一种新型环保抑尘引流砂及其制备方法与流程

一种新型环保抑尘引流砂及其制备方法
1.技术领域
2.本发明属于钢铁冶炼铸造技术领域，特别涉及一种新型环保抑尘引流砂及其制备方法。
3.

背景技术：

4.随着我国工业化的发展，对优质钢的需求不断增长。同时，随着国家对环境质量更加重视，对钢厂污染问题的监管更加严格，对炼钢过程的环保性也提出了更高的要求。在钢包精炼过程中，钢包引流砂的作用十分重要，引流砂性能是影响钢包自动开浇率的主要因素之一。优质的引流砂可以大幅提高连铸生产效率，降低精炼能耗，提高钢厂竞争力。
5.现有技术中，引流砂主要有硅质、铬质、镁质、锆质之分。其中，硅质引流砂虽然廉价，但是自动开浇率低，严重影响了连铸工艺的生产效率和高品质钢种的发展。引流砂的矿物组成、粒度组成、添加剂和含水量均会影响引流砂的烧结性能，进而影响钢包自动开浇率。引流砂的烧结性能过高或过低，对钢包自动开浇率均有影响，烧结性能主要体现在两方面：使用过程中的流动性能以及高温下的抗钢水渗透性能。引流砂在使用过程中的流动性能要求钢包热修完毕后，操作工人加砂时，引流砂能够快速流入水口内，并在水口座砖上形成馒头状凸起，这一凸起能够有效地阻碍钢水渗透；打开滑板后，引流砂未烧结层由于自重能够快速流出，利于烧结层在钢水静压力下自动破裂，便于钢包自动开浇。引流砂在高温下的抗钢水渗透性能要求引流砂能够快速形成烧结层，且烧结层气孔率小，能够有效地阻碍钢水渗透，避免由于水口内部温度低形成较高强度的钢砂混凝体，有利于钢包自动开浇。
6.此外，现有的引流砂无论矿物组成，都存在使用过程中冒黑烟粉尘大的问题，不但对操作工人的健康造成不良影响，且容易污染环境。
7.

