[發(fā)明專利]鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310046708.6
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103964709A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣世杰;劉雅萍
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉頡金屬股份有限公司
• 主分類號: C04B5/00
• 分類號: C04B5/00;C04B35/66
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 何為;李宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)于一種鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用方法，特別是指一種可控制爐渣顆粒的粒徑，使?fàn)t渣顆粒的氮含量有效降低，且當(dāng)該爐渣顆粒混合黏結(jié)劑水溶液后，可以有效減少因水與氮化鋁反應(yīng)而逸出氨氣的現(xiàn)象，以減少耐火材料粗胚或耐火材料的龜裂或爆裂現(xiàn)象，而達(dá)到制作成本低廉以及耐火材料表面細(xì)致度佳的功效。

背景技術(shù)

鋁的熔煉過程中會產(chǎn)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(yīng)而形成氨氣外逸，因此未經(jīng)處理的爐渣對環(huán)境有一定程度的影響。

中國臺灣發(fā)明專利第583155號，揭露一種將鋁渣灰資源化利用的方法，主要是將煉鋁爐渣分選回收金屬鋁后剩余的鋁渣灰廢棄物進(jìn)行煅燒，制成耐火材料的原料，以達(dá)成鋁渣灰資源化目的，并創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；其方法是將鋁渣灰利用高溫窯爐煅燒成主要成分為氧化鋁(礦物結(jié)晶相為剛玉)的材料，以做為耐火材料原料，不僅可有效解決鋁渣灰廢棄物處理的問題，且可節(jié)省生產(chǎn)耐火材料能源及避免資源的浪費(fèi)。

上述中國臺灣發(fā)明專利第583155號，雖然可以將鋁渣灰處理成為耐火磚、耐火泥、澆注料的原料，但對于如何制作耐火磚以及如何確保制作耐火磚過程中的產(chǎn)品良率則完全未予揭露。

此外，民國100年三月出版的《礦冶》期刊，其中第51頁起刊載有“煉鋁爐渣為原料制作耐火材料之研究”，其中揭露耐火材料的制作方式為將煉鋁爐渣(粒徑介于100—200 mesh) 依照配比來和黏結(jié)劑水溶液(羧甲基纖維素水溶液) 進(jìn)行混拌，經(jīng)由單軸加壓(20 噸) 成形和高溫?zé)Y(jié)(1100－1400℃) 來制作耐火材料。

但依上述“煉鋁爐渣為原料制作耐火材料之研究”所揭露的內(nèi)容制作耐火材料（耐火磚），卻發(fā)現(xiàn)存在有下列缺失：

1.煉鋁爐渣與黏結(jié)劑水溶液混合并加壓成為耐火材料粗胚后，在燒結(jié)之前，該耐火材料粗胚會因加壓有龜裂或爆裂現(xiàn)象。

2.耐火磚中粗胚的氮含量偏高，遇濕會因下列化學(xué)反應(yīng)而逸出刺鼻的氨氣。 AlN+3H₂O→Al（OH）₃↓+NH₃↑

3.即使燒結(jié)前的耐火材料粗胚未發(fā)生龜裂或爆裂，但耐火材料粗胚在高溫?zé)Y(jié)過程中，耐火磚會因高溫?zé)Y(jié)產(chǎn)生龜裂或爆裂現(xiàn)象。

4.耐火磚的表面細(xì)致度不佳（較為粗糙）。

探究造成上列缺失的原因，主要在于該研究所揭露的制造方法，其煉鋁爐渣中的氮化物（氮化鋁）含量偏高（約9506ppm），由于該研究無法有效降低煉鋁爐渣中氮化物的含量，因此該耐火材料粗胚中的氮化物遇黏結(jié)劑水溶液所產(chǎn)生的氨氣外逸現(xiàn)象，是造成耐火材料粗胚龜裂或爆裂的主因。

因此，如何有效降低煉鋁爐渣中氮化物的含量，是減少后續(xù)氨氣外逸及耐火材料粗胚龜裂或爆裂現(xiàn)象的主要關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用方法，其主要目的在于，可控制爐渣顆粒的粒徑，使?fàn)t渣顆粒的氮含量有效降低，且當(dāng)該爐渣顆粒混合黏結(jié)劑水溶液后，可以有效減少因水與氮化鋁反應(yīng)而逸出氨氣的現(xiàn)象，以減少耐火材料粗胚或耐火材料的龜裂或爆裂現(xiàn)象，而達(dá)到制作成本低廉以及耐火材料表面細(xì)致度佳的功效。

本發(fā)明一種鋁集塵灰及鋁金屬冶煉爐渣再利用方法，包括下列步驟：

步驟一：將煉鋁爐渣加工為爐渣顆粒；

步驟二：使上述爐渣顆粒的粒徑大于200網(wǎng)目且小于400網(wǎng)目；

步驟三：使符合步驟二條件的爐渣顆粒與一黏結(jié)劑水溶液混合，形成一胚料；

步驟四：對該胚料加壓塑形，形成一耐火材料粗胚；

步驟五：對該耐火材料粗胚在1050℃～1450℃工作溫度下進(jìn)行燒結(jié)，并經(jīng)降溫形成一耐火材料。

上述方法中，在步驟二中進(jìn)一步執(zhí)行一爐渣顆粒氮含量檢測程序，以確認(rèn)爐渣顆粒的氮含量介于4400ppm～7000ppm之間。

上述方法中，該黏結(jié)劑水溶液為水與羧甲基纖維素的混合溶液，該黏結(jié)劑添加量介于3wt%～12 wt%。

上述方法中，該步驟四的壓力介于25噸～250噸之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：

1.藉由控制爐渣顆粒的粒徑，使其大于200網(wǎng)目（mesh）且小于400網(wǎng)目（mesh），可以使?fàn)t渣顆粒中的氮含量降至4705ppm-6880ppm，有效解決耐火材料的龜裂或爆裂、龜裂或爆裂等問題。

2.控制爐渣顆粒的粒徑符合上述網(wǎng)目，只需以研磨方式即可達(dá)成，成本低廉且加工迅速。

3.爐渣顆粒中的氮含量降低，耐火材料粗胚的氨氣外逸現(xiàn)象可以隨之有效降低。