摘要： 本文聚焦于利用金属冶炼转炉原料研发高铝质浇注料，并探讨其在山东省新型高炉领域的应用前景。详细阐述了转炉原料的特性、高铝质浇注料的制备原理与工艺优化，以及在山东新型高炉场景下的实际应用效果与优势，旨在为山东地区高炉耐火材料的创新应用提供理论与实践依据，推动钢铁产业的节能降耗与可持续发展。

一、引言

在山东省庞大的钢铁产业格局中，新型高炉的高效稳定运行是保障钢铁生产的关键。高铝质浇注料作为高炉内重要的耐火材料，其性能优劣直接影响高炉的寿命与生产效率。传统高铝质浇注料多依赖特定矿石资源，成本较高且面临资源供应稳定性问题。而金属冶炼转炉原料，作为钢铁生产过程中的副产物，富含铝、钙、镁等氧化物，具备成为优质高铝质浇注料原料的潜力。若能实现转炉原料在高铝质浇注料中的高效利用，不仅可降低生产成本、解决固废堆存问题，还能为山东省新型高炉的耐火材料升级提供新路径，具有显著的经济、环境与社会效益。

二、金属冶炼转炉原料特性分析

金属冶炼转炉在炼钢过程中，产生了大量的炉渣与尘泥等副产物。转炉炉渣主要由硅酸盐、铝酸盐、铁氧化物等组成，其中氧化铝（Al₂O₃）含量通常在 15% - 30%，具备一定的耐火性能基础。转炉尘泥则富集了大量金属氧化物，如氧化锌（ZnO）、氧化铁（Fe₂O₃）、氧化钙（CaO）等，颗粒细小、活性较高。这些转炉原料整体化学成分复杂，但经过合理调配与处理，能够为高铝质浇注料提供所需的铝源及其他有益成分，同时其高温烧结特性与微观结构形成能力，为开发高性能浇注料奠定了物质基础。

三、高铝质浇注料制备原理与工艺优化

（一）制备原理

以转炉原料为核心，结合传统高铝质浇注料制备化学原理，通过高温烧结反应，促使转炉原料中的氧化铝与其他氧化物形成稳定的铝酸盐矿物相，如刚玉（α - Al₂O₃）、莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂）等，构建起浇注料的耐高温骨架。同时，利用转炉尘泥的微细颗粒填充骨架间隙，优化浇注料的堆积密度与气孔结构，提升其抗热震性与抗侵蚀性。

（二）工艺优化

1. 原料预处理：对转炉炉渣进行破碎、磁选除铁，去除大颗粒夹杂物；转炉尘泥则通过烘干、筛分，控制其含水量与粒度分布，确保原料品质稳定。

2. 配方设计：依据转炉原料的化学成分分析，精准调配炉渣与尘泥的比例，补充适量的粘结剂（如铝酸盐水泥）与添加剂（如抗氧化剂、促烧结剂），优化浇注料的化学组成，使其氧化铝含量达到 48% - 55%，满足高炉不同部位耐火要求。

3. 混炼与成型：采用强制式搅拌机对原料进行充分混炼，保证各组分均匀分布；借助振动成型或浇注成型工艺，制备出形状规整、结构致密的浇注料坯体，控制成型水分在 5% - 7%，避免干燥过程中产生裂纹。

4. 干燥与烧结：将成型后的浇注料坯体置于低温烘箱中缓慢干燥，防止水分快速蒸发造成坯体开裂；随后进入高温隧道窑烧结，烧结温度控制在 1450℃ - 1550℃，保温时间 3 - 5 小时，促使矿物相充分形成与结构固化。

四、在山东省新型高炉领域的应用探索

（一）应用背景

山东省新型高炉朝着大型化、高效化、长寿化方向发展，炉内工况恶劣，承受高温、高压、高流速炉料冲刷以及碱性炉气的侵蚀。传统耐火材料在长期服役过程中易出现剥落、侵蚀失效等问题，影响高炉生产顺行与寿命。基于转炉原料的高铝质浇注料凭借其独特的性能优势，有望在高炉炉身、炉腹等关键部位替代部分传统耐火材料，提升高炉整体耐火性能。

（二）实际应用效果

1. 抗热震性：在高炉频繁的开停炉过程中，温度急剧波动。该浇注料由于其优化的气孔结构与多种矿物相复合，能够有效缓解热应力冲击，经实际测试，抗热震次数较传统浇注料提高 30% - 50%，显著减少因热震导致的材料剥落破损。

2. 抗侵蚀性：面对高炉内碱性炉渣、炉气的侵蚀，浇注料中的铝酸盐矿物相形成致密保护层，阻碍有害物质渗透。在山东某大型高炉应用实践中，炉身部位使用该浇注料后，侵蚀速率较以往降低 40% - 60%，延长了高炉役期。

3. 施工便利性与成本效益：转炉原料来源本地钢铁企业，运输成本低；且制备工艺相对简便，无需复杂原材料采购流程。与传统高铝质浇注料相比，成本降低 20% - 30%，同时现场施工性能好，易于振捣密实，缩短施工周期，降低高炉建设与维护综合成本。

五、结论与展望

通过对金属冶炼转炉原料的深度开发与利用，成功研发出适用于山东省新型高炉领域的高铝质浇注料，在抗热震、抗侵蚀等关键性能上表现优异，有效降低生产成本，契合山东钢铁产业绿色低碳、高质量发展需求。未来，应进一步深入研究转炉原料成分波动对浇注料性能的影响机制，优化配方设计与制备工艺；加强与高炉实际工况的动态适配研究，拓展在高炉更多部位的应用；同时，联合山东地区钢铁企业、科研机构，建立产学研用协同创新体系，加速成果推广，为山东省钢铁工业的耐火材料技术创新与可持续发展注入强劲动力，助力钢铁产业迈向更高水平的竞争力与环保标准。