CN110550960B - 一种利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法，将粒度为0‑1mm,1‑3mm,3‑5mm,5‑8mm的冶炼铬渣颗粒料、粒度为0‑1mm,1‑3mm,3‑5mm的烧结刚玉颗粒料与磷酸混合，混炼时间5分钟～8分钟，然后加入活性氧化铝粉、铬矿粉、冶炼铬渣粉料和烧结刚玉粉料再混炼，进行困料50h～70h；加入磷酸二氢铝进行二次混炼，压制成型，在80℃～100℃烘干48小时～72小时；烘干后的砖坯在1550℃～1600℃下烧制20h。优点是：以冶炼铬渣、烧结刚玉为原料生产铬刚玉制品，成本低廉，解决了铬渣排放问题，实现了废渣再利用，工艺合理，产品纯度高，性能好，经济收益大，适合锌冶炼窑炉使用。

Description

一种利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法
技术领域
本发明属于建材领域，特别涉及一种利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法。
背景技术
铝热法生产金属铬产生大量的固体废弃物冶炼铬渣，冶炼铬渣含有Al2O3和Cr2O3的固熔体，其中Al2O3+Cr2O3质量百分含量一般大于88.0％，其中，含有质量百分比6％～16％的氧化铬以及少量的Na2CrO4、CaO、Fe2O3、Na2O、K2O和SiO2杂质，Na2CrO4是可溶性铬盐，含有的Cr(VI)是国家禁排的一类危险废物。随着国家对环境的重视，特别是三废的排放要求更加严格。企业对所排放的固体废弃物经处理、回收再利用，不仅能够带来巨大的经济效益，更能有效保护自然环境。
大型锌冶炼窑炉称为冶炼挥发窑，直径在4m以上，长度60m以上，属于大型回转窑，对耐火材料衬体性能要求比较高，特别是对抗冲刷性能、抗化学侵蚀性能、抗热震性能等要求很高。
发明内容
本发明提供了一种利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法，以冶炼铬渣、烧结刚玉为原料生产铬刚玉制品，成本低廉，解决了铬渣排放问题，实现了废渣再利用，工艺合理，产品纯度高，性能好，经济收益大，适合工业化生产。以该法生产的铬刚玉砖，应用范围更广，使用寿命更长，产品档次更高。
本发明的技术方案是：
一种利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法，其具体步骤如下：
a.原材料及加工
取冶炼铬渣块料，将冶炼铬渣块料进行破碎至粒度为8mm以下，磨粉为200目以上；
b.冶炼铬渣混合均化除杂并筛分
将破碎、磨粉后的冶炼铬渣混合均匀，磁选去除杂质；然后将的冶炼铬渣筛分成0-1mm，1-3mm，3-5mm，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料和细度为200目的冶炼铬渣粉料；
c.烧结刚玉破碎、筛分并磨粉
将烧结刚玉进行破碎、筛分、磨粉，获得粒度0-1mm，1-3mm，3-5mm的烧结刚玉颗粒料和细度为200目烧结刚玉粉料；
d.配料
按照重量百分比进行配料：
骨料：
粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm,5-8mm的冶炼铬渣颗粒料46％～52％；
粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm的烧结刚玉颗粒料18％～24％；
基质：
200目的冶炼铬渣粉料4％～6％；
200目铬矿粉18％～25％；
2μ-5μ的活性氧化铝粉0.5％～3％；
200目烧结刚玉粉料0.5％～5％；
e.混料及困料
将粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm,5-8mm的冶炼铬渣颗粒料、粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm的烧结刚玉颗粒料与结合剂Ⅰ混合，结合剂Ⅰ的加入量占骨料和基质总质量的3.0％～4.5％，混炼时间5分钟～8分钟，然后加入活性氧化铝粉、铬矿粉、冶炼铬渣粉料和烧结刚玉粉料，再混炼10分钟～20分钟，进行困料50h～70h；
f.成型
将困料后的混合料加入结合剂Ⅱ进行二次混炼，结合剂Ⅱ的加入量占骨料和基质总质量的1％～2％，二次混炼时间为15分钟～20分钟，压制成型，在80℃～100℃烘干48小时～72小时；
