CN102503132A - 赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉 - Google Patents

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Abstract

一种赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，其特征在于，铁还原炉的结构包括：还原炉1、熔池2、炉渣熔池3、铁水熔池4、入料机5、铁水通道6、铁水入口7、炉渣熔体出口8、炉渣熔体通道9、浮法玻璃窑体10、冷却段11、晶核形成段12、晶核生长段13、退火段14，以赤泥为主料添加生焦宝石、废玻璃粉、石英砂、煤矸石、二氧化钛，各组分所占的重量百分比为：赤泥35~82.5%，生焦宝石3~15%，废玻璃粉3~10%，石英砂1~15%，煤矸石10~20%，二氧化钛0.5~5%。本发明以工业废料为主要原料，不仅降低生产成本，而且降低环境污染，经济环保，废料可以重复利用，制备的赤泥铁还原炉渣瓷砖强度高，具有较强的装饰特性。

Description

赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉
技术领域
本发明涉及一种赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，属于建筑陶瓷制备工艺技术领域。
背景技术
赤泥铁还原炉渣瓷砖主要应用于内、外墙及地面装饰使用。目前普遍采用陶瓷地板砖、抛光砖、大理石板材，是一种消耗自然资源、制造成本高的建筑装饰材料。
工业废料赤泥是金属铝冶炼及工业氧化铝生产时产生的废弃物，对环境产生严重污染，世界上还没有有效的处理办法。目前主要采用烧结法或拜尔法赤泥作耐火材料、水泥或各种填料使用，但是由于制品性能较差、生产成本较高，附加值较低，而无法大规模推广应用。另外，上述赤泥中含有大量的铁元素，按上述方法处理，由于铁元素无法回收而造成很大浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，利用工业废弃料，变废为宝，生产使用性能优良、生产成本低的赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，其技术方案为：
一种赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，铁还原炉的结构包括：还原炉1、熔池2、炉渣熔池3、铁水熔池4、入料机5、铁水通道6、铁水入口7、炉渣熔体出口8、炉渣熔体通道9、浮法玻璃窑体10、冷却段11、晶核形成段12、晶核生长段13、退火段14。
所述的赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，以赤泥为主料添加生焦宝石、废玻璃粉、石英砂、煤矸石、二氧化钛，各组分所占的重量百分比为：赤泥35~82.5%，生焦宝石3~15%，废玻璃粉3~10%，石英砂1~15%，煤矸石10~20%，二氧化钛0.5~5%，其中，赤泥的氧化铁含量为8~40%。
所述的赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，具体包括以下步骤：
（1）配料：赤泥35~82.5%，生焦宝石3~15%，废玻璃粉3~10%，石英砂1~15%，煤矸石10~20%，二氧化钛0.5~5%，并混合均匀制得混合料，其中，赤泥的氧化铁含量为8~40%； 
（2）熔融还原：将上述混合料外加1~5%的煤粉，在1000~1200℃还原气氛下充分还原后，通过入料机5压块投入到铁还原炉1中的熔池2内，温度为1550~1650℃，气氛为氧化气氛，压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，通过控制入料机5的加料速度来控制熔池2炉渣熔体上表面与熔池2底部的高度H和铁水液面与熔池2底部的高度h2，还原后形成的铁水下沉到熔池2的底部，而炉渣熔体上浮到熔池2的顶部，使铁水与炉渣熔体自动分离；
（3）核化：炉渣熔体进入浮法玻璃窑体10中的冷却段11迅速冷却到900~640℃形成玻璃并保温核化1~3小时；
（4）晶化：将形成后的玻璃以5~15℃/min的升温速度加热到850~1100℃，晶化1~3小时；
（5）退火：将晶化后的玻璃冷却到600℃退火1~2小时，自然冷却到室温，经切割、抛光制得赤泥铁还原炉渣瓷砖。
所述的赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，铁水通过铁水熔池4排出，炉渣熔体通过炉渣熔体出口8和炉渣熔体通道9自然流到炉渣熔池3，并进入浮法玻璃窑体10。
本发明与现有技术相比，其优点为：
1、本发明提供的方法可以有效地、大规模地利用烧结法或拜尔法赤泥生产赤泥铁还原炉渣瓷砖，其副产品为铁，将工业废料赤泥一步转化为铁水和炉渣熔体，并使炉渣熔体直接形成装饰材料瓷砖，节约了大量能量；
