[发明专利]利用废铝灰生产六铝酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐火材料技术领域的制备方法，具体是一种利用废铝灰生产六铝酸钙的方法。

背景技术

从金属铝熔化开始，铝渣就不可避免的成为副产品，大约占铝熔体总重量的3～5％，铝渣是再生铝的一个重要来源，刚出炉的铝渣通常含有50％～70％的金属铝，经过常规的回收处理后，剩余的废铝灰中仍含有15～40％的金属铝，因铝品位较低，一般不再进一步提取铝而废弃。废铝灰的处理通常采用填埋方式，既造成了资源浪费，又可能带来环境污染。

在冶金、建材领域中，铝酸钙是一种新兴的重要物料，不仅在水泥和耐火材料中需要，在炼钢中是一种优良的精炼剂，铝酸钙为CaO和Al₂O₃的二元化合物，在铝酸钙的二元化合物中CaO和Al₂O₃两种化合物存在着多种组合比例：六铝酸一钙(CaO·6Al₂O₃，简写为CA₆)，二铝酸一钙(CaO·2Al₂O₃，简写为CA₂)，铝酸一钙(CaO·Al₂O₃，简写为CA)，七铝酸十二钙(12CaO·7Al₂O₃，简写为C₁₂A₇)，铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃，简写为C₃A)。这五种化合物中CA、CA₂和CA₆为低钙型铝酸钙，主要存在于高铝水泥和耐火材料中。C₁₂A₇和C₃A为高钙型铝酸钙，主要用于炼钢脱硫和净化钢水。近年来，CA₆作为一种新型的耐火材料骨料，已经被成功的应用于炼钢和陶瓷工业窑炉。六铝酸钙(CA₆)是CaO-Al₂O₃系中Al₂O₃含量最高的铝酸钙相，它的熔点是1830℃，在含铁熔渣中的溶解度低；在还原气氛(CO)中的稳定性高；在碱性环境中的化学稳定性好；对熔融金属和熔渣的润湿性低(钢铁和有色金属)；另外，它的热膨胀系数与Al₂O₃相近，可以和氧化铝以任何比例配合使用。

经对现有技术的文献检索发现，李天清等在《工业炉》(2006年，第四期，第43-46页)上发表的“氧化铝原材料对合成CA₆多孔骨料性能的影响”，该文中提出采用反应烧结法合成六铝酸钙多孔骨料，具体方法为：分别将氧化铝原材料与碳酸钙按六铝酸钙(CA₆)中Al₂O₃与CaO的化学计量比配料，添加适量有机结合剂，在搅拌机中混合均匀，采用50MPa压力成型，经110℃干燥24h后，反应烧结制备六铝酸钙。其不足在于：采用成本较高，且资源日益紧张的氧化铝为原材料，并且工艺复杂，生产效率不高，很难得到应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用废铝灰生产六铝酸钙的方法，采用废铝灰为主要原材料，在对废铝灰不做任何处理的前提下，将其生产成纯度较高的六铝酸钙，既能降低六铝酸钙的生产成本，又能保护环境不受污染。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用废铝灰和氧化钙为原材料，废铝灰和氧化钙重量百分比为80～97％的废铝灰和3～20％，两者之和为100％，添加还原剂和沉淀剂，还原剂和沉淀剂的用量分别为原材料总重量的5～7％和10～15％，混合均匀，在电弧炉中进行熔炼，得到六铝酸钙，将熔炼完成的六铝酸钙倒出冷却，破粉碎，分选，即可用作炼钢精炼剂及脱硫剂。

所述还原剂为焦炭。

所述沉淀剂为铁屑。

所述在电弧炉中进行熔炼，其熔炼时间为60～90分钟。

所述废铝灰主要成份的重量百分比为：Al₂O₃含量20～50％，Al含量15～40％，SiO₂含量5～15％，MgO含量5～15％，TiO₂含量0.1～1％，Fe₂O₃含量1～5％，CaO含量2～6％。

所述氧化钙中CaO重量含量大于90％。