本发明属于合成莫来石技术领域。具体涉及一种以铝铬渣为主料的合成莫来石原料及其制备方法。
背景技术：
铝铬渣是冶炼铬铁合金所产生的炉渣，以铬铁矿为主要原料，采用金属Al粉为还原剂，通过铝热还原反应制备铬铁合金是目前广泛使用且成熟的工业技术手段。相较铬铁合金而言，炉渣比重小，浮于合金层之上形成渣层，且二者易于分离。但多数企业将废弃的炉渣简单破碎分级处理后应用于耐火材料的开发，这不仅造成了资源的浪费，而且含铬耐火材料也存在严重的环境污染。
铝铬渣的主要化学成分为Al2O3和Cr2O3，均为耐火材料、陶瓷材料等领域广泛使用的原料。但Al2O3可与Cr2O3无限固溶，形成铝铬固溶体，如何将铝铬渣中的Al2O3和Cr2O3有效提取、分离，已成为铝铬渣固体废弃物资源回收利用的关键问题，同时，这对降低铝铬渣的环境污染，提升铝铬渣的工业应用价值等均有重要的意义。
莫来石是Al2O3和SiO2常压下唯一稳定存在的化合物，具有熔点高、耐磨损、机械强度大、抗化学侵蚀优良等优点，但天然的莫来石矿物几乎不存在，只能通过含Al2O3的矿物原料人工合成，而铝铬渣中的主要成分为Al2O3，这为铝铬渣合成莫来石，实现Al2O3和Cr2O3的分离提供了基础条件。
目前，合成莫来石原料常采用烧结法和电熔法。采用烧结法合成莫来石，其晶粒尺寸较小，孔隙等缺陷较多，且合成莫来石的过程中伴随7~8%的体积膨胀，这不利于莫来石的烧结致密化；而采用电熔法制备莫来石，虽然莫来石晶粒生长发育完全，但其能耗较大，这无疑增加了莫来石原料的制备成本。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种工艺简单、生产成本低和对设备无特殊要求的以铝铬渣为主料的合成莫来石原料的制备方法。用该方法所制备的以铝铬渣为主料的合成莫来石原料的耐火度高、烧结性能优良和莫来石转化率高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
步骤一、将铝铬渣置于马弗炉中，在700~750℃条件下煅烧3~5小时，得到煅烧后的铝铬渣。
步骤二、按煅烧后的铝铬渣︰硅微粉︰铝粉的质量比为100︰(16.0~16.5)︰(2.0~4.5)配料，混合15~20分钟，得到混合料。
步骤三、将所述混合料置入电磁感应炉中，升温至1800~1840℃，保温2~3小时；再分离出上层浮渣层，随炉冷却至室温，破碎，即得以铝铬渣为主料的合成莫来石原料。
所述铝铬渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣；所述铝铬渣的主要化学成分是：Al2O3含量为80~85wt%，Cr2O3含量为10~15wt%，Fe2O3含量≤1wt%。
所述硅微粉的粒径为60~80μm，硅微粉的SiO2含量≥96wt%。
所述铝粉的粒径为80~100μm，铝粉的Al含量≥98wt%。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明以铬铁渣为主要原料，经热处理后引入硅源进而制备莫来石，不仅无特殊设备要求且制备工艺简单，还大幅降低了以铝铬渣为主料的合成莫来石原料的生产成本，适于工业生产推广。
2、本发明利用铬铁渣组分的弱磁性，提升各组分间的传质能力，促进莫来石微晶的长大，进而提升了以铝铬渣为主料的合成莫来石原料的烧结性能和莫来石转化率。
本发明制备的以铝铬渣为主料的合成莫来石原料经测定：耐火度≥1790℃；体积密度为3.18~3.23g/cm3；莫来石转化率为75~80%。故所制制品耐火度高、烧结性能优良和莫来石转率高。
因此，本发明具有工艺简单、生产成本低和对设备无特殊要求的特点，用该方法所制备的以铝铬渣为主料的合成莫来石原料的耐火度高、烧结性能优良和莫来石转化率高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
本具体实施方式中：
所述铝铬渣为冶炼铬铁合金所产生的炉渣；所述铝铬渣的主要化学成分是：Al2O3含量为80~85wt%，Cr2O3含量为10~15wt%，Fe2O3含量≤1wt%。
所述硅微粉的粒径为60~80μm，硅微粉的SiO2含量≥96wt%。