2、工艺简单，生产的赤泥铁还原炉渣瓷砖强度高，具有较强的装饰特性；
3、炉渣熔体中多余的碳可以在炉渣熔池中的氧化气氛中氧化排除，增加瓷砖的白度，可以通过添加陶瓷色料彩色装饰瓷砖；
4、本发明以工业废料为主要原料，不仅降低生产成本，而且降低环境污染，经济环保，废料可以重复利用。
附图说明
图1是本发明所用铁还原炉的结构示意图；
图中：1、还原炉，2、熔池，3、炉渣熔池，4、铁水熔池，5、入料机，6、铁水通道，7、铁水入口，8、炉渣熔体出口，9、炉渣熔体通道，10、浮法玻璃窑体，11、冷却段，12、晶核形成段，13、晶核生长段，14、退火段，H为熔池2的总液面高度，h1为炉渣熔体液面高度，h2为铁水液面高度。
具体实施方式
在图1所示的铁还原炉中，混合料外加1~5%的煤粉，在1000~1200℃还原气氛下充分还原后，通过入料机5压块投入到还原炉1中的熔池2中，温度为1550~1650℃，气氛为氧化气氛，压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，还原后形成的铁水比重较大沉到熔池2的底部，而炉渣熔体比重较小浮在铁水表面，当铁水液面上升至高于铁水熔池4的铁水液面时，熔池2中的铁水通过铁水入口7和铁水通道6排出到铁水熔池4中，而炉渣熔体通过炉渣熔体出口8和炉渣熔体通道9排出到炉渣熔池3中，然后炉渣熔体进入浮法玻璃窑体10中的冷却段11由1550~1650℃快速冷却到900~640℃，进入晶核形成段12并保温核化1~3小时，核化后的玻璃体进入晶核生长段13并晶化1~3小时，然后进入退火段14退火1~2小时，自然冷却到室温，然后经切割、抛光制成赤泥铁还原炉渣瓷砖。
具体实施方式
实施例1
（1）配料：赤泥35%，生焦宝石15%，废玻璃粉10%，石英砂15%，煤矸石20%，二氧化钛5%，并混合均匀制得混合料，其中，赤泥的氧化铁含量为8%； 
（2）熔融还原：将上述混合料外加1%的煤粉，在1200℃还原气氛下充分还原后，通过入料机5压块投入到铁还原炉1中的熔池2内，温度为1550℃，气氛为氧化气氛，压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，通过控制入料机5的加料速度来控制熔池2炉渣熔体上表面与熔池2底部的高度H和铁水液面与熔池2底部的高度h2，铁水下沉到熔池2的底部，而炉渣熔体上浮到熔池2的顶部，使铁水与炉渣熔体自动分离；
（3）核化：炉渣熔体进入浮法玻璃窑体10中的冷却段11迅速冷却到900℃形成玻璃并保温核化1小时；
（4）晶化：将形成后的玻璃以5℃/min的升温速度加热到850℃，晶化1小时；
（5）退火：将晶化后的玻璃冷却到600℃退火1小时，自然冷却到室温，经切割、抛光制得赤泥铁还原炉渣瓷砖。
经检验，制得的赤泥铁还原炉渣瓷砖抗弯强度为160Mpa。
实施例2
（1）配料：赤泥58%，生焦宝石9%，废玻璃粉7%，石英砂8%，煤矸石15%，二氧化钛3%，并混合均匀制得混合料，其中，赤泥的氧化铁含量为24%； 
（2）熔融还原：将上述混合料外加3%的煤粉，在1100℃还原气氛下充分还原后，通过入料机5压块投入到铁还原炉1中的熔池2内，温度为1600℃，气氛为氧化气氛，压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，通过控制入料机5的加料速度来控制熔池2炉渣熔体上表面与熔池2底部的高度H和铁水液面与熔池2底部的高度h2，铁水下沉到熔池2的底部，而炉渣熔体上浮到熔池2的顶部，使铁水与炉渣熔体自动分离；
（3）核化：炉渣熔体进入浮法玻璃窑体10中的冷却段11迅速冷却到770℃形成玻璃并保温核化2小时；
（4）晶化：将形成后的玻璃以10℃/min的升温速度加热到970℃，晶化2小时；
（5）退火：将晶化后的玻璃冷却到600℃退火1.5小时，自然冷却到室温，经切割、抛光制得赤泥铁还原炉渣瓷砖。
经检验，制得的赤泥铁还原炉渣瓷砖抗弯强度为170Mpa。
实施例3
（1）配料：赤泥82.5%，生焦宝石3%，废玻璃粉3%，石英砂1%，煤矸石10%，二氧化钛0.5%，并混合均匀制得混合料，其中，赤泥的氧化铁含量为40%； 
（2）熔融还原：将上述混合料外加5%的煤粉，在1000℃还原气氛下充分还原后，通过入料机5压块投入到铁还原炉1中的熔池2内，温度为1650℃，气氛为氧化气氛，压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，通过控制入料机5的加料速度来控制熔池2炉渣熔体上表面与熔池2底部的高度H和铁水液面与熔池2底部的高度h2，铁水下沉到熔池2的底部，而炉渣熔体上浮到熔池2的顶部，使铁水与炉渣熔体自动分离；
（3）核化：炉渣熔体进入浮法玻璃窑体10中的冷却段11迅速冷却到640℃形成玻璃并保温核化3小时；
（4）晶化：将形成后的玻璃以15℃/min的升温速度加热到1100℃，晶化3小时；
（5）退火：将晶化后的玻璃冷却到600℃退火2小时，自然冷却到室温，经切割、抛光制得赤泥铁还原炉渣瓷砖。
经检验，制得的赤泥铁还原炉渣瓷砖抗弯强度为190Mpa。 

