TWM453678U - 鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構 - Google Patents

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Description

鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構
本創作是有關於一種鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構，尤指一種可利用研磨機構及篩選機構之配合，而將煉鋁爐渣研磨成適當粒徑與低氮含量之爐渣顆粒，且以混合機構、加壓機構及燒結機構將爐渣顆粒製成耐火材料，如此，可有效減少製程中逸出氨氣，並減少耐火材料產生龜裂或爆裂現象，而達到製作成本低廉以及耐火材料表面細緻度佳之功效者。
按，一般鋁的熔煉過程中會產生爐渣，爐渣中包含有鋁的氧化物與氮化物，其中氮化物會與潮濕空氣中的水分或雨水反應而形成氨氣外逸，因此未經處理的爐渣對環境有一定程度的影響。
然，由中華民國100年三月出版之「鑛冶」期刊，其中第51頁起刊載有「鍊鋁爐渣為原料製作耐火材料之研究」，其中揭露耐火材料的製作方式為將煉鋁爐渣(粒徑介於100—200 mesh) 依照配比來和黏結劑水溶液(羧甲基纖維素水溶液) 進行混拌，經由單軸加壓(20 噸) 成形和高溫燒結(1100－1400℃) 來製作耐火材料。
但依上述「鍊鋁爐渣為原料製作耐火材料之研究」所揭露之內容製作耐火材料（耐火磚），卻發現存在有下列缺失：
1.煉鋁爐渣與黏結劑水溶液混合並加壓成為耐火材料粗胚後，在燒結之前，該耐火材料粗胚會因加壓有龜裂或爆裂現象。
2.耐火磚中粗胚之氮含量偏高，遇濕會因下列化學反應而逸出刺鼻的氨氣。
AlN+3H2 O→Al（OH）3 ↓+NH3 ↑
3.即使燒結前之耐火材料粗胚未發生龜裂或爆裂，但耐火材料粗胚在高溫燒結過程中，耐火磚會因高溫燒結產生龜裂或爆裂現象。
4.耐火磚之表面細緻度不佳（較為粗糙）。
探究造成上列缺失之原因，主要在於該研究所揭露之製造方法，其煉鋁爐渣中之氮化物（氮化鋁）含量偏高（約9506ppm），由於該研究無法有效降低煉鋁爐渣中氮化物之含量，因此該耐火材料粗胚中之氮化物遇黏結劑水溶液所產生之氨氣外逸現象，是造成耐火材料粗胚龜裂或爆裂之主因。
有鑑於此，本案之創作人特針對前述習用創作問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗，積極尋求解決之道，經過長期努力之研究與發展，終於成功的開發出本創作「鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構」，藉以改善習用之種種問題。
本創作之主要目的係在於，可利用研磨機構及篩選機構之配合，而將煉鋁爐渣研磨成適當粒徑與低氮含量之爐渣顆粒，且以混合機構、加壓機構及燒結機構將爐渣顆粒製成耐火材料，如此，可有效減少製程中逸出氨氣，並減少耐火材料產生龜裂或爆裂現象，而達到製作成本低廉以及耐火材料表面細緻度佳之功效。
為達上述之目的，本創作係一種鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構，其包含有：一研磨機構；一設於研磨機構一側之篩選機構；一設於篩選機構一側之混合機構；一設於混合機構一側之加壓機構；以及一設於加壓機構一側之燒結機構。
於本創作上述之實施例中，該研磨機構更進一步包含有一氮含量控制器，係可控制氮含量介於4400ppm～7000ppm之間。
於本創作上述之實施例中，該篩選機構更進一步包含有一篩選控制器，係可控制篩選粒徑大於200網目（mesh）且小於400網目（mesh）之顆粒。
於本創作上述之實施例中，該混合機構更進一步包含有一添加量控制器、及填充於添加量控制器中之黏結劑，而該黏結劑之添加量係控制於3wt%～12 wt%之間。
於本創作上述之實施例中，該黏結劑係為水與羧甲基纖維素之混合溶液。
於本創作上述之實施例中，該加壓機構更進一步包含有一壓力控制器，係可控制加壓壓力介於25噸～250噸之間。
於本創作上述之實施例中，該燒結機構更進一步包含有一溫度控制器，係可控制燒結工作溫度介於1050℃～1450℃之間。
１‧‧‧研磨機構
１１‧‧‧氮含量控制器
２‧‧‧篩選機構
２１‧‧‧篩選控制器
３‧‧‧混合機構
３１‧‧‧添加量控制器
３２‧‧‧黏結劑
４‧‧‧加壓機構
４１‧‧‧壓力控制器
５‧‧‧燒結機構
５１‧‧‧溫度控制器
６‧‧‧煉鋁爐渣
６a‧‧‧爐渣顆粒
６０a‧‧‧400網目之爐渣顆粒
７‧‧‧胚料
８‧‧‧耐火材料粗胚
９‧‧‧耐火材料
第１圖，係本創作之基本架構示意圖。
第２圖，係本創作之使用狀態流程示意圖。
請參閱『第１及第２圖』所示，係分別為本創作之基本架構示意圖及本創作之使用狀態流程示意圖。如圖所示：本創作係一種鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構，其至少包含有一研磨機構１、一篩選機構２、一混合機構３、一加壓機構４以及一燒結機構５所構成。
上述所提之研磨機構１更進一步包含有一氮含量控制器１１。
該篩選機構２係設於研磨機構之一側，而該篩選機構２更進一步包含有一篩選控制器２１。
該混合機構３係設於篩選機構２之一側，而該混合機構３更進一步包含有一添加量控制器３１、及填充於添加量控制器３１中之黏結劑３２，且該黏結劑３２係為水與羧甲基纖維素之混合溶液。
該加壓機構４係設於混合機構３之一側，而該加壓機構４更進一步包含有一壓力控制器４１。
該燒結機構５係設於加壓機構４之一側，而該燒結機構５更進一步包含有一溫度控制器５１。如是，藉由上述之裝置構成一全新之鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構。
當本創作於運用時，係以研磨機構１將煉鋁爐渣６進行研磨造粒，形成爐渣顆粒６a，且由篩選機構２之篩選控制器２１篩選粒徑介於200網目（mesh）至400網目間之爐渣顆粒６a，本創作之實施例中係以篩選400網目之爐渣顆粒６０a為耐火磚原料，並以氮含量控制器１１控制該400網目之爐渣顆粒６０a之氮含量介於4000ppm-4500ppm之間，之後以混合機構３將400網目之爐渣顆粒６０a與黏結劑３２混合，形成一胚料７，而該黏結劑３２於添加時，係以添加量控制器３１控制添加量於3wt%～12 wt%之間，本實施例之黏結劑2水溶液添加量為8 wt%，並以加壓機構４之壓力控制器４１對胚料７施以25噸～250噸之加壓壓力，並塑形為一耐火材料粗胚８，該過程可以在一磚型模具中執行加壓操作而完成，最後再由燒結機構５對該耐火材料粗胚８進行燒結，而燒結時係以溫度控制器５１控制工作溫度於1050℃～1450℃之間進行燒結，並經降溫形成一耐火材料９，而該燒結過程中係以1400℃為較佳溫度。
藉以使本創作至少具有以下功效：
1.藉由控制爐渣顆粒之粒徑，使其大於200網目（mesh）且小於400網目（mesh），可以使爐渣顆粒中之氮含量降至4705ppm-6880ppm，有效解決耐火材料之龜裂或爆裂、龜裂或爆裂等問題。
2.控制爐渣顆粒之粒徑符合上述網目，只需以研磨方式即可達成，成本低廉且加工迅速。
3.爐渣顆粒中之氮含量降低，耐火材料粗胚之氨氣外逸現象可以隨之有效降低。
4.控制爐渣顆粒之粒徑控制於200網目～400網目之間，耐火磚之表面細緻度更佳。
綜上所述，本創作鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構可有效改善習用之種種缺點，可利用研磨機構及篩選機構之配合，而將煉鋁爐渣研磨成適當粒徑與低氮含量之爐渣顆粒，且以混合機構、加壓機構及燒結機構將爐渣顆粒製成耐火材料，如此，可有效減少製程中逸出氨氣，並減少耐火材料產生龜裂或爆裂現象，而達到製作成本低廉以及耐火材料表面細緻度佳之功效；進而使本創作之産生能更進步、更實用、更符合消費者使用之所須，確已符合創作專利申請之要件，爰依法提出專利申請。
惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍；故，凡依本創作申請專利範圍及創作說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧研磨機構
11‧‧‧氮含量控制器
2‧‧‧篩選機構
21‧‧‧篩選控制器
3‧‧‧混合機構
31‧‧‧添加量控制器
32‧‧‧黏結劑
4‧‧‧加壓機構
41‧‧‧壓力控制器
5‧‧‧燒結機構
51‧‧‧溫度控制器

