利用废弃物铝灰制造耐火原材料的方法技术

一种利用废弃物铝灰制造耐火原材料的方法，属于冶金技术领域。步骤：第一步，对废铝灰进行煅烧处理，得到稳定的铝灰混合物，同时，部分未氧化的铝灰在熔炼过程中起到精炼剂的作用，将铝灰放入水槽中，加入盐酸进行清洗，部分去除碱金属氧化物和碱土金属氧化物；第二步，熔炼过程中，铝灰、炭素材料、铁屑按质量比１００∶８－１２∶１２－１８的配比，外加氯化铝，混合均匀，加入到电弧炉中，控制电压，进行还原；第三步，保持电压，熔炼，倒出冷却，将棕刚玉块进行破粉碎，磁选去掉磁性物。本发明专利技术将废铝灰制备成Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］含量超过９４．５％的棕刚玉，既降低了生产棕刚玉的成本，又消耗了容易造成环境污染的废弃物铝灰。

Method for making refractory material from waste aluminium ash

The invention relates to a method for making refractory raw material by utilizing waste aluminum ash, belonging to the metallurgical technology field. Steps: the first step is to scrap ash calcined aluminum ash mixture, the stability of the part of non oxidized aluminum ash to refining agent role in the process of melting aluminum ash into the tank, adding hydrochloric acid cleaning, removal of alkali metal oxide and alkali earth metal oxides; the second step. In the process of smelting, aluminum ash, carbon materials, iron according to the mass ratio of 100: 8: 12: 12: 18 ratio, plus aluminum chloride, mixed evenly, add to the electric arc furnace, the control voltage was reduced; the third step, keep the voltage, melting, pouring out of the cooling, corundum block crushing remove the magnetic material, magnetic separation. The present invention will waste aluminum ash Al was prepared: 2 O: 3. The content of more than 94.5% of Zong Gangyu, which not only reduces the production cost and consumption of brown corundum, easy to cause environmental pollution waste aluminum ash.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种冶金
的方法，具体的说，涉及的是一种。
技术介绍
我国是产铝大国，炼铝时产生大量的铝灰废弃物，铝灰是熔炼精致铝材过程中产生的熔渣和浮皮，铝灰的处理和再利用是世界性难题，国内外通常利用铝灰制作净水剂(碱式氯化铝)，但无法消耗掉大量的铝灰，且容易产生二次污染。另一种处理方法是填埋，该方法成本高，同时浪费了资源，也容易产生二次污染。国内有人采用废铝灰生产路用材料和棕刚玉。目前使用的地砖多为不烧砖，成本低，用铝灰生产地砖需要烧成，否则会对环境产生污染，因此用铝灰生产的路用材料比现有方法生产的成本高出很多，缺乏市场竞争力。经对现有技术的文献检索发现，刘大强等在《哈尔滨理工大学学报》(1996年，第二期，第48-50页)发表的“铝灰生产棕刚玉的工艺”，该文中提出采用电炉熔炼工艺，用铝灰生产棕刚玉，具体方法为以无烟煤作为杂质的还原剂，以铁屑作为沉淀剂，用经预处理的化工废料铝灰，经电炉熔炼生产棕刚玉。其不足在于采用的铝灰原料是经过提取碱式氯化铝的废铝灰作原料，该铝灰中不含金属铝，而铝加工产生的铝灰中通常含有大量金属铝，所以该方法使用的铝灰不具有普遍性。采用该方法制备得到的棕刚玉中Al2O3含量仅超过88％，最好的也达不到94％，目前耐火材料用棕刚玉的Al2O3含量通常在94.5％-97％，因此，现有的方法生产的棕刚玉还很难制备具有实用价值的棕刚玉产品。一般来说，耐火材料生产使用的刚玉材料主要有白刚玉和棕刚玉，生产白刚玉的主要原料是工业氧化铝，其主要化学成分Al2O3含量大于98.5％，生产棕刚玉的主要原料是铝矾土，其主要化学成分Al2O3含量在94.5％-97％之间。棕刚玉成本低，价格相对便宜，应用比白刚玉应用广泛，而且大量用于磨料行业。铝矾土除生产棕刚玉外，主要是用来生产工业氧化铝，工业氧化铝是电解铝的主要原料。随着我国电解铝产量的不断增大，矾土资源日益紧张，近年来价格飞涨，刚玉生产成本随之提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种。本专利技术采用废弃物铝灰为原材料，替代铝矾土生产棕刚玉，通过强化冶炼，尤其是添加精炼剂(金属铝的存在也起到精炼目的)，将废铝灰制备成Al2O3含量超过94.5％的棕刚玉。