CN116178033B - 一种利用铝灰制备耐火砖的方法及其产品 - Google Patents

一种利用铝灰制备耐火砖的方法及其产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用铝灰制备耐火砖的方法，包括以下步骤：将硫酸铈和铝灰，混合，搅拌均匀，得到铈载铝灰；所述硫酸铈和铝灰的质量比为0.5~11.5:100；将铈载铝灰与水混合，搅拌，固液分离，得到的固体为释气铈铝灰泥；将释气铈铝灰泥与油焦、黏土混合，搅拌均匀，得到铈铝掺混合泥料；将铈铝掺混合泥料进行养护，得到铈铝掺泥砖坯料；将铈铝掺泥砖坯料进行高温煅烧，得到耐火砖。本发明还公开了由所述方法制备的耐火砖。本发明制备过程简单，通过铈铝混掺、提前释气、预制泥砖坯料、高温煅烧制备高性能耐火砖，所制备耐火砖常温耐压强度最高为54.53MPa，所制备耐火砖0.2MPa荷重软化温度最高为1487℃。

Description

一种利用铝灰制备耐火砖的方法及其产品
技术领域
本发明涉及一种利用铝灰制备耐火砖的方法及其产品，属于危险废弃物无害化处置及资源化利用领域。
背景技术
铝灰是铝冶炼、电解、加工过程中产生的固体废物。每生产1吨铝就伴随产出0.1~0.2吨铝灰。铝灰分为一次铝灰和二次铝灰，一次铝灰通过炒灰或冷磨提铝后转化为二次铝灰。铝灰中含有的氮化铝和碳化铝环境活性高，遇到潮湿空气或与水接触后会释放具有强烈刺激性气味的氨气和易燃易爆的甲烷气体。同时，铝灰中含有的氟化盐及重金属污染物具有明显的浸出毒性，易造成堆积区域土壤及地下水的污染。因此，实现铝灰无害化处理及资源化利用对实现铝冶炼及加工行业的绿色可持续发展显得尤为关键。
目前，已有关于利用铝灰制备絮凝剂、高强陶粒、高铝料、镁铝尖晶石等产品的研究报道，但利用铝灰制备耐火砖的研究则比较少。铝灰中氮化铝和碳化铝遇水后释放气体并生成氢氧化铝，氢氧化铝会包裹铝灰降低其释放气体的效率，从而影响铝灰后继产品质量。同时，在高温环境下铝灰中的氟化盐会腐蚀铝镁、铝硅离子键，铝灰中原有的镁铝尖晶石物相会干扰新的均质物相形成，从而降低产品性能。因此，利用铝灰制备耐火砖需要解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种制备过程简单、制备得到的耐火砖常温耐压强度高、0.2MPa荷重软化温度（T0.6）高的利用铝灰制备耐火砖的方法及其产品。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用铝灰制备耐火砖的方法，包括以下步骤：
（1）将硫酸铈和铝灰，混合，搅拌均匀，得到铈载铝灰；所述硫酸铈和铝灰的质量比为0.5~11.5:100；
（2）将步骤（1）中所述的铈载铝灰与水混合，搅拌，固液分离，得到的固体为释气铈铝灰泥；
（3）将步骤（2）中所述的释气铈铝灰泥与油焦、黏土混合，搅拌均匀，得到铈铝掺混合泥料；
（4）将步骤（3）中所述的铈铝掺混合泥料进行养护，得到铈铝掺泥砖坯料；
（5）将步骤（4）中所述的铈铝掺泥砖坯料进行高温煅烧，得到耐火砖。
其中，步骤（2）中所述的水与铈载铝灰的液固比为1~5:1mL/g。
其中，步骤（2）中所述搅拌的时间为0.5~2.5天，搅拌的速率为30~360rpm。
其中，步骤（3）中所述释气铈铝灰泥、油焦和黏土的质量比为5~35:0.25~4.75:100。
优选地，当步骤（3）中所述释气铈铝灰泥、油焦和黏土的质量比为5~35: 2.5~4.75:100。
优选地，当步骤（3）中所述释气铈铝灰泥、油焦和黏土的质量比为20~35: 4.75:100。
其中，步骤（3）中所述油焦包括石油焦或煤焦油中的一种，对耐火砖的抗压强度和T0.6均无明显影响。
其中，步骤（4）中所述养护的时间为2~26小时。
其中，步骤（5）中所述高温煅烧的温度为1400~1650℃。
优选地，当步骤（5）中所述高温煅烧的温度为1500~1650℃。
优选地，当步骤（5）中所述高温煅烧的温度为1500~1600℃。
优选地，当步骤（5）中所述高温煅烧的温度为1600℃。
本发明还提供了一种由所述方法制备的耐火砖，其抗压强度高于45MPa，T0.6大于等于1427℃；常温耐压强度最高为54.53MPa，T0.6最高为1487℃。
