均化矾土在无水炮泥中的应用

  强化冶炼和高炉长寿化项目已成为目前现代高炉生产的主要工作。在高炉长寿化方面，日常出铁用炮泥对高炉炉缸的维护起到很好的作用，而强化冶炼和高炉长寿工作又对出铁口用炮泥提出了日益苛刻的要求，为满足这些要求出铁口炮泥必须具备的特性如表1所示。

  在上述要求中，保护炉缸对高炉长寿化工作具有重要意义，为此必须要求炮泥在平顺出铁的同时还能维持稳定且足够的铁口深度，以减轻出铁口周围炉缸炭砖的损毁，从而达到保护炉缸的目的。目前炮泥供应商通过提升原料品位和高效外加剂的引入等手段来提升炮泥性能以满足高炉出铁的要求。但这些技术措施的应用提高了高性能炮泥的技术成本，降低了其性价比。均化矾土产品化学成分和矿相较稳定，鉴于此，利用均化矾土取代高性能无水炮泥中高价格的棕刚玉以提升其性价比。本试验选取阳泉通达公司生产的均化矾土产品TD－SCM80、TD－SCM85、TD－SC88及TD－SC90共4种，按照试验配方等量配置到无水炮泥中，代替棕刚玉原料。通过实验室性能指标的检测与对比样(添加棕刚玉)进行比较，并通过工业试验加以验证。

  基础试验

  1.均化矾土原料和棕刚玉的指标对比

  从表2可以看出均化矾土原料和棕刚玉（以下简称BC）在Al2O3、Fe2O3、∑K2O+Na2O及吸水率方面有较大差距，而Fe2O3、∑K2O+Na2O及吸水率等指标对无水炮泥的性能有较大影响。

  2.结合剂加入量的影响

  原料的吸水率对无水炮泥结合剂的加入量有显著影响。随着吸水率的提高，无水炮泥结合剂加入量也随之增加，这与耐火浇注料的规律类似。结合剂加入量的增加导致了无水炮泥显气孔率的增加，这有利于炮泥开口性能的提高。

  3.不同原料对炮泥烧结性能的影响

  试验考察了均化矾土SCM80、SCM85、SC88、SC90及BC对炮泥烧结性能的影响。炮泥的烧结性能影响无水炮泥在使用中拔炮时间的长短和开口性能，对高炉出铁堵口的安全性有较大影响。

  检测1400℃×3hrs煅烧（埋碳）后无水炮泥的耐压强度和抗折强度，可以看出不同原料对烧结强度有较大的影响。随着原料中Fe2O3、∑K2O+Na2O的增加，试样的烧结强度增大，由此可以看出其烧结性也得到提高。通过对试样断口的分析，发现添加SCM80、SCM85的试样，其断面有部分颗粒已发生断裂，基质和颗粒结合紧密；另外添加SC88和SC90试样的断面其基质和颗粒结合都较紧密，而添加棕刚玉的试样颗粒未发生断裂，且断面基质和颗粒结合较疏松。从无水炮泥的使用要求看，烧结强度的增大，可能会使炮泥的开口性能变差，这有待工业试验的验证。

  从上述试验中，可以看出添加提质矾土基原料的无水炮泥试样，表现出了与添加棕刚玉试样相接近的性能。

  工业试验

  考虑到不同炉容对炮泥要求的不同，将添加SCM80和SCM85均化矾土的炮泥分别在1800m3、2200m3高炉上进行试验。

  同种炮泥试验批量为10吨一批，在同一高炉上不同出铁口与常规炮泥同时使用，进行效果评价。

  1.800m³高炉的试验结果

  添加SCM80炮泥在J厂1800m3高炉进行试验。该高炉2010年11月投产，高炉有效容积1800m³，有效利用系数目前达到2.4。每个出铁场的主要设备有一台YP4000T液压泥炮、一台KJ3500全液压开铁口机，泥炮泥缸有效容积0.28m³，最大打泥压力190bar；开口机最大开口深度3.5m，钻头直径40~70mm，正常工作倾角10°。试验时该高炉日平均出铁次数12~14次，平均出铁时间100分钟，铁口深度2.9米。

  在SCM80-1800试验过程中，打泥平稳，拔炮时间15分钟，相对于常规炮泥，开口稍显费时，平均钻杆消耗1.7根；出铁时间平均98分钟，铁口深度2.8~3.0m，与常规炮泥相当。

  从试验结果看，SCM80-1800与常规炮泥C1800的出铁时间差距微小，铁口深度基本保持同样水平，SCM80-1800可以满足目前高炉使用要求。

  2.200m³高炉的试验结果

  添加SCM85的炮泥在H厂2200m3高炉进行了试验。该高炉有效容积2200m3，有效利用系数2.4。试验时高炉风量3950m³/min，风压410kPa，顶压230kPa，热风炉风温稳定在1250℃，日均产量5200t。出铁场设有液压泥炮及全液压开口机，泥炮最大打泥压力250bar，正常打泥压力180bar；钻头直径50~55mm。该高炉目前日均出铁次数11~12次，平均出铁时间110分钟，平均铁口深度3.0m。

  在SCM2200的试验过程中，打泥平稳，开口强度适中，出铁时间平均112分钟，铁口深度3.0~3.3m，与常规炮泥C2200相当，可以满足现场使用要求。

  选用阳泉通达公司生产的均化矾土可以代替高性能无水炮泥中的棕刚玉颗粒，并不降低其使用性能，在实际工业试用中取得了与常规炮泥相当的效果，因此在高性能炮泥的原料选用中可以采用质量稳定的均化矾土，而且有助于提高其性价比。相对于天然高品位矾土而言，均化矾土质量相对稳定，可避免因矾土质量的波动引起的炮泥质量问题，对炮泥质量的稳定有很大裨益；另外从可持续发展的观点看，均化矾土的推广应用有助于保护日益贫乏的矾土资源。