Claims (7)

  1. 一種鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構，包括有：
        一研磨機構；
        一篩選機構，係設於研磨機構之一側；
        一混合機構，係設於篩選機構之一側；
        一加壓機構，係設於混合機構之一側；以及
        一燒結機構，係設於加壓機構之一側。
  2. 依申請專利範圍第１項所述之鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構，其中，該研磨機構更進一步包含有一氮含量控制器，係可控制氮含量介於4400ppm～7000ppm之間。
  3. 依申請專利範圍第１項所述之鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構，其中，該篩選機構更進一步包含有一篩選控制器，係可控制篩選粒徑大於200網目（mesh）且小於400網目（mesh）之顆粒。
  4. 依申請專利範圍第１項所述之鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構，其中，該混合機構更進一步包含有一添加量控制器、及填充於添加量控制器中之黏結劑，而該黏結劑之添加量係控制於3wt%～12 wt%之間。
  5. 依申請專利範圍第４項所述之鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構，其中，該黏結劑係為水與羧甲基纖維素之混合溶液。
  6. 依申請專利範圍第１項所述之鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構，其中，該加壓機構更進一步包含有一壓力控制器，係可控制加壓壓力介於25噸～250噸之間。
  7. 依申請專利範圍第１項所述之鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用結構，其中，該燒結機構更進一步包含有一溫度控制器，係可控制燒結工作溫度介於1050℃～1450℃之間。

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