本發(fā)明屬于合成莫來石技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋁鉻渣是冶煉鉻鐵合金所產(chǎn)生的爐渣，以鉻鐵礦為主要原料，采用金屬Al粉為還原劑，通過鋁熱還原反應(yīng)制備鉻鐵合金是目前廣泛使用且成熟的工業(yè)技術(shù)手段。相較鉻鐵合金而言，爐渣比重小，浮于合金層之上形成渣層，且二者易于分離。但多數(shù)企業(yè)將廢棄的爐渣簡單破碎分級處理后應(yīng)用于耐火材料的開發(fā)，這不僅造成了資源的浪費(fèi)，而且含鉻耐火材料也存在嚴(yán)重的環(huán)境污染。
鋁鉻渣的主要化學(xué)成分為Al2O3和Cr2O3，均為耐火材料、陶瓷材料等領(lǐng)域廣泛使用的原料。但Al2O3可與Cr2O3無限固溶，形成鋁鉻固溶體，如何將鋁鉻渣中的Al2O3和Cr2O3有效提取、分離，已成為鋁鉻渣固體廢棄物資源回收利用的關(guān)鍵問題，同時，這對降低鋁鉻渣的環(huán)境污染，提升鋁鉻渣的工業(yè)應(yīng)用價值等均有重要的意義。
莫來石是Al2O3和SiO2常壓下唯一穩(wěn)定存在的化合物，具有熔點(diǎn)高、耐磨損、機(jī)械強(qiáng)度大、抗化學(xué)侵蝕優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，但天然的莫來石礦物幾乎不存在，只能通過含Al2O3的礦物原料人工合成，而鋁鉻渣中的主要成分為Al2O3，這為鋁鉻渣合成莫來石，實(shí)現(xiàn)Al2O3和Cr2O3的分離提供了基礎(chǔ)條件。
目前，合成莫來石原料常采用燒結(jié)法和電熔法。采用燒結(jié)法合成莫來石，其晶粒尺寸較小，孔隙等缺陷較多，且合成莫來石的過程中伴隨7~8%的體積膨脹，這不利于莫來石的燒結(jié)致密化；而采用電熔法制備莫來石，雖然莫來石晶粒生長發(fā)育完全，但其能耗較大，這無疑增加了莫來石原料的制備成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低和對設(shè)備無特殊要求的以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料的制備方法。用該方法所制備的以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料的耐火度高、燒結(jié)性能優(yōu)良和莫來石轉(zhuǎn)化率高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是：
步驟一、將鋁鉻渣置于馬弗爐中，在700~750℃條件下煅燒3~5小時，得到煅燒后的鋁鉻渣。
步驟二、按煅燒后的鋁鉻渣︰硅微粉︰鋁粉的質(zhì)量比為100︰(16.0~16.5)︰(2.0~4.5)配料，混合15~20分鐘，得到混合料。
步驟三、將所述混合料置入電磁感應(yīng)爐中，升溫至1800~1840℃，保溫2~3小時；再分離出上層浮渣層，隨爐冷卻至室溫，破碎，即得以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料。
所述鋁鉻渣為冶煉鉻鐵合金所產(chǎn)生的爐渣；所述鋁鉻渣的主要化學(xué)成分是：Al2O3含量為80~85wt%，Cr2O3含量為10~15wt%，F(xiàn)e2O3含量≤1wt%。
所述硅微粉的粒徑為60~80μm，硅微粉的SiO2含量≥96wt%。
所述鋁粉的粒徑為80~100μm，鋁粉的Al含量≥98wt%。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
1、本發(fā)明以鉻鐵渣為主要原料，經(jīng)熱處理后引入硅源進(jìn)而制備莫來石，不僅無特殊設(shè)備要求且制備工藝簡單，還大幅降低了以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料的生產(chǎn)成本，適于工業(yè)生產(chǎn)推廣。
2、本發(fā)明利用鉻鐵渣組分的弱磁性，提升各組分間的傳質(zhì)能力，促進(jìn)莫來石微晶的長大，進(jìn)而提升了以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料的燒結(jié)性能和莫來石轉(zhuǎn)化率。
本發(fā)明制備的以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料經(jīng)測定：耐火度≥1790℃；體積密度為3.18~3.23g/cm3；莫來石轉(zhuǎn)化率為75~80%。故所制制品耐火度高、燒結(jié)性能優(yōu)良和莫來石轉(zhuǎn)率高。
因此，本發(fā)明具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低和對設(shè)備無特殊要求的特點(diǎn)，用該方法所制備的以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料的耐火度高、燒結(jié)性能優(yōu)良和莫來石轉(zhuǎn)化率高。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制：
本具體實(shí)施方式中：
所述鋁鉻渣為冶煉鉻鐵合金所產(chǎn)生的爐渣；所述鋁鉻渣的主要化學(xué)成分是：Al2O3含量為80~85wt%，Cr2O3含量為10~15wt%，F(xiàn)e2O3含量≤1wt%。
所述硅微粉的粒徑為60~80μm，硅微粉的SiO2含量≥96wt%。