技术实现要素：

8.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种新型环保抑尘引流砂及其制备方法，通过特殊的石英砂粒度组合，且经过特殊方法制备并添加密度聚乙烯颗粒，使得本发明的引流砂具有优良的烧结性能，使用时具有良好的流动性能，且无黑烟、不扬尘；在高温下能够快速烧结，且抗钢水渗透性能优良，避免烧结层过厚而导致自动开浇率低。
9.为了达到上述目的，在第一个方面，本发明提供了一种新型环保抑尘引流砂，以重量计，包括以下组分：石英砂：92~104份；碳黑粉末：2~4份；低密度聚乙烯（ldpe）颗粒：3~6份；其中，至少部分的碳黑粉末被吸附在低密度聚乙烯颗粒表面或分散在低密度聚乙烯颗
粒中。
10.进一步地，其中石英砂按粒径大小，以重量计，组成如下：100~60目：1~2份；60~32目：12~16份；32~18目：75~80份；18~10目：4~6份。
11.上述粒度配比是发明人经长期试验所得，其兼顾了引流砂的流动性能以及烧结性能。石英砂的粒度组成对于引流砂的品质而言非常重要，合适的粒度配比能够在保证引流砂流动性能的同时，还能做到引流砂能够快速形成烧结层，且烧结层气孔率小，能够有效地阻碍钢水渗透。
12.进一步地，碳黑粉末的平均粒径小于1微米，一般商用碳黑粉末的平均粒径在10~500纳米之间，远小于石英砂的粒径，因此本发明对于碳黑粉末的平均粒径的具体值并无特别要求，采用一般商用碳黑粉末即可。由于碳黑粉末粒径小、重量轻，在使用过程中极易造成冒黑烟及粉尘大的问题。
13.进一步地，低密度聚乙烯颗粒的平均粒径大小为60~40目，熔点为110~120℃。
14.进一步地，低密度聚乙烯颗粒与碳黑粉末的重量比为1~2:1，优选为1.5:1。
15.在第二个方面，本发明提供了一种上述新型环保抑尘引流砂的制备方法，包括以下步骤：步骤s1：以重量计，分别称取100~60目石英砂1~2份、60~32目石英砂12~16份、32~18目石英砂75~80份、18~10目石英砂4~6份、碳黑粉末2~4份、60~40目低密度聚乙烯颗粒3~6份；步骤s2：将100~60目石英砂、碳黑粉末以及60~40目低密度聚乙烯颗粒放入可加热搅拌机中，在110~115℃下充分搅拌均匀；步骤s3：再将60~32目石英砂、32~18目石英砂、18~10目石英砂加入上述可加热的搅拌机中，在100~105℃下充分搅拌均匀并干燥（搅拌起到干燥的作用，搅拌过程即为干燥过程）。
16.进一步地，在步骤s1之前，还可以包括步骤s0：分别采用10目、18目、32目、60目以及100目的筛网对石英砂的粒径进行筛选，得到18~10目、32~18目、60~32目、100~60目以及100目以下等不同粒径的石英砂。
17.进一步地，步骤s2中的搅拌时间为1~2小时。在本步骤中，由于搅拌温度在低密度聚乙烯颗粒的熔点附近，低密度聚乙烯颗粒并不会融化，但是其表面会发生软化，从而将大多数的石英砂和碳黑粉末吸附在其表面，从而达到抑制扬尘的目的。此外，低密度聚乙烯颗粒的粒径大小也非常关键，发明人经过长期试验确定60~40目的低密度聚乙烯颗粒与其他组分配合最好，能够达到最好的烧结性能。
18.进一步地，步骤s3中的搅拌时间为2~3小时。
19.在第三个方面，本发明提供了另一种上述新型环保抑尘引流砂的制备方法，包括以下步骤：步骤s1：以重量计，分别称取100~60目石英砂1~2份、60~32目石英砂12~16份、32~18目石英砂75~80份、18~10目石英砂4~6份、碳黑粉末2~4份、低密度聚乙烯3~6份；
步骤s2：将碳黑粉末和低密度聚乙烯放入可加热搅拌机中，在150~200℃下充分搅拌均匀；然后将搅拌后的混合物放入制粒机中，制成60~40目的混合物颗粒；步骤s3：将上述混合物颗粒、100~60目石英砂、60~32目石英砂、32~18目石英砂、18~10目石英砂加入可加热的搅拌机中，在100~105℃下充分搅拌均匀并干燥。
20.进一步地，在步骤s1之前，还可以包括步骤s0：分别采用10目、18目、32目、60目以及100目的筛网对石英砂的粒径进行筛选，得到18~10目、18~10目、60~32目、100~60目以及100目以下等不同粒径的石英砂。
21.进一步地，步骤s2中的搅拌时间为1~2小时。
22.进一步地，步骤s2中的搅拌温度优选为160~180℃，更优选为165~175℃。在本步骤中，初始的低密度聚乙烯无需为颗粒形态，这是由于搅拌温度在低密度聚乙烯的熔点以上，处于其加工温度区间，低密度聚乙烯将会融化并与碳黑粉末完全融合，碳黑粉末完全分散在低密度聚乙烯，从而达到抑制扬尘的目的。
23.进一步地，步骤s2中的搅拌在惰性气氛下进行，例如氮气气氛，但是在空气下搅拌也是可以的。
24.进一步地，步骤s3中的搅拌时间为2~3小时。
25.本发明的有益技术效果至少表现在以下方面：（1）本发明引流砂属于硅质引流砂，其成分简单，价格廉价，制备简便。其中，石英砂采用了特殊的粒度组合，经发明人长期实践表明，该粒度组合的引流砂具有优良的烧结性能，使用时具有良好的流动性能，且无黑烟、不扬尘；在高温下能够快速烧结，且抗钢水渗透性能优良，避免烧结层过厚而导致自动开浇率低。
