CN103030412A - 用后废弃高锆砖的再利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用后废弃高锆砖的再利用方法，包括：杂质去除、混料、混炼、压球、煅烧、高温熔融冶炼、浇铸、退火等工序，使高温使用后的废弃高锆砖中的氧化锆（ZrO2）成分得到二次利用。

Description

用后废弃高锆砖的再利用方法
技术领域
本发明涉及资源综合利用工业固体废物的处理技术，所得到的产品是高级熔铸耐火材料。
背景技术
用后废弃高锆耐火砖按其生产工艺分为烧结高锆砖与熔铸高锆砖，由于高锆耐火砖具有优异的耐火性能，因此，拆窑下来高锆耐火砖，其外观几乎没被侵蚀，其主体仍是由氧化锆（ZrO2）化学成分构成。由于其已经经过高温使用，因此拆窑时其会分裂成大小不等的块。由于氧化锆（ZrO2）是稀缺资源，因此，从玻璃窑拆下来的高锆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、保护环境的意义。
本发明公开了一种利用用后废弃的烧结高锆砖及熔铸高锆砖制造熔铸高锆砖的方法，通过机械粉碎及分选、两种颗粒料及还原剂的配料混和、与沥青结合剂的混炼、压制成球、煅烧、电弧炉高温熔融冶炼、浇铸成型保温退火等过程，最终得到熔铸高锆砖。该熔铸高锆砖是一种可用于高档玻璃窑炉等高温窑炉关键部位的高级耐火材料。
发明内容
本发明的目的在于对工业固体废物进行处理，得到一种新的熔铸耐火砖，即高温使用后的废弃高锆砖的资源循环再利用。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方法：
第一步：废弃高锆耐火砖的预处理
将回收的玻璃窑炉用过的废烧结高锆耐火砖与废熔铸高锆砖分别处理，采用机械打磨的方法去除其表面附着的杂质；然后采用颚式破碎机、对辊式破碎机将回收的废高锆耐火砖破碎，拣选出杂质，得到的颗粒料的粒度为3mm以下，分别堆放。
第二步：配料
将废烧结高锆砖颗粒料、废烧结高锆砖颗粒料与石油焦粉进行配料混合，按重量比：废烧结高锆砖颗粒料与废熔铸高锆砖颗粒料合计占90%-95%，石油焦粉占10%-5%进行配料；
第三步：混炼
将第二步配合好的料与沥青结合剂放入带加热装置的混合机中混炼，沥青结合剂加入的比例为配合料总重量的10%-5%。
第四步：压制成球
将混炼好的料用压球机压制成球，球的粒度为20-30mm左右。由于废砖颗粒料已经拣选出杂质，那么只剩下少量杂质附着在颗粒表面，杂质成分主要有两种，一种是氧化硅（SiO2），另外一种是破碎设备磨削下来的铁等金属或其氧化物，都是外源性杂质。通过与沥青混炼并压制成球，沥青包裹废砖颗粒料与石油焦粉，使它们充分接触，以利于石油焦及沥青中的碳与杂质发生反应。
第五步：煅烧
将压制的球装入匣钵中，送入隧道窑中煅烧，隧道窑的最高温度为1600℃。煅烧后得到多孔状的块，然后将这种块破碎成块径30-50mm的颗粒料。
第六步：高温熔融冶炼
将第五步得到的颗粒料加入到电弧炉中，进行高温熔融冶炼。冶炼过程分三个步骤，冶炼初期采用低电压、大电流熔化工艺，二次电压为120V-220V、二次电流为8000A-30000A，冶炼周期为40分钟，使炉内形成较大的熔池；冶炼中期采用高电压、低电流熔化，二次电压为300V-400V、二次电流为4000A-12000A，冶炼周期为30-40分钟，在炉内形成氧化气氛，便于脱出熔液中的碳；熔化后期仍采用低电压、大电流熔化，二次电压为120V-220V、二次电流为10000A-30000A，冶炼周期为30分钟，均化熔液的温度，便于熔液浇铸。
第七步：熔液浇铸成型
熔化周期结束时，将熔液浇铸到耐火材料制成的模型中，采用保温材料对铸型保温退火，保温时间15-20天，然后对产品进行切磨加工，最后得到熔铸高锆耐火砖。
 
