专利名称：电熔莫来石的制造方法
技术领域：
本发明涉及的是一种陶瓷和耐火材料技术领域的方法，特别是一种电熔莫来石的制造方法。
背景技术：
近年来，我国铝工业迅猛发展，产量持续增长，已成为世界主要的铝生产国。炼铝时产生大量的铝灰废弃物，据统计，每生产1000吨铝，就要产生25吨左右的铝灰，仅上海地区每年就产生5万吨左右的废铝灰。废铝灰的再生利用近年来开发了多种渠道，如二次精炼提铝，合成聚合氯化铝(净水剂)等，但大量的废铝灰难以处理掉，而且上述处理过程易产生二次污染。
经对现有技术的文献检索发现，施振克等在《材料开发与应用》(2005年，第5期，第14-16页)发表了“添加剂对铝厂工业废渣研制的莫来石晶相结构的影响”，该文中提出采用烧结法利用铝灰和硅石为原料合成莫来石，具体方法为采用铝灰和硅石作为原料，硅灰粉尘作为矿化剂，高温烧结反应制备莫来石。其不足在于烧结法是固相反应，很难进行完全，非结晶相较多，会影响产品质量，制造工艺较复杂。在进一步的检索中，未发现有用铝灰为原料采用电熔工艺生产电熔莫来石的文献报道。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提出了一种生产电熔莫来石的方法，使其采用废弃物铝灰为主要原材料，配以铝矾土和硅石生产电熔莫来石材料，既降低了莫来石的成本，又消耗了容易造成环境污染的废弃物铝灰。
本发明是通过以下技术方案实现的本发明包括(1)铝灰的预处理，主要过程包括煅烧和酸洗；(2)铝灰、矾土和硅石原料在电弧炉中的电熔过程，生成电熔莫来石。具体步骤为(1)第一步是铝灰的预处理过程，铝灰主要成份重量百分比Al2O3含量26～35％，Al含量25～30％，SiO2含量5～12％，MgO含量5～10％，TiO2含量小于3％，Fe2O3含量小于3％，Na2O含量小于5％。在1100℃高温下进行3小时煅烧处理废铝灰，使其中的金属Al部分转变成为Al2O3，以便提高氧化铝的含量，得到稳定的铝灰混合物，同时，一些挥发物被烧损。将煅烧后的铝灰放入水槽中，加入重量百分比10～15％的盐酸进行清洗两次，每次20分钟，以去除碱金属氧化物和碱土金属氧化物。酸洗过的铝灰在200℃下烘干。
(2)第二步是电熔过程，以预处理过的铝灰、矾土和硅石为原料，矾土主要成份重量百分比Al2O3含量80～90％，SiO2含量3～10％。硅石中SiO2重量百分比含量不小于98％，采用电熔工艺生产莫来石。铝灰、矾土与硅石按重量百分比分别为30～80％0～50％10～20％的范围内配比，混合均匀，加入电弧炉中，熔炼温度1900～2100℃，熔炼时间60～90分钟。倒出冷却，破粉碎，分选。
本发明通过对废铝灰进行煅烧和酸洗，去除碱金属和碱土金属氧化物，得到性质稳定的铝灰混合物，通过配入铝矾土和硅石，进行电熔得到莫来石材料。电熔法是液相反应，反应完全，产品质量较好，莫来石含量能达到95％，而常规烧结法生产的莫来石含量通常低于90％。莫来石在陶瓷窑具等耐火材料方面有着广泛的应用。
具体实施例方式
以下对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1铝灰主要成份Al2O3含量30.56％，Al含量29.58％，SiO2含量10.21％，MgO含量5.34％，TiO2含量2.42％，Fe2O3含量2.23％，Na2O含量4.74％。铝矾土Al2O3含量88.56％，SiO2含量6.51％。硅石中SiO2含量98.30％。
铝灰在1100℃下煅烧3小时后，在加入10％的盐酸的水槽中室温下清洗两次，每次搅拌20分钟，200℃烘干。按重量百分比80％和20％分别称取120公斤铝灰、30公斤硅石，不加入矾土，在1950～2100℃高温下电熔60分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的电熔莫来石含量91.4％。
实施例2铝灰主要成份Al2O3含量34.87％，Al含量26.52％，SiO2含量9.23％，MgO含量5.62％，TiO2含量1.67％，Fe2O3含量2.62％，Na2O含量4.53％。铝矾土Al2O3含量85.20％，SiO2含量8.01％。硅石中SiO2含量98.30％。
铝灰在1100℃下煅烧，在加入12％的盐酸的水槽中室温下清洗两次，每次搅拌20分钟，200℃烘干。按重量百分比40％、50％和10％分别称取60公斤铝灰、75公斤矾土和15公斤硅石，在1900～2100℃高温下电熔75分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的电熔莫来石含量90.3％。
实施例3铝灰主要成份Al2O3含量34.87％，Al含量26.52％，SiO2含量9.23％，MgO含量5.62％，TiO2含量1.67％，Fe2O3含量2.62％，Na2O含量4.53％。铝矾土Al2O3铝矾土Al2O3含量88.56％，SiO2含量6.51％。硅石中SiO2含量98.3％。
铝灰在1000℃下煅烧后，在加入15％的盐酸水槽中室温下清洗两次，每次搅拌20分钟，200℃烘干。按重量百分比50％、35％和15％分别称取75公斤铝灰、52.5公斤矾土和22.5公斤硅石，在1950～2100℃高温下电熔90分钟，倒出冷却，破粉碎，分选。
所得到的电熔莫来石含量92.8％。
权利要求
1.一种电熔莫来石的制造方法，其特征在于，具体步骤为(1)第一步是铝灰的预处理过程，煅烧处理废铝灰，使其中的金属Al部分转变成为Al2O3，将煅烧后的铝灰放入水槽中，加入盐酸进行清洗，去除碱金属氧化物和碱土金属氧化物，酸洗过的铝灰烘干；(2)第二步是电熔过程，以铝灰、矾土和硅石为原料，铝灰、矾土与硅石按重量百分比分别为30～80％∶0～50％∶10～20％的范围内配比，混合均匀，加入电弧炉中，熔炼，倒出冷却，破粉碎，分选，得到莫来石。
2.根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的煅烧，在1100℃下进行。
3.根据权利要求1或者2所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的煅烧，其时间为3小时。
4.根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的加入盐酸进行清洗，是指加入重量百分比10～15％的盐酸进行清洗两次，每次20分钟。
5.根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的烘干，其温度为200℃。
6.根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的铝灰，其中Al2O3含量26～35％，Al含量25～30％，SiO2含量5～12％，MgO含量5～10％，TiO2含量小于3％，Fe2O3含量小于3％，Na2O含量小于5％，此处含量均为重量百分比含量。
7.根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的矾土，其中Al2O3重量百分比含量为80～90％，SiO2重量百分比含量为3～10％。
8.根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的硅石，其中SiO2重量百分比含量大于等于98％。
9.根据权利要求1所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的熔炼，其温度1900～2100℃。
10.根据权利要求1或者9所述的电熔莫来石的制造方法，其特征是，所述的熔炼，其时间60～90分钟。
全文摘要
本发明公开一种陶瓷和耐火材料领域的电熔莫来石的制造方法，具体步骤为(1)第一步是铝灰的预处理过程，在1100℃下进行煅烧处理废铝灰，使其中的金属Al部分转变成为Al
文档编号C04B35/66GK1974475SQ20061014765
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者陈海, 王俊, 孙宝德 申请人:上海交通大学