[發明專利]一種電熔鎂鋁尖晶石復合耐火材料及其生產方法

無效

• 申請號: 200710089960.X
• 申請日: 2006-04-27
• 公開（公告）號: CN101085707A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 李遠兵;李亞偉;李楠;趙雷;雷中興;金勝利;洪學勤
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/443
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 樊戎

技術領域

本發明屬于復合耐火材料生產技術領域。尤其涉及一種電熔鎂鋁尖晶石復合耐火材料的生產方法。

背景技術

在電解鋁與鋁材、鋁制品生產過程中都會產生大量的廢渣，通常在回收其中的一些金屬鋁后，剩下的殘渣作為垃圾遺棄，這些遺棄物稱為鋁渣或鋁灰，也稱為鋁渣灰。鋁灰的化學成分主要以Al₂O₃，SiO₂，MgO，Fe₂O₃，Na₂O，CaO和金屬鋁等為主，還有一些氮化物、氯化物和硫化物等。一般SiO₂在5～20％、Al₂O₃在40～75％，其化學成分的比例隨著各生產廠家的原料及操作條件不同而略有變化。

鋁灰是一種銀灰色粉狀物，外觀類似粉煤灰，既污染環境，又需要大量的處置場地，目前國內外鋁灰的再生利用主要集中在如下幾個方面：

(1)用于混凝土或建筑材料：由于鋁灰中含有金屬鋁，金屬鋁的水化產生氣泡，導致混凝土或建筑材料中內部產生氣孔、膨脹使得內部結構疏松，強度降低，因而鋁灰利用率不高；

(2)鋁鹽的回收：主要是將鋁渣和鹽酸或硫酸反應生成鋁鹽，這種方法主要回收鋁渣中的鋁，未能回收鋁渣中的其它成分，同時也產生大量的廢液；

(3)冶金爐料：復合脫硫劑主要以螢石、石灰為主要原料，鋁灰摻入量不超過40％，鐵水經鋁渣脫硫劑爐外脫硫，鐵水中錳、硅、碳有燒傷；

(4)鋁酸鈣產品：采用水洗、蒸發、結晶的方法分離出非金屬產物，這種非金屬產物主要包括大量鋁的化合物和少量的含硅和鎂的化合物，除去非金屬產物中的金屬鋁和氮化鋁，加入CaO源，混合，煅燒成鋁酸鈣產品(USP?6,238,633)。

(5)耐火材料

采用鋁灰生產耐火材料，目前報道主要生產電熔棕剛玉，其主要過程是，將Al₂O₃含量大于82％以上的鋁灰經過水洗，烘干，加入無煙煤或焦炭和鐵屑，其目的是將SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂等氧化物還原成金屬，還原后的金屬和鐵形成硅鐵合金因比重較大下沉至爐底，以達到純凈Al₂O₃目的；這種方法就是通常所說冶煉棕剛玉或亞白剛玉的方法(鋁灰生產棕剛玉的工藝，哈爾濱理工大學學報，1996，1(2)：48-50；棕剛玉的生產方法，CN90107092.0)。這種方法目前存在著局限性：(1)需要鋁灰中的Al₂O₃含量高；(2)水洗后的鋁灰中大量金屬鋁水化，導致金屬鋁減少，不利于還原反應；(3)碳熱還原SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂等氧化物，和鋁熱還原相比，容易引入過多的碳，生成碳化物，影響最終產品的性能.

三、發明內容

本發明的目的是提供一種碳含量低、電耗小、環境污染減少的利用鋁工業的廢棄物——鋁灰生產電熔鎂鋁尖晶石復合耐火材料的方法及其制品。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：按重量百分含量將20～90％的鋁灰與10～80％的碳酸鎂、氧化鎂中的一種或兩種混合，壓制成坯，在1800～3000℃條件下電熔冶煉，冷卻后取出，然后破碎、分離。得到電熔鎂鋁尖晶石復合耐火材料。

其中：鋁灰的主要化學成分的重量百分含量是，Al₂O₃為10～70％、Al為10～40％、MgO為0.3～20％、SiO₂為0.5～30％；電熔冶煉或為電弧爐中熔煉、或為感應爐中熔煉。

由于采用上述技術方案，本發明利用鋁工業廢棄物鋁灰中的金屬鋁、氮化鋁等非氧化物為主要還原劑，熔融還原鋁灰中的SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂等氧化物，制備的電熔鎂鋁尖晶石復合耐火材料具有以下特點：

1、本發明所用原料的鋁灰為鋁工業生產廢棄物，可以變廢為寶、減少環境污染；

2、本發明主要以鋁灰中的金屬鋁、氮化鋁等非氧化物為還原劑，可除去熔煉過程中的SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂等雜質氧化物，其產品具有碳含量低的優點；