徐平坤

　　隨著高爐朝大型化、冶煉不斷強化、高風壓及低爐次方向發展，對炮泥的質量要求越來越高，而從環保的角度

，要求炮泥在堵鐵口時不冒煙
，鐵口周邊氣體中不含苯。

　　炮泥是由骨料、粉料
、結合劑和液體組成的Al2O3—SiO2—SiC—C質材料，對炮泥性能的基本要求是：良好的可塑性，擠出的泥料為致密泥柱，不發生斷裂或鬆散；良好的潤滑性，平穩擠入出鐵孔內，不發生梗阻；在出鐵孔處達到一定程度燒結，形成泥包，保護出鐵口內側襯體。

　　對施工性能要求，通常用“馬夏值”來衡量，一般要求馬夏值0.45 MPa ~1.40MPa。按結合劑不同，分為有水炮泥和無水炮泥。

　　早期開發的一種炮泥，由於生產工藝簡單、價格低廉，現在一些中小高爐仍在使用。大中型高爐隻有在開爐或處理爐缸凍結等事故、出鐵不正常等情況下，在短期內使用有水炮泥。使用前一般用擠泥機擠成圓柱狀泥塊，使用時泥塊放入泥炮中再擠壓入出鐵口內。

　　按使用條件
，炮泥用各種原料的配比波動較大，一般波動範圍為：鋁礬土熟料和粘土熟料占比為50%~60%，焦炭和碳化矽占比為15%~25%，軟質粘土占比10%~15%


，高溫瀝青占比5%~10%
，添加劑占比3%~5%。其粒度組成大致為：3 mm~0.21mm占比35%~45%

，＜0.21mm占比 55%~65%。添加劑有膨脹劑（一般用藍晶石或石英砂）、潤滑劑（一般用石墨或蠟石粉）及助燒劑（一般用長石類礦物）。對有水炮泥的理化性能要求：化學成分w(Al2O3)=25%~35%
，w(SiO2)=35%~50%，w(C+SiC)=15%~25%。物理性能指標：體積密度（1300℃
，3h）1.6~1.85g/cm3，顯氣孔率（1300℃，3h）30%~35%
，耐壓強度（1300℃，3h）3.5 MPa ~5.6MPa，燒後線變化率（1300℃，3h）+0.2%~2.0%
，馬夏值0.45 MPa ~1.4MPa。

　　無水炮泥：

　　無水炮泥是用焦油—瀝青或樹脂為結合劑的炮泥。其不加水
，並在原料純度方麵有些提高，如用檔次較高的高鋁礬土熟料以及剛玉等。

　　焦油—瀝青結合炮泥：焦油與瀝青可分開加入，也可先將瀝青熔化與焦油混合調製成混合結合劑加入炮泥中，濕混練成具有一定塑性的泥料。液狀焦油—瀝青結合劑的技術性能一般要求為：恩氏粘度14~16，密度1~1.2g/cm3，固定碳17%~18%。焦油—瀝青加入量18%~23%，加入量大，有利於馬夏值降低，提高作業性能

