鋯剛玉磚磨磚粉的提純方法
2023-06-12 07:17:06 1
專利名稱：鋯剛玉磚磨磚粉的提純方法
技術領域：
本發明涉及資源綜合利用工業固體廢物的處理技術，所得到的產品是熔鑄鋯剛玉耐火磚、鋯剛玉質保溫材料、鋯剛玉質耐磨材料。
背景技術：
熔鑄鋯剛玉耐火磚在澆鑄成型後，其毛坯尺寸及表面光潔度達不到技術要求，必須對其進行冷加工，通過切、磨、鑽等機械加工手段，得到符合技術要求的產品。在加工過程中，磚材會被切磨下來細粉，這部分細粉被稱為磨磚粉，初始形態為泥漿狀，經過晾曬變成乾粉。這種磨磚粉的主要成分同磚材的成分基本一致,但其中含有少量金屬及碳等雜質成分。由於雜質成分降低了其耐火性能，其用途受到限制，目前在生產鋯質搗打料時會填加少量這種磨磚粉，產品附加值不高。
本發明是將這種磨磚粉在電弧爐中還原冶煉，將Si02、K20、Na20等成分從爐內揮發出來，將Fe203、Ti02等金屬氧化物還原成單質，沉降到爐底，得到較純淨的電熔鋯剛玉料，然後利用這種電熔鋯剛玉料生產熔鑄鋯剛玉磚。
發明內容
本發明的目的在於對磨磚粉這種工業固體廢物進行提純淨化處理，生產熔鑄鋯剛玉磚、保溫耐火材料、研磨材料。為實現上述目的，本發明可採取下述技術方法
第一步將晾曬後的磨磚粉與碳還原劑混合，還原劑一般選用石油焦、石墨碎。碳還原劑與鋯剛玉磚磨磚粉中SiO2的摩爾比在O. 5以上。第二步電弧爐高溫熔融還原冶煉提純
將第一步得到的混合料加入到電弧爐中，進行高溫熔融冶煉。電弧爐二次電壓120V-220V、二次電流1000A-30000A ;冶煉周期50-120分鐘；冶煉過程依據爐內還原反應的程度進行補碳。爐料中的SiO2被還原成SiO，從爐中揮發出來；爐料中的Fe2O3JiO2等金屬氧化物被還原成金屬單質，並與其它金屬一起沉降在爐底；爐料中的Na20、K2O等鹼金屬氧化物在電弧的高溫作用下，從爐中揮發出來。當一個熔化周期結束時，爐內上層熔液成分已符合提純要求，Na2O ( O. 3%, K2O ( O. 1%，Fe2O3 ( O. 2%, TiO2 ( O. 1%。第三步出爐
a.壓縮空氣吹球
在爐嘴的下方安裝一個壓縮空氣吹嘴，傾動爐體，當熔液流出爐嘴時，在壓縮空氣的作用下，熔液被吹成空心球，壓縮空氣壓力為0. 5-1. 5MPa，此時得到電熔鋯剛玉質空心球。b.壓縮空氣與高壓水混合吹球
在爐嘴的下方安裝兩個吹嘴，上邊噴吹高壓水，水壓O. 5MPa，下邊噴吹壓縮空氣，壓縮空氣壓力為0. 5-1. OMPa，傾動爐體，當熔液流出爐嘴吹出來的球實心球佔多數，還有少部分空心球。
c.鑄塊水冷
在第二步提純過程中，提純的結果控制SiO2 ( 3%。傾動爐體，將熔液澆鑄在耐火材料容器中，然後去掉耐火材料，用水冷卻這個鑄塊，使其炸裂。弟四步提純後廣品的應用
a.對上述過程得到的電熔鋯剛玉質料，其中不成形球的部分、破碎篩分下來的料等進行化學成分分析，並根據熔鑄鋯剛玉產品的化學成分的標準，進行化學成分調配，添加數量不足的組分，使配合料的化學成分達到=ZrO2 33%-41% ；A1203 44%-50% ；Si02 12%-16% ；Na2O ( I. 5%，得到生產熔鑄鋯剛玉磚的配合料。將配合料加入電弧爐中熔化，經澆鑄成型、保溫退火等過程得到熔鑄鋯剛玉耐火磚。
