一种基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于铝铬渣的刚玉‑六铝酸钙及其制备方法。其技术方案是：按铝铬渣︰碳粉的质量比为100︰(0.7～1.2)，将所述铝铬渣和所述碳粉置于球磨机中，球磨至粒度≤100μm，得到球磨粉料。按所述球磨粉料︰石灰石的质量比为100︰(8～13)，将所述球磨粉料和所述石灰石混合0.5～1小时，得到混合粉料。将所述混合粉料加入真空电弧炉中，升温至1950～2050℃，保温1～2小时；再降温至1800～1850℃，保温3～5小时，随炉冷却，即得基于铝铬渣的刚玉‑六铝酸钙；所述基于铝铬渣的刚玉‑六铝酸钙为所述真空电弧炉上部的灰白色产物。本发明专利技术具有工艺简单、生产成本低、节约高品质原料资源和减少环境污染的特点；所制制品纯度高和物相分布均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙及其制备方法
本专利技术属于刚玉-六铝酸钙
具体涉及一种基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙及其制备方法。
技术介绍
铝铬渣是铝热还原反应冶炼金属铬、铬铁等合金所衍生的副产物。在冶炼金属铬时利用金属铝与铬矿中的Cr2O3发生还原反应制取金属铬，金属铝粉与Cr2O3在熔融的状态下发生激烈的化学反应，生成的Al2O3迅速向刚玉相转变，同时与未反应完全的Cr2O3固溶，生成铝铬固溶体，即铝铬渣。铝铬渣中含有约0.08～0.11mg/g的Cr6+(中国含铬废渣Cr6+控制标准为0.008mg/g)，其已被纳入《国家危险废物名录(2016)》，代码：315-003-21。铝铬渣一般被当作工业垃圾处理，堆积成害，给社会和企业带来了巨大的环境和经济负担，故对铝铬渣进行无害化应用具有重大意义。六铝酸钙(CaO·6Al2O3)，简写CA6，是CaO-Al2O3体系中Al2O3含量最高的铝酸盐相，其理论密度为3.38g/cm3，熔点高达1875℃。由于其热膨胀系数与Al2O3相近，可以与Al2O3以任意比例配合使用，形成刚玉-六铝酸钙复合耐火材料，其具有耐火度高、导热率低和抗碱性能优良等特点。目前，刚玉-六铝酸钙耐火原料的制备主要采用烧结法，如“一种微孔高强刚玉-六铝酸钙复合耐火原料及其制备方法”(CN102718514B)专利技术、“一种六铝酸钙及其制备方法”(CN105036167A)专利技术和“一种低温制备轻质六铝酸钙的方法”(CN103553101B)专利技术等，均采用高纯的钙质原料(CaO、CaCO3或Ca(OH)2)和铝质原料经机械混合后于高温窑炉内烧结得到六铝酸钙。其工艺对温度的控制要求较高，所制备的六铝酸钙原料中含有较高的一铝酸钙(CA)、二铝酸钙(CA2)等杂质，这些杂质相的存在会影响产品的抗水化性能和高温使用性能。此外，由于上述方法均采用高纯原料，生产成本较高。“一种利用钙渣制备六铝酸钙陶瓷粉体的方法”(CN101456575)专利技术和“一种利用铝型材厂阳极氧化废渣制备的六铝酸钙及其制备方法”(CN102602970B)专利技术，均采用工业固体废弃物作为原料，虽降低了六铝酸钙的制造成本，但是由于其所用原料杂质成分较高，且未能有效去除，使制备的六铝酸钙中伴随一些低熔相，降低了产品质量。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种工艺简单、生产成本低、节约高品质原料资源和减少环境污染的基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙的制备方法；用该方法制备的基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙纯度高和物相分布均匀。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案的步骤是：步骤一、按铝铬渣︰碳粉的质量比为100︰(0.7～1.2)，将所述铝铬渣和所述碳粉置于球磨机中，球磨至粒度≤100μm，得到球磨粉料。步骤二、按所述球磨粉料︰石灰石的质量比为100︰(8～13)，将所述球磨粉料和所述石灰石混合0.5～1小时，得到混合粉料。步骤三、将所述混合粉料加入真空电弧炉中，先升温至1950～2050℃，保温1～2小时；再降温至1800～1850℃，保温3～5小时；然后随炉冷却，即得基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙；所述基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙为所述真空电弧炉上部的灰白色产物。所述铝铬渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，所述铝铬渣的主要物相为铝铬固溶体相；所述铝铬渣的主要化学成分是：Al2O3含量为80～85wt％，Cr2O3含量为10～15wt％，CaO含量为1～3wt％，MgO含量为0.5～1wt％，SiO2含量≤1wt％。所述碳粉为炭黑或为焦炭，所述碳粉的C含量≥95wt％。所述石灰石的CaCO3含量≥96wt％，所述石灰石的粒径≤100μm。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：1、本专利技术将铬渣和碳粉球磨后与石灰石混合，经高温处理，即得基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙，工艺简单。2、本专利技术以铝铬渣为主要原料，不仅减少环境污染，且能节约高品质原料资源，还能显著降低生产成本。3、本专利技术利用铝铬渣和碳粉的碳化反应，通过组分调节和温度控制，实现铝铬渣中MgO、SiO2和Cr2O3等杂质组分的剥离，提高了基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙的纯度。4、本专利技术利用铝铬渣自身杂质组分助熔，利用熔体各组分的离子扩散促进六铝酸钙相和刚玉相的形成，经电熔均化工艺处理，实现六铝酸钙相和刚玉相的均匀分布。