，但其他理化指標可能降低。炮泥的不同骨料其性能指標見表1。

　　樹脂結合炮泥：現代大型高爐多用樹脂結合炮泥。其檔次較高，由電熔剛玉（多為棕剛玉）

、碳化矽、石墨、軟質粘土、瀝青
、焦炭粉和添加劑（包括氮化矽或氮化矽鐵）組zu成cheng。其qi樹shu脂zhi為wei液ye狀zhuang酚fen醛quan樹shu脂zhi加jia烏wu洛luo托tuo品pin等deng硬ying化hua劑ji
，也ye可ke以yi用yong液ye態tai甲jia階jie酚fen醛quan樹shu脂zhi，或huo二er者zhe的de混hun合he物wu為wei結jie合he劑ji。樹shu脂zhi的de平ping均jun分fen子zi質zhi量liang對dui炮pao泥ni的de硬ying化hua速su度du有you顯xian著zhu影ying響xiang
，平ping均jun分fen子zi質zhi量liang越yue大da，硬ying化hua速su度du越yue快kuai，從cong而er影ying響xiang擠ji壓ya作zuo業ye。適shi合he炮pao泥ni用yong酚fen醛quan樹shu脂zhi，通tong常chang為wei淡dan棕zong色se透tou明ming液ye體ti，粘zhan度du30 Pa·S ~50Pa·S(5℃~25℃)，體積密度為（25℃時）1.21g/cm3，遊離酚小於5%，遊離甲醛小於0.9%，水分小於1.0%，固定碳占比40%~45%。

　　有人用棕剛玉作骨料
，焦炭
、碳化矽
、SiO2微粉、α-Al2O3微粉作細粉
，加入氮化矽鐵細粉
、焦油和樹脂混合結合劑，其配料比見表2。

　　從表2中看出：隨著氮化矽鐵加入量增加
，炮泥強度增大，侵蝕指數降低，含氮化矽鐵10%時最好，再進一步增加氮化矽鐵加入量，則炮泥強度下降
，侵蝕指數增大。某大型高爐用無水炮泥的配料見表3。

　　通過模擬多梯度鐵口溫度



，炮泥在不同溫度處理後的性能見表4。

　　從表4中看出：500℃
、800℃中溫強度降低，主要是瀝青焦油的變化，800℃前沒有燒結，失去結構水
，造成結構疏鬆，強度降低；1100℃後強度顯著提高，1400℃更有所提高
，主要是氮化矽鐵、粘土
、絹雲母等原料組分發生化學反應
，生成新物相

，互相交織在一起，使強度提高。有人研究在炮泥中添加金屬Al粉和Si粉，能提高炮泥的強度
，尤其Si：Al質量比為4：1時效果更好。

　　國內外炮泥的技術進步：

　　為了保護環境
，目前都在研究環保型炮泥。其中有關公司為韓國5250m3高爐生產的RF4係列環保型炮泥，采用4種不同粘度的樹脂係環保結合劑，使用效果較好

，其理化性能指標如表5。

　　RF4係(xi)列(lie)炮(pao)泥(ni)可(ke)以(yi)任(ren)何(he)比(bi)例(li)混(hun)合(he)
，過(guo)渡(du)期(qi)間(jian)兩(liang)種(zhong)炮(pao)泥(ni)配(pei)比(bi)可(ke)以(yi)由(you)前(qian)一(yi)種(zhong)為(wei)主(zhu)逐(zhu)漸(jian)過(guo)渡(du)到(dao)後(hou)一(yi)種(zhong)為(wei)主(zhu)，避(bi)免(mian)因(yin)更(geng)換(huan)炮(pao)泥(ni)牌(pai)號(hao)而(er)影(ying)響(xiang)鐵(tie)口(kou)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。

　　RF4係列炮泥在開口過程中無黑煙，無潮口現象，而且在其開口出鐵過程中不噴濺，鐵口深度變化不大。尤其正常期炮泥改善配方RF4-4平均出鐵時間200min以上
，日平均出鐵7.5次，連續20天炮泥平均單耗0.26kg/t鐵。

　　某公司開發了堿性無水炮泥。其組成為：氧化鎂25%~60%，輕燒氧化鎂8%~15%，焦炭12%~15%，有時還加入電熔剛玉和碳化矽。用改性酚醛樹脂作結合劑，用量15%~20%。這種炮泥的顯氣孔率25%~32%
，1450℃高溫抗折強度3.2 MPa ~4.5MPa。

　　某公司開發了SiO2質炮泥，矽質料含量達到64%~68%，無煙煤12.8%，焦油16.6%
，加熱至1250℃
，2h後耐壓強度4.08MPa。我國幾家煉鐵廠炮泥配方如表6。

