国内高炉炮泥发展现状
发布日期： 2020-06-04 09:42:53 阅读量（534） 作者：随着国民经济的快速发展，各行各业对钢铁的需求不断的受到刺激，我国已经成为一个钢铁大国，钢铁产量连续23年位居世界首位，2018年9.28亿吨。我国现在具备炼铁、炼钢能力的企业超过1200家，其容积大小不等，最大高炉为沙钢华盛，其容积为5860m3，但只有30家左右容积大于1000万吨的企业，产量之和占比70%，产业度较低。
近年来，随着铁生产技术的发展和进步，高炉不断向大容积长寿命化发展。不同体积的高炉最初采用高压，高风压，高熔体强度，富氧注入和高风量等技术。高炉在冶炼方面得到加强后，大多数高炉的日均铁数增加，从12次增加到15次。为达到快速出铁的目的，很多大型高炉出铁口由一个增加到四个，同时每天需要排出的渣铁量增多。如宝钢有两座四千立方米以上容积的高炉，日出铁量限额为一万吨，出渣量可达三千吨，出铁速度在每分钟六吨左右，每日消耗炮泥十二吨。
高炉用炮泥可根据结合剂的选择分为水基炮泥和无水炮泥。水基炮泥需要外加水，而无水炮泥的结合剂有焦油、蒽油、酚醛树脂和沥青，然后加入其他原料混练后成型。
中小型高炉一般采用单铁口出铁，日出铁15-18次，所用炮泥大部分为水基炮泥，这种炮泥体积密度通常较小，烧结性能差，收缩率高，抗渣铁侵蚀性差，易产生裂纹，铁口通道容易扩大，在出铁过程中炽热的焦炭易喷出，致使出铁不完全，影响高炉的正常生产。另外水基炮泥容易造成铁口深度不够，常被冲刷成喇叭状，对出铁口维护不利。当炮泥中水蒸发后，出铁口周围耐火材料会产生收缩和开裂，破坏高炉结构，降低高炉寿命，还会造成炉床碳砖氧化。但水基炮泥使用成本相对较低，经过配方改进后依然在使用，单耗在1.2kg/t。
为改善水基炮泥的质量，一般采用外加剂的形式。外加剂改变对炮泥的质量也发生一定程度的改变，采用不同的外加剂以满足高炉不同的应用条件。通常高炉所用的外加剂有增塑剂、润滑剂、膨胀剂和促进烧结及提高抗侵蚀的添加剂等。另外采取在炮泥中加减水剂、加入适量硅灰等措施，降低炮泥中的含水量，也能够改善炮泥的性能。但由于结合剂体系没有改变，没有从根本上解决问题，水基炮泥应用没有达到预期的效果。
水基炮泥的发展也不断趋向于高纯原料和高碳原料方向。减少水基炮泥中水的含量，降低气孔率，提高密度，改善低温烧结性能和耐磨性能，为新的研究目标。结合中小型高炉企业的实际生产境况，水基炮泥所用原料的出处应当更广阔和更合理，例如用冶金焦替代焦粉。
要满足大型高炉对铁口炮泥的质量要求，必须采用无水炮泥。无水炮泥一般由刚玉、碳化硅、焦粉、优质粘土等为主要原料，同时加入不同的添加剂，用蒽油、洗油、焦油、沥青和树脂作结合剂。树脂属于高分子聚合物，影响其硬化速度和粘度的因素很多，结合剂粘度和结合剂中固定碳含量对炮泥性能影响较大。邱海龙等认为不同种类焦油对炮泥可塑性影响较大，随着焦油中β树脂含量增加，炮泥可塑性提高。张亚彬等采用不同结合剂对炮泥性能的影响实施研究，发现随着结合剂粘度增大，炮泥维持相同塑性所需结合剂的量增加，存放时间也相应延长。