所述铝粉的粒径为80~100μm，铝粉的Al含量≥98wt%。
实施例1
一种以铝铬渣为主料的合成莫来石原料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、将铝铬渣置于马弗炉中，在700~730℃条件下煅烧3~5小时，得到煅烧后的铝铬渣。
步骤二、按煅烧后的铝铬渣︰硅微粉︰铝粉的质量比为100︰(16.0~16.2)︰(2.0~3.0)配料，混合15~20分钟，得到混合料。
步骤三、将所述混合料置入电磁感应炉中，升温至1800~1830℃，保温2~3小时；再分离出上层浮渣层，随炉冷却至室温，破碎，即得以铝铬渣为主料的合成莫来石原料。
本实施例制备的以铝铬渣为主料的合成莫来石原料经测定：耐火度≥1790℃；体积密度为3.18~3.20g/cm3，莫来石转化率为75~77%。
实施例2
一种以铝铬渣为主料的合成莫来石原料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、将铝铬渣置于马弗炉中，在700~730℃条件下煅烧3~5小时，得到煅烧后的铝铬渣。
步骤二、按煅烧后的铝铬渣︰硅微粉︰铝粉的质量比为100︰(16.1~16.3)︰(2.5~3.5)配料，混合15~20分钟，得到混合料。
步骤三、将所述混合料置入电磁感应炉中，升温至1800~1830℃，保温2~3小时；再分离出上层浮渣层，随炉冷却至室温，破碎，即得以铝铬渣为主料的合成莫来石原料。
本实施例制备的以铝铬渣为主料的合成莫来石原料经测定：耐火度≥1790℃；体积密度为3.19~3.21g/cm3，莫来石转化率为76~78%。
实施例3
一种以铝铬渣为主料的合成莫来石原料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、将铝铬渣置于马弗炉中，在720~750℃条件下煅烧3~5小时，得到煅烧后的铝铬渣。
步骤二、按煅烧后的铝铬渣︰硅微粉︰铝粉的质量比为100︰(16.2~16.4)︰(3.0~4.0)配料，混合15~20分钟，得到混合料。
步骤三、将所述混合料置入电磁感应炉中，升温至1810~1840℃，保温2~3小时；再分离出上层浮渣层，随炉冷却至室温，破碎，即得以铝铬渣为主料的合成莫来石原料。
本实施例制备的以铝铬渣为主料的合成莫来石原料经测定：耐火度≥1790℃；体积密度为3.20~3.22g/cm3，莫来石转化率为77~79%。
实施例4
一种以铝铬渣为主料的合成莫来石原料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
步骤一、将铝铬渣置于马弗炉中，在720~750℃条件下煅烧3~5小时，得到煅烧后的铝铬渣。
步骤二、按煅烧后的铝铬渣︰硅微粉︰铝粉的质量比为100︰(16.3~16.5)︰(3.5~4.5)配料，混合15~20分钟，得到混合料。
步骤三、将所述混合料置入电磁感应炉中，升温至1810~1840℃，保温2~3小时；再分离出上层浮渣层，随炉冷却至室温，破碎，即得以铝铬渣为主料的合成莫来石原料。
本实施例制备的以铝铬渣为主料的合成莫来石原料经测定：耐火度≥1790℃；体积密度为3.21~3.23g/cm3，莫来石转化率为78~80%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式以铬铁渣为主要原料，经热处理后引入硅源进而制备莫来石，不仅无特殊设备要求且制备工艺简单，还大幅降低了以铝铬渣为主料的合成莫来石原料的生产成本，适于工业生产推广。
2、本具体实施方式利用铬铁渣组分的弱磁性，提升各组分间的传质能力，促进莫来石微晶的长大，进而提升了以铝铬渣为主料的合成莫来石原料的烧结性能和莫来石转化率。
本具体实施方式制备的以铝铬渣为主料的合成莫来石原料经测定：耐火度≥1790℃；体积密度为3.18~3.23g/cm3；莫来石转化率为75~80%。故所制制品耐火度高、烧结性能优良和莫来石转率高。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、生产成本低和对设备无特殊要求的特点，用该方法所制备的以铝铬渣为主料的合成莫来石原料的耐火度高、烧结性能优良和莫来石转化率高。