CN118026703A - 电解铝大修渣的应用以及利用电解铝大修渣制作预熔料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电解铝大修渣的应用以及利用电解铝大修渣制作预熔料的方法。本发明中将电解铝大修渣与氧化钙混合制作预熔料。本发明通过将电解铝大修渣与氧化钙调配，使其成分、性能达到并满足保护渣预熔料标准和要求，即利用价格低廉的电解铝大修渣，有效的替代高价格的Na2O、F‑、SiO2、Al2O3等原材料，制作出的预熔料性能好，完全可以满足进一步使用的需求。
Description
技术领域
本发明涉及预熔料制作技术领域，具体而言，涉及电解铝大修渣的应用以及利用电解铝大修渣制作预熔料的方法。
背景技术
铝是地壳中含量最丰富的金属元素，在金属品种中，仅次于钢铁，是第二大类金属。对于铝的生产，主要是通过电解法得到，电解原料由氧化铝和冰晶石助熔剂组成。目前我国电解铝的年产量在4000万吨左右，平均生产1吨电解铝就会产生30～50kg废弃物，包括铝灰、碳渣、电解铝大修渣，其中大修渣所占比例最高。电解铝大修渣的主要成分是氧化铝、二氧化硅、氧化钙，且含有少量的钠、氟元素，对于硫、磷元素含量极少。由于每年产生的电解铝大修渣量巨大且本身含有大量的可溶性氟化物和氰化物，若处理方式不当会产生大范围的环境和土壤污染等问题，因此对于电解铝大修渣的处理多以回收利用和无害化处理为目标。
对于电解铝大修渣的处理方法包括物理分离法、火法、湿法及协同处理等多种，但物理分离技术目前只适用于处理含铝量较高的电解铝大修渣，且无法进行大规模应用推广。湿法工艺能较好地无害化回收利用电解铝大修渣中有价资源，但仍存在处理工序较为繁琐，投资高等不足，仍需进一步改进和完善工艺条件。协同处置技术借助其他工艺，能较好地将大修渣进行无害化，资源化利用，但也存在着资源利用率低，处理能力不足等。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供电解铝大修渣的应用以及利用电解铝大修渣制作预熔料的方法。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供电解铝大修渣在制作预熔料中的应用。
本发明提供一种利用电解铝大修渣制作预熔料的方法，其包括：将电解铝大修渣与氧化钙混合制作预熔料。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的电解铝大修渣的应用以及利用电解铝大修渣制作预熔料的方法，本发明将电解铝大修渣与氧化钙混合制作预熔料。通过将电解铝大修渣与氧化钙调配，使其成分、性能达到并满足保护渣预熔料标准和要求，即利用价格低廉的电解铝大修渣，有效的替代高价格的Na2O、F-、SiO2、Al2O3等原材料，制作出的预熔料性能好，完全可以满足进一步使用的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中利用电解铝大修渣制作预熔料的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的电解铝大修渣的应用以及利用电解铝大修渣制作预熔料的方法进行具体说明。
第一方面，本发明实施例提供电解铝大修渣在制作预熔料中的应用。
大修渣无害化处理是电解铝产业面临的主要难题，目前的处理方法，依然存在处理量小，资源利用率低，处理能力不足等问题。为有效利用电解铝大修渣，本发明实施例提出将电解铝大修渣应用于制作预熔料，这是基于电解铝大修渣中含有大量的SiO2、Na2O、F-、Al2O3等化学成分，而这些成分是制作预熔料的大部分成分元素，因此可以将电解铝大修渣应用于制作预熔料。
在可选的实施方式中，将电解铝大修渣与氧化钙混合制作预熔料。
第二方面，本发明实施例提供一种利用电解铝大修渣制作预熔料的方法，其包括：将电解铝大修渣与氧化钙混合制作预熔料。
结晶器保护渣是钢液在连续浇铸时覆盖在结晶器钢液表面的渣料，具有防止钢液二次氧化、绝热保温、吸收钢水中夹杂物、均匀传热、减少铸坯与结晶器壁之间的拉坯阻力等作用。结晶器保护渣主要由基料、助熔剂和碳质材料组成，其中SiO2、CaO、Al2O3等作为基料成分，来源于石灰石、烧结料和预熔料等，占保护渣成分的50～80％，而Na2O、CaF2等作为保护渣助熔剂使用，来降低保护渣熔点和粘度。目前的预熔料通常是将硅石灰、萤石、石灰石和玻璃块等自然矿物烧制而成，但是上述的自然矿物的价格日趋高涨，导致使用自然矿物制备的预熔料的价格也越来越高。
为了寻找预熔料新的制备途径，本发明实施例提出：将电解铝大修渣与氧化钙混合制作预熔料。经发明人的观察实践，电解铝大修渣中含有大量的SiO2、Na2O、F-、Al2O3等化学成分，而这些成分正是制作预熔料的大部分成分元素，因此考虑将电解铝大修渣作为制备预熔料的主要原料，但由于制作连铸结晶器保护渣预熔料中的CaO含量非常高，因此需要将电解铝大修渣和氧化钙混合，提高其中的CaO的含量，才能制作出符合需求的预熔料。
在可选的实施方式中，包括：将电解铝大修渣与氧化钙混合均匀后，加热熔融，制粉，得到预熔料。
在可选的实施方式中，根据需求的预熔料成分，计算所述电解铝大修渣中加入的氧化钙用量，以满足所述预熔料中各个组分含量要求。
