專利名稱：廢棄鋯剛玉耐火磚的提純方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)固體廢物的回收再利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高溫窯爐運(yùn)行滿一個(gè)周期后，要拆掉重新砌筑，由于鋯剛玉耐火磚具有優(yōu)異的耐火性能，因此，拆窯下來鋯剛玉耐火磚(簡稱廢鋯剛玉磚)，其外觀僅僅是接觸玻璃液的面及邊角被侵蝕掉一少部分，其主體仍是由氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化硅(SiO2)這三種主要化學(xué)成分構(gòu)成，由于氧化鋯(ZrO2)是稀缺資源，因此，拆窯下來的鋯剛玉磚還具有非常大的價(jià)值，繼續(xù)發(fā)揮其中的化學(xué)成分的價(jià)值，對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)利用，具有節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境的巨大意義。本發(fā)明公開了一種廢棄鋯剛玉耐火磚的提純方法，使高溫使用后的廢棄鋯剛玉耐·火磚中的含Zr02、Al2O3等成分的有效資源得到二次利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對(duì)工業(yè)固體廢物進(jìn)行處理，使其成為一種新型原材料，即高溫使用后的廢棄鋯剛玉磚的資源二次綜合利用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方法
第一步廢棄錯(cuò)剛玉耐火磚的預(yù)處理
將回收的高溫窯爐用過的廢棄鋯剛玉耐火磚，按其化學(xué)成份分類，單獨(dú)堆放。( I)清除附著在磚材上的玻璃液等雜質(zhì)；
(2)將回收的廢棄鋯剛玉耐火磚破碎，達(dá)到合適的粒度20mm-40mm，揀選出雜質(zhì)。第二步配料與混合
將破碎后的廢錯(cuò)剛玉磚顆粒料與碳還原劑按一定的比例進(jìn)行混合，碳還原劑的加入量決定于最終產(chǎn)品的SiO2含量的要求，碳還原劑的加入量與廢鋯剛玉磚顆粒料中SiO2含量的摩爾比為O. 5以上。第三步高溫熔融冶煉提純
將第二步得到的混合料加入到電弧爐中，進(jìn)行高溫熔融還原冶煉。電弧爐二次電壓110V-220V、二次電流1000A-30000A ;冶煉周期50-120分鐘；冶煉過程中依據(jù)情況進(jìn)行補(bǔ)碳?；旌狭现械腟iO2被還原成SiO,從爐中揮發(fā)出來；混合料中的Fe203、TiO2等金屬氧化物被還原成金屬單質(zhì)，沉降在爐底；混合料中的Na20、K2O等堿金屬氧化物在電弧的高溫作用下，從爐中揮發(fā)出來。當(dāng)一個(gè)熔化周期結(jié)束時(shí)，爐內(nèi)上層熔液成分已符合提純要求，ZrO2 20%-85%, Al2O3 :20%_85%，SiO2 0. 5%_15%，Na2O ( O. 3%, K20 ( O. 1%，F(xiàn)e2O3 ( O. 2%,TiO2 ( O. 1%。第四步吹制成球
采用壓縮空氣及高壓水流混合吹球爐嘴的下方設(shè)置上下兩個(gè)吹嘴，一個(gè)吹嘴噴吹壓縮空氣，一個(gè)吹嘴噴吹高壓水流。當(dāng)一個(gè)熔化周期結(jié)束時(shí)，爐內(nèi)上層熔液成分已符合產(chǎn)品要求，傾動(dòng)爐體，當(dāng)熔液流出爐嘴時(shí)，用壓縮空氣及高壓水流吹熔液流股，在壓縮空氣與高壓水流的共同的作用下，熔液被吹成球。第五步吹嘴的調(diào)整與球的形態(tài)及其應(yīng)用