反应机理：混合水和铈载铝灰，混合过程释放大量的热，搅拌过程中铝灰中的金属铝、氮化铝和碳化铝与水发生水解反应释放氢气、氨气和甲烷气体并生成氢氧化铝。在水解反应过程中，硫酸铈溶解释放硫酸根和四价铈离子，四价铈离子与金属铝发生氧化还原反应生成三价铈和三价铝，三价铈和三价铝进一步与水解过程释放的氢氧根离子结合生成氢氧化铈（三价）、氢氧化铝、铈（三价）铝共沉淀物共混的铈铝氢氧化物混合物。形成的铈铝氢氧化物混合物可强化氟离子吸附。氢氧化铈在氢氧化铝中的混掺可一定程度上破坏氢氧化铝对铝灰颗粒物的包裹，从而强化铝灰水解释放气体的过程。混合释气铈铝灰泥、油焦、黏土，入模养护后生成有一定强度的铈铝掺泥砖坯料。高温煅烧过程中，铈铝灰泥、油焦、黏土相互反应生成铈掺硅铝基高性能耐火砖，煅烧过程中铈铝灰泥通过催化作用促进焦油碳链分解，释放可燃气体，从而进一步强化铝泥与黏土融合与反应。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明制备过程简单，通过铈铝混掺、提前释气、预制泥砖坯料、高温煅烧制备高性能耐火砖，所制备耐火砖常温耐压强度最高为54.53MPa，所制备耐火砖0.2MPa荷重软化温度（T0.6）最高为1487℃。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明中铈载铝灰扫描电镜图；
图3为本发明中释气铈铝灰泥扫描电镜图；
图4为本发明中铈载铝灰和释气铈铝灰泥TG曲线图；
图5为本发明所制备的耐火砖的电镜图。
实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
铝灰主要成分：铝灰取自上虞市兴驿铝业有限公司，主要包括65.87%Al2O3、8.34%Cl、6.74%Na2O、5.56%SiO2、3.72%MgO、2.46%CaO、2.24%S、1.86%TiO2及其它成分。
黏土主要成分：黏土来自广西华坚矿业投资有限公司，主要包括56.73%SiO2、28.34% Al2O3、4.05% Fe2O3、3.44%MgO、2.16%TiO2、2.67%Na2O、1.04% K2O及其它成分。
石油焦元素组成：石油焦来自济南金永硕化工有限公司，主要包括86.56%C、5.41%H、4.62%O、1.15%N、1.24%S及其它元素。
煤焦油元素组成：煤焦油来自江苏普乐司生物科技有限公司，主要包括89.12%C、3.26%H、2.75%O、1.08%N、0.57%S及其它元素。
硫酸铈化学式为：Ce(SO4)2·4H2O 。
实施例1 硫酸铈和铝灰质量比对所制备耐火砖性能影响
按照质量比0.25:100、0.3:100、0.4:100、0.5:100、6:100、11.5:100、12:100、12.5:100、13:100分别称取硫酸铈和铝灰，混合，搅拌均匀，得到铈载铝灰。按照液固比1:1mL:g分别称取水和铈载铝灰，30 rpm转速条件下搅拌0.5天，固液分离，得到的固体为释气铈铝灰泥。按照释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比5:0.25:100分别称取释气铈铝灰泥、油焦、黏土，混合，搅拌均匀，得到铈铝掺混合泥料，其中油焦为石油焦。将铈铝掺混合泥料压入模具，在模具中养护2小时，脱模，得到铈铝掺泥砖坯料。将铈铝掺泥砖坯料高温煅烧0.25小时，煅烧温度为1400℃，冷却后得到利用铝灰制备的耐火砖。
抗压强度测试：本实施例制备的耐火砖抗压强度测试按照《中华人民共和国国家标准：混凝土实心砖》（GB/T 21144-2007）标准执行。
耐火砖0.2MPa荷重软化温度（T0.6）测试：本实施例制备的耐火砖0.2MPa荷重软化温度按照《中华人民共和国黑色冶金行业标准 耐火制品荷重软化温度试验方法（非示差--升温法）》（YB/T 370-1995）标准执行。
本实施例试验结果见表1。
表1硫酸铈和铝灰质量比对所制备耐火砖性能影响
硫酸铈和铝灰质量比 抗压强度（MPa） T0.6（℃）
0.25:100 29.75 1352
0.3:100 34.18 1395
0.4:100 40.36 1413
0.5:100 45.84 1427
6:100 47.15 1434
11.5:100 48.27 1438
12:100 43.49 1399
12.5:100 37.58 1356
