[发明专利]一种铝灰制备高铝质耐火材料的方法

说明书

本专利公开了一种铝灰制备高铝质耐火材料的方法，其特征在于，将铝灰用水洗去可溶盐后，过滤、烘干得到滤渣；在滤渣中加入浓硫酸，在物理场搅拌器中搅拌均匀、过滤、洗涤后得到净化渣；将净化渣成型、烧结得到高铝质耐火材料。本方法生产成本低，效率高，实现资源高质循环利用。

技术领域

本发明涉及有色固废的资源化利用领域，具体涉及铝灰的资源化应用，该铝灰制备的高铝质耐火材料可以用于工业窑炉。

背景技术

铝灰是铝熔铸过程的产物。根据铝熔铸所用原料和生产目的不同，铝灰的组成和含量会有较大区别。使用电解铝液生产重熔铝锭产出的铝灰，铝灰占铸锭产量的1.1%左右，成分相对简单且稳定，主要由金属铝、氧化铝、氮化铝、氯盐（氯化钠、氯化钾）和电解质（ 氟化钠、氟化钙、冰晶石等）组成，其中铝约占40%-50%，氧化铝约占30%-40%；生产铝合金产品产出的铝灰中，除了有金属铝、氧化铝、氮化铝、氯盐和电解质外，还存在数量和种类不定的其它元素及氧化物[刘战生，梁学民，卢志锋. 铝灰中各组分的形成与演变简析[J]. 湖南有色金属，2019，35（5）：58-60]。

铝灰中含有的铝颗粒具有表面积大，活性大的特点，遇水或在潮湿环境下易于反应产生氢气；铝灰中的氮化铝遇水产生氨气。氢气和氨气都是还原性气体，遇氧气和明火易发生爆炸，且氨气具有刺激性气味，是铝灰具有环境危害性的主要原因之一。除具有反应活性外，浸出毒性测试发现所检测铝灰样品中的溶出氟离子超标，氟离子的过量排放对水体、土壤、动植物都有严重危害，氟的去除和无害化处置是铝灰综合处置技术中需要重点解决的难题[焦志伟，刘伟，张涛，等. 铝冶炼企业铝灰固废属性鉴定研究[J]. 现代冶金，2019，47（4）：19-21]。

通常，按照铝灰中金属铝含量的不同，可分为一次铝灰和二次铝灰。从熔炼炉内扒出的铝渣称为一次铝灰，外观上呈现灰白色，主要是由金属铝和铝氧化物组成的混合物，铝含量可达15％-70％，也称之为“白铝灰”；二次铝灰是一次铝灰提取金属铝后的废弃物，主要成分为氧化铝、氮化铝、金属铝、盐类以及其它组分，因其固结成块状，也称之为“盐饼”[李帅，刘万超，刘中凯，等. 铝灰处理技术现状及展望[J]. 有色金属（冶炼部分），2018，（10）：25-29]。

本专利所用铝灰为一次铝灰提取金属铝后的二次铝灰，针对二次铝灰不能高值化利用等问题，本专利提供了铝灰制备高铝质耐火材料的方法，促进铝灰高值化利用。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种铝灰制备高铝质耐火材料的方法，同已有技术方案相比，本方法能提高产品附加值、实现资源循环利用，具有显著的经济效益和社会效益。

一种铝灰制备高铝质耐火材料的方法，包括以下步骤：

将铝灰用水洗去可溶盐后，过滤、烘干得到滤渣；在滤渣中加入浓硫酸，在物理场搅拌器中搅拌均匀、过滤、洗涤后得到净化渣；将净化渣成型、烧结得到高铝质耐火材料。

所述浓硫酸的浓度为70-98%。

所述物理场搅拌器为安装有超声波、微波中的一种。

所述物理场搅拌器还安装有机械搅拌装置，装置中的研磨介质为氧化铝球、氧化锆球中的一种。

所述烧结温度为800-1300℃。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

将铝灰用水洗去可溶盐，采用的洗涤方法为三段逆流洗涤，即第三段洗涤用水为自来水或循环水，洗涤后的滤液作为第二段洗涤用水，第二段洗涤后的滤液作为第一段洗涤用水；第一段洗涤后的滤液蒸发浓缩得到盐，回收利用；蒸发产生的蒸汽冷凝得到循环水用于第三段洗涤，实现水的循环利用。过滤采用压滤、真空过滤中的一种。