調(diào)整壓縮空氣吹嘴與高壓水的吹嘴的相互位置，可以調(diào)整所吹制的球的形態(tài)，當(dāng)風(fēng)嘴在上水嘴在下時(shí)，等到的球以空心球?yàn)橹?；?dāng)水嘴在上風(fēng)嘴在下時(shí)，得到的球以實(shí)心球?yàn)橹?。通過上述步驟得到的球體主要化學(xué)成分為ZrO2iAI2O31 SiO2,具有很好的耐火、耐磨性能，同時(shí)由于空心與實(shí)心兩種形態(tài)，因此具有廣泛的用途。(I)所得到的空心球，由于其具有較小的體積密度，較低的導(dǎo)熱系數(shù)，適合用于保溫材料；(2)所得到的實(shí)心球，具有較好的硬度及耐磨性，可用于研磨材料；(3)將球體進(jìn)行分選，合格的空心球及實(shí)心球分選之后，剩余的不合格的球體進(jìn)行粉碎，制成粉體可以用于生產(chǎn)高檔熔鑄耐火材料及燒結(jié)耐火材料的原料。
具體實(shí)施例方式·
實(shí)施例一
I.將回收的使用后的廢鋯剛玉磚人工清理后，通過顎式破碎機(jī)、對(duì)輥破碎機(jī)破碎，揀選出雜質(zhì)，得到的顆粒料的粒度為20-40mm。2.這種破碎料的化學(xué)成分分析結(jié)果
SiO2 20% ；A1203 :45% ；Zr02 : 30% ；Na20 :2%。3.將500kg這種破碎料與5kg石墨碎進(jìn)行混合,形成配合料。4.將配合料加入電弧爐中進(jìn)行熔化冶煉。熔化冶煉電工參數(shù)二次電壓為150V-170V，二次電流為15000A，冶煉周期60_90分鐘。5.當(dāng)冶煉周期結(jié)束時(shí)，開啟壓縮空氣及高壓水的閥門，傾動(dòng)爐體，將從爐嘴流出的熔體吹成空心球。此時(shí)壓縮空氣的吹嘴設(shè)置在上，高壓水吹嘴設(shè)置在下，即得到空心球。吹球壓縮空氣壓力0· 5-1. OMPa,高壓水的壓力O. 5MPa。6.產(chǎn)品的化學(xué)成份及用途
將得到的空心球產(chǎn)品進(jìn)行化學(xué)分析，結(jié)果如下
SiO2 5% ；A1203 :50% ；Zr02 : 45% ；Na20 :0. 2%。7.空心球的風(fēng)干與分選
(1)將第5步的球放在干燥器中，用風(fēng)機(jī)吹干；
(2)將風(fēng)干后的球體利用比重法將少部分的實(shí)心球分離出去；
(3)將空心球部分篩分成不同粒度，如7-5mm、5-3mm、3-lmm、l-0mm。這種空心球可以直接作為保溫材料使用。實(shí)施例二
本實(shí)施例與實(shí)施例一過程基本一致，其主要區(qū)別是使用后的廢鋯剛玉磚破碎料的化學(xué)成分有區(qū)別，工藝控制略作調(diào)整
I.將回收的使用后的廢鋯剛玉磚人工清理后，通過顎式破碎機(jī)、對(duì)輥破碎機(jī)破碎，揀選出雜質(zhì)，得到的顆粒料的粒度為20-40mm。2.這種破碎料的化學(xué)成分分析結(jié)果SiO2 18% ；A1203 46% ；Zr02 : 34% ；Na20 :2%。3.將500kg這種破碎料與4. 5kg石墨碎進(jìn)行混合,形成配合料。4.將配合料加入電弧爐中進(jìn)行熔化冶煉。熔化冶煉電工參數(shù)二次電壓為160V-180V，二次電流為13000A，冶煉周期50_85分鐘。
5.將高壓水的吹嘴布置在上，壓縮空氣的吹嘴布置在下。當(dāng)冶煉周期結(jié)束時(shí)，開啟高壓水及壓縮空氣的閥門，傾動(dòng)爐體，將從爐嘴流出的熔體吹成實(shí)心球。高壓水的壓力為O. 6MPa,壓縮空氣壓力0. 8-0. 6MPa。6.產(chǎn)品的化學(xué)成份及用途
