专利名称：利用对生产再生铝的盐废料经后续处理所得废料获得铝酸钙的方法
技术领域：
本发明的方法属于工业废料回收技术领域，特别是通过再生铝工业生成的盐废料经过处理得到废料的应用，上述方法到现在为止工业应用很少，并从环境观点被认为是很有害的。该方法也被认为是生产作为添加剂如用于钢冶金中的铝酸钙的方法。
背景技术：
铝酸钙用二元CaO-Al2O3相图表示。如图1中所示，其一些晶相表现的液动特征和在高温下的稳定性，使之适合于在耐火水泥的应用。其另一个应用是在钢铁制造的冶金过程中，所述的以铝酸钙为基础的合成废料的作用是帮助钢的脱硫过程并使得到的钢中没有内含物，特别是Al2O3。此外，在钢中存在的熔融铝酸钙废料有利于再生冶金过程，归结于它具有适当的流动性，并保护钢不进行再次脱氧过程和温度损耗。从这个角度讲，在McGannon的“The Making, Shaping and Treating of Steel (钢的制造，成型和处理)”或在专利文献例如美国专利US4490173 "Steelmaking addtitive composition(钢铁制造添加剂组合物)，，中找到完整的信息是有可能的。已经证明预熔化铝酸钙最适合应用在冶金过程中。这归结于增加对照熔融率，例如，铝土矿(含有很高的Al2O3)和CaO的混合物的使用，其通过成分间的固相-固相反应的提前以增加熔融时间。含微细颗粒成分(CaCHAl2O3)混合物的添加将可以增加反应和之后的熔融率，但是，过多粉尘的生成和由于烟的排出导致的性能损失已经限制了这个应用。大多数在钢领域中消耗的铝酸钙是从铝矿石和石灰石的混合物中制备得到的。在这个领域的公司如Kerneos提供了广泛的预熔融铝酸钙的方法。另一方面，对市场上的产品而言，其中，CaO和超细磨过的铝矿石的混合物在熔化钢的熔融池中使得由于钢的高温的作用导致铝酸钙原位形成。从熔融铝得到的废料的用途，由于具有高含量的Al2O3,因此，已经表现可以作为铝矿石的替代品应用于铝酸钙的生产中。关于这方面，美国专禾丨J US5385601“Process for recovering aluminium drossto ladle flux for steel processing (回收铝废料用于钢铁生产中的钢助焊剂的方法)”， 其中描述了从铝废料生产铝酸钙的方法，不管它的组成，助焊剂以SiO2和/或CaO为基础成分在 1490°C熔化。在西班牙专利 ES2124425 "Procedimientopara la preparacion de aluminatos calcicos a partir de residuos de escorias dealuminio (从招废料残S 制备铝酸钙的方法)”中记载了，从铝废料开始形成铝酸钙的方法，所述铝废料尚不是在盐的存在下产生的废料。同样地，美国专利US716426 “Methods of processing aluminium dross and aluminium drossresidue into calcium aluminate (处理招废料以及招废料残渣生产铝酸钙的方法)”提出了，通过含有两个连续的步骤的单一方法获得铝酸钙的方法， 第一步是对废料进行处理回收铝，第二步是对得到的废料用Ca(OH)2处理，然后煅烧。
如已经讨论的，所有现有铝酸钙的形成方法要经过高于1300°C的高温工序。这使所述的方法经济花费较大，这归结于所述的高能耗和生产成本。本发明提出了一种使用盐废料的处理产生的废料制备铝酸钙的方法，以回收金属铝和盐，所述盐废料是在再生铝的冶金过程中产生的。该方法通过冷烧结处理或者预熔融产品形成铝酸钙前体。另一方面，本发明可以适于使用和回收由铝酸盐废料经营公司实施的盐废料处理后形成的废料。
发明内容
在再生铝和/或铝废料的熔融过程中，钠或钾的氯化物的混合物被用于覆盖熔融的原料，以避免氧化，提高收率和增加熔炉的热效率。这个过程形成大量的废料，通常称为 “盐型废料”。通过回收公司例如Remetal，Alsa, Engitec等进行的盐废料的处理是代替倾倒的方法。处理的目的是将金属铝和盐分离，使最终得到的废料具有很少的工业应用价值， 并且，原料的产生将带来成本节约和废料贬值的结果。在处理过程中，废料经过研磨和稀释的过程。在这个过程中，由于铝不溶解，铝以及含有氧化铝和盐组成的浆料被回收。渣滓的液相中在溶液中可能含有盐，而固相是铝、硅和各种金属氧化物的混合物。将固相进行干燥之后得到干废料，该干废料是用于开展本发明的基础原料。