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赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐的制作方法

文檔序號:3374643閱讀:154來源:國知局
專利名稱:赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,屬于建筑陶瓷制備工藝技術領域。
背景技術
赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷主要應用于內(nèi)、外墻及保溫材料使用。目前普遍采用陶瓷地板磚、拋光磚、大理石板材,是一種消耗自然資源、制造成本高的建筑裝飾材料。工業(yè)廢料赤泥是金屬鋁冶煉及工業(yè)氧化鋁生產(chǎn)時產(chǎn)生的廢棄物,對環(huán)境污染嚴重,世界上還沒有有效的處理辦法。目前主要采用燒結法或拜爾法赤泥作耐火材料、水泥或各種填料使用,但是由于制品性能較差、生產(chǎn)成本較高,附加值較低,而無法大規(guī)模推廣應用。另外,上述赤泥中含有大量的鐵元素,按上述方法處理,由于鐵元素無法回收而造成很大浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷,利用工業(yè)廢棄料,變廢為寶,生產(chǎn)使用性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,其技術方案為
一種赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,鐵還原爐的結構包括還原爐1、熔池2、爐渣熔池3、鐵水熔池4、入料機5、鐵水通道6、鐵水入口 7、爐渣熔體出口 8、 爐渣熔體通道9、爐渣熔體送料口 10、發(fā)泡劑入口 11、攪拌機12、浮法玻璃窯體13、發(fā)泡段 14、穩(wěn)泡段15、退火段16。所述的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,以赤泥為主料添加生焦寶石、廢玻璃粉、石英砂、煤矸石、二氧化鈦,各組分所占的重量百分比為赤泥;35 82. 5%,生焦寶石3 15%,廢玻璃粉3 10%,石英砂廣15%,煤矸石10 20%,二氧化鈦 0. 5 5%,其中,赤泥的鐵含量為8 40%。所述的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,發(fā)泡劑是由碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂、硫酸鎂的一種或幾種與水玻璃和廢玻璃粉以重量比為6(Γ90 :2(Γ5 2(Γ5均勻混合,干燥后40(T70(TC保溫1-3小時燒成,然后磨細粒度為1(Γ20μπι制成的。所述的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,具體包括以下步驟
(1)配料赤泥;35 82.5%,生焦寶石3 15%,廢玻璃粉3 10%,石英砂廣15%,煤矸石 10^20%, 二氧化鈦0. 5 5%,并混合均勻制得混合料,其中,赤泥的鐵含量為8 40% ;
(2)熔融還原將上述混合料外加廣5%煤粉充分混合并在溫度為100(Tl2(KrC還原氣氛下充分還原,然后壓塊通過入料機5投入到鐵還原爐1中的熔池2內(nèi),溫度為 155(T165(TC,氣氛為氧化氣氛,壓塊沉入到爐渣熔體液面以下并熔融,通過控制熔池2爐渣熔體上表面與熔池2底部的高度H和鐵水液面與熔池2底部的高度h2來控制入料機5的加料速度,還原后形成的鐵水下沉到熔池2的底部,而爐渣熔體上浮到熔池2的頂部,使鐵水與爐渣熔體自動分離;
(3)發(fā)泡爐渣熔體通過爐渣熔體送料口10與發(fā)泡劑入口 11送入的發(fā)泡劑在攪拌機 12的強力攪拌下均勻混合后進入浮法玻璃窯體13中的發(fā)泡段14經(jīng)廣3小時發(fā)泡,其中發(fā)泡劑的加入量為爐渣熔體重量的3 10% ;
(4)穩(wěn)泡將形成泡沫后的輕質(zhì)泡沫陶瓷以5 15°C/min的降溫速度降溫到 85(Tl000°C,穩(wěn)泡 Γ3 小時;
