CN100450972C - 一种电熔镁铝尖晶石复合耐火材料及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电熔镁铝尖晶石复合耐火材料的生产方法。其技术方案是按重量百分含量将20~90%的铝灰与10~80%的碳酸镁、氧化镁中的一种或两种混合,压制成坯,在1800~3000℃条件下电熔冶炼,冷却后取出,然后破碎、分离,得到电熔镁铝尖晶石复合耐火材料。其中:铝灰的主要化学成分的重量百分含量是Al2O3为10~70%、Al为10~40%、MgO为0.3~20%、SiO2为0.5~30%。本发明利用铝灰中的金属铝、氮化铝等非氧化物为主要还原剂,熔融还原铝灰中的SiO2、Fe2O3、TiO2等氧化物,因此电耗低、环境污染减少;所制备的电熔镁铝尖晶石复合耐火材料具有碳含量低的特点。

Description

一种电熔镁铝尖晶石复合耐火材料及其生产方法
技术领域
本发明属于复合耐火材料生产技术领域。尤其涉及一种电熔镁铝尖晶石复合耐火材料的 生产方法。 背景技术
在电解铝与铝材、铝制品生产过程中都会产生大量的废渣,通常在回收其中的一些金厲 铝后,剩下的残渣作为垃圾遗弃,这些遗弃物称为铝渣或铝灰,也称为铝渣灰。铝灰的化学
成分主要以Al203, Si02, MgO, FeA, Na20, CaO和金属铝等为主,还有一些氮化物、氯化物 和硫化物等。 一般5102在5〜20%、 A1A在40〜75K,其化学成分的比例随着各生产厂家的原 料及操作条件不同而略有变化。
铝灰是一种银灰色粉状物,外观类似粉煤灰,既污染环境,又需要大量的处置场地,目
前国内外铝灰的再生利用主要集中在如下几个方面:
(1) 用于混凝土或建筑材料:由于铝灰中含有金属铝,金属铝的水化产生气泡,导致混 凝土或建筑材料中内部产生气孔、膨胀使得内部结构疏松,强度降低,因而铝灰利用率不高;
(2) 铝盐的回收:主要是将铝渣和盐酸或硫酸反应生成铝盐,这种方法主要回收铝渣中 的铝,未能回收铝渣中的其它成分,同时也产生大量的废液;
(3) 冶金炉料:复合脱硫剂主要以萤石、石灰为主要原料,铝灰掺入量不超过40%,铁 水经铝渣脱硫剂炉外脱硫,铁水中锰、硅、碳有烧伤;
(4) 铝酸钙产品:采用水洗、蒸发、结晶的方法分离出非金属产物,这种非金属产物主 要包括大量铝的化合物和少量的含硅和镁的化合物,除去非金属产物中的金属铝和氮化铝, 加入CaO源,混合,煅烧成铝酸钙产品(liSP 6,238,633)。
(5) 耐火材料
采用铝灰生产耐火材料,目前报道主要生产电熔棕刚玉,其主要过程是,将A1A含量大 于82%以上的铝灰经过水洗,烘干,加入无烟煤或焦炭和铁屑,其目的是将Si02、 Fe必、Ti02 等氧化物还原成金属,还原后的金属和铁形成硅铁合金因比重较大下沉至炉底,以达到纯净 A1A目的;这种方法就是通常所说冶炼棕刚玉或亚白刚玉的方法(铝灰生产棕刚玉的工艺,
哈尔滨理工大学学报,1996, 1 (2) : 48-50;棕刚玉的生产方法,CN'90107092.0)。这种方 法目前存在着局限性:(1)需要铝灰中的A1A含量高;(2)水洗后的铝灰中大量金属铝水化, 导致金属铝减少,不利于还原反应;(3)碳热还原Si02、 FeA、 Ti02等氧化物,和铝热还原 相比,容易引入过多的碳,生成碳化物,影响最终产品的性能. 三、发明内容
本发明的目的是提供一种碳含量低、电耗小、环境污染减少的利用铝工业的废弃物, 铝灰生产电熔镁铝尖晶石复合耐火材料的方法及其制品。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:按重量百分含量将20〜90%的铝灰与10〜 80%的碳酸镁、氧化镁中的一种或两种混合,压制成坯,在1800〜3000'C条件下电熔冶炼, 冷却后取出,然后破碎、分离。得到电熔镁铝尖晶石复合耐火材料。
