CN102898161B

CN102898161B - 废弃锆刚玉耐火砖的提纯方法

Info

Publication number: CN102898161B
Application number: CN201210398694.XA
Authority: CN
Inventors: 王国海; 李起胜; 徐宝魁; 刘官清
Original assignee: ZHENGZHOU ZHENZHONG FUZED NEW MATERIALS CO Ltd
Current assignee: Zhengzhou Zhenzhong Fuzed New Materials Co., Ltd.
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: CN102898161A

Abstract

本发明公开了一种废弃锆刚玉耐火砖的提纯方法，包括：（1）原料的预处理、（2）配料与混合、（3）提纯、（4）压缩空气及高压水混合吹球、（5）调整球的形态及其中空心球与实心球的比例。该方法可使废弃锆刚玉耐火砖中的ZrO2、Al2O3等有效资源得到二次利用。

Description

废弃锆刚玉耐火砖的提纯方法

技术领域

本发明涉及工业固体废物的回收再利用技术领域。

背景技术

高温窑炉运行满一个周期后，要拆掉重新砌筑，由于锆刚玉耐火砖具有优异的耐火性能，因此，拆窑下来锆刚玉耐火砖（简称废锆刚玉砖），其外观仅仅是接触玻璃液的面及边角被侵蚀掉一少部分，其主体仍是由氧化铝（Al₂O₃）、氧化锆（ZrO₂）、氧化硅（SiO₂）这三种主要化学成分构成，由于氧化锆（ZrO₂）是稀缺资源，因此，拆窑下来的锆刚玉砖还具有非常大的价值，继续发挥其中的化学成分的价值，对其进行二次开发利用，具有节省资源、保护环境的巨大意义。

本发明公开了一种废弃锆刚玉耐火砖的提纯方法，使高温使用后的废弃锆刚玉耐火砖中的含ZrO₂、Al₂O₃等成分的有效资源得到二次利用。

发明内容

本发明的目的在于对工业固体废物进行处理，使其成为一种新型原材料，即高温使用后的废弃锆刚玉砖的资源二次综合利用。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方法：

第一步：废弃锆刚玉耐火砖的预处理：

将回收的高温窑炉用过的废弃锆刚玉耐火砖，按其化学成份分类，单独堆放。

（1）清除附着在砖材上的玻璃液等杂质；

（2）将回收的废弃锆刚玉耐火砖破碎，达到合适的粒度：20mm-40mm，拣选出杂质。

第二步：配料与混合：

将破碎后的废锆刚玉砖颗粒料与碳还原剂按一定的比例进行混合，碳还原剂的加入量决定于最终产品的SiO₂含量的要求，碳还原剂的加入量与废锆刚玉砖颗粒料中SiO₂含量的摩尔比为0.5以上。

第三步：高温熔融冶炼提纯：

将第二步得到的混合料加入到电弧炉中，进行高温熔融还原冶炼。电弧炉二次电压110V-220V、二次电流1000A-30000A；冶炼周期50-120分钟；冶炼过程中依据情况进行补碳。混合料中的SiO₂被还原成SiO，从炉中挥发出来；混合料中的Fe₂O₃、TiO₂等金属氧化物被还原成金属单质，沉降在炉底；混合料中的Na₂O、K₂O等碱金属氧化物在电弧的高温作用下，从炉中挥发出来。当一个熔化周期结束时，炉内上层熔液成分已符合提纯要求，ZrO₂：20%-85%，Al₂O₃：20%-85%，SiO₂：0.5%-15%，Na₂O≤0.3%，K2O≤0.1%，Fe₂O₃≤0.2%，TiO₂≤0.1%。

第四步：吹制成球：

采用压缩空气及高压水流混合吹球：炉嘴的下方设置上下两个吹嘴，一个吹嘴喷吹压缩空气，一个吹嘴喷吹高压水流。当一个熔化周期结束时，炉内上层熔液成分已符合产品要求，倾动炉体，当熔液流出炉嘴时，用压缩空气及高压水流吹熔液流股，在压缩空气与高压水流的共同的作用下，熔液被吹成球。

第五步：吹嘴的调整与球的形态及其应用：

调整压缩空气吹嘴与高压水的吹嘴的相互位置，可以调整所吹制的球的形态，当风嘴在上水嘴在下时，等到的球以空心球为主；当水嘴在上风嘴在下时，得到的球以实心球为主。

通过上述步骤得到的球体主要化学成分为ZrO_2、Al₂O_3、SiO_2，具有很好的耐火、耐磨性能，同时由于空心与实心两种形态，因此具有广泛的用途。（1）所得到的空心球，由于其具有较小的体积密度，较低的导热系数，适合用于保温材料；（2）所得到的实心球，具有较好的硬度及耐磨性，可用于研磨材料；（3）将球体进行分选，合格的空心球及实心球分选之后，剩余的不合格的球体进行粉碎，制成粉体可以用于生产高档熔铸耐火材料及烧结耐火材料的原料。

