[发明专利]一种以铝铬渣为主料的刚玉-六铝酸钙及其制备方法

说明书

本发明涉及一种以铝铬渣为主料的刚玉‑六铝酸钙及其制备方法。其技术方案是：按铝铬渣︰石灰石的质量比为100︰(15～20)配料，混磨，得混合料。在1550～1750℃条件下，将混合料在电弧炉中保温，再加入占混合料10～15wt％的焦炭，继续保温；除去浮渣层，随炉冷却，破碎，得颗粒料。向颗粒料中加水，湿磨，得湿磨料；向湿磨料中加入占湿磨料5～8wt％的ρ‑氧化铝，混合，真空挤泥成型，困料；于电阻炉中升温至1000～1100℃，保温，随炉冷却，制得以铝铬渣为主料的刚玉‑六铝酸钙。本发明具有生产成本低、资源利用率高、对设备无特殊要求和环境友好的特点；所制备的以铝铬渣为主料的刚玉‑六铝酸钙的致密度高、烧结性能好和耐火度高。

技术领域

本发明属于刚玉-六铝酸钙技术领域。具体涉及一种以铝铬渣为主料的刚玉-六铝酸钙及其制备方法。

背景技术

铝铬渣是冶炼金属铬所衍生的炉渣，其主要化学成分为Al₂O₃、Cr₂O₃和MgO，并伴随CaO、K₂O、TiO₂和Fe₂O₃等杂质组分，尤其铝铬渣中含有一定量的Cr⁶⁺化合物，不仅严重污染环境，而且对其应用也造成了一定障碍。通过熔融还原消除Cr⁶⁺化合物，并对Al₂O₃和Cr₂O₃进行分离，进而利用铝铬渣中的主要组分制备刚玉等耐火材料是目前成熟的技术手段。刚玉-六铝酸钙是耐火材料领域广泛使用的复相耐火原料，不仅耐火度高，且结合了刚玉相高温强度大和六铝酸钙导热系数小的特点，进一步提升了刚玉-六铝酸钙复相耐火原料的高温蠕变及荷重软化温度等高温性能。

目前，制备刚玉-六铝酸钙主要采用固相烧结法和电熔法。

采用固相烧结法一般以刚玉、活性氧化铝及含钙盐为主要原料，以铝酸钙水泥为结合剂，经混合成型后高温烧成。固相烧结法虽然能通过优化配比与温度控制合成刚玉-六铝酸钙复相材料，但由于六铝酸钙多呈片状或板状形貌而难以烧结致密、尤其中间产物较多(铝酸钙、二铝酸钙等)，影响了材料的纯度。

采用电熔法则主要以天然高铝矾土矿或铝土矿等为铝源，以石灰石或熟石灰等为钙源，经高温熔融后调节配比，进而制得刚玉-六铝酸钙复相材料。电熔法可以制备致密度高、结晶好的刚玉-六铝酸钙复相材料，但高纯的天然高铝矾土矿或铝土矿成本较高，而低品位的天然高铝矾土矿或铝土矿杂质含量(主要为SiO₂)较高，影响了刚玉-六铝酸钙复相材料的纯度，进而降低了材料的高温性能。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种生产成本低、资源利用率高、对设备无特殊要求和环境友好的以铝铬渣为主料的刚玉-六铝酸钙的制备方法；用该方法制备的以铝铬渣为主料的刚玉-六铝酸钙的致密度高、烧结性能好和耐火度高。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的具体步骤是：

第一步、按铝铬渣︰石灰石的质量比为100︰(15～20)配料，在球磨机中混磨至粒度≤0.1mm，得到混合料。

第二步、将所述混合料加入电弧炉中，在1550～1750℃条件下，先保温20～30分钟，再向所述电弧炉中加入占所述混合料10～15wt％的焦炭，继续保温35～60分钟；然后除去浮渣层，随炉冷却至室温，出炉，破碎，得到颗粒料。

第三步、向所述颗粒料中加入占所述颗粒料20～25wt％的水，在球磨机中湿磨至粒度≤80μm，得到湿磨料。

第四步、向所述湿磨料中加入占所述湿磨料5～8wt％的ρ-氧化铝，混合3～5分钟，得到预混料。