專利名稱：赤泥鐵還原爐渣瓷磚的制備方法及鐵還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種赤泥鐵還原爐渣瓷磚的制備方法及鐵還原爐，屬于建筑陶瓷制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
赤泥鐵還原爐渣瓷磚主要應(yīng)用于內(nèi)、外墻及地面裝飾使用。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(shí)產(chǎn)生的廢棄物，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，世界上還沒(méi)有有效的處理辦法。目前主要采用燒結(jié)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(wú)法大規(guī)模推廣應(yīng)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?zé)o法回收而造成很大浪費(fèi)。

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瓷磚的制備方法及鐵還原爐，其技術(shù)方案為
一種赤泥鐵還原爐渣瓷磚的制備方法及鐵還原爐，鐵還原爐的結(jié)構(gòu)包括還原爐1、熔池2、爐渣熔池3、鐵水熔池4、入料機(jī)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、浮法玻璃窯體10、冷卻段11、晶核形成段12、晶核生長(zhǎng)段13、退火段14。所述的赤泥鐵還原爐渣瓷磚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、2. 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，赤泥的氧化鐵含量為8 40%。所述的赤泥鐵還原爐渣瓷磚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，赤泥的氧化鐵含量為8 40% ；
(2)熔融還原將上述混合料外加廣5%的煤粉，在100(Γ1200 還原氣氛下充分還原后，通過(guò)入料機(jī)5壓塊投入到鐵還原爐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(guò)控制入料機(jī)5的加料速度來(lái)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(dòng)分離；
(3)核化爐渣熔體進(jìn)入浮法玻璃窯體10中的冷卻段11迅速冷卻到90(T640°C形成玻璃并保溫核化廣3小時(shí)；
(4)晶化將形成后的玻璃以5 15°C/min的升溫速度加熱到85(TllO(TC，晶化廣3小
時(shí)；
(5)退火將晶化后的玻璃冷卻到600°C退火廣2小時(shí)，自然冷卻到室溫，經(jīng)切害I]、拋光制得赤泥鐵還原爐渣瓷磚。所述的赤泥鐵還原爐渣瓷磚的制備方法及鐵還原爐，鐵水通過(guò)鐵水熔池4排出， 爐渣熔體通過(guò)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(jìn)入浮法玻璃窯體 10。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)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(jié)法或拜爾法赤泥生產(chǎn)赤泥鐵還原爐渣瓷磚，其副產(chǎn)品為鐵，將工業(yè)廢料赤泥一步轉(zhuǎn)化為鐵水和爐渣熔體，并使?fàn)t渣熔體直接形成裝飾材料瓷磚，節(jié)約了大量能量；
2、工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的赤泥鐵還原爐渣瓷磚強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的裝飾特性；
3、爐渣熔體中多余的碳可以在爐渣熔池中的氧化氣氛中氧化排除，增加瓷磚的白度， 可以通過(guò)添加陶瓷色料彩色裝飾瓷磚；
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(jì)環(huán)保， 廢料可以重復(fù)利用。


圖1是本發(fā)明所用鐵還原爐的結(jié)構(gòu)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(jī)，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、浮法玻璃窯體，11、冷卻段，12、晶核形成段，13、 晶核生長(zhǎng)段，14、退火段，H為熔池2的總液面高度，hi為爐渣熔體液面高度，h2為鐵水液面尚度。
具體實(shí)施例方式在圖1所示的鐵還原爐中，混合料外加廣5%的煤粉，在100(Tl20(rC還原氣氛下充分還原后，通過(guò)入料機(jī)5壓塊投入到還原爐1中的熔池2中，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，還原后形成的鐵水比重較大沉到熔池2的底部，而爐渣熔體比重較小浮在鐵水表面，當(dāng)鐵水液面上升至高于鐵水熔池4的鐵水液面時(shí)，熔池2中的鐵水通過(guò)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(guò)爐渣熔體出口 8和爐渣熔體通道9排出到爐渣熔池3中，然后爐渣熔體進(jìn)入浮法玻璃窯體10 中的冷卻段11由155(T1650°C快速冷卻到90(T64(TC，進(jìn)入晶核形成段12并保溫核化廣3 小時(shí)，核化后的玻璃體進(jìn)入晶核生長(zhǎng)段13并晶化廣3小時(shí)，然后進(jìn)入退火段14退火廣2小時(shí)，自然冷卻到室溫，然后經(jīng)切割、拋光制成赤泥鐵還原爐渣瓷磚。
具體實(shí)施例方式實(shí)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，赤泥的氧化鐵含量為8% ；
(2)熔融還原將上述混合料外加1%的煤粉，在120(TC還原氣氛下充分還原后，通過(guò)入料機(jī)5壓塊投入到鐵還原爐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(guò)控制入料機(jī)5的加料速度來(lái)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，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(dòng)分離；
