以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料及其制备方法。其技术方案是：将聚氯化铝废渣、含铝原料和添加剂混合，加水，搅拌，静置，过滤，即得过滤料。再将过滤料、城市污泥、炼铜废渣、表面活性剂和含铝溶液混匀，球磨，即得料浆。然后将刚玉细粉、过滤料和含铝原料混匀，成型，还原气氛下热处理，真空浸渍，中性气氛下热处理，破碎，研磨，筛分，即得粒度不同的A物料和B物料。最后将刚玉颗粒、刚玉细粉、A物料、B物料、料浆、硅粉、结合剂和含碳原料混合，搅拌，制得以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料。本发明原料来源广泛、生产成本低和环境友好；制备的以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料抗侵蚀性好和使用寿命长。

说明书

技术领域

本发明属于铁沟浇注料技术领域。具体涉及一种以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料及其制备方法。

背景技术

高炉出铁沟是高温铁水和熔渣流经的通道。随着高炉向大型化发展，高炉的通铁量增加、通铁时间延长和出铁间隔时间短，对高炉出铁沟用料提出了更加苛刻的要求，如要求高炉铁沟料使用安全、抗侵蚀和长寿化等。为满足这些要求，高炉铁沟料的成本也相应增加。

聚氯化铝废渣是铝矾土和铝酸钙粉在一定条件下和盐酸或混合酸反应得到液体聚合氯化铝（PAC）后，残余固体形成的废渣。我国年产400kt液体PAC，每生产1t含10%氧化铝的液体PAC就会产生150kg废渣，每年将会产生60kt固体废渣。此类废渣呈粘稠状，具弱酸性，对环境有极大危害。目前，国内外对PAC废渣的主要处理方式是填埋、堆弃、制砖或肥料等。而填埋和堆弃等方式不仅处理成本高，且污染环境，也占用土地资源。“一种以聚氯化铝废渣和赤泥为主料的免烧砖及其制备方法”(ZL 201310486365.5)专利技术，以赤泥、聚合氯化铝废渣、活性矿物材料、石灰和石膏为原料，经加水搅拌混合、压制成型和撒水养护制得免烧砖。“一种聚氯化铝滤渣再利用工艺”(CN 201410572881.4)专利技术，以聚合氯化铝滤渣为原料，回用于聚氯化铝生产系统，减少了滤渣的排放量。然而，上述技术并没有充分利用PAC废渣进行综合开发利用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种来源广泛、生产成本低和环境友好的以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料的制备方法，用该方法制备的以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料抗侵蚀性好和使用寿命长。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

第一步、先将20~50wt%的聚氯化铝废渣、40~70wt%的含铝原料和0.1~10wt%的添加剂混合，得到混合料；外加所述混合料8~15倍质量的水，在50~90℃条件下搅拌3~6小时，静置，过滤，即得过滤料。

第二步、将30~50wt%的所述过滤料、10~30wt%的城市污泥、1~10wt%的炼铜废渣、1~10wt%的表面活性剂和20~40wt%的所述含铝溶液混合均匀，球磨，即得料浆。

第三步、将50~70wt%的刚玉细粉、10~30wt%的所述过滤料和10~20wt%的所述含铝原料混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，在还原气氛和900~1200℃条件下保温3~6小时；再置于所述料浆中真空浸渍3~6小时，然后在中性气氛和1200~1500℃条件下热处理3~6小时，破碎，研磨，筛分，即得粒度小于0.088mm的A物料和粒度为0.088~1mm的B物料。

第四步、将30~50wt%的刚玉颗粒、10~20wt%的所述刚玉细粉、10~20wt%的所述A物料、10~20wt%的所述B物料、1~10wt%的所述料浆、0.1~2wt%的硅粉、1~5wt%的结合剂和1~5wt%的含碳原料混合，搅拌均匀，制得以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料。