所述鋁粉的粒徑為80~100μm，鋁粉的Al含量≥98wt%。
實(shí)施例1
一種以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
步驟一、將鋁鉻渣置于馬弗爐中，在700~730℃條件下煅燒3~5小時，得到煅燒后的鋁鉻渣。
步驟二、按煅燒后的鋁鉻渣︰硅微粉︰鋁粉的質(zhì)量比為100︰(16.0~16.2)︰(2.0~3.0)配料，混合15~20分鐘，得到混合料。
步驟三、將所述混合料置入電磁感應(yīng)爐中，升溫至1800~1830℃，保溫2~3小時；再分離出上層浮渣層，隨爐冷卻至室溫，破碎，即得以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料。
本實(shí)施例制備的以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料經(jīng)測定：耐火度≥1790℃；體積密度為3.18~3.20g/cm3，莫來石轉(zhuǎn)化率為75~77%。
實(shí)施例2
一種以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
步驟一、將鋁鉻渣置于馬弗爐中，在700~730℃條件下煅燒3~5小時，得到煅燒后的鋁鉻渣。
步驟二、按煅燒后的鋁鉻渣︰硅微粉︰鋁粉的質(zhì)量比為100︰(16.1~16.3)︰(2.5~3.5)配料，混合15~20分鐘，得到混合料。
步驟三、將所述混合料置入電磁感應(yīng)爐中，升溫至1800~1830℃，保溫2~3小時；再分離出上層浮渣層，隨爐冷卻至室溫，破碎，即得以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料。
本實(shí)施例制備的以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料經(jīng)測定：耐火度≥1790℃；體積密度為3.19~3.21g/cm3，莫來石轉(zhuǎn)化率為76~78%。
實(shí)施例3
一種以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
步驟一、將鋁鉻渣置于馬弗爐中，在720~750℃條件下煅燒3~5小時，得到煅燒后的鋁鉻渣。
步驟二、按煅燒后的鋁鉻渣︰硅微粉︰鋁粉的質(zhì)量比為100︰(16.2~16.4)︰(3.0~4.0)配料，混合15~20分鐘，得到混合料。
步驟三、將所述混合料置入電磁感應(yīng)爐中，升溫至1810~1840℃，保溫2~3小時；再分離出上層浮渣層，隨爐冷卻至室溫，破碎，即得以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料。
本實(shí)施例制備的以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料經(jīng)測定：耐火度≥1790℃；體積密度為3.20~3.22g/cm3，莫來石轉(zhuǎn)化率為77~79%。
實(shí)施例4
一種以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的步驟是：
步驟一、將鋁鉻渣置于馬弗爐中，在720~750℃條件下煅燒3~5小時，得到煅燒后的鋁鉻渣。
步驟二、按煅燒后的鋁鉻渣︰硅微粉︰鋁粉的質(zhì)量比為100︰(16.3~16.5)︰(3.5~4.5)配料，混合15~20分鐘，得到混合料。
步驟三、將所述混合料置入電磁感應(yīng)爐中，升溫至1810~1840℃，保溫2~3小時；再分離出上層浮渣層，隨爐冷卻至室溫，破碎，即得以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料。
本實(shí)施例制備的以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料經(jīng)測定：耐火度≥1790℃；體積密度為3.21~3.23g/cm3，莫來石轉(zhuǎn)化率為78~80%。
本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
1、本具體實(shí)施方式以鉻鐵渣為主要原料，經(jīng)熱處理后引入硅源進(jìn)而制備莫來石，不僅無特殊設(shè)備要求且制備工藝簡單，還大幅降低了以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料的生產(chǎn)成本，適于工業(yè)生產(chǎn)推廣。
2、本具體實(shí)施方式利用鉻鐵渣組分的弱磁性，提升各組分間的傳質(zhì)能力，促進(jìn)莫來石微晶的長大，進(jìn)而提升了以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料的燒結(jié)性能和莫來石轉(zhuǎn)化率。
本具體實(shí)施方式制備的以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料經(jīng)測定：耐火度≥1790℃；體積密度為3.18~3.23g/cm3；莫來石轉(zhuǎn)化率為75~80%。故所制制品耐火度高、燒結(jié)性能優(yōu)良和莫來石轉(zhuǎn)率高。
因此，本具體實(shí)施方式具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低和對設(shè)備無特殊要求的特點(diǎn)，用該方法所制備的以鋁鉻渣為主料的合成莫來石原料的耐火度高、燒結(jié)性能優(yōu)良和莫來石轉(zhuǎn)化率高。