13:100 31.04 1334
由表1可知，当硫酸铈和铝灰质量比小于0.5:100（硫酸铈和铝灰质量比=0.4:100、0.3:100、0.25:100以及表1中未列举的更低比值），添加的硫酸铈较少，铝灰水洗过程释气及氟离子稳定化效果差，高温煅烧过程中铝泥与黏土融合与反应效果差，导致所制备耐火砖的抗压强度及0.2MPa荷重软化温度均随着硫酸铈和铝灰质量比减小而显著降低。当硫酸铈和铝灰质量比等于0.5~11.5:100（硫酸铈和铝灰质量比=0.5:100、6:100、11.5:100时），铈载铝灰中的硫酸铈通过与氢氧化铝反应生成铈铝氢氧化物来强化氟离子吸附并通过水解抑制氢氧化铝对铝灰颗粒物的包裹，从而强化铝灰水解释放气体的过程。最终，所制备耐火砖抗压强度均高于45MPa，T0.6均等于高于1427℃。当硫酸铈和铝灰质量比大于11.5:100（硫酸铈和铝灰质量比=12:100、12.5:100、13:100以及表1中未列举的更高比值），硫酸铈添加过量，高温煅烧过程中铈铝灰泥、油焦、黏土反应活性降低，导致所制备耐火砖的抗压强度及0.2MPa荷重软化温度均随着硫酸铈和铝灰质量比进一步增加反而显著降低。总体而言，结合效益与成本，当硫酸铈和铝灰质量比等于0.5~11.5:100时，最有利于提高所制备耐火砖性能。
实施例2 释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比对所制备耐火砖性能影响
按照质量比11.5:100分别称取硫酸铈和铝灰，混合，搅拌均匀，得到铈载铝灰。按照液固比3:1mL:g分别称取水和铈载铝灰，195rpm转速条件下搅拌1.5天，固液分离，得到的固体为释气铈铝灰泥。按照释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比2.5:0.25:100、3:0.25:100、4:0.25:100、5:0.1:100、5:0.15:100、5:0.2:100、5:0.25:100、20:0.25:100、35:0.25:100、5:2.5:100、20:2.5:100、35:2.5:100、5:4.75:100、20:4.75:100、35:4.75:100、35:5:100、35:5.25:100、35:5.75:100、37:4.75:100、39:4.75:100、40:4.75:100分别称取释气铈铝灰泥、油焦、黏土，混合，搅拌均匀，得到铈铝掺混合泥料，其中焦油为石油焦。将铈铝掺混合泥料压入模具，在模具中养护14小时，脱模，得到铈铝掺泥砖坯料。将铈铝掺泥砖坯料高温煅烧1.25小时，煅烧温度为1500℃，冷却后得到利用铝灰制备耐火砖。
抗压强度测试、耐火砖0.2MPa荷重软化温度（T0.6）测试均同实施例1，本实施例试验结果见表2。
表2释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比对所制备耐火砖性能影响
释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比 抗压强度（MPa） T0.6（℃）
2.5:0.25:100 29.95 1301
3:0.25:100 35.44 1377
4:0.25:100 42.61 1402
5:0.1:100 31.14 1346
5:0.15:100 37.92 1394
5:0.2:100 43.08 1437
5:0.25:100 48.27 1446
20:0.25:100 48.93 1448
35:0.25:100 49.14 1451
5:2.5:100 49.06 1450
20:2.5:100 50.71 1454
35:2.5:100 51.96 1457
5:4.75:100 51.35 1456
20:4.75:100 52.19 1461
35:4.75:100 52.36 1463
35:5:100 47.84 1405
35:5.25:100 42.38 1389
35:5.75:100 35.06 1358
37:4.75:100 45.72 1413
39:4.75:100 38.43 1365
40:4.75:100 33.48 1322