从这种干废料开始，在该方法中，可以获得成型产品，块体或颗粒，或预熔融液。最终产品的尺寸会调整成满足目的工业应用需要。该方法包含第一步混合各组分，干废料和氧化钙和/或CaO前体，混合比例是通过按照工业应用达到最终CaOAl2O3的比例在0. 2和1. 80之间计算得到的。第二步是研磨、均勻化和过筛以获得适合于本方法的尺寸的颗粒。然而该步骤是可选择的，因为如果提供的干废料和氧化钙和/或CaO前体符合适当的颗粒尺寸，那么该步骤是不必要的。在含有冷烧结的方法中，下述是第五步，包含粘结剂的加入和混合。第六步中，通过将铝酸钙前体和粘结剂的混合物加料到成型机中成型得到块体或颗粒。第七步是进行产品的干燥，最后第八步是包装成袋、大袋或者散装。由于使用该方法，因此，获得形状是块体或颗粒的产品，其具有足够机械强度便于处理，其可以应用于，例如，在炼钢的冶金方法中，集合了好的熔融率性能以形成铝酸钙而在环境中不存在有害粉尘。至于希望获得预熔融铝酸钙的情况下，这些是通过烧结或热熔融获得的，因此增加第三步在炉子中在140(TC温度处理前体，所述炉子类型是转炉，反焰炉，移动带式炉或类似物；第四步冷却，研磨和分类(sorting)。以及最后一步是包装成袋、大袋或者散装。最终产品可以最方便的方式包装提供给最终的使用者。其他方式(例如加入水或中间体干燥)可以增加到这些步骤上，以改进该方法的特征，或者也可以加入用以改善产品的其他的成分，所有的这些都不会改变发明的本质。本发明从盐废料处理后得到的干燥废料获得可用的前体或预熔融铝酸钙，用于回收金属铝和盐，所述的盐废料是在再生铝的冶炼过程中生产的。
提供两幅附图用以帮助更好的理解本发明和特别是涉及所述发明的具体实施方案，这些作为例示性说明但并不限于其实施例。图ICaO-Al2O3 的二元相图；图2最终产品的X射线衍射图(XRD)；图3使用冷烧结的本发明的方法的图；图4使用热烧结的本发明的方法的图。附图标记意思如下-方法步骤Bl 干废料与CaO和/或CaO前体的混合采用冷烧结B2 研磨，均勻化和过筛(可选)B5 与粘结剂混合B6 形成块体或颗粒B7:产品的干燥(可选)B8:包装袋，大袋或散装采用热烧结B3 在下列类型的熔炉中加热转炉，反焰炉，移动带式炉或者类似的B4 冷却，研磨和分类(sorting)B8:包装袋，大袋或散装-方法中的产品Pl 干废料(盐废料经过处理得到的废料)P2 氧化钙和/或CaO前体P3 粘结剂P4 块体或颗粒状的铝酸钙前体和/或预熔融铝酸钙
具体实施例方式本发明的一个具体的实施方式的例子，开始于盐废料处理所产生的干废料，用于回收金属铝和盐，其中的盐废料是在再生铝的冶炼过程中产生的。这种干废料是由回收公司如Remetal，Alsa或Engitec生产的，至今具有很少的应用。这种干废料(Pl)的组成大致如下Al2O3 ^ 50-80%SiO2 ^ 3-15%MgO ^ 2-10%CaO —0.5-5%TiO2 0. 4%MnO—<0.4%方法的第一步(Bi)是将干废料(Pl)和氧化钙和/或CaO前体(P2)混合，混合比例是通过按照工业应用得到最终CaOAl2O3的比例在0. 2和1. 80之间计算得到的。在本实施例中，供给的氧化钙的颗粒大小低于2mm，所以可选择的第二步步骤(研磨，均勻化和过筛)是没有必要的。在想获得冷烧结产品铝酸钙前体的情况下，还需要继续第五步(B5)加入粘结剂 (P3)。在想形成块体的情况下，硬脂酸钙，蜡，糖浆，树脂，Ca(OH)2，矾土水泥，固体焦油，聚乙二醇(PEG)，羧甲基纤维素(CMC)，硅酸盐，海藻酸盐或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)经过测试， 具有它们中任何一个都可以获得较好结果。一旦混合物被均勻化，接下来进行第六步(B6)， 给料到压块成型机中。得到块体(P4)，例如大约40mm(但尺寸可以是4mm到100mm)，准备用于包装和输送给最终用户。在想获得颗粒形式的产品(P4)的情况下，已经证明使用蜡，糖浆，树脂，Ca(OH)2, 液体焦油，聚乙二醇(PEG)，羧甲基纤维素(CMC)，硅酸盐，海藻酸盐，聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 或矾土水泥作为粘结剂(P3)更好。一旦混合物均勻化，如果必要可以加入水，接下来进行第六步(B6)，在这种情况下，给料到装载板上。进而，颗粒的大小将依赖于应用并且直径在 1到50mm范围之间变化。如果必要，接下来对颗粒或块体(B7)进行干燥。之后，可以接着包装(B8)用于提供铝酸钙前体(P4)产品。