随着炼铁技术的进步.大型高炉纷纷采用高风压、高顶压、高冶炼强度、大风量、富氧喷吹等新技术：通铁量增加。对出铁口炮泥质量的要求也越来越高。炮泥的功用既要填满出铁口通道，又要在炉缸内形成泥包，维持足够的出铁口深度；同时还要容易开口，也容易打泥操作。对渣、铁产生的物理和化学侵蚀具有抵抗性。炮泥质量差，使用时就会出现潮铁口、浅铁口、断铁口、跑大流、减压、放风、烧坏炉前设备等问题，影响生产。对于大型高炉，出铁口炮泥应有适度的可塑性。方便炉前操作；气孔率适宜，便于干燥时排出水分和气体；体积稳定性好，以避免产生裂纹渗漏铁水和煤气；烧结性能好，强度高，耐火度高，可抗铁水及渣的冲刷和侵蚀；开口性能良好，开口机容易钻孔；同时炮泥应对环境污染小，以维护工人的身体健康，减少对环境的破坏。
1、无水炮泥的原料、性能及要求
无水炮泥的主要原料包括耐火骨料与细粉、碳化硅、焦粉、粘土、绢云母、沥青等，它是通过与焦油或蒽油、酚醛树脂结合剂混合碾压，然后从挤泥机挤出成型。无水炮泥的主要原料、性能及要求如下：
(1)耐火骨料及细粉
包括电熔刚玉或棕刚玉原料，其熔点高。耐渣、铁侵蚀性好，粗颗粒中1～3mm的比例＞80％，＜O.074mm的比例＞80％。采用高铝矾土作主要骨料时，粒径与刚玉要求相同；化学成分要求A1203≥80％、Fe203≤2.O％、MgO+CaO≤O.5％、吸水率≤5％；耐火度达到1770℃。堵出铁口炮泥的强度并不取决于骨料粒径的增大，但较小粒径的高铝骨料适度增加为好。部分无水炮泥使用了焦宝石，粒度也不超过3mm。
(2)焦粉
焦炭气孔率高，导热性及导电性好，荷重变形温度高，抗渣、抗热震性稳定。焦粉是出铁口炮泥的主要原料，水分一般要求＜1％。通常焦粉加入量20％～40％。加入量过少，炮泥透气性差，容易引起潮铁口；加入量过多，炮泥的体积密度减小，显气孔率增大，即透气性变好，快干性增加。这种情况会造成炮泥性能变差，强度下降。要求固定碳含量＞90％，粒径＜1mm的比例＞95％。
(3)碳化硅
它具有导热率高、耐磨、热膨胀系数小、热震稳定性好、耐火度高的特性，它是炮泥的主要原料，可改善其抗熔渣侵蚀和抗冲刷能力。粒度要求＜0.074mm的＞80％。大高炉用碳化硅含量＞90％，也有部分高炉使用碳化硅含量70％的等级。
(4)塑性粘土
使用适量的粘土，可改善粘结性能，且其塑性好，起润滑剂的作用，使得炮泥易于挤出。烧结时容易形成陶瓷结合。化学成分：Al203 26％～29％、Fe2O3≤4％、R2O≤2％。水分要求小于5％；粒度要求＜0.088mm的＞95％。
(5)绢云母
可改善炮泥的塑性，起润滑剂的作用，促进炮泥烧结形成陶瓷结合；要求的化学成分：Si02 71％～77％；R2O 3％～7％；粒度要求＜0.074mm的＞90％。
(6)沥青
沥青是无水炮泥的重要组分，在打泥过程中，沥青可能熔化，填充空隙，提高炮泥的粘结强度；使用过程中，沥青炭化，提高了残炭量。对炮泥的高温性能有利。要求沥青软化点为105～120℃。沥青用量在9％～12％的范围时。体积密度、耐压强度比较高，而沥青用量过高，气孔率会明显增加。
(7)氮化硅及氮化硅铁
氮化硅及氮化硅铁抗热震稳定性好、耐化学侵蚀、强度高，高温蠕变小.热膨胀系数很低；耐氧化温度可达1400℃，在还原气氛中最高使用温度可达1870℃。在炮泥中加入适量的Si3N4原料，可提高炮泥的抗侵蚀和抗冲刷性能，能够保持出铁口深度相对稳定，有利于延长炉缸寿命。用Si3N4结合SiC替代SiC，或使用Fe-Si3N4也有良好的作用。随着炉温增加，氮化硅或Fe-Si3N4与基质反应产生碳化硅，并逸出气体。有利于提高炮泥强度，适当的增加排气孔道。
(8)Al2O3微粉添加剂
添加Al2O3微粉添加剂可以提高炮泥的体积密度和基质强度；加入膨胀剂蓝晶石，可以降低炮泥的显气孔率。
(9)焦油或蒽油结合剂
对炮泥质量影响大，焦油和蒽油中水分控制不好，会降低其使用性能；采用焦油作结合剂。会恶化炉前作业环境。蒽油粘度低，研究用二蒽油和筑路油配制混合油作结合剂，筑路油加入量为13％～15％。其对应的粘度为2.57～2.70。炮泥采用焦油结合剂，质量参照日本标准：恩氏粘度14～16。密度1.1～1.2。固定碳≥17％，水分微量。,炮泥采用的混合油包括：一葸油+二蒽油70％，油沥青15％～20％，杂油适量；密度1.18g·cm-3，游离碳＞80％，水分＜1％。
焦油或蒽油结合剂在炮泥中的用量增加，炮泥的体积密度、强度与马夏值(炮泥挤出试验的一个特性值)会下降，气孔率增加。改性焦油是一种蒸发温度高于炮泥操作温度的油。打泥过程中不容易从炮泥中蒸发掉，因此不影响炮泥的使用性能。沥青粉代替焦炭增加了低温范围内的碳结合，也增加了泥料的可翅性，因而易于挤泥。