所述聚氯化铝废渣的Al₂O₃含量大于30wt%，聚氯化铝废渣的粒度小于0.088mm，聚氯化铝废渣的含水量小于30wt%。

所述城市污泥：SiO₂含量大于30wt%，Fe₂O₃含量小于6wt%，Al₂O₃含量大于10wt%，所述城市污泥的含水量小于10wt%。

所述炼铜废渣中CaO与MgO的含量之和小于4wt%，炼铜废渣的粒度小于0.088mm；所述表面活性剂为椰油酸二乙醇酰胺或为烷基糖苷。

所述含铝原料为氢氧化铝或为氧化铝微粉，其中：氢氧化铝中Al(OH)₃的含量大于99wt%，氧化铝微粉中Al₂O₃的含量大于99wt%，含铝原料的粒度小于0.088mm。

所述真空浸渍的真空度为0.01~0.06MPa。

所述添加剂为山梨糖醇或为羟基硬脂精。

所述含铝溶液为铝溶胶或为聚氯化铝的水溶液，所述含铝溶液的浓度为25~30wt%。

所述还原气氛为氢气气氛或为一氧化碳气氛。

所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。

所述刚玉为棕刚玉或为板状刚玉，所述刚玉中Al₂O₃的含量大于96wt%；所述刚玉颗粒的粒度为1~8mm，所述刚玉细粉的粒度小于0.088mm。

所述结合剂为铝酸盐水泥或为硅溶胶。

所述含碳原料为球沥青或为炭黑。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明所采用的原料来源广泛，生产成本低；尤其是对聚氯化铝废渣、城市污泥和炼铜废渣的资源化利用，不仅变废为宝，且环境友好，同时亦能显著降低生产成本。

本发明通过对各步骤中的气氛、原料粒度、压制成型和热处理等工序的严格控制，既有利于不同原料颗粒的均化及各种原料颗粒之间的紧密接触，也为微结构的形成提供了合理空间，因而所制备的以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料抗侵蚀性高。本发明与现有技术方案制备的铁沟浇注料相比，使用寿命和抗侵蚀性好。

本发明制备的以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料经检测：110℃烘干抗折强度大于11MPa，1450℃×3h烧后抗折强度大于14MPa，1450℃×3h烧后线变化率为-0.3%~0.3%。

因此，本发明原料来源广泛、生产成本低和环境友好；制备的以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料抗侵蚀性好和使用寿命长。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述聚氯化铝废渣的Al₂O₃含量大于30wt%，聚氯化铝废渣的粒度小于0.088mm，聚氯化铝废渣的含水量小于30wt%。

所述城市污泥：SiO₂含量大于30wt%，Fe₂O₃含量小于6wt%，Al₂O₃含量大于10wt%；所述城市污泥的含水量小于10wt%。

所述炼铜废渣中CaO与MgO的含量之和小于4wt%，炼铜废渣的粒度小于0.088mm。

所述氢氧化铝中Al(OH)₃的含量大于99wt%，所述氧化铝微粉中Al₂O₃的含量大于99wt%。

所述真空浸渍的真空度为0.01~0.06MPa。

所述含铝溶液的浓度为25~30wt%。

所述刚玉中Al₂O₃的含量大于96wt%；所述刚玉颗粒的粒度为1~8mm，所述刚玉细粉的粒度小于0.088mm。

实施例1

一种以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料及其制备方法。所述制备方法的具体步骤是：

第一步、先将20~35wt%的聚氯化铝废渣、55~70wt%的含铝原料和0.1~10wt%的添加剂混合，得到混合料；外加所述混合料8~13倍质量的水，在50~80℃条件下搅拌3~6小时，静置，过滤，即得过滤料。

第二步、将30~40wt%的所述过滤料、20~30wt%的城市污泥、1~10wt%的炼铜废渣、1~10wt%的表面活性剂和20~40wt%的所述含铝溶液混合均匀，球磨，即得料浆。

第三步、将50~60wt%的刚玉细粉、20~30wt%的所述过滤料和10~20wt%的所述含铝原料混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，在还原气氛和900~1100℃条件下保温3~6小时；再置于所述料浆中真空浸渍3~6小时，然后在中性气氛和1200~1400℃条件下热处理3~6小时，破碎，研磨，筛分，即得粒度小于0.088mm的A物料和粒度为0.088~1mm的B物料。

第四步、将30~40wt%的刚玉颗粒、15~20wt%的所述刚玉细粉、10~20wt%的所述A物料、10~20wt%的所述B物料、1~10wt%的所述料浆、0.1~2wt%的硅粉、1~5wt%的结合剂和1~5wt%的含碳原料混合，搅拌均匀，制得以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料。

