一种铬刚玉料及其生产方法
【专利摘要】一种铬刚玉料及其生产方法，组成为：90wt%～94.5wt%的Al2O3、3wt%～8wt%的Cr2O3、总杂质含量≤2.5wt%；方法是：将粒度≤20mm铝铬渣、粒度≤1mm的氧化铝、粒度≤20mm石油焦和氟化铝混合均匀，将沥青加热喷淋到混合料中，压制成球料，烘干，加入到电弧炉熔炼，进行熔炼将经熔炼的液体料倾倒在渣罐中，将浮在液态料上部的氟化钙剔除，静置后；脱离渣罐，破碎，将被碳还原的金属铬选出，精整得到铬刚玉料。优点是：以铝铬渣为原料，解决了铝铬渣固体废弃物排放问题，对环境友好，降低原料成本，提高Al2O3和Cr2O3含量，保证了产品的耐高温性能、抗渣性和抗侵蚀性。
【专利说明】一种铬刚玉料及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于耐火材料领域，特别涉及一种铬刚玉料及其生产方法。
【背景技术】
[0002]铬刚玉主要组成为a -Al2O3和Cr2O3的固熔体，其中Al2O3和Cr2O3总量的质量百分含量> 96%，是一种抗侵蚀性能优秀的耐火材料。目前，铬刚玉的主要生产方法是以工业氧化铝与氧化铬绿通过电熔生产的，由于氧化铬绿的价格较高，因此生产的铬刚玉中Cr2O3含量普遍较低，一般只有1%~2%，产品的耐高温性能、抗渣性和抗侵蚀性均受到局限，并且以工业氧化铝与氧化铬绿为原料存在生产成本较高的问题。
[0003]铝铬渣是用铝热法生产金属铬的固体废弃物，含有90%以上的Al2O3和Cr2O3，并含有质量百分比7~10%的单质金属铬以及杂质Na2CrO4、Cr0、Ca0、Fe203、Na20、Mg0、Si02等。其中Na2CrO4是可溶性六价铬盐，Cr6+是国家禁止直接排放的危险物质。随着国家对环境的重视，特别是三废的排放要求更加严格。企业对所排放的固体废弃物经处理、回收利用，不仅能够带来巨大的经济效益，更具符合友好环境生产。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种铬刚玉料及其生产方法，以铝铬渣为原料，解决铝铬渣固体废弃物排放问题，对环境友好，降低原料成本，提高Al2O3和Cr2O3含量，保证产品的耐高温性能、抗渣性和抗侵蚀性。
[0005]本发明的技术方案是:
一种铬刚玉料，按质量百分比含量由以下成分组成:
Al2O390% ~94.5% ；
Cr2O33% ~8% ；
总杂质含量 (2.5% ；
其中，a - Al2O3和Cr2O3总量的质量百分比含量≥97.5%，杂质中Cr6+≤0.5mg/L，Na20的质量百分比含量≤0.5%，CaO的质量百分比含量≤1%，Fe203> MgO和SiO2总量的质量百分比含量≤1%。
[0006]一种铬刚玉料的生产方法，其具体步骤如下:
a.原材料及加工
将铝铬渣块料进行粉碎至粒度≤ 20mm，并检测铝铬渣中CaO和Na2O的含量；取还原剂石油焦进行粉碎至粒度≤20mm ；
b.混合压球
将粒度≤20mm铝铬渣、粒度≤1mm的氧化铝、粒度≤20mm石油焦和氟化铝混合均匀，得到混合料，所述铝铬渣与氧化铝的质量比为100:33~100:150，所述铝铬渣与石油焦的质量比为100: 8.5~100: 12，所述氟化铝的加入量为1.1X (铝铬渣中CaO的质量百分含量+铝铬渣中Na2O的质量百分含量)X铝铬渣的质量~1.3 X (铝铬渣中CaO的质量百分含量+铝铬渣中Na2O的质量百分含量)X铝铬渣的质量，将粘合剂浙青加热到60°C~80°C喷淋到混合料中，所述浙青的加入量占混合料总质量的1%~5%,送至压球机压制成Φ 30mm~Φ 50mm球料，烘干成水分< 0.5%的干球料；
