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生产高纯棕刚玉用铝灰的处理工艺及其优点

发布时间:15-01-30 09:07  来源:www.rsgy.org

本文我们对改进的铝灰的生产工艺及其优点展开描述:

  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。

  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,我们对生产棕刚玉用铝 灰的处理工艺进行了改进,经过改进方法处理过的铝灰,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。

  改进过的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- l0h,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。

  注意事项:

  1、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。

  2、漂洗时水流的速度为3-6m/min。

  3、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%。

  本工艺中,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。

  本工艺中,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;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。

  本工艺与现有技术相比具有以下优点:

  1、由于采用上述方法对铝灰进行处理后再使用,去除了铝灰中的氨,防止设备的腐蚀,并使铝灰内部的游离碳转移并 附着到铝灰表面作为还原剂参与反应,避免了外来碳源的引入,同时也使得产品中氧化铝的含量提高到96. 5%、含硅0. 95%、 含铁0. 03%、含钛1. 65%,大大提高了棕刚玉的韧性和棕刚玉的耐磨性、强度和硬度;

  2、由于铝灰中杂质特别是氧化硅和氧化钙含量的减少,使得冶炼时的温度降低至1700-1800℃,冶炼时间也相应减少( 大约6-8h即可),降低了能耗;

  3、由于采用上述方法降低了铝灰中的杂质含量,降低了铁屑的消耗,而且不消耗额外的碳,不仅减少了原材料的消耗 ,而且降低了成品中铁和碳的含量,防止由于碳含量高造成的高温下起泡现象,提高了产品的耐高温性能。

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