在可选的实施方式中，将所述电解铝大修渣破碎、粒度分选和分析化学成分，化学成分确定后，根据需要，计算所述电解铝大修渣中加入的氧化钙用量，将所述电解铝大修渣和所述氧化钙混合，设计得到预熔料配方。
在可选的实施方式中，所述电解铝大修渣的成分及含量如下表所示：
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | F- | Na+ | CaO | 其他 |
| 含量％ | 20～35 | 20～40 | 5～15 | 20～25 | 3～5 | 0～15 |
。
在可选的实施方式中，加热熔融包括：将所述电解铝大修渣和所述氧化钙混合的混合料加热至1100～1300℃，使混合料呈现熔融状态，保温2小时后自然冷却至室温。
在可选的实施方式中，制粉包括：待所述混合料冷却至室温后，再破碎、研磨、包装，得到预熔料。
在可选的实施方式中，包括以下步骤：
原料处理：利用皮带输送机将所述电解铝大修渣运送至颚式破碎机上进行破碎；
原料分选：将破碎后的所述电解铝大修渣进行粒度分选，并将破碎、分选后的大修渣称重；
大修渣成分分析：对破碎分选后的所述电解铝大修渣进行取样，分析其化学成分；
预熔料配制：根据需求的预熔料成分，计算所述电解铝大修渣中需加入的氧化钙量，以满足预熔料中各个组分含量要求；
混匀：将配制好的电解铝大修渣和氧化钙加入球磨搅拌机，搅拌1小时，磨碎混匀，得到混合料；
加热熔融：将混合料运送至电弧炉加热，加热至1100～1300℃，使混合料呈现熔融状态，保温2小时后自然冷却至室温；
制粉：待混合料冷却至室温后在颚式破碎机上进行破碎，将破碎的混合料运送至高效细碎机研磨、包装，得到所述预熔料。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明采用如下技术方案：
本发明实施例提供一种利用电解铝大修渣制作连铸结晶器保护渣预熔料的方法，本发明实施例中主要如表1所示成分的电解铝大修渣，工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
(1)原料处理：利用皮带输送机将所述电解铝大修渣运送至颚式破碎机上进行破碎；
(2)原料分选：将破碎后的所述电解铝大修渣进行粒度分选，并将破碎、分选后的大修渣称重；
(3)大修渣成分分析：对破碎分选后的所述电解铝大修渣进行取样，分析其化学成分；
(4)预熔料配制：根据需求的预熔料成分，计算所述电解铝大修渣中需加入的氧化钙量，以满足预熔料中各个组分含量要求；
(5)混匀：将配制好的电解铝大修渣和氧化钙加入球磨搅拌机，搅拌1小时，磨碎混匀，得到混合料；
(6)加热熔融：将混合料运送至电弧炉加热，加热至1100～1300℃，使混合料呈现熔融状态，保温2小时后自然冷却至室温；
(7)制粉：待混合料冷却至室温后在颚式破碎机上进行破碎，将破碎的混合料运送至高效细碎机研磨、包装，得到所述预熔料。
表1电解铝大修渣的成分及含量
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | F- | Na+ | CaO | 其他 |
| 含量％ | 20～35 | 20～40 | 5～15 | 20～25 | 3～5 | 0～15 |
实施例1
(1)原料处理：利用皮带输送机将大修渣运送至颚式破碎机上进行破碎；
(2)原料分选：将破碎后的大修渣进行粒度分选，并将破碎、分选后的大修渣称重100kg；
(3)大修渣成分分析：对破碎分选后的大修渣进行取样，分析其化学成分，见表2所示；
(4)预熔料配制：根据客户的保护渣预熔料成分要求，通过计算大修渣需加入50kg的氧化钙，以满足预熔料中各个组分含量要求；
(5)混匀：将配好原料加入球磨搅拌机，搅拌1小时，磨碎，混匀；
(6)加热熔融：将混合料运送至电弧炉加热，加热到1200℃，使混合料呈现熔融状态，保温2小时后自然冷却到室温；
(7)制粉：等混合料冷却至室温后在颚式破碎机上进行破碎，将破碎混合料运送至高效细碎机研磨到325目以下粒度，最终得到保护渣预熔料。
对该批次制作的渣料进行多次检测，成分及含量见表3所示，结果表明实施例1制作的渣料SiO2、氧化钙、F-等在含量上满足客户对保护渣预熔的成分要求，且成分均匀稳定。
表2实施例1电解铝大修渣的成分及含量
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | F- | Na+ | CaO | 其他 |
| 含量％ | 26.04 | 33.42 | 6.92 | 24.57 | 4 | 5.05 |
表3实施例1预熔料的成分及含量
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | F- | Na+ | CaO | 其他 |
| 试样1 | 17.49 | 22.27 | 4.55 | 16.35 | 36.11 | 3.23 |
| 试样2 | 17.23 | 22.28 | 4.68 | 16.42 | 35.88 | 3.51 |
实施例2
(1)原料处理：利用皮带输送机将大修渣运送至颚式破碎机上进行破碎；
(2)原料分选：将破碎后的大修渣进行粒度分选，并将破碎、分选后的大修渣称重100kg；
(3)大修渣成分分析：对破碎分选后的大修渣进行取样，分析其化学成分，见表4所示；