由表2可知，当释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比小于5:0.25:100（释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比=5:0.2:100、5:0.15:100、5:0.1:100、4:0.25:100、3:0.25:100、2.5:0.25:100以及表2中未列举的更低比值），释气铈铝灰泥和油焦添加较少，导致所制备耐火砖的抗压强度及0.2MPa荷重软化温度均随着释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比减小而显著降低。当释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比等于5~35:0.25~4.75:100（释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比=5:0.25:100、20:0.25:100、35:0.25:100、5:2.5:100、20:2.5:100、35:2.5:100、5:4.75:100、20:4.75:100、35:4.75:100），高温煅烧过程中，铈铝灰泥、油焦、黏土相互反应生成铈掺硅铝基高性能耐火砖，煅烧过程中铈铝灰泥通过催化作用促进焦油碳链分解，释放可燃气体，从而进一步强化铝泥与黏土融合与反应。最终，所制备耐火砖抗压强度均高于48MPa，T0.6均等于高于1446℃。当释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比大于35:4.75:100（释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比=35:5:100、35:5.25:100、35:5.75:100、37:4.75:100、39:4.75:100、40:4.75:100以及表2中未列举的更高比值），物料失衡，释气铈铝灰泥、油焦过多，而黏土添加较少，导致所制备耐火砖的抗压强度及0.2MPa荷重软化温度均随着释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比进一步增加反而显著降低。总体而言，结合效益与成本，当释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比等于5~35:0.25~4.75:100时，最有利于提高所制备耐火砖性能。
实施例3 煅烧温度对所制备耐火砖性能影响
按照质量比11.5:100分别称取硫酸铈和铝灰，混合，搅拌均匀，得到铈载铝灰。按照液固比5:1mL:g分别称取水和铈载铝灰，360rpm转速条件下搅拌2.5天，固液分离，得到的固体为释气铈铝灰泥。按照释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比35:4.75:100分别称取释气铈铝灰泥、油焦、黏土，混合，搅拌均匀，得到铈铝掺混合泥料，其中油焦为石油焦。将铈铝掺混合泥料压入模具，在模具中养护26小时，脱模，得到铈铝掺泥砖坯料。将铈铝掺泥砖坯料高温煅烧2.25小时，煅烧温度为1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1500℃、1600℃、1650℃、1700℃、1750℃，冷却后得到利用铝灰制备耐火砖。
抗压强度测试、耐火砖0.2MPa荷重软化温度（T0.6）测试均同实施例1，本实施例试验结果见表3。
表3煅烧温度对所制备耐火砖性能影响
煅烧温度 抗压强度（MPa） T0.6（℃）
1250℃ 35.39 1326
1300℃ 38.93 1391
1350℃ 43.14 1432
1400℃ 49.93 1471
1500℃ 52.93 1475
1600℃ 54.53 1487
1650℃ 50.36 1485
1700℃ 47.11 1479
1750℃ 45.08 1473