b.將得到的空心球進行分選，篩分，選出球形完整的不同粒度的球體，可用作鋯剛玉質耐火保溫材料。c.將得到的實心球進行分選，篩分，選出球形完整的不同粒度的球體，可用作鋯剛玉質研磨材料。d.將鑄塊法得到的料塊經破碎、篩分、分級、吹灰等過程，得到的一系列顆粒料，可用作鋯剛玉質研磨材料。
具體實施例方式 實施例一
I.將晾曬後的磨磚粉進行化學分析，分析結果
ZrO2 :30% ；Si02 : 20% ；A1203 :44% ；Na20 :4%。2.將磨磚粉與碳還原劑混合，還原劑一般選用石墨碎，IOOkg鋯剛玉磚磨磚粉加入8kg碳還原劑。3.將混合料加入電弧爐中進行熔化冶煉。熔化冶煉電工參數二次電壓為150V-170V，二次電流為10000A-12000A，冶煉周期為60-80分鐘。冶煉過程中用沾釺法檢測爐內熔液還原反應的程度，視爐內情況向爐內補入碳還原劑。4.當冶煉周期結束時，開啟壓縮空氣，傾動爐體，將從爐嘴流出的熔體吹成空心球，吹球壓縮空氣壓力為O. 5-0. 8MPa。5.空心球的化學成份
將得到的空心球進行化學分析，結果如下
ZrO2 40% ；Si02 8% ；A1203 :51% ；Na20 :0. 2%。6.對空心球進行分選，球形好的部分用於耐火保溫材料。分選剩下來的部分進行化學成分調配，添加少量工業氧化鋁、精石英砂、純鹼，比例1000kg配合料中含800kg空心球，80kg工業氧化鋁，90kg精石英砂，30kg純鹼，使配合料的化學成分達到=ZrO2 33% ；SiO2 16% ；Na20 :1. 5%。7.將混合料加入到電弧爐中進行熔化，控制二次電壓為370V ；電流5000A，熔化時間為100分鐘。8.將熔化好的熔液澆鑄到預先組合好的模型中，模型採用石英砂板製成。9.澆鑄之前，將模型埋入保溫介質中，保溫介質選用膨脹蛭石粉，保溫層厚度彡250 mm。澆鑄後的製品自然停留10天，使製品實現保溫退火。10.待保溫退火的製品降到60°C以下，可將製品取出，進行表面清理，經檢驗合格後，按用戶要求切磨加工以及組裝等。11.對於分選出來球形好的空心球進行粒度分級，用於耐火保溫材料。實施例二
本實施例與實施例一過程基本一致，其主要區別是提純後的鋯剛玉料化學成分有區另IJ，生產出來的產品用途不同，工藝控制略作調整。I.將晾曬後的磨磚粉進行化學分析，分析結果
ZrO2 :36% ；Si02 :18% ；A1203 :43% ；Na20 :3%。
2.將磨磚粉與碳還原劑混合，還原劑一般選用石墨碎，IOOkg鋯剛玉磚磨磚粉加入12kg碳還原劑。3.將混合料加入電弧爐中進行熔化冶煉。熔化冶煉電工參數二次電壓為140V-160V，二次電流為9000A-12000A，冶煉周期為60-80分鐘。冶煉過程中用沾釺法檢測爐內熔液還原反應的程度，視爐內情況向爐內補入碳還原劑。4.在爐嘴的下方安裝兩個吹嘴，上邊的是噴吹高壓水的吹嘴，下邊的是噴吹壓縮空氣的吹嘴。當冶煉周期結束時，開啟壓縮空氣及高壓水的閥門，傾動爐體，將從爐嘴流出的熔體吹成實心球、空心球，壓縮空氣壓力為O. 5-1. OMPa，高壓水的壓力O. 6MPa。5.球體化學成分
將得到的球進行化學分析，結果如下
