CN101353177A

CN101353177A - 利用废铝灰生产六铝酸钙的方法

Info

Publication number: CN101353177A
Application number: CNA2008100427783A
Authority: CN
Inventors: 孙宝德; 陈冲; 陈海; 王俊
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2009-01-28

Abstract

本发明涉及一种利用废铝灰生产铝酸钙的方法，采用废铝灰和氧化钙为原材料，废铝灰和氧化钙重量百分比为80～97％的废铝灰和3～20％，两者之和为100％，添加还原剂和沉淀剂，还原剂和沉淀剂的用量分别为原材料总重量的5～7％和10～15％，混合均匀，在电弧炉中进行熔炼，得到六铝酸钙，将熔炼完成的六铝酸钙倒出冷却，破粉碎，分选。本发明工艺简便，无需对废铝灰作任何处理，即可替代铝矾土生产纯度较高的铝酸钙，既降低了生产铝酸钙的成本，又利用了容易造成环境污染的废弃物铝灰。

Description

利用废铝灰生产六铝酸钙的方法

技术领域

本发明涉及一种耐火材料技术领域的制备方法，具体是一种利用废铝灰生产六铝酸钙的方法。

背景技术

从金属铝熔化开始，铝渣就不可避免的成为副产品，大约占铝熔体总重量的3～5％，铝渣是再生铝的一个重要来源，刚出炉的铝渣通常含有50％～70％的金属铝，经过常规的回收处理后，剩余的废铝灰中仍含有15～40％的金属铝，因铝品位较低，一般不再进一步提取铝而废弃。废铝灰的处理通常采用填埋方式，既造成了资源浪费，又可能带来环境污染。

在冶金、建材领域中，铝酸钙是一种新兴的重要物料，不仅在水泥和耐火材料中需要，在炼钢中是一种优良的精炼剂，铝酸钙为CaO和Al₂O₃的二元化合物，在铝酸钙的二元化合物中CaO和Al₂O₃两种化合物存在着多种组合比例：六铝酸一钙(CaO·6Al₂O₃，简写为CA₆)，二铝酸一钙(CaO·2Al₂O₃，简写为CA₂)，铝酸一钙(CaO·Al₂O₃，简写为CA)，七铝酸十二钙(12CaO·7Al₂O₃，简写为C₁₂A₇)，铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃，简写为C₃A)。这五种化合物中CA、CA₂和CA₆为低钙型铝酸钙，主要存在于高铝水泥和耐火材料中。C₁₂A₇和C₃A为高钙型铝酸钙，主要用于炼钢脱硫和净化钢水。近年来，CA₆作为一种新型的耐火材料骨料，已经被成功的应用于炼钢和陶瓷工业窑炉。六铝酸钙(CA₆)是CaO-Al₂O₃系中Al₂O₃含量最高的铝酸钙相，它的熔点是1830℃，在含铁熔渣中的溶解度低；在还原气氛(CO)中的稳定性高；在碱性环境中的化学稳定性好；对熔融金属和熔渣的润湿性低(钢铁和有色金属)；另外，它的热膨胀系数与Al₂O₃相近，可以和氧化铝以任何比例配合使用。

经对现有技术的文献检索发现，李天清等在《工业炉》(2006年，第四期，第43-46页)上发表的“氧化铝原材料对合成CA₆多孔骨料性能的影响”，该文中提出采用反应烧结法合成六铝酸钙多孔骨料，具体方法为：分别将氧化铝原材料与碳酸钙按六铝酸钙(CA₆)中Al₂O₃与CaO的化学计量比配料，添加适量有机结合剂，在搅拌机中混合均匀，采用50MPa压力成型，经110℃干燥24h后，反应烧结制备六铝酸钙。其不足在于：采用成本较高，且资源日益紧张的氧化铝为原材料，并且工艺复杂，生产效率不高，很难得到应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用废铝灰生产六铝酸钙的方法，采用废铝灰为主要原材料，在对废铝灰不做任何处理的前提下，将其生产成纯度较高的六铝酸钙，既能降低六铝酸钙的生产成本，又能保护环境不受污染。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用废铝灰和氧化钙为原材料，废铝灰和氧化钙重量百分比为80～97％的废铝灰和3～20％，两者之和为100％，添加还原剂和沉淀剂，还原剂和沉淀剂的用量分别为原材料总重量的5～7％和10～15％，混合均匀，在电弧炉中进行熔炼，得到六铝酸钙，将熔炼完成的六铝酸钙倒出冷却，破粉碎，分选，即可用作炼钢精炼剂及脱硫剂。