具体实施方式：
实施例一：
1、将回收的用后的废烧结高锆砖及废熔铸高锆砖人工分类、分别堆放，采用机械打磨的方法去除其表面附着的杂质；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2-3mm以下。
2、按重量比，废烧结高锆砖颗粒料占40%，废熔铸高锆砖颗粒料占50%，石油焦粉占10%进行配料。
3、将上步配合好的料放入带加热装置的混合机中，加热温度80℃，然后加入沥青结合剂，加入的比例为总重量的6%，混炼30分钟。
4、将混炼好的料用压球机压制成球，球的粒度为20-30mm左右。
5、将压制的球装入匣钵中，送入隧道窑中煅烧，隧道窑的最高温度为1600℃。煅烧后得到多孔状的块，然后将这种块破碎成块径30-50mm的颗粒料。
6、将第5步得到的颗粒料加入到电弧炉中，进行高温熔融冶炼。冶炼过程分三个步骤，冶炼初期采用低电压、大电流熔化工艺，二次电压为130V、二次电流为18000A，冶炼周期为40分钟，使炉内形成较大的熔池；冶炼中期采用高电压、低电流熔化，二次电压为320V、二次电流为8000A，冶炼周期为40分钟，在炉内形成氧化气氛，便于脱出熔液中的碳；熔化后期仍采用低电压、大电流熔化，二次电压为150V、二次电流为15000A，冶炼周期为30分钟，均化熔液的温度，便于熔液浇铸。
7、将熔化好的熔液浇铸到预先组合好的模型中，模型采用石墨板制成。
8、浇铸之前，将模型埋入保温介质中保温退火，保温介质选用氧化铝空心球及氧化铝粉，四周保温层厚度≥350㎜。浇铸后的模型自然停留15-20天，使砖材实现保温退火。
9、待保温退火的产品降到60℃以下，可将产品取出，进行表面清理，经检验合格后，按用户要求切磨加工以及组装等。
实施例二：
本实施例与实施例一过程基本一致，其主要区别是废砖颗粒料、石油焦粉、沥青的混合比例不同，熔融冶炼参数有区别，工艺控制略作调整：
1、将回收的用后的废烧结高锆砖及废熔铸高锆砖人工分类、分别堆放，采用机械打磨的方法去除其表面附着的杂质；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2-3mm以下。
2、按重量比，废烧结高锆砖颗粒料占20%，废熔铸高锆砖颗粒料占73%，石油焦粉占7%进行配料。
3、将上步配合好的料放入带加热装置的混合机中，加热温度80℃，然后加入沥青结合剂，加入的比例为配合料总重量的8%，混炼30分钟。
4、将混炼好的料用压球机压制成球，球的粒度为30-20mm左右。
5、将压制的球装入匣钵中，送入隧道窑中煅烧，隧道窑的最高温度为1600℃。煅烧后得到多孔状的块，然后将这种块破碎成块径30-50mm的颗粒料。
6、将第5步得到的颗粒料加入到电弧炉中，进行高温熔融冶炼。冶炼过程分三个步骤，冶炼初期采用低电压、大电流熔化工艺，二次电压为160V、二次电流为13000A，冶炼周期为40分钟，使炉内形成较大的熔池；冶炼中期采用高电压、低电流熔化，二次电压为300V、二次电流为7000A，冶炼周期为30-40分钟。在炉内形成氧化气氛，便于脱出熔液中的碳；熔化后期仍采用低电压、大电流熔化，二次电压为140V、二次电流为15000A，冶炼周期为30分钟，均化熔液的温度，便于熔液浇铸。
7、将熔化好的熔液浇铸到预先组合好的模型中，模型采用石墨板制成。
8、浇铸之前，将模型埋入保温介质中保温退火，保温介质选用工业氧化铝粉及氧化铝空心球，四周保温层厚度≥350㎜。浇铸后的模型自然停留15-20天，使砖材实现保温退火。
9、待保温退火的产品降到60℃以下，可将产品取出，进行表面清理，经检验合格后，按用户要求切磨加工以及组装等。