c.高温熔炼
将步骤b制备的干球料加入到1800KVA电弧炉熔炼，温度控制为2000°C~2200°C，形成液态料并进行熔炼，熔炼时间为IOh~12h，使铝铬渣中的杂质CrO被C还原为金属铬下沉到液态料的底部，CaO和MgO被氟化铝置换成氟化钙和氟化镁浮在液态料上部；
d.倾倒除杂
将经熔炼的液体料倾倒在渣罐中，将浮在液态料上部的氟化钙剔除，静置渣灌内物料≤8h ；
e.破碎精整
将步骤d经静置的物料脱离渣罐，破碎，将物料底部被碳还原的金属铬选出，精整得到铬刚玉料。
[0007]本发明的有益效果:
(I)、利用铝铬渣重熔除杂冶炼铬刚玉，成本低廉，采用浙青作为粘合剂，挥发份小，不易引入其它杂质。
[0008](2)、以石油焦为还原剂，与原料压制成型后进行熔炼，减少了熔炼过程中物料飞扬造成的损失以及污染。
[0009](3)、铝铬渣中的Al2O3全部转化为a - Al2O3，石油焦被干球料内的少量氧气部分氧化成CO，杂质Cr6+被CO还原成Cr2O3，并与a - Al2O3形成a - Al2O3和Cr2O3固熔体，CrO被C还原为金属铬下沉到液态料的底部，Na2O被造渣剂氟化铝置换为NaF挥发掉，CaO,MgO被氟化铝置换成氟化钙和氟化镁浮在液态料上部；从而将铝铬渣中的单质金属铬和Na2Cr04、CrO,CaO,Na2O,MgO多种杂质剔除，使Cr6+还原解毒，生成的铬刚玉料纯度高、结晶发育好。
[0010](4)、Cr2O3含量较高，其有效成分a-Al203+Cr203固熔体≤97.5%，总杂质含量(2.5%，其中 Cr6+ ( 0.5mg/L、Na2O ( 0.5%、CaO ( 1%、Fe2O3+ MgCHSiO2 ( 1%，是一种耐高温性能、抗渣性以及抗侵蚀性能优异的耐火材料，充分利用了工业废渣，减少固体废料的排放，对环境友好。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
a.原材料及加工
将Al2O3含量为78wt%，Cr2O3含量为13 wt %的铝铬渣块料进行粉碎至粒度≤20mm，经检测铝铬渣中CaO的含量为3被％和Na2O的含量为2wt% ;取还原剂石油焦进行粉碎至粒度< 20mm ；
b.混合压球
取步骤a经粉碎的铝铬渣3000kg、粒度< Imm含量为98.6wt%的氧化铝1000kg、步骤a经粉碎的石油焦300kg和氟化招160kg混合均匀,得到混合料,将粘合剂浙青加热到80°C喷淋到混合料中，所述浙青的加入量占混合料总质量的45kg,送至压球机压制成Φ 50mm球料，烘干成水分< 0.5%的干球料；C.高温熔炼
将步骤b制备的干球料加入到1800KVA电弧炉熔炼，温度控制为2000°C~2200°C，形成液态料并进行熔炼，熔炼时间为12h，铝铬渣中的Al2O3全部转化为a - Al2O3，石油焦被干球料内的少量氧气部分氧化成CO，杂质Cr6+被CO还原成Cr2O3,并与a - Al2O3形成α -Al2O3和Cr2O3固熔体，CrO被C还原为金属铬下沉到液态料的底部，Na2O被氟化铝置换为NaF挥发掉，CaO和MgO被氟化铝置换成氟化钙和氟化镁浮在液态料上部；
d.倾倒除杂 将经熔炼的液体料倾倒在渣罐中，将浮在液态料上部的乳白色结晶状氟化钙和氟化镁副除后，静直潘te内物料> 8h ；
e.破碎精整
将步骤d经静置的物料脱离渣罐，破碎，将物料底部被碳还原的金属铬选出，精整得到铬刚玉料。取样检测理化成分，理化成分如表1所示。