其中:铝灰的主要化学成分的重量百分含量是,Al203为10〜70%、 Al为10~40°/。、 MgO 为0.3~20°/。、 SiO2为0.5〜30。/。;电熔冶炼或为电弧炉中熔炼、或为感应炉中熔炼。
由于采用上述技术方案,本发明利用铝工业废弃物铝灰中的金属铝、氮化铝等非氧化物 为主要还原剂,熔融还原铝灰中的SK?2、 Fe203、 Ti02等氧化物,制备的电熔镁铝尖晶石复合 耐火材料具有以下特点:
1、 本发明^f用原料的铝灰为铝工业生产废弃物,可以变废为宝、减少环境污染;
2、 本发明主要以铝灰中的金属铝、氮化铝等非氧化物为还原剂,可除去熔炼过程中的 SiO:、 FeA、 Ti02等杂质氧化物,其产品具有碳含量低的优点;
3、 本发明的还原剂由于主要为铝,其放热量要比碳热还原高多得,因此能降低电耗。 具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步的描述: 实施例l
一种电熔镁铝尖晶石复合耐火材料及其生产方法,按重量百分含量将70〜90%的铝灰与 10〜30%的轻烧氧化镁粉混合,压制成坯,在1800〜210(TC条件下感应炉中熔炼,冷却后取 出,然后破碎,分离,得到电熔镁铝尖晶石复合耐火材料。铝灰的化学组成是:A1203为24.62%、 Al为29.6%、 MgO为10.7%、 Si02为10.5%、 Na20为3.7%、 CaO为2.4%、 Ti02为2.0%、 Fe20;j为2.2。/。、灼减为12.84%、其它为1.5%。
经X-射线衍射分析,主要物相为镁铝尖晶石,还有少量Sialon相存在。化学分析结果是:
八1203为74.5°/。、 MgO为21.6。/。、 C为0.03X。体密度为3.24g/cm3,显气孔率为4.1%。 实施例2
一种电熔镁铝尖晶石复合耐火材料及其生产方法,按重量百分含量将60〜80%的铝灰与 20〜40%的菱镁矿粉混合,压制成坯,在2000〜2700。C条件下电弧炉中熔炼,冷却后取出, 然后破碎,分离,得到电熔镁铝尖晶石复合耐火材料。铝灰的化学组成是:八1203为24.62%、 A为29.6%、 MgO为10.7%、 Si02为10.5%、 Na20为3.7%、 CaO为2.4%、 Ti02为2.0%、 ,e203 为2.2%、灼减为12.84%、其它为1.5%。
经X-射线衍射分析,主要物相为镁铝尖晶石。化学分析结果是:Ab03为76.2^、 MgO 为22.3%、 (3为0.04%。体密度为3.18g/cm3,显气孔率为5.2°/。。

Claims (3)

1、 一种电熔镁铝尖晶石复合耐火材料的生产方法,其特征在于按重量百分含量将20〜 90%的铝灰与10〜80%的碳酸镁、氧化镁中的一种或两种混合,压制成坯,在1800〜3000'C 条件下电熔冶炼,冷却后取出,然后破碎、分离;铝灰的主要化学成分的重量百分含量是:A1203为10~70%、 Al为10~40%、 MgO为 0.3~20%、 Si。2为0.5~30%。
2、 根据权利要求1所述的电熔镁铝尖晶石复合耐火材料的生产方法,其特征在于所述的 电熔冶炼或为电弧炉中'熔炼、或为感应炉中熔炼。
3、 根据权利要求1或2所述的电熔镁铝尖晶石复合耐火材料生产方法所生产的电熔镁铝 尖晶石复合耐火材料。
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