g.高温烧成
烘干后的砖坯在1550℃～1600℃下烧制20h。
进一步的，按照重量份数计，5-8mm冶炼铬渣颗粒料加入量为5份-8份；3-5mm冶炼铬渣颗粒料加入量为12份-25份，1-3mm冶炼铬渣颗粒料加入量为22份-25份，0-1mm冶炼铬渣颗粒料加入量为0份-7份。
进一步的，按照重量份数计，3-5mm烧结刚玉颗粒料加入量为7份-11份，1-3mm烧结刚玉颗粒料加入量为7份-9份，0-1mm,烧结刚玉颗粒料加入量为4份。
进一步的，骨料的加入量占骨料和基质总质量的70％。
进一步的，所述冶炼铬渣中Al2O3的质量百分比含量为76％～82％、Cr2O3为7.0％～16％、Na2O的质量百分比含量为1.5％～3％；CaO的质量百分比含量为0.6％～2.0％。
进一步的，所述烧结刚玉中氧化铝质量百分比含量≥99.0％。
进一步的，所述的活性氧化铝中，α-Al2O3质量百分比含量≥90％，Al2O3质量百分比含量≥99％。
进一步的，所述磷酸质量浓度≥65.0％，磷酸二氢铝中氧化铝质量含在6.5％～8.0％。
进一步的，所述铬矿中的Cr2O3质量百分比含量≥55.0％，Al2O3质量百分比含量≥10.0％。
进一步的，所述结合剂Ⅰ为磷酸，所述结合剂Ⅱ为磷酸二氢铝。
本发明的有益效果：
(1)、以铬渣为制砖主要原料，成本低廉，解决了铬渣排放问题，实现了废渣再利用。
(2)、采用复合法生产铬刚玉砖，抗炸裂性能优良，使用寿命长。通过对制砖骨料合理使用大颗粒料加入量，降低小颗粒加入量，可以有效改善产品的抗炸裂性能及抗熔体的冲刷性能；在骨料中加入一定量的烧结刚玉，有效提升产品的急冷急热次数，改善制品在大型转动窑炉中使用时抗炸裂性能，效果显著。在基质中添加Cr2O3质量百分比含量≥55.0％的高铬矿，既能保证基质中Cr2O3含量，又能提高产品抗有色金属锌及熔渣侵蚀能力。经实践证明，产品在使用中没有发生砖体炸裂现象。
具体实施方式
实施例1
a.冶炼铬渣加工
取Al2O3含量为76wt％、Cr2O3含量为12wt％、Na2O含量为1.5wt％、CaO含量为0.6wt％的冶炼铬渣块料，进行粉碎至粒度为8mm以下，磨粉200目以上；
b.冶炼铬渣混合均化除杂并筛分
将破碎、磨粉后的冶炼铬渣混合均匀，磁选去除杂质；然后将的冶炼铬渣筛分成0-1mm，1-3mm，3-5mm，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料和细度为200目的冶炼铬渣粉料；
c.烧结刚玉破碎、筛分并磨粉
将氧化铝质量含量为99.0％烧结刚玉进行破碎、筛分、磨粉，使之符合生产耐火制品需要的粒度0-1mm，1-3mm，3-5mm的烧结刚玉颗粒料和细度为200目烧结刚玉粉料；
d.配料
选料：活性氧化铝中α-Al2O3质量百分比含量为90％，Al2O3质量百分比含量为99％；
铬矿中的Cr2O3质量百分比含量55.0％，Al2O3质量百分比含量10.0％；
骨料：将粒度为1-3mm的冶炼铬渣颗粒料为11吨，3-5mm的冶炼铬渣颗粒料为12.5吨，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料为2.5吨；
粒度为0-1mm烧结刚玉颗粒料2吨，1-3mm烧结刚玉颗粒料3.5吨，3-5mm烧结刚玉颗粒料3.5吨；
基质：200目铬渣粉料2吨，200目铬矿粉9吨，2μ-5μ活性氧化铝粉1.5吨，200目烧结刚玉粉料2.5吨；
e.混料及困料
将粒度为1-3mm,3-5mm,5-8mm的冶炼铬渣颗粒料、粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm的烧结刚玉颗粒料与2吨质量浓度为65.0％的磷酸，混炼时7分钟，然后加入活性氧化铝粉、铬矿粉、冶炼铬渣粉料和烧结刚玉粉料，再混炼15分钟，进行困料60h；
f.成型
将困料后的混合料加入0.75吨磷酸二氢铝进行二次混炼，磷酸二氢铝中氧化铝质量含在7.0％，二次混炼时间为18分钟，压制成型，在90℃烘干60小时；
g.高温烧成
烘干后的砖坯在1550℃～1600℃烧制20小时。
实施例2
a.原材料及加工
取Al2O3含量为76wt％、Cr2O3含量为12wt％、Na2O含量为1.5wt％、CaO含量为0.6wt％的冶炼铬渣块料，进行粉碎至粒度为8mm以下，磨粉200目以上；
b.冶炼铬渣混合均化除杂并筛分