本专利技术制备的基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙经测定：刚玉相含量为86～91wt％；六铝酸钙相含量为9～14wt％；耐火度>1790℃。因此，本专利技术具有工艺简单、生产成本低、节约高品质原料资源和减少环境污染的特点；所制备的基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙纯度高和物相分布均匀。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。所述铝铬渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣，所述铝铬渣的主要物相为铝铬固溶体相；所述铝铬渣的主要化学成分是：Al2O3含量为80～85wt％，Cr2O3含量为10～15wt％，CaO含量为1～3wt％，MgO含量为0.5～1wt％，SiO2含量≤1wt％。所述碳粉为炭黑或为焦炭，所述碳粉的C含量≥95wt％。所述石灰石的CaCO3含量≥96wt％，所述石灰石的粒径≤100μm。实施例1一种基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：步骤一、按铝铬渣︰碳粉的质量比为100︰(0.7～0.9)，将所述铝铬渣和所述碳粉置于球磨机中，球磨至粒度≤100μm，得到球磨粉料。步骤二、按所述球磨粉料︰石灰石的质量比为100︰(8～10)，将所述球磨粉料和所述石灰石混合0.5～1小时，得到混合粉料。步骤三、将所述混合粉料加入真空电弧炉中，先升温至1950～1990℃，保温1～2小时；再降温至1800～1820℃，保温3～3.8小时；然后随炉冷却，即得基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙；所述基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙为所述真空电弧炉上部的灰白色产物。本实施例制备的基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙经测定：刚玉相含量为89～91wt％；六铝酸钙相含量为9～11wt％；耐火度>1790℃。实施例2一种基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：步骤一、按铝铬渣︰碳粉的质量比为100︰(0.8～1.0)，将所述铝铬渣和所述碳粉置于球磨机中，球磨至粒度≤100μm，得到球磨粉料。步骤二、按所述球磨粉料︰石灰石的质量比为100︰(9～11)，将所述球磨粉料和所述石灰石混合0.5～1小时，得到混合粉料。步骤三、将所述混合粉料加入真空电弧炉中，先升温至1970～2010℃，保温1～2小时；再降温至1810～1830℃，保温3.4～4.2小时；然后随炉冷却，即得基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙；所述基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙为所述真空电弧炉上部的灰白色产物。本实施例制备的基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙经测定：刚玉相含量为88～90wt％；六铝酸钙相含量为10～12wt％；耐火度>1790℃。实施例3一种基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：步骤一、按铝铬渣︰碳粉的质量比为100︰(0.9～1.1)，将所述铝铬渣和所述碳粉置于球磨机中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于铝铬渣的刚玉‑六铝酸钙的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：步骤一、按铝铬渣︰碳粉的质量比为100︰(0.7～1.2)，将所述铝铬渣和所述碳粉置于球磨机中，球磨至粒度≤100μm，得到球磨粉料；步骤二、按所述球磨粉料︰石灰石的质量比为100︰(8～13)，将所述球磨粉料和所述石灰石混合0.5～1小时，得到混合粉料；步骤三、将所述混合粉料加入真空电弧炉中，先升温至1950～2050℃，保温1～2小时；再降温至1800～1850℃，保温3～5小时；然后随炉冷却，即得基于铝铬渣的刚玉‑六铝酸钙；所述基于铝铬渣的刚玉‑六铝酸钙为所述真空电弧炉上部的灰白色产物。

【技术特征摘要】
1.一种基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：步骤一、按铝铬渣︰碳粉的质量比为100︰(0.7～1.2)，将所述铝铬渣和所述碳粉置于球磨机中，球磨至粒度≤100μm，得到球磨粉料；步骤二、按所述球磨粉料︰石灰石的质量比为100︰(8～13)，将所述球磨粉料和所述石灰石混合0.5～1小时，得到混合粉料；步骤三、将所述混合粉料加入真空电弧炉中，先升温至1950～2050℃，保温1～2小时；再降温至1800～1850℃，保温3～5小时；然后随炉冷却，即得基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙；所述基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙为所述真空电弧炉上部的灰白色产物。2.根据权利要求1所述的基于铝铬渣的刚玉-六铝酸钙的制备方法，其特征在于所述铝铬渣为冶炼铬铁合金所产...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵惠忠，赵鹏达，朱逾倩，高红军，张寒，宋建义，曹杨，王相辉，
申请(专利权)人：武汉科技大学，锦州集信高温材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42