由表3可知，当煅烧温度小于1400℃（煅烧温度=1350℃、1300℃、1250℃以及表3中未列举的更低值），煅烧温度较低，煅烧活化反应不充分，导致所制备耐火砖的抗压强度及0.2MPa荷重软化温度均随着煅烧温度减小而显著降低。当煅烧温度等于1400℃~1650℃（煅烧温度=1400℃、1500℃、1600℃、1650℃时），高温煅烧过程中，铈铝灰泥、油焦、黏土相互反应生成铈掺硅铝基高性能耐火砖，煅烧过程中铈铝灰泥通过催化作用促进焦油碳链分解，释放可燃气体，从而进一步强化铝泥与黏土融合与反应。最终，所制备耐火砖抗压强度均高于49MPa，T0.6均等于高于1471℃。当煅烧温度大于1650℃（煅烧温度=1700℃、1750℃以及表3中未列举的更高值），煅烧温度过高，物料反应过快，导致所制备耐火砖的抗压强度及0.2MPa荷重软化温度均煅烧温度进一步增加反而显著降低。总体而言，结合效益与成本，当煅烧温度等于1400℃~1650℃时，最有利于提高所制备耐火砖性能。
实施例4 油焦种类对所制备耐火砖性能影响
按照质量比11.5:100分别称取硫酸铈和铝灰，混合，搅拌均匀，得到铈载铝灰。按照液固比5:1mL:g分别称取水和铈载铝灰，360rpm转速条件下搅拌2.5天，固液分离，得到的固体为释气铈铝灰泥。按照释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比35:4.75:100分别称取释气铈铝灰泥、油焦、黏土，混合，搅拌均匀，得到铈铝掺混合泥料，其中油焦为石油焦或煤焦油中的任意一种。将铈铝掺混合泥料压入模具，在模具中养护26小时，脱模，得到铈铝掺泥砖坯料。将铈铝掺泥砖坯料高温煅烧2.25小时，煅烧温度为1600℃，冷却后得到利用铝灰制备耐火砖。
抗压强度测试、耐火砖0.2MPa荷重软化温度（T0.6）测试均同实施例1，本实施例试验结果见表4。
表4油焦种类对所制备耐火砖性能影响
油焦种类 抗压强度（MPa） T0.6（℃）
石油焦 54.53 1487
煤焦油 54.47 1485
由表4可知，当油焦为石油焦或煤焦油中的任意一种时，所制备的耐火砖性能接近，高温煅烧过程中，铈铝灰泥、油焦、黏土相互反应生成铈掺硅铝基高性能耐火砖。
对比例 不同制备工艺对对所制备耐火砖性能影响
本发明工艺：按照质量比11.5:100分别称取硫酸铈和铝灰，混合，搅拌均匀，得到铈载铝灰（图2）。按照液固比5:1mL:g分别称取水和铈载铝灰，360rpm转速条件下搅拌2.5天，固液分离，得到的固体为释气铈铝灰泥（图3）。从图2和图3可以看出，铈载铝灰与释气铈铝灰泥的形貌存在差异。此外，为进一步证明铈载铝灰与水反应生成了释气铈铝灰泥，将制得的铈载铝灰与释气铈铝灰泥分别在200、400、600、800、1000℃下测试，得到如图4所示的TG曲线，图4说明了铈载铝灰与释气铈铝灰泥在热重上具有差异性，也证明了铈载铝灰与水反应生成了释气铈铝灰泥。然后，按照释气铈铝灰泥、油焦、黏土质量比35:4.75:100分别称取释气铈铝灰泥、油焦、黏土，混合，搅拌均匀，得到铈铝掺混合泥料，其中油焦为石油焦。将铈铝掺混合泥料压入模具，在模具中养护26小时，脱模，得到铈铝掺泥砖坯料。将铈铝掺泥砖坯料高温煅烧2.25小时，煅烧温度为1600℃，冷却后进行电镜观察，如图5所示，制得的物质表面致密，可作为耐火砖使用。
对比工艺1：按照液固比5:1mL:g分别称取水和铝灰，360rpm转速条件下搅拌2.5天，固液分离，得到的固体为释气铝灰泥。按照释气铝灰泥、油焦、黏土质量比35:4.75:100分别称取释气铝灰泥、油焦、黏土，混合，搅拌均匀，得到铈铝掺混合泥料，其中油焦为石油焦。将铈铝掺混合泥料压入模具，在模具中养护26小时，脱模，得到铝掺泥砖坯料。将铝掺泥砖坯料高温煅烧2.25小时，煅烧温度为1600℃，冷却后得到一种利用铝灰制备耐火砖1。
对比工艺2：按照质量比11.5:100分别称取硫酸铈和铝灰，混合，搅拌均匀，得到铈载铝灰。按照液固比5:1mL:g分别称取水和铈载铝灰，360rpm转速条件下搅拌2.5天，固液分离，得到的固体为释气铈铝灰泥。按照释气铈铝灰泥和黏土质量比35:100分别称取释气铈铝灰泥和黏土，混合，搅拌均匀，得到铈铝掺黏料。将铈铝掺黏料压入模具，在模具中养护26小时，脱模，得到铈铝掺坯料。将铈铝掺坯料高温煅烧2.25小时，煅烧温度为1600℃，冷却后得到一种利用铝灰制备耐火砖2。
抗压强度测试、耐火砖0.2MPa荷重软化温度（T0.6）测试均同实施例1，本实施例试验结果见表5。
表5不同制备工艺对对所制备耐火砖性能影响
工艺类型 抗压强度（MPa） T0.6（℃）
本发明工艺 54.53 1487
对比工艺1 41.06 1205