本实施例中：

所述表面活性剂为椰油酸二乙醇酰胺；

所述含铝原料为氢氧化铝；

所述添加剂为山梨糖醇；

所述含铝溶液为铝溶胶；

所述还原气氛为氢气气氛；

所述中性气氛为氮气气氛；

所述刚玉为棕刚玉；

所述结合剂为铝酸盐水泥；

所述含碳原料为球沥青。

实施例2

一种以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料及其制备方法。除下述物料外，其余同实施例1：

所述表面活性剂为烷基糖苷；

所述含铝原料为氧化铝微粉；

所述添加剂为羟基硬脂精；

所述含铝溶液为聚氯化铝的水溶液；

所述还原气氛为一氧化碳气氛；

所述中性气氛为氩气气氛；

所述刚玉为板状刚玉；

所述结合剂为硅溶胶；

所述含碳原料为炭黑。

实施例3

一种以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料及其制备方法。所述制备方法的具体步骤是：

第一步、先将35~50wt%的聚氯化铝废渣、40~55wt%的含铝原料和0.1~10wt%的添加剂混合，得到混合料；外加所述混合料10~15倍质量的水，在60~90℃条件下搅拌3~6小时，静置，过滤，即得过滤料。

第二步、将40~50wt%的所述过滤料、10~20wt%的城市污泥、1~10wt%的炼铜废渣、1~10wt%的表面活性剂和20~40wt%的所述含铝溶液混合均匀，球磨，即得料浆。

第三步、将60~70wt%的刚玉细粉、10~20wt%的所述过滤料和10~20wt%的所述含铝原料混合均匀，在50~100MPa条件下压制成型，在还原气氛和1000~1200℃条件下保温3~6小时；再置于所述料浆中真空浸渍3~6小时，然后在中性气氛和1300~1500℃条件下热处理3~6小时，破碎，研磨，筛分，即得粒度小于0.088mm的A物料和粒度为0.088~1mm的B物料。

第四步、将40~50wt%的刚玉颗粒、10~15wt%的所述刚玉细粉、10~20wt%的所述A物料、10~20wt%的所述B物料、1~10wt%的所述料浆、0.1~2wt%的硅粉、1~5wt%的结合剂和1~5wt%的含碳原料混合，搅拌均匀，制得以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料。

本实施例中：

所述表面活性剂为烷基糖苷；

所述含铝原料为氧化铝微粉；

所述添加剂为羟基硬脂精；

所述含铝溶液为聚氯化铝溶液；

所述还原气氛为一氧化碳气氛；

所述中性气氛为氩气气氛；

所述刚玉为板状刚玉；

所述结合剂为硅溶胶；

所述含碳原料为炭黑。

实施例4

一种以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料及其制备方法。除下述物料外，其余同实施例3：

所述表面活性剂为椰油酸二乙醇酰胺；

所述含铝原料为氢氧化铝或；

所述添加剂为山梨糖醇；

所述含铝溶液为铝溶胶；

所述还原气氛为氢气气氛；

所述中性气氛为氮气气氛；

所述刚玉为棕刚玉；

所述结合剂为铝酸盐水泥；

所述含碳原料为球沥青。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

本具体实施方式所采用的原料来源广泛，生产成本低；尤其是对聚氯化铝废渣、城市污泥和炼铜废渣的资源化利用，不仅变废为宝，且环境友好，同时亦能显著降低生产成本。

本具体实施方式通过对各步骤中的气氛、原料粒度、压制成型和热处理等工序的严格控制，既有利于不同原料颗粒的均化及各种原料颗粒之间的紧密接触，也为微结构的形成提供了合理空间，因而所制备的以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料抗侵蚀性高。本具体实施方式与现有技术方案制备的铁沟浇注料相比，使用寿命和抗侵蚀性好。。

本具体实施方式制备的以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料经检测：110℃烘干抗折强度大于11MPa，1450℃×3h烧后抗折强度大于14MPa，1450℃×3h烧后线变化率为-0.3%~0.3%。

因此，本具体实施方式原料来源广泛、生产成本低和环境友好；制备的以聚氯化铝废渣为主要原料的铁沟浇注料抗侵蚀性好和使用寿命长。