具体实施方式：

实施例一：

1.将回收的使用后的废锆刚玉砖人工清理后，通过颚式破碎机、对辊破碎机破碎，拣选出杂质，得到的颗粒料的粒度为20-40mm。

2.这种破碎料的化学成分分析结果：

SiO₂：20%；Al₂O₃：45%；ZrO₂：30%；Na₂O：2%。

3.将500kg这种破碎料与5kg石墨碎进行混合，形成配合料。

4.将配合料加入电弧炉中进行熔化冶炼。

熔化冶炼电工参数：二次电压为150V-170V，二次电流为15000A，冶炼周期：60-90分钟。

5.当冶炼周期结束时，开启压缩空气及高压水的阀门，倾动炉体，将从炉嘴流出的熔体吹成空心球。此时压缩空气的吹嘴设置在上，高压水吹嘴设置在下，即得到空心球。吹球压缩空气压力：0.5-1.0MPa，高压水的压力0.5MPa。

6.产品的化学成份及用途：

将得到的空心球产品进行化学分析，结果如下：

SiO₂：5%；Al₂O₃：50%；ZrO₂：45%；Na₂O：0.2%。

7.空心球的风干与分选：

（1）将第5步的球放在干燥器中，用风机吹干；

（2）将风干后的球体利用比重法将少部分的实心球分离出去；

（3）将空心球部分筛分成不同粒度，如7-5mm、5-3mm、3-1mm、1-0mm。

这种空心球可以直接作为保温材料使用。

实施例二：

本实施例与实施例一过程基本一致，其主要区别是使用后的废锆刚玉砖破碎料的化学成分有区别，工艺控制略作调整：

2.这种破碎料的化学成分分析结果：

SiO₂：18%；Al₂O₃：46%；ZrO₂：34%；Na₂O：2%。

3.将500kg这种破碎料与4.5kg石墨碎进行混合，形成配合料。

4.将配合料加入电弧炉中进行熔化冶炼。

熔化冶炼电工参数：二次电压为160V-180V，二次电流为13000A，冶炼周期：50-85分钟。

5.将高压水的吹嘴布置在上，压缩空气的吹嘴布置在下。当冶炼周期结束时，开启高压水及压缩空气的阀门，倾动炉体，将从炉嘴流出的熔体吹成实心球。高压水的压力为0.6MPa,压缩空气压力：0.8-0.6MPa。

6.产品的化学成份及用途：

将得到的实心球产品进行化学分析，结果如下：

SiO₂：1%；Al₂O₃：50%；ZrO₂：48%；Na₂O：0.2%。

7.实心球的风干与分选：

（1）将第5步的球放在干燥器中，用风机吹干；

（2）将风干后的球体利用比重法将少部分的空心球分离出去；

（3）将实心球部分筛分成不同粒度，如7-5mm、5-3mm、3-1mm、1-0mm。

这种实心球可以直接作为研磨材料使用。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种废弃锆刚玉耐火砖的提纯方法，其特征在于：

（1）原料的预处理：以高温窑炉拆窑下来的废弃锆刚玉耐火砖为原料，清除附着在其表面的玻璃液杂质，通过颚式破碎机、对辊破碎机破碎，拣选出杂质，破碎后的粒度为20mm-40mm；

（2）配料与混合：将破碎后的废弃锆刚玉砖颗粒料与碳还原剂按一定的比例进行混合，碳还原剂的加入量与废弃锆刚玉砖颗粒料中SiO₂含量的摩尔比为0.5以上；

（3）提纯：将第二步得到的混合料加入到电弧炉中，采用高温熔融碳还原冶炼法对其进行提纯处理，熔融冶炼二次电压为110V-220V、二次电流为1000A-30000A，冶炼周期为50-120分钟，当一个熔化周期结束时，炉内上层熔液已符合提纯要求，ZrO₂：20%-85%，Al₂O₃：20%-85%，SiO₂：0.5%-15%，Na₂O≤0.3%，K₂O≤0.1%，Fe₂O₃≤0.2%，TiO₂≤0.1%；

（4）压缩空气及高压水混合吹球：炉嘴的下方设置上下两个吹嘴，一个吹嘴喷吹压缩空气，一个吹嘴喷吹高压水流，压缩空气压力0.5-1.0MPa，高压水压力0.5MPa，当一个熔化周期结束时，炉内上层熔液已符合产品要求，倾动炉体，并用压缩空气及高压水流吹熔液流股，在压缩空气与高压水流的共同的作用下，熔液被吹成球；

（5）调整压缩空气吹嘴与高压水的吹嘴的相对位置，可以调整所吹制的球的形态及其中空心球与实心球的比例。

2.如权利要求1所述的废弃锆刚玉耐火砖的提纯方法，其特征在于：所得空心球用于保温材料。

3.如权利要求1所述的废弃锆刚玉耐火砖的提纯方法，其特征在于：所得实心球用于研磨材料。

4.如权利要求1所述的废弃锆刚玉耐火砖的提纯方法，其特征在于：所得到的球破碎或制成粉体后用于生产高档熔铸耐火材料及烧结耐火材料的原料。