專利名稱：利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種冶金技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體的說，涉及的是一種利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法。
背景技術(shù)：
我國是產(chǎn)鋁大國，煉鋁時(shí)產(chǎn)生大量的鋁灰廢棄物，鋁灰是熔煉精致鋁材過程中產(chǎn)生的熔渣和浮皮，鋁灰的處理和再利用是世界性難題，國內(nèi)外通常利用鋁灰制作凈水劑(堿式氯化鋁)，但無法消耗掉大量的鋁灰，且容易產(chǎn)生二次污染。另一種處理方法是填埋，該方法成本高，同時(shí)浪費(fèi)了資源，也容易產(chǎn)生二次污染。
國內(nèi)有人采用廢鋁灰生產(chǎn)路用材料和棕剛玉。目前使用的地磚多為不燒磚，成本低，用鋁灰生產(chǎn)地磚需要燒成，否則會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，因此用鋁灰生產(chǎn)的路用材料比現(xiàn)有方法生產(chǎn)的成本高出很多，缺乏市場競爭力。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，劉大強(qiáng)等在《哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)》(1996年，第二期，第48-50頁)發(fā)表的“鋁灰生產(chǎn)棕剛玉的工藝”，該文中提出采用電爐熔煉工藝，用鋁灰生產(chǎn)棕剛玉，具體方法為以無煙煤作為雜質(zhì)的還原劑，以鐵屑作為沉淀劑，用經(jīng)預(yù)處理的化工廢料鋁灰，經(jīng)電爐熔煉生產(chǎn)棕剛玉。其不足在于采用的鋁灰原料是經(jīng)過提取堿式氯化鋁的廢鋁灰作原料，該鋁灰中不含金屬鋁，而鋁加工產(chǎn)生的鋁灰中通常含有大量金屬鋁，所以該方法使用的鋁灰不具有普遍性。采用該方法制備得到的棕剛玉中Al2O3含量僅超過88％，最好的也達(dá)不到94％，目前耐火材料用棕剛玉的Al2O3含量通常在94.5％-97％，因此，現(xiàn)有的方法生產(chǎn)的棕剛玉還很難制備具有實(shí)用價(jià)值的棕剛玉產(chǎn)品。
一般來說，耐火材料生產(chǎn)使用的剛玉材料主要有白剛玉和棕剛玉，生產(chǎn)白剛玉的主要原料是工業(yè)氧化鋁，其主要化學(xué)成分Al2O3含量大于98.5％，生產(chǎn)棕剛玉的主要原料是鋁礬土，其主要化學(xué)成分Al2O3含量在94.5％-97％之間。棕剛玉成本低，價(jià)格相對(duì)便宜，應(yīng)用比白剛玉應(yīng)用廣泛，而且大量用于磨料行業(yè)。鋁礬土除生產(chǎn)棕剛玉外，主要是用來生產(chǎn)工業(yè)氧化鋁，工業(yè)氧化鋁是電解鋁的主要原料。隨著我國電解鋁產(chǎn)量的不斷增大，礬土資源日益緊張，近年來價(jià)格飛漲，剛玉生產(chǎn)成本隨之提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供一種利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法。本發(fā)明采用廢棄物鋁灰為原材料，替代鋁礬土生產(chǎn)棕剛玉，通過強(qiáng)化冶煉，尤其是添加精煉劑(金屬鋁的存在也起到精煉目的)，將廢鋁灰制備成Al2O3含量超過94.5％的棕剛玉。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明主要包括兩個(gè)方面(1)首先對(duì)鋁灰進(jìn)行預(yù)處理，包括煅燒和酸洗，通過煅燒獲得穩(wěn)定的氧化物混合體，通過酸洗部分去除鋁灰中的堿性金屬氧化物。(2)采用傳統(tǒng)的電弧爐進(jìn)行熔煉，熔煉過程中加鐵粉和還原劑焦炭粉，為提高精煉期效果加入添加劑氯化鋁，對(duì)熔煉完成的棕剛玉材料進(jìn)行破粉碎、磁選。
本發(fā)明具體步驟如下第一步，對(duì)廢鋁灰進(jìn)行煅燒處理，使其中的金屬Al部分轉(zhuǎn)變成為Al2O3，以便提高氧化鋁的含量，得到穩(wěn)定的鋁灰混合物，同時(shí)，一些揮發(fā)物被燒損。部分未氧化的鋁灰在熔煉過程中起到精煉劑的作用。將鋁灰放入水槽中，加入鹽酸進(jìn)行清洗，部分去除堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物。
所述的煅燒處理，是指在1100℃高溫下進(jìn)行3小時(shí)煅燒處理。
所述的鹽酸，其重量比濃度為10～15％。
所述的清洗，時(shí)間為30分鐘。
第二步，熔煉過程中，鋁灰、炭素材料、鐵屑按質(zhì)量比100∶8-12∶12-18的配比，外加氯化鋁，混合均勻。加入到電弧爐中，控制電壓，還原硅、鐵、鈦等氧化物。
所述的氯化鋁，其加入量為鋁灰量的1.5-2.5％。
所述的電壓，控制在100-120V。
所述的還原，是指在2100-2200℃的高溫熔融狀態(tài)還原硅、鐵、鈦等氧化物。
所述的第二步，其反應(yīng)式如下
上述雜質(zhì)氧化物被還原成金屬后，被鐵粉吸收進(jìn)入硅鐵為主成分的渣而沉入爐底。硅鐵渣具有較強(qiáng)的磁性，那些沒有沉入爐底而呈分散狀態(tài)懸浮在電熔棕剛玉熔體中的硅鐵渣，在隨后的破粉碎和磁選中分離出來。棕剛玉在耐火材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)，通過對(duì)廢鋁灰進(jìn)行煅燒和酸洗，得到質(zhì)量穩(wěn)定的鋁灰，通過熔煉得到氧化鋁含量94.5％以上的棕剛玉。該方法將難以處理的廢鋁灰制造成具有市場價(jià)值的耐火原材料，既降低了生產(chǎn)棕剛玉的成本，又消耗了容易造成環(huán)境污染的廢棄物鋁灰，帶來了廣泛的綜合社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值具體實(shí)施方式
