[发明专利]生产棕刚玉用铝灰的处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及到棕刚玉材料的生产领域，具体的说是生产棕刚玉用铝灰的处理工艺。

背景技术

棕刚玉是以铝矾土、焦碳（无烟煤）为主要原料，在电弧炉内经高温冶炼而成，用它制成的磨具，适于磨削抗张较高的金属，如各种通用钢材、可锻铸铁、硬青铜等，也可制造高级耐火材料。

棕刚玉是由α-氧化铝晶粒构成的，被少量的玻璃状熔渣粘在一起，玻璃状熔渣绝大部分由二氧化硅、二氧化钛组成，α-氧化铝影响棕刚玉材料的硬度和熔点，玻璃状熔渣赋予棕刚玉韧性和抗破碎性。由于玻璃状熔渣在α-氧化铝中具有较低的溶解度，若二氧化硅过多，则会与氧化铝生成莫来石，降低棕刚玉的韧性；若二氧化钛过多，则会与氧化铝生成钛酸铝，造成α-氧化铝晶粒间出现裂纹，降低棕刚玉的强度。

铝灰是电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣经冷却加工后的产物，其主要成分为金属铝、三氧化二铝、二氧化硅、氧化钙、氧化镁和氧化铁等。

由于铝灰中含有氧化铝，因此可以替代铝矾土用来制备棕刚玉，现有技术也有相关的论文发表和专利公开，但是由于其中含杂质特别是二氧化硅和氧化铁，因此需要使用大量的铁屑和碳粒来去除这两种杂质，导致最终生产的棕刚玉中碳、硅和铁的含量较高，氧化铝的含量较低，进而导致产品的强度、硬度和耐磨性能均较差。同时，由于铝灰中本身含有游离碳，这部分游离碳在冶炼过程中不会产生还原作用，仍然以游离碳的形式存留在棕刚玉中。当棕刚玉用于耐火材料中时，高温环境下这部分的游离碳氧化成气体排出，使得耐火材料出现起泡现象，极大地降低了耐高温性能和使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术使用铝灰生产的棕刚玉中杂质含量高、氧化铝含量低导致的性能较差问题，本发明提供了一种生产棕刚玉用铝灰的处理工艺，经过本方法处理过的铝灰，降低了其中杂质的含量，提高了氧化铝的含量，使用该铝灰生产棕刚玉，不仅降低了原材料的消耗，节省了能源，而且提高了成品中氧化铝的含量，降低了硅、铁和碳的含量，提高了产品的耐磨性、强度和耐高温性。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：生产棕刚玉用铝灰的处理工艺，包括以下步骤：

1）按重量比，将1份细度为150目以下的铝灰放入2-5份90-100℃的热水中并迅速转移至与外界相通的容器内放置6-10h，备用；

2）将容器内的水排出，并加入与排出水量等重的90-100℃热水浸泡2-14h，浸泡期间保持水温为90-100℃，备用；

3）将步骤2）中的铝灰分离出来后用水漂洗，再使用真空过滤机过滤并将得到的铝灰烘干即完成对铝灰的处理。

所述步骤2）中热水浸泡期间保持搅拌以确保铝灰在热水中不沉积。

所述漂洗时水流的速度为3-6m/min。

所述真空过滤机过滤后的铝灰在80-110℃的条件下烘干至含水率低于20%。

本发明中，铝灰加入到水中，由于其中含有的氧化钙与水反应放出热量，使得温度保持在100℃左右，在此环境下，使铝灰中含有的微量金属铝氧化成氧化铝，使铝灰中含有的氨气溶于水中除去，氧化钙与水生成的氢氧化钙与氧化硅反应生成硅酸钙附着在氢氧化钙表面，结合后体积变大、密度变小，然后可以通过漂洗去除，这样就减少了氧化硅和氧化钙的含量，这样不仅降低了冶炼时的温度（1700-1800℃即可冶炼，远低于常规冶炼时的2000℃要求），冶炼时间也相应减少（大约6-8h即可），降低了能耗，而且，由于减少了杂质氧化硅的含量，使得最终生产的棕刚玉韧性增加；

同时，在上述温度条件下放置一段时间之后，才能使铝灰中含有的游离碳借助于氨气散发的通道从铝灰内部逸出并沾附在铝灰的表面，随铝灰被真空过滤机过滤出来后，成为冶炼过程的还原剂，不仅在冶炼过程中不用加入碳，而且也降低了杂质碳含量，防止游离碳在高温条件下氧化成气体导致的起泡现象；适当延长放置时间和在放置时加入搅拌操作可以使游离碳的逸出更加彻底；

由于降低了原料铝灰中氧化硅的含量，使得冶炼时加入的铁屑量也相对减少，从而使产品棕刚玉中存留的铁量降低，提高了棕刚玉的强度。

本发明中，经过真空过滤机过滤后的铝灰需要烘干，以便于铝灰在冶炼时充分分散而不团聚，使其表面的游离碳充分参与反应，同时也使产品棕刚玉中氧化铝的分布更均匀。

本发明中，漂洗时的水流不宜过快，以防止大量游离碳被冲走，实验证明，水流的速度以3-6m/min为宜。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：