(5)退火將穩(wěn)泡后的輕質(zhì)泡沫陶瓷冷卻到600°C退火廣3小時,自然冷卻到室溫,經(jīng)切割、拋光制得赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷。所述的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,鐵水通過鐵水熔池 4排出,爐渣熔體通過爐渣熔體出口 8和爐渣熔體通道9自然流到爐渣熔池3,并進入爐渣熔體送料口 10。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比,其優(yōu)點為
1、本發(fā)明提供的方法可以有效地、大規(guī)模地利用燒結法或拜爾法赤泥生產(chǎn)赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷,其副產(chǎn)品為鐵,將工業(yè)廢料赤泥一步轉化為鐵水和爐渣熔體,并使爐渣熔體直接形成裝飾材料輕質(zhì)泡沫陶瓷,節(jié)約了大量能量;
2、工藝簡單生產(chǎn)的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷強度高具有較強的保溫性能和裝飾特性;
3、發(fā)泡劑是由水玻璃和廢玻璃粉包覆碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂、硫酸鎂的一種或幾種形成的,在遇到高溫時首先水玻璃和廢玻璃粉熔融,然后與爐渣熔體交融形成均勻熔體,當溫度傳到如硫酸鈣并達到硫酸鈣分解溫度時產(chǎn)生分解,而使爐渣熔體發(fā)泡;
4、本發(fā)明以工業(yè)廢料為主要原料,不僅降低生產(chǎn)成本,而且降低環(huán)境污染,經(jīng)濟環(huán)保, 廢料可以重復利用。


圖1是本發(fā)明所用的鐵還原爐的結構示意圖中1、還原爐,2、熔池,3、爐渣熔池,4、鐵水熔池,5、入料機,6、鐵水通道,7、鐵水入口,8、爐渣熔體出口,9、爐渣熔體通道,10、爐渣熔體送料口,11、發(fā)泡劑入口,12、攪拌機, 13、浮法玻璃窯體,14、發(fā)泡段,15、穩(wěn)泡段,16、退火段,H為熔池2總液面高度,hi為爐渣熔體液面高度,h2為鐵水液面高度。
具體實施例方式在圖1所示的鐵還原爐中,混合料外加廣5%煤粉充分混合并在溫度為 100(Tl20(rC還原氣氛下充分還原,然后壓塊通過入料機5投入到鐵還原爐1中的熔池2 內(nèi),溫度為155(T1650°C,氣氛為氧化氣氛,壓塊沉入到爐渣熔體液面以下并熔融,通過控制熔池2爐渣熔體上表面與熔池2底部的高度H和鐵水液面與熔池2底部的高度h2來控制入料機5的加料速度,還原后形成的鐵水下沉到熔池2的底部,而爐渣熔體上浮到熔池 2的頂部,使鐵水與爐渣熔體自動分離,當鐵水液面上升至高于鐵水熔池4的鐵水液面時, 熔池2中的鐵水通過鐵水入口 7和鐵水通道6排出到鐵水熔池4中,而爐渣熔體通過爐渣
4熔體出口 8和爐渣熔體通道9排出到爐渣熔池3中,然后爐渣熔體通過爐渣熔體送料口 10與發(fā)泡劑入口 11送入的發(fā)泡劑在攪拌機12的強力攪拌下均勻混合后進入浮法玻璃窯體13中的發(fā)泡段14經(jīng)廣3小時發(fā)泡,進入穩(wěn)泡段15后以5 15°C /min的降溫速度降溫到 85(T100(TC,穩(wěn)泡廣3小時,然后進入退火段16在600°C的溫度下退火廣3小時,自然冷卻到室溫,然后經(jīng)切割制成赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷。
具體實施例方式實施例1
(1)配料赤泥35%,生焦寶石15%,廢玻璃粉10%,石英砂15%,煤矸石20%,二氧化鈦5%, 并混合均勻制得混合料,其中,赤泥的鐵含量為8% ;
(2)發(fā)泡劑的制備碳酸鎂、水玻璃和廢玻璃粉以重量比為6020 :20均勻混合,干燥后 700°C保溫1小時燒成,然后磨細粒度為10 μ m制成的;
(3)熔融還原將上述混合料外加1%煤粉充分混合并在溫度為1200°C還原氣氛下充分還原,然后壓塊通過入料機5投入到鐵還原爐1中的熔池2內(nèi),溫度為1550°C,氣氛為氧化氣氛,壓塊沉入到爐渣熔體液面以下并熔融,通過控制熔池2爐渣熔體上表面與熔池2底部的高度H和鐵水液面與熔池2底部的高度h2來控制入料機5的加料速度,使混合料在熔池 2內(nèi)熔融并還原反應的時間為1小時,還原后形成的鐵水下沉到熔池2的底部,而爐渣熔體上浮到熔池2的頂部,使鐵水與爐渣熔體自動分離;
(4)發(fā)泡爐渣熔體通過爐渣熔體送料口10與發(fā)泡劑入口 11送入的發(fā)泡劑在攪拌機 12的強力攪拌下均勻混合后進入浮法玻璃窯體13中的發(fā)泡段14經(jīng)1小時發(fā)泡,其中發(fā)泡劑的加入量為爐渣熔體重量的3% ;