将破碎、磨粉后的冶炼铬渣混合均匀，磁选去除杂质；然后将的冶炼铬渣筛分成0-1mm，1-3mm，3-5mm，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料和细度为200目的冶炼铬渣粉料；
c.烧结刚玉破碎、筛分并磨粉
将氧化铝质量含量为99.0％烧结刚玉进行破碎、筛分、磨粉，使之符合生产耐火制品需要的粒度0-1mm，1-3mm，3-5mm的烧结刚玉颗粒料和细度为200目烧结刚玉粉料；
d.配料
选料：活性氧化铝中α-Al2O3质量百分比含量为90％，Al2O3质量百分比含量为99％；
铬矿中的Cr2O3质量百分比含量55.0％，Al2O3质量百分比含量10.0％；
骨料：将粒度为0-1mm的冶炼铬渣颗粒料2.5吨，粒度为1-3mm的冶炼铬渣颗粒料为12.5吨，3-5mm的冶炼铬渣颗粒料为7.5吨，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料为2.5吨；
粒度为0-1mm烧结刚玉颗粒料2吨，1-3mm烧结刚玉颗粒料4吨，3-5mm烧结刚玉颗粒料4吨；
基质：200目铬渣粉料3吨，200目铬矿粉10吨，2μ-5μ活性氧化铝粉0.5吨，200目烧结刚玉粉料1.5吨；
e.混料及困料
将粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm,5-8mm的冶炼铬渣颗粒料、粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm的烧结刚玉颗粒料与2吨质量浓度为65.0％的磷酸，混炼时7分钟，然后加入活性氧化铝粉、铬矿粉、冶炼铬渣粉料和烧结刚玉粉料，再混炼15分钟，进行困料60h；
f..成型
将困料后的混合料加入0.75吨磷酸二氢铝进行二次混炼，磷酸二氢铝中氧化铝质量含在7.0％，二次混炼时间为18分钟，压制成型，在90℃烘干60小时；
g.高温烧成
烘干后的砖坯在1550℃～1600℃烧制20小时。
实施例3
a.原材料及加工
取Al2O3含量为76wt％、Cr2O3含量为12wt％、Na2O含量为1.5wt％、CaO含量为0.6wt％的冶炼铬渣块料，进行粉碎至粒度为8mm以下，磨粉200目以上；
b.冶炼铬渣混合均化除杂并筛分
将破碎、磨粉后的冶炼铬渣混合均匀，磁选去除杂质；然后将的冶炼铬渣筛分成0-1mm，1-3mm，3-5mm，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料和细度为200目的冶炼铬渣粉料；
c.烧结刚玉破碎、筛分并磨粉
将氧化铝质量含量为99.0％烧结刚玉进行破碎、筛分、磨粉，使之符合生产耐火制品需要的粒度0-1mm，1-3mm，3-5mm的烧结刚玉颗粒料和细度为200目烧结刚玉粉料；
d.配料
选料：活性氧化铝中α-Al2O3质量百分比含量为90％，Al2O3质量百分比含量为99％；
铬矿中的Cr2O3质量百分比含量55.0％，Al2O3质量百分比含量10.0％；
骨料：将粒度为0-1mm的冶炼铬渣颗粒料3.5吨，粒度为1-3mm的冶炼铬渣颗粒料为11吨，3-5mm的冶炼铬渣颗粒料为6吨，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料为2.5吨；
粒度为0-1mm烧结刚玉颗粒料2吨，1-3mm烧结刚玉颗粒料4.5吨，3-5mm烧结刚玉颗粒料5.5吨；
基质：200目铬渣粉料2吨，200目铬矿粉12.5吨，2μ-5μ活性氧化铝粉0.25吨，200目烧结刚玉粉料0.25吨；
e.混料及困料
将粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm,5-8mm的冶炼铬渣颗粒料、粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm的烧结刚玉颗粒料与质量浓度为65.0％的磷酸，混炼时7分钟，磷酸的加入量占骨料和基质总质量的4％，然后加入活性氧化铝粉、铬矿粉、冶炼铬渣粉料和烧结刚玉粉料，再混炼15分钟，进行困料60h；
f.成型
将困料后的混合料加入磷酸二氢铝进行二次混炼，磷酸二氢铝中氧化铝质量含在7.0％，磷酸二氢铝的加入量占骨料和基质总质量的1.5％，二次混炼时间为18分钟，压制成型，在90℃烘干60小时；
g.高温烧成
烘干后的砖坯在1550℃～1600℃烧制20小时。
表1本发明实施例1～实施例3理化检测结果(单位：wt％)