由于本方法的使用，获得颗粒或块体形式的产品(P4)，具有如下组成Al2O3 → 37%CaO → 43%SiO2 →4. 3%MgO → 3. 4%这些块体或颗粒产品可以应用，例如在钢的冶炼中和作为脱硫剂，内含物收集剂， 或者保护钢不发生再氧化过程和温度损失。进一步，本发明的块体和/或颗粒的铝酸钙前体具有很好熔融率的性质用于形成铝酸钙并在环境中不存在有害粉尘。在想获得预熔融铝酸钙的情况下，这些是通过热烧结可选的第三步步骤(B3)得到，该第三步(Β； )包括前体处理，通过给料由步骤(B 1)得到的均勻化混合物到下述类型的炉子中在高于1100°C的温度下进行转炉，反焰炉，移动带式炉或者类似炉。然后进行第四步(B4)，将混合物冷却并研磨并进行最后一步(B8)包装。本发明上述任何的方法得到的产品进行试验后表明其性质完全能有效的应用，例如，在炼钢方法中。因此，产品具有很适合的熔融率和熔点(熔融温度T< 1350°C)，主要形成C12A7(Ca12Al14O33)晶相具有CaO-Al2O3 二元相图。图2示出获得的一个产品(P4)的X 射线衍射图。
权利要求
1.一种利用盐废料的处理得到的废料获得铝酸钙的方法，其特征在于，使用盐废料的处理产生的干废料(Pl)作为原料，用于回收金属铝和盐，所述盐废料是在再生铝和氧化钙和/或CaO前体(P2)冶金过程中产生的。
2.如权利要求1所述的利用盐废料的处理得到的废料获得铝酸钙的方法，其特征在于，所述方法至少包含第一步(Bi)混合干废料(Pl)和氧化钙和/或CaO前体(P2)，第五步(BQ加入粘结剂(P3)，第六步(B6)通过成型机形成块体或颗粒铝酸钙前体(P4)，第七步(B7)干燥产品和第八步(B8)包装。
3.如权利要求1或2所述的利用盐废料的处理得到的废料获得铝酸钙的方法，其特征在于，所述方法的第一步(B 1)和第三步(Β； )之间至少含有第二步(B2)，该第二步(B2)包括研磨，均勻化和过筛得到匹配颗粒大小用于产品的形成。
4.如权利要求1-3任一项所述的利用盐废料的处理得到的废料获得铝酸钙的方法，其特征在于，所述方法的第一步(B 1)中，将干废料(Pl)和氧化钙和/或CaO前体(P2)以如下比例混合，所述比例是通过使所得到的最终产品(P4)中CaOAl2O3的比例在0. 2和1. 80 之间计算得到的。
5.如权利要求1-4任一项所述的利用盐废料的处理得到的废料获得铝酸钙的方法，其特征在于，所述方法的第五步(BQ中，加入粘结剂(P3)，其包含硬脂酸钙，蜡，糖浆，树脂， Ca(OH)2,固体焦油，聚乙二醇(PEG)，羧甲基纤维素(CMC)，硅酸盐，海藻酸盐，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或矾土水泥。
6.如权利要求1-5任一项所述的利用盐废料的处理得到的废料获得铝酸钙的方法，其特征在于，所述方法的第六步(B6)中，使用块体类型冷成型机。
7.如权利要求1-5任一项所述的利用盐废料的处理得到的废料获得铝酸钙的方法，其特征在于，所述方法的第六步(B6)中，使用装载板。
8.如权利要求1-7任一项所述的利用盐废料的处理得到的废料获得铝酸钙的方法，其特征在于，所述方法如果必要，还包含第七步(B7)产品干燥。
9.如权利要求1-8任一项所述的利用盐废料的处理得到的废料获得铝酸钙的方法，其特征在于，所述方法包含第八步(B8)以袋、大袋或散装形式包装。
10.如权利要求1-9任一项所述的利用盐废料的处理得到的废料获得铝酸钙的方法， 其特征在于，所述方法在第一步(B 1)后至少包含第三步(B3)在高于1100°C的温度，在炉子中加热干废料(Pl)和氧化钙和/或CaO前体(P2)，所述炉子类型为转炉，反焰炉，移动带式炉或类似形式；第四步(B4)冷却、研磨和分类；和最后一步(B8)以袋，大袋或散装形式包装。
全文摘要
一种从干废物获得的铝酸钙的方法，用于回收金属铝和盐，所述干废物是处理盐废料产生的，所述的盐废料是在再生铝和氧化钙和/或氧化钙前体的冶金生产中产生的盐废料。该方法可以通过冷烧结或者通过热烧结预熔化铝酸钙来生产铝酸钙前体的块体和颗粒。
文档编号C01F7/16GK102292290SQ201080005087
公开日2011年12月21日 申请日期2010年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者图亚 A·萨利纳斯, 潘纳 F·马奎内斯, 依格莱西亚斯 J·马丁内斯 申请人:阿斯图瑞纳合金股份公司