分解，减轻烟气处理系统压力。
[0062][0063]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。