通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
實(shí)施例1鋁灰主要成份Al2O3含量30.56％，Al含量29.58％，SiO2含量10.21％，MgO含量5.34％，TiO2含量2.42％，F(xiàn)e2O3含量2.23％，Na2O含量4.74％。
200公斤鋁灰在1100℃下煅燒3小時(shí)，在加入15％濃度的鹽酸的水槽中室溫下攪拌30分鐘，烘干后外加焦炭16公斤和鐵屑24公斤進(jìn)行熔煉，配料時(shí)加精煉劑氯化鋁3公斤，生產(chǎn)出Al2O3平均含量94.8wt％的棕剛玉。
保持電壓100V，2100-2200℃高溫熔煉40分鐘，倒出冷卻，將棕剛玉塊進(jìn)行破粉碎，磁選去掉磁性物。
實(shí)施例2鋁灰主要成份Al2O3含量34.87％，Al含量26.52％，SiO2含量9.23％，MgO含量5.62％，TiO2含量1.67％，F(xiàn)e2O3含量2.62％，Na2O含量4.53％。
200公斤鋁灰在1100℃下煅燒3小時(shí)，在加入15％濃度的鹽酸的水槽中室溫下攪拌30分鐘，烘干后外加焦炭24公斤和鐵屑36公斤進(jìn)行熔煉，配料時(shí)加精煉劑氯化鋁4公斤，生產(chǎn)出Al2O3含量95.3wt％的棕剛玉。
保持電壓120V，2100-2200℃高溫熔煉40分鐘，倒出冷卻，將棕剛玉塊進(jìn)行破粉碎，磁選去掉磁性物。
實(shí)施例3
鋁灰主要成份Al2O3含量35.05％，Al含量27.12％，SiO2含量8.76％，MgO含量6.24％，TiO2含量2.11％，F(xiàn)e2O3含量3.35％，Na2O含量1.15％。
200公斤鋁灰在1100℃下煅燒3小時(shí)，在加入10％濃度的鹽酸的水槽中室溫下攪拌30分鐘，烘干后外加焦炭20公斤和鐵屑30公斤進(jìn)行熔煉，配料時(shí)加精煉劑氯化鋁5公斤，生產(chǎn)出Al2O3含量95.9wt％的棕剛玉。
保持電壓110V，2100-2200℃高溫熔煉40分鐘，倒出冷卻，將棕剛玉塊進(jìn)行破粉碎，磁選去掉磁性物。
權(quán)利要求
1.一種利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法，其特征在于具體步驟如下第一步，對(duì)廢鋁灰進(jìn)行煅燒處理，使其中的金屬Al部分轉(zhuǎn)變成為Al2O3，得到穩(wěn)定的鋁灰混合物，同時(shí)，部分未氧化的鋁灰在熔煉過程中起到精煉劑的作用，將鋁灰放入水槽中，加入鹽酸進(jìn)行清洗，部分去除堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物；第二步，熔煉過程中，鋁灰、炭素材料、鐵屑按質(zhì)量比100∶8-12∶12-18的配比，外加氯化鋁，混合均勻，加入到電弧爐中，控制電壓，進(jìn)行還原；第三步，保持電壓，熔煉，倒出冷卻，將棕剛玉塊進(jìn)行破粉碎，磁選去掉磁性物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法，其特征是，第一步中，所述的煅燒處理，是指在1100℃高溫下進(jìn)行3小時(shí)煅燒處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法，其特征是，第一步中，所述的鹽酸，其重量比濃度為10～15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法，其特征是，第一步中，所述的清洗，時(shí)間為30分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法，其特征是，第二步中，所述的氯化鋁，其加入量為鋁灰量的1.5-2.5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法，其特征是，第二步中，所述的電壓，控制在100-120V。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法，其特征是，第二步中，所述的還原，是指在2100-2200℃的高溫熔融狀態(tài)還原硅、鐵、鈦等氧化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法，其特征是，第三步中，所述的熔煉，是指保持電壓100V，2100-2200℃高溫熔煉40分鐘，倒出冷卻，將棕剛玉塊進(jìn)行破粉碎，磁選去掉磁性物。
全文摘要
一種利用廢棄物鋁灰制造耐火原材料的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。步驟第一步，對(duì)廢鋁灰進(jìn)行煅燒處理，得到穩(wěn)定的鋁灰混合物，同時(shí)，部分未氧化的鋁灰在熔煉過程中起到精煉劑的作用，將鋁灰放入水槽中，加入鹽酸進(jìn)行清洗，部分去除堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物；第二步，熔煉過程中，鋁灰、炭素材料、鐵屑按質(zhì)量比100∶8－12∶12－18的配比，外加氯化鋁，混合均勻，加入到電弧爐中，控制電壓，進(jìn)行還原；第三步，保持電壓，熔煉，倒出冷卻，將棕剛玉塊進(jìn)行破粉碎，磁選去掉磁性物。本發(fā)明將廢鋁灰制備成Al
文檔編號(hào)C04B35/622GK1927770SQ20061011628
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者陳海, 王俊, 孫寶德 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)