Claims (4)

1.一种赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，其特征在于，铁还原炉的结构包括：还原炉1、熔池2、炉渣熔池3、铁水熔池4、入料机5、铁水通道6、铁水入口7、炉渣熔体出口8、炉渣熔体通道9、浮法玻璃窑体10、冷却段11、晶核形成段12、晶核生长段13、退火段14。
2.根据权利要求1所述的赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，其特征在于：以赤泥为主料添加生焦宝石、废玻璃粉、石英砂、煤矸石、二氧化钛，各组分所占的重量百分比为：赤泥35~82.5%，生焦宝石3~15%，废玻璃粉3~10%，石英砂1~15%，煤矸石10~20%，二氧化钛0.5~5%，其中，赤泥的氧化铁含量为8~40%。
3.根据权利要求1所述的赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）配料：赤泥35~82.5%，生焦宝石3~15%，废玻璃粉3~10%，石英砂1~15%，煤矸石10~20%，二氧化钛0.5~5%，并混合均匀制得混合料，其中，赤泥的氧化铁含量为8~40%； 
（2）熔融还原：将上述混合料外加1~5%的煤粉，在1000~1200℃还原气氛下充分还原后，通过入料机5压块投入到铁还原炉1中的熔池2内，温度为1550~1650℃，气氛为氧化气氛，压块沉入到炉渣熔体液面以下并熔融，通过控制入料机5的加料速度来控制熔池2炉渣熔体上表面与熔池2底部的高度H和铁水液面与熔池2底部的高度h2，还原后形成的铁水下沉到熔池2的底部，而炉渣熔体上浮到熔池2的顶部，使铁水与炉渣熔体自动分离；
（3）核化：炉渣熔体进入浮法玻璃窑体10中的冷却段11迅速冷却到900~640℃形成玻璃并保温核化1~3小时；
（4）晶化：将形成后的玻璃以5~15℃/min的升温速度加热到850~1100℃，晶化1~3小时；
（5）退火：将晶化后的玻璃冷却到600℃退火1~2小时，自然冷却到室温，经切割、抛光制得赤泥铁还原炉渣瓷砖。 
4.根据权利要求1、3所述的赤泥铁还原炉渣瓷砖的制备方法及铁还原炉，其特征在于：铁水通过铁水熔池4排出，炉渣熔体通过炉渣熔体出口8和炉渣熔体通道9自然流到炉渣熔池3，并进入浮法玻璃窑体10。
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