Figure BDA0002186074680000061
实施例4
a.原材料及加工
取Al2O3含量为77wt％、Cr2O3含量为16wt％、Na2O含量为2wt％、CaO含量为0.8wt％的冶炼铬渣块料，进行粉碎至粒度为8mm以下，磨粉200目以上；
b.冶炼铬渣混合均化除杂并筛分
将破碎、磨粉后的冶炼铬渣混合均匀，磁选去除杂质；然后将的冶炼铬渣筛分成0-1mm，1-3mm，3-5mm，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料和细度为200目的冶炼铬渣粉料；
c.烧结刚玉破碎、筛分并磨粉
将氧化铝质量含量为99.0％烧结刚玉进行破碎、筛分、磨粉，使之符合生产耐火制品需要的粒度0-1mm，1-3mm，3-5mm的烧结刚玉颗粒料和细度为200目烧结刚玉粉料；
d.配料
选料：活性氧化铝中α-Al2O3质量百分比含量为90％，Al2O3质量百分比含量为99％；
铬矿中的Cr2O3质量百分比含量55.0％，Al2O3质量百分比含量10.0％；
骨料：将粒度为0-1mm的冶炼铬渣颗粒料3.5吨，粒度为1-3mm的冶炼铬渣颗粒料为11吨，3-5mm的冶炼铬渣颗粒料为6吨，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料为2.5吨；
粒度为0-1mm烧结刚玉颗粒料2吨，1-3mm烧结刚玉颗粒料4.5吨，3-5mm烧结刚玉颗粒料5.5吨；
基质：200目铬渣粉料2吨，200目铬矿粉12.5吨，2μ-5μ活性氧化铝粉0.25吨，200目烧结刚玉粉料0.25吨；
e.混料及困料
将粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm,5-8mm的冶炼铬渣颗粒料、粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm的烧结刚玉颗粒料与质量浓度为65.0％的磷酸，混炼时5分钟，磷酸的加入量占骨料和基质总质量的3％，然后加入活性氧化铝粉、铬矿粉、冶炼铬渣粉料和烧结刚玉粉料，再混炼10分钟，进行困料70h；
f.成型
将困料后的混合料加入磷酸二氢铝进行二次混炼，磷酸二氢铝中氧化铝质量含在6.5％，磷酸二氢铝的加入量占骨料和基质总质量的1％，二次混炼时间为15分钟，压制成型，在100℃烘干48小时；
g.高温烧成
烘干后的砖坯在1550℃～1600℃烧制20小时。
实施例5
a.原材料及加工
取Al2O3含量为82wt％、Cr2O3含量为7wt％、Na2O含量为3wt％、CaO含量为2wt％的冶炼铬渣块料，进行粉碎至粒度为8mm以下，磨粉200目以上；
b.冶炼铬渣混合均化除杂并筛分
将破碎、磨粉后的冶炼铬渣混合均匀，磁选去除杂质；然后将的冶炼铬渣筛分成0-1mm，1-3mm，3-5mm，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料和细度为200目的冶炼铬渣粉料；
c.烧结刚玉破碎、筛分并磨粉
将氧化铝质量含量为99.0％烧结刚玉进行破碎、筛分、磨粉，使之符合生产耐火制品需要的粒度0-1mm，1-3mm，3-5mm的烧结刚玉颗粒料和细度为200目烧结刚玉粉料；
d.配料
选料：活性氧化铝中α-Al2O3质量百分比含量为90％，Al2O3质量百分比含量为99％；
铬矿中的Cr2O3质量百分比含量55.0％，Al2O3质量百分比含量10.0％；
骨料：将粒度为0-1mm的冶炼铬渣颗粒料3.5吨，粒度为1-3mm的冶炼铬渣颗粒料为11吨，3-5mm的冶炼铬渣颗粒料为6吨，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料为2.5吨；
粒度为0-1mm烧结刚玉颗粒料2吨，1-3mm烧结刚玉颗粒料4.5吨，3-5mm烧结刚玉颗粒料5.5吨；
基质：200目铬渣粉料2吨，200目铬矿粉12.5吨，2μ-5μ活性氧化铝粉0.25吨，200目烧结刚玉粉料0.25吨；
e.混料及困料
将粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm,5-8mm的冶炼铬渣颗粒料、粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm的烧结刚玉颗粒料与质量浓度为65.0％的磷酸，混炼时8分钟，磷酸的加入量占骨料和基质总质量的4.5％，然后加入活性氧化铝粉、铬矿粉、冶炼铬渣粉料和烧结刚玉粉料，再混炼15分钟，进行困料50h；