[0012]实施例2
a.原材料及加工
将Al2O3含量为84wt %，Cr2O3含量为10wt%的铝铬渣块料进行粉碎至粒度< 20mm，经检测铝铬渣中CaO的含量为3被％和Na2O的含量为2wt% ;取还原剂石油焦进行粉碎至粒度^ 20mm ;
b.混合压球
取步骤a经粉碎的铝铬渣2000kg、粒度< Imm含量为98.6wt%的氧化铝1000kg、步骤a经粉碎的石油焦240kg和氟化招IlOkg混合均匀,得到混合料,将粘合剂浙青加热到60°C喷淋到混合料中，所述浙青的加入量占混合料总质量的67kg,送至压球机压制成Φ 30mm球料，烘干成水分< 0.5%的干球料；
c.高温熔炼
将步骤b制备的干球料加入到1800KVA电弧炉熔炼，温度控制为2000°C~2200°C，形成液态料并进行熔炼，熔炼时间为10h，铝铬渣中的Al2O3全部转化为a - Al2O3，石油焦被干球料内的少量氧气部分氧化成CO，杂质Cr6+被CO还原成Cr2O3,并与a - Al2O3形成α -Al2O3和Cr2O3固熔体，CrO被C还原为金属铬下沉到液态料的底部，Na2O氟化铝置换为NaF挥发掉，CaO和MgO被氟化铝置换成氟化钙和氟化镁浮在液态料上部；
d.倾倒除杂
将经熔炼的液体料倾倒在渣罐中，将浮在液态料上部的乳白色结晶状氟化钙剔除后，静置渣罐内物料≥8h ；
e.破碎精整
将步骤d经静置的物料脱离渣罐，破碎，将物料底部被碳还原的金属铬选出，精整得到铬刚玉料。取样检测理化成分，理化成分如表1所示。
[0013]实施例3
a.原材料及加工
将Al2O3含量为80wt %，Cr2O3含量为llwt%的铝铬渣块料进行粉碎至粒度< 20mm，经检测铝铬渣中CaO的含量为3被％和Na2O的含量为2wt% ;取还原剂石油焦进行粉碎至粒度^ 20mm ;b.混合压球
取步骤a经粉碎的铝铬渣2000kg、粒度< Imm含量为98.6wt%的氧化铝2000kg、步骤a经粉碎的石油焦200kg和氟化铝130kg混合均匀，得到混合料，将粘合剂浙青加热到70°C喷淋到混合料中，所述浙青的加入量占混合料总质量的213kg,送至压球机压制成Φ40mm球料，烘干成水分< 0.5%的干球料；
c.高温熔炼
将步骤b制备的干球料加入到1800KVA电弧炉熔炼，温度控制为2000°C~2200°C，形成液态料并进行熔炼，熔炼时间为llh，铝铬渣中的Al2O3全部转化为a - Al2O3，石油焦被干球料内的少量氧气部分氧化成CO，杂质Cr6+被CO还原成Cr2O3,并与α - Al2O3形成α -Al2O3和Cr2O3固熔体，CrO被C还原为金属铬下沉到液态料的底部，Na2O被造渣剂氟化铝置换为NaF挥发掉，CaO和MgO被氟化铝置换成氟化钙和氟化镁浮在液态料上部；
d.倾倒除杂
将经熔炼的液体料倾倒在渣罐中，将浮在液态料上部的乳白色结晶状氟化钙剔除后，静置渣罐内物料≥8h ；
e.破碎精整
将步骤d经静置的物料脱离渣罐，破碎，将物料底部被碳还原的金属铬选出，精整得到铬刚玉料。取样检测理化成分，理化成分如表1所示。
[0014]实施例4
a.原材料及加工
将Al2O3含量为82wt %，Cr2O3含量为12wt %的铝铬渣块料进行粉碎至粒度< 20mm，经检测铝铬渣中CaO的含量为3被％和Na2O的含量为2wt% ;取还原剂石油焦进行粉碎至粒度< 20mm ；
b.混合压球
取步骤a经粉碎的铝铬渣2000kg、粒度< Imm含量为98.6wt%的氧化铝3000kg、步骤a经粉碎的石油焦170kg和氟化招120kg混合均匀,得到混合料,将粘合剂浙青加热到80 °C喷淋到混合料中，所述浙青的加入量占混合料总质量的158kg,送至压球机压制成Φ 50mm球料，烘干成水分< 0.5%的干球料；