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术主要包括两个方面(1)首先对铝灰进行预处理，包括煅烧和酸洗，通过煅烧获得稳定的氧化物混合体，通过酸洗部分去除铝灰中的碱性金属氧化物。(2)采用传统的电弧炉进行熔炼，熔炼过程中加铁粉和还原剂焦炭粉，为提高精炼期效果加入添加剂氯化铝，对熔炼完成的棕刚玉材料进行破粉碎、磁选。本专利技术具体步骤如下第一步，对废铝灰进行煅烧处理，使其中的金属Al部分转变成为Al2O3，以便提高氧化铝的含量，得到稳定的铝灰混合物，同时，一些挥发物被烧损。部分未氧化的铝灰在熔炼过程中起到精炼剂的作用。将铝灰放入水槽中，加入盐酸进行清洗，部分去除碱金属氧化物和碱土金属氧化物。所述的煅烧处理，是指在1100℃高温下进行3小时煅烧处理。所述的盐酸，其重量比浓度为10～15％。所述的清洗，时间为30分钟。第二步，熔炼过程中，铝灰、炭素材料、铁屑按质量比100∶8-12∶12-18的配比，外加氯化铝，混合均匀。加入到电弧炉中，控制电压，还原硅、铁、钛等氧化物。所述的氯化铝，其加入量为铝灰量的1.5-2.5％。所述的电压，控制在100-120V。所述的还原，是指在2100-2200℃的高温熔融状态还原硅、铁、钛等氧化物。所述的第二步，其反应式如下 上述杂质氧化物被还原成金属后，被铁粉吸收进入硅铁为主成分的渣而沉入炉底。硅铁渣具有较强的磁性，那些没有沉入炉底而呈分散状态悬浮在电熔棕刚玉熔体中的硅铁渣，在随后的破粉碎和磁选中分离出来。棕刚玉在耐火材料领域具有广泛的应用价值。本专利技术具有实质性特点，通过对废铝灰进行煅烧和酸洗，得到质量稳定的铝灰，通过熔炼得到氧化铝含量94.5％以上的棕刚玉。该方法将难以处理的废铝灰制造成具有市场价值的耐火原材料，既降低了生产棕刚玉的成本，又消耗了容易造成环境污染的废弃物铝灰，带来了广泛的综合社会和经济价值具体实施方式通过实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。实施例1铝灰主要成份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％，Fe2O3含量2.23％，Na2O含量4.74％。200公斤铝灰在1100℃下煅烧3小时，在加入15％浓度的盐酸的水槽中室温下搅拌30分钟，烘干后外加焦炭16公斤和铁屑24公斤进行熔炼，配料时加精炼剂氯化铝3公斤，生产出Al2O3平均含量94.8wt％的棕刚玉。保持电压100V，2100-2200℃高温熔炼40分钟，倒出冷却，将棕刚玉块进行破粉碎，磁选去掉磁性物。实施例2铝灰主要成份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％，Fe2O3含量2.62％，Na2O含量4.53％。200公斤铝灰在1100℃下煅烧3小时，在加入15％浓度的盐酸的水槽中室温下搅拌30分钟，烘干后外加焦炭24公斤和铁屑36公斤进行熔炼，配料时加精炼剂氯化铝4公斤，生产出Al2O3含量95.3wt％的棕刚玉。保持电压120V，2100-2200℃高温熔炼40分钟，倒出冷却，将棕刚玉块进行破粉碎，磁选去掉磁性物。实施例3 铝灰主要成份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％，Fe2O3含量3.35％，Na2O含量1.15％。200公斤铝灰在1100℃下煅烧3小时，在加入10％浓度的盐酸的水槽中室温下搅拌30分钟，烘干后外加焦炭20公斤和铁屑30公斤进行熔炼，配料时加精炼剂氯化铝5公斤，生产出Al2O3含量95.9wt％的棕刚玉。保持电压110V，2100-2200℃高温熔炼40分钟，倒出冷却，将棕刚玉块进行破粉碎，磁选去掉磁性物。权利要求1.一种，其特征在于具体步骤如下第一步，对废铝灰进行煅烧处理，使其中的金属Al部分转变成为Al2O3，得到稳定的铝灰混合物，同时，部分未氧化的铝灰在熔炼过程中起到精炼剂的作用，将铝灰放入水槽中，加入盐酸进行清洗，部分去除碱金属氧化物和碱土金属氧化物；第二步，熔炼过程中，铝灰、炭素材料、铁屑按质量比100∶8-12∶12-18的配比，外加氯化铝，混合均匀，加入到电弧炉中，控制电压，进行还原；第三步，保持电压，熔炼，倒出冷却，将棕刚玉块进行破粉碎，磁选去掉磁性物。2.根据权利要求1所述的，其特征是，第一步中，所述的煅烧处理，是指在1100℃高温下进行3小时煅烧处理。3.根据权利要求1所述的，其特征是，第一步中，所述的盐酸，其重量比浓度为10～15％。4.根据权利要求1所述的，其特征是，第一步中，所述的清洗，时间为30分钟。5.根据权利要求1所述的，其特征是，第二步中，所述的氯化铝，其加入量为铝灰量的1.5-2.5％。6.根据权利要求1所述的，其特征是，第二步中，所述的电压，控制在100-120V。7.根据权利要求1所述的，其特征是，第二步中，所述的还原，是指在2100-2200℃的高温熔融状态还原硅、铁、钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用废弃物铝灰制造耐火原材料的方法，其特征在于具体步骤如下：第一步，对废铝灰进行煅烧处理，使其中的金属Ａｌ部分转变成为Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，得到稳定的铝灰混合物，同时，部分未氧化的铝灰在熔炼过程中起到精炼剂的作用，将铝灰放入水 槽中，加入盐酸进行清洗，部分去除碱金属氧化物和碱土金属氧化物；第二步，熔炼过程中，铝灰、炭素材料、铁屑按质量比１００∶８－１２∶１２－１８的配比，外加氯化铝，混合均匀，加入到电弧炉中，控制电压，进行还原；第三步，保持电压，熔 炼，倒出冷却，将棕刚玉块进行破粉碎，磁选去掉磁性物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海，王俊，孙宝德，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]