(4)预熔料配制：根据客户需求)的保护渣预熔料成分，通过计算，大修渣中需加入70kg的氧化钙，以满足预熔料中各个组分含量要求；
(5)混匀：将配好原料加入球磨搅拌机，搅拌1小时，磨碎，混匀；
(6)加热熔融：将混合料运送至电弧炉加热，加热到1200℃，使混合料呈现熔融状态，保温2小时后自然冷却到室温；
(7)制粉：等混合料冷却至室温后在颚式破碎机上进行破碎，将破碎混合料运送至高效细碎机研磨到325目以下粒度，最终得到保护渣预熔料。
对该批次制作的渣料进行多次检测，成分及含量见表5所示，结果表明实施例2制作的渣料SiO2、氧化钙、F-等在含量上满足客户对保护渣预熔料的成分要求，且成分均匀稳定。
表4实施例2电解铝大修渣的成分及含量
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | F- | Na+ | CaO | 其他 |
| 含量％ | 31.25 | 30.52 | 7.25 | 21.74 | 4.2 | 5.04 |
表5实施例2预熔料的成分及含量
| 成分 | Al2O3 | SiO2 | F- | Na+ | CaO | 其他 |
| 试样1 | 18.38 | 17.95 | 4.26 | 12.78 | 43.64 | 2.99 |
| 试样2 | 18.41 | 18.03 | 4.21 | 12.57 | 43.72 | 3.06 |
。
多次实验证明：采用本发明实施例制备的预熔料，具有均匀的成分和稳定的物相，与使用自然矿物制备的预熔料的性能接近。此外，采用自然矿物制作预熔料的成本约1500元，而采用本发明实施例提供的方案制备预熔料的成本约800元。
综上，本发明实施例提供了一种将电解铝大修渣与氧化钙混合制作预熔料的方法。其不仅能有效的利用电解铝大修渣，减少电解铝大修渣对环境的污染，而且能够降低预熔料的制作成本。目前粗钢生产对于结晶器保护渣的消耗量在30～40万吨/年，保护渣预熔料原材料价格较贵，导致保护渣生产成本较高，通过本发明提供的方法制备的保护渣预熔料产品性能达到企业标准、满足客户使用要求，且造价低，可以有效降低保护渣生产成本，提高企业效益；通过本发明提供的方法可以有效减少大修渣在后续处理过程中有毒有害污染物的排放对生态环境的污染，还可以实现资源化利用，大力促进了电解铝工业和钢铁工业的协调可持续性发展。
以上仅为本发明的优选实施例而已，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 (10)
1.电解铝大修渣在制作预熔料中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，将电解铝大修渣与氧化钙混合制作预熔料。
3.一种利用电解铝大修渣制作预熔料的方法，其特征在于，其包括：将电解铝大修渣与氧化钙混合制作预熔料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，包括：将所述电解铝大修渣与氧化钙混合均匀后，加热熔融，制粉，得到预熔料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据需求的预熔料成分，计算所述电解铝大修渣中加入的氧化钙用量，以满足所述预熔料中各个组分含量要求。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述电解铝大修渣破碎、粒度分选和分析化学成分，化学成分确定后，根据需要，计算所述电解铝大修渣中加入的氧化钙用量，将所述电解铝大修渣和所述氧化钙混合，设计得到预熔料配方。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电解铝大修渣的成分及含量如下表所示：
。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，加热熔融包括：将所述电解铝大修渣和所述氧化钙混合的混合料加热至1100～1300℃，使混合料呈现熔融状态，保温2小时后自然冷却至室温。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，制粉包括：待所述混合料冷却至室温后，再破碎、研磨、包装，得到预熔料。
10.根据权利要求3-9中任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
原料处理：利用皮带输送机将所述电解铝大修渣运送至颚式破碎机上进行破碎；
原料分选：将破碎后的所述电解铝大修渣进行粒度分选，并将破碎、分选后的大修渣称重；
大修渣成分分析：对破碎分选后的所述电解铝大修渣进行取样，分析其化学成分；
预熔料配制：根据需求的预熔料成分，计算所述电解铝大修渣中需加入的氧化钙量，以满足预熔料中各个组分含量要求；
混匀：将配制好的电解铝大修渣和氧化钙加入球磨搅拌机，搅拌1小时，磨碎混匀，得到混合料；
加热熔融：将混合料运送至电弧炉加热，加热至1100～1300℃，使混合料呈现熔融状态，保温2小时后自然冷却至室温；
制粉：待混合料冷却至室温后在颚式破碎机上进行破碎，将破碎的混合料运送至高效细碎机研磨、包装，得到所述预熔料。
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