(3)核化爐渣熔體進(jìn)入浮法玻璃窯體10中的冷卻段11迅速冷卻到900°C形成玻璃并保溫核化1小時(shí)；
(4)晶化將形成后的玻璃以5°C/min的升溫速度加熱到850°C，晶化1小時(shí)；
(5)退火將晶化后的玻璃冷卻到600°C退火1小時(shí)，自然冷卻到室溫，經(jīng)切害U、拋光制
得赤泥鐵還原爐渣瓷磚。經(jīng)檢驗(yàn)，制得的赤泥鐵還原爐渣瓷磚抗彎強(qiáng)度為160Mpa。實(shí)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，赤泥的氧化鐵含量為24% ；
(2)熔融還原將上述混合料外加3%的煤粉，在1100°C還原氣氛下充分還原后，通過(guò)入料機(jī)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(guò)控制入料機(jī)5的加料速度來(lái)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，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(dòng)分離；
(3)核化爐渣熔體進(jìn)入浮法玻璃窯體10中的冷卻段11迅速冷卻到770°C形成玻璃并保溫核化2小時(shí)；
(4)晶化將形成后的玻璃以10°C/min的升溫速度加熱到970°C，晶化2小時(shí)；
(5)退火將晶化后的玻璃冷卻到600°C退火1.5小時(shí)，自然冷卻到室溫，經(jīng)切害I]、拋光制得赤泥鐵還原爐渣瓷磚。經(jīng)檢驗(yàn)，制得的赤泥鐵還原爐渣瓷磚抗彎強(qiáng)度為170Mpa。實(shí)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，赤泥的氧化鐵含量為40% ；
(2)熔融還原將上述混合料外加5%的煤粉，在1000°C還原氣氛下充分還原后，通過(guò)入料機(jī)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(guò)控制入料機(jī)5的加料速度來(lái)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，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(dòng)分離；
(3)核化爐渣熔體進(jìn)入浮法玻璃窯體10中的冷卻段11迅速冷卻到640°C形成玻璃并保溫核化3小時(shí)；
(4)晶化將形成后的玻璃以15°C/min的升溫速度加熱到1100°C，晶化3小時(shí)；
(5)退火將晶化后的玻璃冷卻到600°C退火2小時(shí)，自然冷卻到室溫，經(jīng)切害I]、拋光制
得赤泥鐵還原爐渣瓷磚。經(jīng)檢驗(yàn)，制得的赤泥鐵還原爐渣瓷磚抗彎強(qiáng)度為190Mpa。
權(quán)利要求
1.一種赤泥鐵還原爐渣瓷磚的制備方法及鐵還原爐，其特征在于，鐵還原爐的結(jié)構(gòu)包括還原爐1、熔池2、爐渣熔池3、鐵水熔池4、入料機(jī)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、浮法玻璃窯體10、冷卻段11、晶核形成段12、晶核生長(zhǎng)段13、退火段14。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的赤泥鐵還原爐渣瓷磚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飛％，其中，赤泥的氧化鐵含量為8 40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的赤泥鐵還原爐渣瓷磚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，赤泥的氧化鐵含量為8 40% ；(2)熔融還原將上述混合料外加廣5%的煤粉，在100(Γ1200 還原氣氛下充分還原后，通過(guò)入料機(jī)5壓塊投入到鐵還原爐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(guò)控制入料機(jī)5的加料速度來(lái)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(dòng)分離；(3)核化爐渣熔體進(jìn)入浮法玻璃窯體10中的冷卻段11迅速冷卻到90(T640°C形成玻璃并保溫核化廣3小時(shí)；(4)晶化將形成后的玻璃以5 15°C/min的升溫速度加熱到85(TllO(TC，晶化廣3小時(shí)；(5)退火將晶化后的玻璃冷卻到600°C退火廣2小時(shí)，自然冷卻到室溫，經(jīng)切害I]、拋光制得赤泥鐵還原爐渣瓷磚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的赤泥鐵還原爐渣瓷磚的制備方法及鐵還原爐，其特征在于鐵水通過(guò)鐵水熔池4排出，爐渣熔體通過(guò)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(jìn)入浮法玻璃窯體10。
全文摘要
一種赤泥鐵還原爐渣瓷磚的制備方法及鐵還原爐，其特征在于，鐵還原爐的結(jié)構(gòu)包括還原爐1、熔池2、爐渣熔池3、鐵水熔池4、入料機(jī)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、浮法玻璃窯體10、冷卻段11、晶核形成段12、晶核生長(zhǎng)段13、退火段14，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(jì)環(huán)保，廢料可以重復(fù)利用，制備的赤泥鐵還原爐渣瓷磚強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的裝飾特性。
文檔編號(hào)C21B13/00GK102503132SQ201110340258
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者唐竹興, 李國(guó)昌, 王洪忠 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)