c.高温熔炼
将步骤b制备的干球料加入到1800KVA电弧炉熔炼，温度控制为2000°C~2200°C，形成液态料并进行熔炼，熔炼时间为12h，铝铬渣中的Al2O3全部转化为a - Al2O3，石油焦被干球料内的少量氧气部分氧化成CO，杂质Cr6+被CO还原成Cr2O3,并与α - Al2O3形成α -Al2O3和Cr2O3固熔体，CrO被C还原为金属铬下沉到液态料的底部，Na2O被造渣剂氟化铝置换为NaF挥发掉，CaO和MgO被氟化铝置换成氟化钙和氟化镁浮在液态料上部；
d.倾倒除杂
将经熔炼的液体料倾倒在渣罐中，将浮在液态料上部的乳白色结晶状氟化钙剔除后，静置渣罐内物料≤8h ；
e.破碎精整
将步骤d经静置的物料脱离渣罐，破碎，将物料底部被碳还原的金属铬选出，精整得到铬刚玉料。取样检测理化成分，理化成分如表1所示。[0015] 表1本发明铬刚玉料的理化指标
【权利要求】
1.一种铬刚玉料，其特征是:按质量百分比含量由以下成分组成: Al2O390% ~94.5% ； Cr2O33% ~8% ； 总杂质含量 ≤2.5% ； 其中，a - Al2O3和Cr2O3总量的质量百分比含量≥97.5%，杂质中Cr6+ ≤ 0.5mg/L，Na20的质量百分比含量≤0.5%，CaO的质量百分比含量≤1%，Fe203> MgO和SiO2总量的质量百分比含量< 1%。
2.一种铬刚玉料的生产方法，其特征是:具体步骤如下: a.原材料及加工 将铝铬渣块料进行粉碎至粒度< 20mm，并检测铝铬渣中CaO和Na2O的含量；取还原剂石油焦进行粉碎至粒度< 20mm ； b.混合压球 将粒度≤20mm铝铬渣、粒度≤1mm的氧化铝、粒度≤20mm石油焦和氟化铝混合均匀，得到混合料，所述铝铬渣与氧化铝的质量比为100:33~100:150，所述铝铬渣与石油焦的质量比为100: 8.5~100: 12，所述氟化铝的加入量为1.1X (铝铬渣中CaO的质量百分含量+铝铬渣中Na2O的质量百分含量)X铝铬渣的质量~1.3 X (铝铬渣中CaO的质量百分含量+铝铬渣中Na2O的质量百分含量)X铝铬渣的质量，将粘合剂浙青加热到60V~80°C喷淋到混合料中，所述浙青的加入量占混合料总质量的1%~5%,送至压球机压制成Φ 30mm~Φ 50mm球料，烘干成水分< 0.5%的干球料； c.高温熔炼 将步骤b制备的干球料加入到1800KVA电弧炉熔炼，温度控制为2000°C~2200°C，形成液态料并进行熔炼，熔炼时间为IOh~12h，使铝铬渣中的杂质CrO被C还原为金属铬下沉到液态料的底部，CaO和MgO被氟化铝置换成氟化钙和氟化镁浮在液态料上部； d.倾倒除杂 将经熔炼的液体料倾倒在渣罐中，将浮在液态料上部的氟化钙剔除，静置渣灌内物料≥8h ； e.破碎精整 将步骤d经静置的物料脱离渣罐，破碎，将物料底部被碳还原的金属铬选出，精整得到铬刚玉料。
3.根据权利要求2所述的铬刚玉料的生产方法，其特征是:所述铝铬渣块料中Al2O3含量为 78wt% ~84wt %，Cr2O3 含量为 10wt% ~13 wt %。
【文档编号】C04B35/66GK103896609SQ201410082462
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月8日 优先权日:2014年3月8日
【发明者】寇志远, 高红军, 赵丽, 田刚 申请人:锦州集信高温材料有限公司