(10)酚醛树脂结合剂
完全使用酚醛树脂代替焦油／沥青。由于其固化速度控制存在问题造成炮泥提前硬化。炮泥挤泥和出铁口开口存在一些困难。有研究表明炮泥可以用粉状树脂、沥青及无机磷酸盐作为主要结合相。用焦油作为增塑剂提供矿物油，可延迟树脂早期的缩合及随后材料的过早硬化。
从炮泥的配比设计到生产过程，再到使用前的保存，每一步都对炮泥的质量有影响。首先，要确定合理的配比，然后，生产时按照工艺规程操作，注意碾制时的加料顺序、干混时间、湿碾时间，控制碾压的温度。控制炮泥在一定的马夏值后出料挤泥，包装待用。生产的炮泥要妥善保存，注意环境温度变化。
炮泥的碾压时间根据高炉炉容不同按10—30min控制，碾压时的环境温度最好在10～30℃范围内进行。碾制好的成品出铁口炮泥困泥时间一般为24h。工艺流程为：准确配料→顺序搅拌→加油碾压→合格出铁口炮泥→入库保存→维护→使用。焦油结合剂在贮罐内的温度不宜太高，也不宜太低，以保持较好的流动性为宜，一般设定为75～90℃。炮泥混练时的温度一般为55～65℃。
对炮泥的质量控制除了工艺过程因素外。着重要注意控制炮泥原料的化学成分、粒度和水分。原料要求主要成分含量高、杂质含量低，特别是大型高炉，通过使用优质高纯原料(如高纯刚玉、氮化硅等)提高炮泥的质量。原料的粗颗粒应有适当比例，目前。普遍将原料的最大临界粒度定为3mm；细粉粒度越细越有利于炮泥烧结.有助于提高炮泥的强度。原料中带入水分多，气孔率高，降低了炮泥的耐渣、铁渗透性；如果原料带的水分在出铁前未完全排出，开出铁口过程中易出现潮铁。
要使用好炮泥，炮泥的马夏值控制也很重要。马夏值增加过快，炉前开121困难，作业难度加大，影响出渣、铁作业。有研究表明：高炉日产量增加，出铁次数增加，炮泥的马夏值也增加，日产量＞95000t的高炉，炮泥马夏值在0.65～0.72MPa，日出铁次数12—14次。
2、无水炮泥的问题探讨
2.1炮泥质量与成本控制
无水炮泥的质量控制主要表现在原料质量、水分、粒度以及生产过程控制上；好的原料价格较高，炮泥的成本也高。对于如何控制成本的问题，以往。炮泥配比过程中较少考虑经济因素，比如：采用适当的原料，获得适用的炮泥性能；大高炉炮泥采用电熔刚玉、氮化硅。其价格比棕刚玉、氮化硅每吨高几千元。如果采用棕刚玉、氮化硅铁能够达到电熔刚玉、氮化硅所配制出的炮泥性能，这样炮泥的成本就会降低。对于高炉炼铁作业。需要的是稳定连续的高炉运行，对于炮泥的主要原料，可以通过技术探索，找到具有最低经济成本、最佳使用效果的配方。
2.2炮泥的环保问题
炮泥的最大污染来自焦油或蒽油结合剂、沥青；酚醛树脂由于溶解物有苯和酚，也有一定的污染。焦油或蒽油结合的炮泥，在生产过程、使用前存放过程中会产生恶臭的味道，会恶化炉前作业环境。而出铁口堵口过程中会产生黄烟，开口过程中会产生黑色浓烟。国内很少有对炮泥环保具体性能指标的研究，有的主要侧重于使用酚醛树脂或有机树脂作为结合剂，但回避了配方中有没有沥青的问题。根据与国外技术交流的意见，焦油或蒽油、沥青中含有致癌物质苯并芘上万个10-6，环保型结合剂的苯并芘含量已经可能降低到500x10-6以下。
2.3无水炮泥的研究思路
无水炮泥的研究思路从本质上看，没有大的变化。无非是刚玉、碳化硅、结合剂的调配，以提高炮泥的抗渣侵蚀性能，降低出铁次数，延长出铁时间。大型高炉强化冶炼后.对出铁口无水炮泥的要求会进一步提高。有分析认为氧化镁质碱性出铁口炮泥可能在特大型高炉上发展，这种无水出铁口炮泥耐火度高，与高炉熔渣很少反应。但河南耐火材料厂专家认为，比较而言，适合高炉运行的炮泥仍然是硅酸铝+碳化硅基本材质，这方面的选材比较便宜。来源广。可以利用废料，关键的是如何改进炮泥的结构、性能，使得新、旧炮泥能够结合的好，体积稳定性好。膨胀收缩变化小，同时提高炮泥的抗渣、铁侵蚀和冲刷，这是研究的重要内容。加入氮化硅、氮化硅结合碳化硅、蓝晶石、氮化硅铁、铝粉等是配比方法，而如何从材料结构、从骨料和基质的配合、从达到结构性能等方面去选择炮泥的原材料，这是今后的一个发展方向。
在高炉大型化、强化冶炼条件下，高炉无水炮泥必须向高强度、抗侵蚀、长寿命、环保化的方向发展。在控制原料质量、水分、粒度的基础上再控制炮泥的质量，可以通过技术探索，找到具有最低经济成本、最佳使用效果的配方。需要研究炮泥的环保问题，使传统焦油类炮泥有利于操作性能的要求，又要解决污染问题，改善工作环境。炮泥的研究思路需要从材料的结构设计上去进行配方改进。以获得更好的使用性能。
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