26.（2）本发明在无机的硅质引流砂体系中创新地加入有机的、热塑性的低密度聚乙烯颗粒，据发明人所知现有技术中尚没有这种做法。这是因为传统观点认为，热塑性的低密度聚乙烯在接触高温的钢水时会融化，将石英砂黏连在一起，从而影响引流砂的流动性。然而，发明人发现，由于低密度聚乙烯颗粒的粒径较小，且含量较低，其在接触高温的钢水时会迅速碳化，并不会十分显著地影响引流砂的流动性。另一方面，低密度聚乙烯从接触高温钢水到其碳化的一段时间内，虽然仅仅是一瞬间，却能够起到促进引流砂迅速烧结并增加其抗钢水渗透性能，从而提高引流砂的烧结性能。再加上低密度聚乙烯成本低廉，仅仅通过添加少量廉价的低密度聚乙烯就能显著地提高自动开浇率，足以证明本发明具有十分可观的经济效益。
27.附图说明
28.图1是本发明实施例1的制备方法的流程示意图；图2是本发明实施例17的制备方法的流程示意图；图3是本发明实施例及对比例的引流砂的安息角测量数据图。
29.具体实施方式
30.下面对本发明的实施例作详细说明，下述的实施例在以本发明技术方案为前提下
进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
31.实施例1在一个较佳实施例中，本发明的新型环保抑尘引流砂，以重量计，包括以下组分：100~60目石英砂1份；60~32目石英砂12份；32~18目石英砂75份；18~10目石英砂4份；碳黑粉末2份；60目低密度聚乙烯颗粒3份。
32.实施例1的新型环保抑尘引流砂的制备方法，包括以下步骤：步骤s0：分别采用10目、18目、32目、60目以及100目的筛网对石英砂的粒径进行筛选，得到18~10目、32~18目、60~32目、100~60目以及100目以下等不同粒径的石英砂；步骤s1：以重量计，分别称取100~60目石英砂1份、60~32目石英砂12份、32~18目石英砂75份、18~10目石英砂4份、碳黑粉末2份、60目低密度聚乙烯颗粒3份；步骤s2：将100~60目石英砂、碳黑粉末以及60目低密度聚乙烯颗粒放入可加热搅拌机中，在110℃下充分搅拌1小时；步骤s3：再将60~32目石英砂、32~18目石英砂、18~10目石英砂加入上述可加热的搅拌机中，在105℃下充分搅拌干燥2小时。
33.实施例2-16实施例2-16与实施例1的制备方法基本相同，其不同点在于，实施例2-16的引流砂组分以及低密度聚乙烯颗粒的粒径如下表所示：实施例17实施例17的新型环保抑尘引流砂，以重量计，包括以下组分：100~60目石英砂1份；60~32目石英砂12份；32~18目石英砂75份；18~10目石英砂4份；碳黑粉末2份；低密度聚乙烯颗粒3份。
34.实施例17的新型环保抑尘引流砂的制备方法，包括以下步骤：步骤s1：以重量计，分别称取100~60目石英砂1份、60~32目石英砂12份、32~18目石英砂75份、18~10目石英砂4份、碳黑粉末2份、低密度聚乙烯3份；步骤s2：将碳黑粉末和低密度聚乙烯颗粒放入可加热搅拌机中，在170℃下充分搅拌均匀；然后将混合物放入制粒机中，制成60目的混合物颗粒；步骤s3：将上述混合物颗粒、100~60目石英砂、60~32目石英砂、32~18目石英砂、18~10目石英砂加入可加热的搅拌机中，在105℃下充分搅拌均匀并干燥。
35.实施例18-32实施例18-32与实施例17的制备方法基本相同，其不同点在于，实施例18-16的引流砂组分以及制成混合物颗粒的目数如下表所示：对比例1对比例1的尘引流砂，以重量计，包括以下组分：100~60目石英砂1份；60~32目石英砂12份；32~18目石英砂75份；18~10目石英砂4份；碳黑粉末2份。
36.对比例1的新型环保抑尘引流砂的制备方法，包括以下步骤：步骤s1：以重量计，分别称取100~60目石英砂1份、60~32目石英砂12份、32~18目石英砂75份、18~10目石英砂4份、碳黑粉末2份；步骤s2：将上述各组分加入可加热的搅拌机中，在105℃下充分搅拌干燥2小时。
37.对比例2对比例2与对比例1的制备方法基本相同，其不同点在于，对比例2的引流砂组分如下：100~60目石英砂2份；60~32目石英砂16份；32~18目石英砂80份；18~10目石英砂6份；碳黑粉末4份。
38.为了测试以上各实施例和对比例的引流砂的流动性，分别用各实施例和对比例的
引流砂装满2升的料斗，在刚干燥完（约100℃）的情况下以及冷却至常温后，从1米的高度倾倒至地面，形成砂堆，测量其安息角，结果如图3所示，其中横坐标1-32对应实施例1-32，横坐标33-34对应对比例1-2。
39.图3的安息角数据表明，在常温下，低密度聚乙烯的加入并未显著改变引流砂的流动性，而且低密度聚乙烯的粒径越大，影响越小；而在100℃下，低密度聚乙烯的加入确实会稍稍降低引流砂的流动性，且低密度聚乙烯的粒径越大，降低越大，这一点竟然与常温时的表现相反。
40.为了测试各实施例和对比例的引流砂的自动开浇率，申请人选取对比例1、2（在本发明之前申请人实践中实际使用的配方）以及实施例1、4、5、8、9、12、13、16、17、20、21、24、25、28、29、32的引流砂投入实际生产中，经过长期实践，统计其自动开浇率，结果如下表所示：由以上实施例和对比例的引流砂的自动开浇率数据可见，采用本发明的技术方案，引流砂的自动开浇率能够得到显著改善，均达到了98%以上，其中多组方案更是达到了100%。如选取其中低密度聚乙烯用量较少的方案，例如实施例1、9、21、29，可以进一步提高经济效益。
41.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。