ZrO2 48% ；Si02 3% ；A1203 :51% ；Na20 :0. 2%。6.將得到的球體進行分選，利用比重法可將空心球與實心球及不成球的部分分開。不成球的部分用於生產熔鑄鋯剛玉磚(見實施例一)；空心球部分經過粒度分級用於耐火保溫材料；實心球部分經過粒度分級用於研磨材料。實施例三
實施例三與上述兩個實施例的冶煉提純工藝基本一致，提純後的方式不是吹球而是鑄塊。I.使用高鋁質耐火材料板製成耐火容器，然後將熔液澆鑄到其中。2.熔液在耐火容器停留30分鐘左右，然後將耐火板脫掉，得到鑄塊。3.用水澆鑄塊，使其炸裂。4.將炸裂的鑄塊經顎式破碎機、對輥破碎機等設備破碎成顆粒料。然後對這種顆粒料進行粒度分級，吹灰的處理，用於生產研磨材料。分級下來的用於生產熔鑄鋯剛玉磚。最後應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種鋯剛玉磚磨磚粉的提純方法，其特徵在於 (1)將晾曬後的鋯剛玉磚磨磚粉與碳還原劑混合，碳還原劑與鋯剛玉磚磨磚粉中SiO2的摩爾比在O. 5以上； (2)將第一步得到的混合料加入到電弧爐中，進行高溫熔融冶煉，電弧爐二次電壓為120V-220V、二次電流為1000A-30000A，冶煉周期為80-120分鐘，當一個冶煉周期結束時，爐內上部熔液已符合提純要求，Na2O ( O. 3%，K2O ( O. 1%，Fe2O3 ( O. 2%，TiO2 ( O. 1% ； (3)出爐方式當一個冶煉周期結束時，傾動爐體，可採用三種方式出爐a.壓縮空氣吹球在壓縮空氣的作用下將熔液吹成空心球，壓縮空氣壓力為O. 5-1. 5MPa ；b.壓縮空氣與高壓水混合吹球在爐嘴下方布置上下兩個吹嘴，一個吹壓縮空氣，一個吹高壓水，這樣得到球體為空心球與實心球的混合；c.鑄塊後水冷卻炸裂將熔液澆鑄在一個耐火材料容器中，然後去掉耐火材料，用水冷卻這個鑄塊，使其炸裂。
2.如權利要求I所述的鋯剛玉磚磨磚粉的提純方法，其特徵在於對上述得到的顆粒料及細粉進行化學成分分析，並根據熔鑄鋯剛玉產品的化學成分的標準，進行化學成分調配，添加數量不足的組分，使配合料的化學成分達到=ZrO2為33%-41%，Al2O3為44%_50%，SiO2為12%-16%，Na2O ( I. 5%，得到生產熔鑄鋯剛玉磚的配合料，將配合料加入電弧爐中熔化，經澆鑄成型、保溫退火等過程得到熔鑄鋯剛玉耐火磚。
3.如權利要求I所述的鋯剛玉磚磨磚粉的提純方法，其特徵在於上述方法得到的空心球可用於生產保溫耐火材料。
4.如權利要求I所述的鋯剛玉磚磨磚粉的提純方法，其特徵在於當提純所得到的配合料達到SiO2 ( 3%時,得到的實心球或鑄塊的破碎料經分選、分級可用於磨料。
全文摘要
本發明公開了一種對鋯剛玉耐火磚切磨加工時產生的細粉進行提純的方法，使磨磚粉中的ZrO2、Al2O3等成分得到二次綜合利用，用於生產熔鑄鋯剛玉磚、鋯剛玉質保溫材料、鋯剛玉質磨料。
文檔編號C04B35/66GK102875173SQ201210399010
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者李起勝, 王國海, 徐寶魁, 劉官清 申請人:鄭州振中電熔鋯業有限公司