无水炮泥相对于水基炮泥，其抗侵蚀性提高，可使出铁时间延长，降低出铁次数。这由于无水炮泥原料优质高纯，以碳质原料为结合剂，另外在一些需高性能的特殊应用场合还加入非氧化物，李军希等对水基炮泥与无水炮泥性能对比研究时，发现无水炮泥的各项常温性能指标均优于水基炮泥。宝钢TA-4炮泥每次出铁时间可达120min，每天出铁10-11次，消耗量也由水基炮泥的1.2 kg/t降到无水炮泥的0.35kg/t。无水炮泥由于具有优良的性能，而逐渐取代水基炮泥。铁口的打开方式有钻孔法、插棒法等。无水炮泥的缺点是开口困难，宝钢采用插棒法开铁口，降低了炮泥单耗。在国内研制和应用上，宝钢做出了大量的工作，无水炮泥技术领先全国。
2003年，北京科技大学开发了新型无水炮泥，以自主开发的氮化硅铁作为耐火原料，解决了大型高炉烧结缓慢，开口困难等问题。由于氮化硅铁生产成本较高，黄朝晖、陈博等利用铁矿粉、石英粉、粉煤灰和钛铁矿粉等原料通过碳热还原氮化的方法制备 Fe-Sialon、Fe-Si3N4 和 Fe-Si3N4/TiN复合材料，并加入到无水炮泥中，可以提高无水炮泥抗侵蚀性能，并降低了生产成本。马钢采用北京瑞泰公司生产的RLTH501炮泥，取得了较好的实际效果。
原料粒度组成比例对无水炮泥质量有重要因素。组成中粗颗粒的比例增加，能够降低炮泥的挤出压力、降低加热后气孔率，可塑性提高，作业性好，但粗颗粒达到一定比例后，会出现随粗颗粒的比例增加的情况，气孔率增高，烧结性变差。细粉的加入有助于提高无水炮泥的烧结性能，目前配料正向细粉比例增多的方向发展，特别是微粉的加入。张君博等通过研究SiC粉和棕刚玉粉粒度对炮泥结构和性能的影响时，发现随着粒度直径的增加，炮泥可塑性增强，200℃烘干后强度增大，1450℃烧后强度减小。
特大型高炉冶炼强化后，对无水炮泥的要求会逐步提高。目前，国内研究人员对无水炮泥的研究也不断进行了尝试，研制了很多新型炮泥。主要在三个方面对炮泥进行改进：
(1)炮泥基础原料的种类和粒度：多采用优质高纯原料提高炮泥的烧结性和抗渣性，有的也采用复合料、均质料和改进废料。甘菲芳等采用SiC-C复合料取代炮泥主要原料SiC及焦炭粉，由于SiC原位生成和石墨的存在，炮泥的强度，抗氧化性、抗渣性得到提高。邱海龙等探究矾土均质料对炮泥的影响时，发现矾土均质料经过细磨均化等处理后，成份稳定均匀，气孔率较低，高温下莫来石相的生成强化基质结构。张金艳等探究废弃铝镁质耐火材料对炮泥性能的影响，发现引入废弃回收料后，变换焦炭、黏土、沥青等加入量后，除线变化率波动比较大之外，不会引起强度等指标较大变化。
(2)炮泥结合剂：由焦油、沥青和酚醛树脂等污染较大的结合剂逐渐向环境友好型的环保结合剂方向发展。王凌云等对结合剂的加入量对环保炮泥性能的影响进行了探究，随着结合剂加入量的提高，炮泥马夏值、体积密度、耐压强度、高温抗折强度以及抗渣性能降低，显气孔率增加。范咏莲等认为沥青高的软化点有助于提高炮泥中高温强度。梁向荣等认为随着高温沥青加入量的提高，炮泥的烧结性能明显提高。
(3)炮泥添加剂：添加更多氧化物和非氧化物，提高炮泥的基本性能。有的还添加了一些特殊原料到炮泥配方中，如含钛炮泥等。
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