將得到的實(shí)心球產(chǎn)品進(jìn)行化學(xué)分析，結(jié)果如下
SiO2 1% ；A1203 :50% ；Zr02 :48% ；Na20 :0. 2%。7.實(shí)心球的風(fēng)干與分選
(1)將第5步的球放在干燥器中，用風(fēng)機(jī)吹干；
(2)將風(fēng)干后的球體利用比重法將少部分的空心球分離出去；
(3)將實(shí)心球部分篩分成不同粒度，如7-5mm、5-3mm、3-lmm、l-0mm。這種實(shí)心球可以直接作為研磨材料使用。最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種廢棄鋯剛玉耐火磚的提純方法，其特征在于 (1)原料的預(yù)處理以高溫窯爐拆窯下來的廢棄鋯剛玉耐火磚為原料，清除附著在其表面的玻璃液等雜質(zhì)，并將其破碎，揀選出雜質(zhì)，破碎后的粒度為20mm-40mm ； (2)配料與混合將破碎后的廢棄錯(cuò)剛玉磚顆粒料與碳還原劑按一定的比例進(jìn)行混合，碳還原劑的加入量與廢棄鋯剛玉磚顆粒料中SiO2含量的摩爾比為O. 5以上； (3)提純將第二步得到的混合料加入到電弧爐中，采用高溫熔融碳還原冶煉法對(duì)其進(jìn)行提純處理，熔融冶煉二次電壓為110V-220V、二次電流為1000A-30000A，冶煉周期為50-120分鐘，當(dāng)一個(gè)熔化周期結(jié)束時(shí)，爐內(nèi)上層熔液成分已符合提純要求，Na2O ( O. 3%，K2O ( O. 1%，F(xiàn)e2O3 ( O. 2%, TiO2 ( O. 1% ； (4)壓縮空氣及高壓水混合吹球爐嘴的下方設(shè)置上下兩個(gè)吹嘴，一個(gè)吹嘴噴吹壓縮空氣，一個(gè)吹嘴噴吹高壓水流，當(dāng)一個(gè)熔化周期結(jié)束時(shí)，爐內(nèi)上層熔液已符合產(chǎn)品要求，傾動(dòng)爐體，并用壓縮空氣及高壓水流吹熔液流股，在壓縮空氣與高壓水流的共同的作用下，熔液被吹成球； (5)調(diào)整壓縮空氣吹嘴與高壓水的吹嘴的相對(duì)位置，可以調(diào)整所吹制的球的形態(tài)及其中空心球與實(shí)心球的比例。
2.如權(quán)利要求I所述的廢棄鋯剛玉耐火磚的提純方法，其特征在于所得空心球可用于保溫材料。
3.如權(quán)利要求I所述的廢棄鋯剛玉耐火磚的提純方法，其特征在于所得實(shí)心球用于研磨材料。
4.如權(quán)利要求I所述的廢棄鋯剛玉耐火磚的提純方法，其特征在于所得到的球破碎或制成粉體后可以用于生產(chǎn)高檔熔鑄耐火材料及燒結(jié)耐火材料的原料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢棄鋯剛玉耐火磚的提純方法，包括(1)原料的預(yù)處理；(2)配料與混合；(3)提純；(4)壓縮空氣及高壓水混合吹球；(5)調(diào)整球的形態(tài)及其中空心球與實(shí)心球的比例。該方法可使廢棄鋯剛玉耐火磚中的ZrO2、Al2O3等有效資源得到二次利用。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102898161SQ20121039869
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者李起勝, 王國海, 徐寶魁, 劉官清 申請(qǐng)人:鄭州振中電熔鋯業(yè)有限公司