所述还原剂为焦炭。

所述沉淀剂为铁屑。

所述在电弧炉中进行熔炼，其熔炼时间为60～90分钟。

所述废铝灰主要成份的重量百分比为：Al₂O₃含量20～50％，Al含量15～40％，SiO₂含量5～15％，MgO含量5～15％，TiO₂含量0.1～1％，Fe₂O₃含量1～5％，CaO含量2～6％。

所述氧化钙中CaO重量含量大于90％。

本发明生产六铝酸钙的工艺简便，适用性广泛，对铝灰原材料的要求低，无需对废铝灰作任何处理，即可生产出纯度较高的六铝酸钙，制得的六铝酸钙在耐火材料领域具有广泛的应用价值。本发明将难以处理的废铝灰制造成铝酸钙用于具有市场价值的耐火材料骨料，既降低了生产六铝酸钙的成本，又利用了容易造成环境污染的废弃物铝灰。

具体实施方式

下面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具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

废铝灰主要成份：Al₂O₃含量30.56％，Al含量39.58％，SiO₂含量5.21％，MgO含量5.34％，TiO₂含量0.42％，Fe₂O₃含量1.23％，CaO2.51％。氧化钙主要成分：CaO含量92.35％。

按重量百分比废铝灰80％和氧化钙20％分别称取原材料废铝灰80公斤和氧化钙20公斤，外加原材料总重量的10％的铁屑10公斤，加入原材料总重量的5％焦炭粉5公斤，混合均匀，放在400KVA电弧炉中高温熔炼60分钟，倒出冷却，将得到的铝酸钙块进行破粉碎，分选。

生产出的铝酸钙中，Al₂O₃含量77.6％，CaO含量16.51％，SiO₂含量1.51％，MgO含量2.64％。

实施例2：

废铝灰主要成份：Al₂O₃含量30.56％，Al含量39.58％，SiO₂含量5.21％，MgO含量5.34％，TiO₂含量0.42％，Fe₂O₃含量1.23％，CaO2.51％。氧化钙主要成分：CaO含量94.35％。

按重量百分比97％和3％分别称取废铝灰95公斤和氧化钙5公斤，外加原材料总重量的15％的铁屑15公斤和7％的焦炭粉7公斤，混合均匀，放在400KVA电弧炉中高温熔炼75分钟，倒出冷却，将得到的铝酸钙块进行破粉碎，分选。

生产出的铝酸钙中，Al₂O₃含量90.42％，CaO含量3.87％，SiO₂含量1.21％，MgO含量3.05％。

实施例3：

按重量百分比90％和10％分别称取废铝灰90公斤和氧化钙10公斤，外加原材料总重量的12.5％的铁屑12.5公斤和6％的焦炭粉6公斤，混合均匀，放在400KVA电弧炉中高温熔炼90分钟，倒出冷却，将得到的铝酸钙块进行破粉碎，分选。

生产出的铝酸钙中，Al₂O₃含量85.82％，CaO含量8.31％，SiO₂含量1.37％，MgO含量2.89％。

Claims

1、一种利用废铝灰生产六铝酸钙的方法，其特征在于：采用废铝灰和氧化钙为原材料，废铝灰和氧化钙重量百分比为80～97％的废铝灰和3～20％，两者之和为100％，另添加还原剂和沉淀剂，还原剂和沉淀剂的用量分别为原材料总重量的5～7％和10～15％，混合均匀，在电弧炉中进行熔炼，得到六铝酸钙，将熔炼完成的六铝酸钙倒出冷却，破粉碎，分选。

2、根据权利要求1的利用废铝灰生产六铝酸钙的方法，其特征是，所述还原剂为焦炭。

3、根据权利要求1的利用废铝灰生产六铝酸钙的方法，其特征是，所述沉淀剂为铁屑。

4、根据权利要求1的利用废铝灰生产六铝酸钙的方法，其特征是，所述在电弧炉中进行熔炼，其熔炼时间为60～90分钟。

5、根据权利要求1的利用废铝灰生产六铝酸钙的方法，其特征是，所述废铝灰主要成份的重量百分比为：Al₂O₃含量20～50％，Al含量15～40％，SiO₂含量5～15％，MgO含量5～15％，TiO₂含量0.1～1％，Fe₂O₃含量1～5％，CaO含量2～6％。

6、根据权利要求1的利用废铝灰生产六铝酸钙的方法，其特征是，所述氧化钙中CaO重量含量大于90％。