(5)穩(wěn)泡將形成泡沫后的輕質(zhì)泡沫陶瓷以5°C/min的降溫速度降溫到850°C,穩(wěn)泡1 小時;
(6)退火將穩(wěn)泡后的玻璃冷卻到600°C退火1小時,自然冷卻到室溫,經(jīng)切割制得赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷。經(jīng)檢驗,制得的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷抗彎強度為lOMpa。實施例2
(1)配料赤泥58%,生焦寶石9%,廢玻璃粉7%,石英砂8%,煤矸石15%,二氧化鈦3%,并混合均勻制得混合料,其中,赤泥的鐵含量為24% ;
(2)發(fā)泡劑的制備碳酸鎂、碳酸鈣、水玻璃和廢玻璃粉以重量比為4035 12 :13均勻混合,干燥后550°C保溫2小時燒成,然后磨細粒度為15 μ m制成的;
(3)熔融還原將上述混合料外加3%煤粉充分混合并在溫度為1100°C還原氣氛下充分還原,然后通過入料機5壓塊投入到鐵還原爐1中的熔池2內(nèi),溫度為1600°C,氣氛為氧化氣氛,壓塊沉入到爐渣熔體液面以下并熔融,通過控制熔池2爐渣熔體上表面與熔池2底部的高度H和鐵水液面與熔池2底部的高度h2來控制入料機5的加料速度,使混合料在熔池 2內(nèi)熔融并還原反應的時間為2小時,還原后形成的鐵水下沉到熔池2的底部,而爐渣熔體上浮到熔池2的頂部,使鐵水與爐渣熔體自動分離;
(4)發(fā)泡爐渣熔體通過爐渣熔體送料口10與發(fā)泡劑入口 11送入的發(fā)泡劑在攪拌機 12的強力攪拌下均勻混合后進入浮法玻璃窯體13中的發(fā)泡段14經(jīng)2小時發(fā)泡,其中發(fā)泡劑的加入量為爐渣熔體重量的7% ;
(5)穩(wěn)泡將形成泡沫后的輕質(zhì)泡沫陶瓷以10°C/min的降溫速度降溫到930°C,穩(wěn)泡2 小時;
(6)退火將穩(wěn)泡后的玻璃冷卻到600°C退火2小時,經(jīng)切割制得赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷。經(jīng)檢驗,制得的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷抗彎強度為15Mpa。實施例3
(1)配料赤泥82.5%,生焦寶石3%,廢玻璃粉3%,石英砂1%,煤矸石10%,二氧化鈦 0. 5%,并混合均勻制得混合料,其中,赤泥的鐵含量為40% ;
(2)發(fā)泡劑的制備碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂、硫酸鎂、水玻璃和廢玻璃粉以重量比為 20 20 20 30 5 5均勻混合,干燥后400°C保溫3小時燒成,然后磨細粒度為20 μ m制成的;
(3)熔融還原將上述混合料外加5%煤粉充分混合并在溫度為120(TC還原氣氛下充分還原后,然后通過入料機5壓塊投入到鐵還原爐1中的熔池2內(nèi),溫度為1650°C,氣氛為氧化氣氛,壓塊沉入到爐渣熔體液面以下并熔融,通過控制入料機5的加料速度來控制熔池2 爐渣熔體上表面與熔池2底部的高度H和鐵水液面與熔池2底部的高度h2,還原后形成的鐵水下沉到熔池2的底部,而爐渣熔體上浮到熔池2的頂部,使鐵水與爐渣熔體自動分離;
(4)發(fā)泡爐渣熔體通過爐渣熔體送料口10與發(fā)泡劑入口 11送入的發(fā)泡劑在攪拌機 12的強力攪拌下均勻混合后進入浮法玻璃窯體13中的發(fā)泡段14經(jīng)3小時發(fā)泡,其中發(fā)泡劑的加入量為爐渣熔體重量的10% ;
(5)穩(wěn)泡將形成泡沫后的輕質(zhì)泡沫陶瓷以15°C/min的降溫速度降溫到1000°C,穩(wěn)泡 3小時;
(6)退火將穩(wěn)泡后的玻璃冷卻到600°C退火3小時,自然冷卻到室溫,經(jīng)切割制得赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷。經(jīng)檢驗,制得的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷抗彎強度為19Mpa。
權利要求
1.一種赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,其特征在于,鐵還原爐的結構包括1、還原爐,2、熔池,3、爐渣熔池,4、鐵水熔池,5、入料機,6、鐵水通道,7、鐵水入口,8、爐渣熔體出口,9、爐渣熔體通道,10、爐渣熔體送料口,11、發(fā)泡劑入口,12、攪拌機, 13、浮法玻璃窯體,14、發(fā)泡段,15、穩(wěn)泡段,16、退火段。