对比工艺2 34.58 1034
由表5可知，本发明工艺所制备的耐火砖性能（抗压强度和T0.6）明显优于对比工艺1和对比工艺2所制备耐火砖。

Claims (5)

1.一种利用铝灰制备耐火砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将硫酸铈和铝灰，混合，搅拌均匀，得到铈载铝灰；所述硫酸铈和铝灰的质量比为0.5~11.5:100；
（2）将步骤（1）中所述的铈载铝灰与水混合，搅拌，固液分离，得到的固体为释气铈铝灰泥；所述的水与铈载铝灰的液固比为1~5:1mL/g；所述搅拌的时间为0.5~2.5天，搅拌的速率为30~360rpm；
（3）将步骤（2）中所述的释气铈铝灰泥与油焦、黏土混合，搅拌均匀，得到铈铝掺混合泥料；所述释气铈铝灰泥、油焦和黏土的质量比为5~35:0.25~4.75:100；所述油焦包括石油焦或煤焦油中的一种；
（4）将步骤（3）中所述的铈铝掺混合泥料进行养护，得到铈铝掺泥砖坯料；
（5）将步骤（4）中所述的铈铝掺泥砖坯料进行高温煅烧，得到耐火砖；所述高温煅烧的温度为1400~1650℃，所述高温煅烧的时间为0.25~2.25小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述释气铈铝灰泥、油焦和黏土的质量比为5~35: 2.5~4.75:100。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中所述养护的时间为2~26小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）中所述高温煅烧的温度为1500~1650℃。
5.一种由权利要求1~4任一项所述方法制备的耐火砖。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0328312A (ja) * 1989-06-24 1991-02-06 Nakayama Steel Works Ltd 電気炉製鋼における溶鋼への固体炭素またはアルミ灰あるいはフラックス吹込み法
CN105983645A (zh) * 2015-12-31 2016-10-05 安徽创奇乐智能游乐设备有限公司 一种铸钢件用高耐火低膨胀型砂及其制备方法
CN110723797A (zh) * 2019-11-04 2020-01-24 常熟理工学院 一种聚硅丙烯酸铝铈絮凝剂及其制备方法和应用
CN115321887A (zh) * 2022-08-10 2022-11-11 常熟理工学院 利用垃圾焚烧飞灰和二次铝灰制备轻质保温材料的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8540910B2 (en) * 2011-05-12 2013-09-24 Atomic Energy Council—Institute of Nuclear Energy Research Method for producing a refractory material from aluminum residues

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0328312A (ja) * 1989-06-24 1991-02-06 Nakayama Steel Works Ltd 電気炉製鋼における溶鋼への固体炭素またはアルミ灰あるいはフラックス吹込み法
CN105983645A (zh) * 2015-12-31 2016-10-05 安徽创奇乐智能游乐设备有限公司 一种铸钢件用高耐火低膨胀型砂及其制备方法
CN110723797A (zh) * 2019-11-04 2020-01-24 常熟理工学院 一种聚硅丙烯酸铝铈絮凝剂及其制备方法和应用
CN115321887A (zh) * 2022-08-10 2022-11-11 常熟理工学院 利用垃圾焚烧飞灰和二次铝灰制备轻质保温材料的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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