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 (8)

1.一种用后废弃高锆砖的再利用方法, 其特征在于：
步骤一、以回收的废弃烧结高锆砖及熔铸高锆砖为原料，分别处理，清除废高锆耐火砖表面附着的杂质，将其破碎并分选出杂质； 
步骤二、将废烧结高锆砖颗粒料、废烧结高锆砖颗粒料与石油焦粉进行配料混合，按重量比：废烧结高锆砖颗粒料与废熔铸高锆砖颗粒料合计占90%-95%，石油焦粉占5%-10%进行配料；
步骤三、将步骤二配合好的料与沥青结合剂一起放入带加热装置的混合机中混炼，沥青结合剂加入的比例为配合料总重量的5%-10%；
步骤四、将混炼好的料用压球机压制成粒度为20-30mm左右的球；
步骤五、将压制的球装入匣钵中，送入隧道窑中煅烧，隧道窑的最高温度为1600℃，煅烧后得到多孔状的块，然后将这种块破碎成块径30-50mm的颗粒料；
步骤六、将步骤五得到的颗粒料加入到电弧炉中，进行高温熔融冶炼，冶炼过程分三个步骤，冶炼初期采用低电压、大电流熔化工艺，二次电压为120V-220V、二次电流为8000A-30000A，冶炼周期为30-40分钟，使炉内形成较大的熔池；冶炼中期采用高电压、低电流熔化，二次电压为300V-400V、二次电流为4000A-12000A，冶炼周期为30-40分钟，在炉内形成氧化气氛，便于脱出熔液中的碳；熔化后期仍采用低电压、大电流熔化，二次电压为120V-220V、二次电流为10000A-30000A，冶炼周期为30-40分钟，均化熔液的温度，便于熔液浇铸；
步骤七、将熔液浇铸到耐火材料制成的模型中，采用保温材料对铸型保温退火，保温时间15-20天，然后对产品进行切磨加工，最后得到熔铸高锆耐火砖，所述熔铸高锆耐火砖可用于特种玻璃窑炉侵蚀最严重的部位。
2.根据权利要求1所述的一种用后废弃高锆砖的再利用方法，其特征在于：按重量比，按照废烧结高锆砖颗粒料占20%，废熔铸高锆砖颗粒料占73%，石油焦粉占7%进行配料。
3.根据权利要求1所述的一种用后废弃高锆砖的再利用方法，其特征在于：步骤一中，采用机械打磨的方法清除废高锆耐火砖表面附着的杂质；然后采用颚式破碎机、对辊式破碎机将回收的废高锆耐火砖破碎，得到粒度小于3mm的颗粒料。
4.根据权利要求1所述的一种用后废弃高锆砖的再利用方法，其特征在于：步骤三中，将配合好的料放入带加热装置的混合机中，加热温度80℃，然后加入沥青结合剂，加入的比例为总重量的6-8%，混炼30分钟。
5.根据权利要求1所述的一种用后废弃高锆砖的再利用方法，其特征在于：步骤四中，将混炼好的料用压球机压制成粒度为20-30mm左右的球。
6.根据权利要求1所述的一种用后废弃高锆砖的再利用方法，其特征在于：步骤五中，将压制的球装入匣钵中，送入隧道窑中煅烧，隧道窑的最高温度为1600℃，煅烧后得到多孔状的块，然后将这种块破碎成块径30-50mm的颗粒料。
7.根据权利要求1所述的一种用后废弃高锆砖的再利用方法，其特征在于：步骤六中，冶炼初期，二次电压为130V、二次电流为18000A，冶炼周期为40分钟；冶炼中期，二次电压为320V、二次电流为8000A，冶炼周期为40分钟；熔化后期，二次电压为150V、二次电流为15000A，冶炼周期为30分钟。
8.根据权利要求1所述的一种用后废弃高锆砖的再利用方法，其特征在于：步骤七中，所述模型采用石墨板制成，浇铸之前，将模型埋入保温介质中保温退火，保温介质选用氧化铝空心球及氧化铝粉，四周保温层厚度≥350㎜，浇铸后的模型自然停留15-20天，使砖材实现保温退火，待保温退火的产品降到60℃以下，将产品取出，进行表面清理，经检验合格后，按用户要求进行切磨加工及组装。
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