2.根據(jù)權利要求1所述的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,其特征在于以赤泥為主料添加生焦寶石、廢玻璃粉、石英砂、煤矸石、二氧化鈦,各組分所占的重量百分比為赤泥;35 82. 5%,生焦寶石3 15%,廢玻璃粉3 10%,石英砂廣15%,煤矸石 10 20%,二氧化鈦0. 5 5%,其中,赤泥鐵含量為8 40%。
3.根據(jù)權利要求1所述的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,其特征在于發(fā)泡劑是由碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂、硫酸鎂中的一種或幾種與水玻璃和廢玻璃粉以重量比為6(Γ90 :2(Γ5 :2(Γ5均勻混合,干燥后40(T70(TC保溫1-3小時燒成,然后磨細粒度為1(Γ20μπι制成的。
4.根據(jù)權利要求1所述的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,其特征在于具體包括以下步驟(1)配料赤泥;35 82.5%,生焦寶石3 15%,廢玻璃粉3 10%,石英砂廣15%,煤矸石 10^20%, 二氧化鈦0. 5 5%,并混合均勻制得混合料,其中,赤泥鐵含量為『40% ;(2)熔融還原將上述混合料外加廣5%煤粉,在100(Γ1200 的溫度下還原氣氛充分還原后,通過入料機5壓塊投入到鐵還原爐1中,溫度為155(T165(TC,氣氛為氧化氣氛,壓塊沉入到爐渣熔體液面以下并熔融,通過控制熔池2爐渣熔體上表面與熔池2底部的高度H 和鐵水液面與熔池2底部的高度h2來控制入料機5的加料速度,還原后形成的鐵水下沉到熔池2的底部,而爐渣熔體上浮到熔池2的頂部,使鐵水與爐渣熔體自動分離;(3)發(fā)泡爐渣熔體通過爐渣熔體送料口10與發(fā)泡劑入口 11送入的發(fā)泡劑在攪拌機 12的強力攪拌下均勻混合后進入浮法玻璃窯體13中的發(fā)泡段14經(jīng)廣3小時發(fā)泡,其中發(fā)泡劑的加入量為爐渣熔體重量的3 10% ;(4)穩(wěn)泡將形成泡沫后的輕質(zhì)泡沫陶瓷以5 15°C/min的降溫速度降溫到 85(Tl000°C,穩(wěn)泡 Γ3 小時;(5)退火將穩(wěn)泡后的輕質(zhì)泡沫陶瓷冷卻到600°C退火廣3小時,經(jīng)切割、拋光制得赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷。
5.根據(jù)權利要求1、4所述的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,其特征在于鐵水通過鐵水熔池4排出,爐渣熔體通過爐渣熔體出口 8和爐渣熔體通道9自然流到爐渣熔池3,并進入爐渣熔體送料口 10。
全文摘要
一種赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷的制備方法及鐵還原爐,其特征在于,赤泥鐵還原爐的結構包括鐵還原爐1、熔池2、爐渣熔池3、鐵水熔池4、入料機5、鐵水通道6、鐵水入口7、爐渣熔體出口8、爐渣熔體通道9、爐渣熔體送料口10、發(fā)泡劑入口11、攪拌機12、浮法玻璃窯體13、發(fā)泡段14、穩(wěn)泡段15、退火段16,以赤泥為主料添加生焦寶石、廢玻璃粉、石英砂、煤矸石、二氧化鈦,各組分所占的重量百分比為赤泥35~82.5%,生焦寶石3~15%,廢玻璃粉3~10%,石英砂1~15%,煤矸石10~20%,二氧化鈦0.5~5%。本發(fā)明以工業(yè)廢料為主要原料,不僅降低生產(chǎn)成本,而且降低環(huán)境污染,經(jīng)濟環(huán)保,廢料可以重復利用,制備的赤泥鐵還原爐渣輕質(zhì)泡沫陶瓷磚強度高,具有較強的保溫性能和裝飾特性。
文檔編號C21B13/00GK102503528SQ20111034025
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權日2011年11月2日
發(fā)明者唐竹興, 李國昌, 王洪忠 申請人:山東理工大學
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