f.成型
将困料后的混合料加入磷酸二氢铝进行二次混炼，磷酸二氢铝中氧化铝质量含在8.0％，磷酸二氢铝的加入量占骨料和基质总质量的2％，二次混炼时间为20分钟，压制成型，在80℃烘干72小时；
g.高温烧成
烘干后的砖坯在1550℃～1600℃烧制20小时。
表2本发明实施例4、实施例5理化检测结果(单位：wt％)
Figure BDA0002186074680000081
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法，其特征是：
具体步骤如下：
a．原材料及加工
取冶炼铬渣块料，将冶炼铬渣块料进行破碎至粒度为8mm以下，磨粉为200目以上；
b．冶炼铬渣混合均化除杂并筛分将破碎、磨粉后的冶炼铬渣混合均匀，磁选去除杂质；然后将冶炼铬渣筛分成0-1mm，1-3mm，3-5mm，5-8mm的冶炼铬渣颗粒料和细度为200目的冶炼铬渣粉料；
c.烧结刚玉破碎、筛分并磨粉
将烧结刚玉进行破碎、筛分、磨粉，获得粒度0-1mm，1-3mm，3-5mm的烧结刚玉颗粒料和细度为200目烧结刚玉粉料；
d.配料
按照重量百分比进行配料：
骨料：
粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm,5-8mm的冶炼铬渣颗粒料46%～52%；
粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm的烧结刚玉颗粒料18%～24%；
按重量份数计，5-8mm冶炼铬渣颗粒料加入量为5份-8份；3-5mm冶炼铬渣颗粒料加入量为12份-25份，1-3mm冶炼铬渣颗粒料加入量为22份-25份，0-1mm冶炼铬渣颗粒料加入量为0份-7份；
按照重量份数计，3-5mm烧结刚玉颗粒料加入量为7份-11份，1-3mm烧结刚玉颗粒料加入量为7份-9份，0-1mm烧结刚玉颗粒料加入量为4份；
骨料的加入量占骨料和基质总质量的70%；
基质：
200目的冶炼铬渣粉料4%～6%；
200目铬矿粉18%～25%；
2μm-5μm的活性氧化铝粉0.5%～3%；
200目烧结刚玉粉料0.5%～5%；
e.混料及困料
将粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm,5-8mm的冶炼铬渣颗粒料、粒度为0-1mm,1-3mm,3-5mm的烧结刚玉颗粒料与结合剂Ⅰ混合，结合剂Ⅰ的加入量占骨料和基质总质量的3.0%～4.5%，混炼时间5min～8min，然后加入活性氧化铝粉、铬矿粉、冶炼铬渣粉料和烧结刚玉粉料，再混炼10min～20min，进行困料50h～70h；
f.成型
将困料后的混合料加入结合剂Ⅱ进行二次混炼，结合剂Ⅱ的加入量占骨料和基质总质量的1%～2%，二次混炼时间为15min～20min，压制成型，在80℃～100℃烘干48h～72h；
所述结合剂Ⅰ为磷酸，所述结合剂Ⅱ为磷酸二氢铝；磷酸质量浓度≥65.0%，磷酸二氢铝中氧化铝质量为6.5%～8.0%；
g.高温烧成
烘干后的砖坯在1550℃～1600℃下烧制20h。
2.根据权利要求1所述的利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法，其特征是：所述冶炼铬渣中Al2O3的质量百分比含量为76%～82%、Cr2O3为7.0%～16%、Na2O的质量百分比含量为1.5%～3%；CaO的质量百分比含量为0.6%～2.0%，冶炼铬渣所有成分总计为100%。
3.根据权利要求1所述的利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法，其特征是：所述烧结刚玉中氧化铝质量百分比含量≥99.0%。
4.根据权利要求1所述的利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法，其特征是：所述的活性氧化铝中，α-Al2O3质量百分比含量≥90%，Al2O3质量百分比含量≥99%。
5.根据权利要求1所述的利用冶炼铬渣生产锌冶炼窑炉衬砖的方法，其特征是：所述铬矿粉中的Cr2O3质量百分比含量≥55.0%，Al2O3质量百分比含量≥10.0%。
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