　　其工藝流程為：準確配料—順序攪拌—加油碾壓—合格鐵口炮泥—入庫保存—使用。炮泥的馬夏值控製很重要，馬夏值增加過快，爐前開口困難
，作業難度加大，影響出渣、鐵作業。馬夏值與高爐產量的關係見表7。

　　對於大型高爐，鐵口炮泥應該有適度的可塑性，方便爐前操作；氣孔率適宜，便於排出水分和氣體
；體積穩定性好，避免產生裂紋滲漏鐵水和煤氣；燒結性能好
，強度高，耐火度高，耐鐵水和熔渣的衝刷和侵蝕
；開口性能好
，開口機容易鑽孔；同時炮泥對環境汙染要小。

　　寶鋼無水炮泥的性能指標：w(SiC)=10.7%，w(Ni3N4)=4.36%，顯氣孔率由30.3%降低到24.7%~21.5%，體積密度由1.98g/cm3提高到2.50~2.74g/cm3，抗折強度由0.41MPa提高到5MPa，耐壓強度由6.2MPa提高到18MPa左右。

　　炮泥中焦油或蒽油、瀝青中含有致癌物質苯並芘的濃度達到上萬個ppm，環保結合劑的苯並芘含量可以降低到500ppm以下。按歐盟環保標準：炮泥采用環保型酚醛樹脂苯並芘含量小於0.05μg/kg
，不冒黃煙。

　　國內有的鐵廠采用德國產的結合劑T60，環保性能可達歐洲標準（歐洲第三代炮泥苯並芘含量要小於300ppm），T60的原料仍然是煤焦油、石shi油you焦jiao油you類lei物wu質zhi。據ju權quan威wei人ren士shi推tui測ce
，應ying該gai是shi通tong過guo不bu同tong溫wen度du下xia的de餾liu分fen處chu理li

，加jia上shang改gai性xing提ti純chun後hou的de瀝li青qing熔rong融rong混hun合he的de結jie果guo，固gu體ti成cheng分fen含han量liang大da，粘zhan度du高gao
，炮pao泥ni擠ji出chu泥ni條tiao均jun勻yun，不bu易yi斷duan
，收shou縮suo小xiao。

　　juxi，wugangkaifachuxinxinghuanbaopaoni，caiyonghuanbaoxiliedefeifenquanshuzhileijieheji，shengchandehuanbaoxingpaoniqiangdugao
，kaikouguochengyudapaoguochengbuchanshengheisehehuangseyouhairentijiankangdeyanwu。gaoqiangduhuanbaojiehejizhuyaoyouliangfangmiangaijin

，yishicaiyonghuanbaojieheji；二是采用能替代瀝青的物質作為固體結合劑
，其關鍵是環保指標苯並芘含量僅為0.00333%（質量分數），比歐洲標準0.005%haidisanfenzhiyi。tongguoqixiangsepuyizhipufacepaonizhongbenbingbihanliang，zongliziliutubijiao
，jiaoyoujiehejiheenyoujiehejicunzaibenbingbiwuzhidesepufeng
，erhuanbaoxingjiehejimeixichubenbingbi。

　　近年來，日本某公司研究人員考察了添加Al2O3微粉對炮泥長時間加熱後物理性能及抗侵蝕性的影響。無論是以碳化矽為主的炮泥，還是以氮化矽鐵為主的炮泥
，添加Al2O3微wei粉fen可ke以yi有you效xiao降jiang低di炮pao泥ni熱re處chu理li後hou的de質zhi量liang損sun失shi，提ti高gao常chang溫wen強qiang度du，改gai善shan炮pao泥ni的de抗kang侵qin蝕shi性xing，提ti高gao高gao爐lu內nei部bu的de炮pao泥ni沉chen積ji層ceng長chang時shi間jian經jing受shou高gao溫wen環huan境jing下xia的de耐nai用yong性xing。