CN100415679C - 电熔莫来石的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种陶瓷和耐火材料领域的电熔莫来石的制造方法，具体步骤为：(1)第一步是铝灰的预处理过程，在1100℃下进行煅烧处理废铝灰，使其中的金属Al部分转变成为Al2O3，将煅烧后的铝灰放入水槽中，加入盐酸进行清洗，酸洗过的铝灰烘干；(2)第二步是电熔过程，以铝灰、矾土和硅石为原料，铝灰、矾土与硅石按重量百分比分别为30～80%∶0～50%∶10～20%的范围内配比，混合均匀，加入电弧炉中，熔炼，倒出冷却，破粉碎，分选，得到莫来石。本发明采用废弃物铝灰为主要原材料，配以铝矾土和硅石生产电熔莫来石材料，既降低了莫来石的成本，又消耗了容易造成环境污染的废弃物铝灰。

Description

电熔莫来石的制造方法
技术领域
本发明涉及的是一种陶瓷和耐火材料技术领域的方法，特别是一种电熔莫来石的制造方法。
背景技术
近年来，我国铝工业迅猛发展，产量持续增长，已成为世界主要的铝生产国。炼铝时产生大量的铝灰废弃物，据统计，每生产1000吨铝，就要产生25吨左右的铝灰，仅上海地区每年就产生5万吨左右的废铝灰。废铝灰的再生利用近年来开发了多种渠道，如二次精炼提铝，合成聚合氯化铝(净水剂)等，但大量的废铝灰难以处理掉，而且上述处理过程易产生二次污染。
经对现有技术的文献检索发现，施振克等在《材料开发与应用》(2005年，第5期，第14-16页)发表了“添加剂对铝厂工业废渣研制的莫来石晶相结构的影响”，该文中提出采用烧结法利用铝灰和硅石为原料合成莫来石，具体方法为：采用铝灰和硅石作为原料，硅灰粉尘作为矿化剂，高温烧结反应制备莫来石。其不足在于：烧结法是固相反应，很难进行完全，非结晶相较多，会影响产品质量，制造工艺较复杂。在进一步的检索中，未发现有用铝灰为原料采用电熔工艺生产电熔莫来石的文献报道。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提出了一种生产电熔莫来石的方法，使其采用废弃物铝灰为主要原材料，配以铝矾土和硅石生产电熔莫来石材料，既降低了莫来石的成本，又消耗了容易造成环境污染的废弃物铝灰。
本发明是通过以下技术方案实现的：本发明包括：(1)铝灰的预处理，主要过程包括煅烧和酸洗；(2)铝灰、矾土和硅石原料在电弧炉中的电熔过程，生成电熔莫来石。具体步骤为：
(1)第一步是铝灰的预处理过程，铝灰主要成份重量百分比：Al2O3含量26～35％，Al含量25～30％，SiO2含量5～12％，MgO含量5～10％，TiO2含量小于3％，Fe2O3含量小于3％，Na2O含量小于5％。在1100℃高温下进行3小时煅烧处理废铝灰，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。将煅烧后的铝灰放入水槽中，加入重量百分比10～15％的盐酸进行清洗两次，每次20分钟，以去除碱金属氧化物和碱土金属氧化物。酸洗过的铝灰在200℃下烘干。
(2)第二步是电熔过程，以预处理过的铝灰、矾土和硅石为原料，矾土主要成份重量百分比：Al2O3含量80～90％，SiO2含量3～10％。硅石中SiO2重量百分比含量不小于98％，采用电熔工艺生产莫来石。铝灰、矾土与硅石按重量百分比分别为30～80％：O～50％：10～20％的范围内配比，混合均匀，加入电弧炉中，熔炼温度1900～2100℃，熔炼时间60～90分钟。倒出冷却，破粉碎，分选。
本发明通过对废铝灰进行煅烧和酸洗，去除碱金属和碱土金属氧化物，得到性质稳定的铝灰混合物，通过配入铝矾土和硅石，进行电熔得到莫来石材料。电熔法是液相反应，反应完全，产品质量较好，莫来石含量能达到95％，而常规烧结法生产的莫来石含量通常低于90％。莫来石在陶瓷窑具等耐火材料方面有着广泛的应用。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
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％。铝矾土Al2O3含量88.56％，SiO2含量6.51％。硅石中SiO2含量98.30％。
铝灰在1100℃下煅烧3小时后，在加入10％的盐酸的水槽中室温下清洗两次，每次搅拌20分钟，200℃烘干。按重量百分比80％和20％分别称取120公斤铝灰、30公斤硅石，不加入矾土，在1950～2100℃高温下电熔60分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的电熔莫来石含量91.4％。
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％。铝矾土Al2O3含量85.20％，SiO2含量8.01％。硅石中SiO2含量98.30％。
铝灰在1100℃下煅烧，在加入12％的盐酸的水槽中室温下清洗两次，每次搅拌20分钟，200℃烘干。按重量百分比40％、50％和10％分别称取60公斤铝灰、75公斤矾土和15公斤硅石，在1900～2100℃高温下电熔75分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的电熔莫来石含量90.3％。
实施例3：
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％。铝矾土Al2O3铝矾土Al2O3含量88.56％，SiO2含量6.51％。硅石中SiO2含量98.3％。
铝灰在1000℃下煅烧后，在加入15％的盐酸水槽中室温下清洗两次，每次搅拌20分钟，200℃烘干。按重量百分比50％、35％和15％分别称取75公斤铝灰、52.5公斤矾土和22.5公斤硅石，在1950～2100℃高温下电熔90分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的电熔莫来石含量92.8％。

Claims (10)

1. 一种电熔莫来石的制造方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)第一步是铝灰的预处理过程，煅烧处理废铝灰，使其中的金属Al部分转变成为Al2O3，将煅烧后的铝灰放入水槽中，加入盐酸进行清洗，去除碱金属氧化物和碱土金属氧化物，酸洗过的铝灰烘干；
(2)第二步是电熔过程，步骤(1)获得的废铝灰、矾土和硅石为原料，铝灰、矾土与硅石按重量百分比分别为30～80％：0～50％：10～20％的范围内配比，混合均匀，加入电弧炉中，熔炼，倒出冷却，破粉碎，分选，得到莫来石。
2. 根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的煅烧，在1100℃下进行。
3. 根据权利要求1或者2所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的煅烧，其时间为3小时。
4. 根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的加入盐酸进行清洗，是指：加入重量百分比10～15％的盐酸进行清洗两次，每次20分钟。
5. 根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的烘干，其温度为200℃。
6. 根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的废铝灰，是指：未经步骤(1)处理的废铝灰，其中Al2O3含量26～35％，Al含量25～30％，SiO2含量5～12％，MgO含量5～10％，TiO2含量小于3％，Fe2O3含量小于3％，Na2O含量小于5％，此处含量均为重量百分比含量。
7. 根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的矾土，其中Al2O3重量百分比含量为80～90％，SiO2重量百分比含量为3～10％。
8. 根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的硅石，其中SiO2重量百分比含量大于等于98％。
9. 根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的熔炼，其温度1900～2100℃。
10. 根据权利要求1或者9所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的熔炼，其时间60～90分钟。
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