一种轻质高强度赤泥保温材料及其制备方法
【专利摘要】一种轻质高强度赤泥保温材料及其制备方法，该赤泥保温材料包括内层和外层，外层包裹在内层表面且与内层结合在一起；内层包括以下体积份的原料：赤泥3～5份、碳化稻壳6～10份和木质素1～2份；外层包括以下重量份的原料：赤泥2～4份、空心玻璃微珠1～2份和膨润土1～2份；其制备方法包括以下步骤：（1）将赤泥、碳化稻壳和木质素搅拌混合均匀，挤压成内层生料；（2）将赤泥、空心玻璃微珠和膨润土搅拌混合均匀，制成外层混合料；（4）将外层混合料粘附在内层生料上，制成成品生料；（4）焙烧成品生料，制成轻质高强度赤泥保温材料。本发明原料易得，成本低，制备过程简单，制备的保温材料具有比重小、强度高、保温效果好、稳定性好的特点。
【专利说明】
一种轻质高强度赤泥保温材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种利用赤泥制备的保温材料，尤其是作为钢包覆盖剂的保温颗粒，同时涉及该保温材料的制备方法，属于冶金炉料的保温材料技术领域。
【背景技术】
[0002]赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，属于污染性废渣，一般平均每生产I吨氧化铝，附带产生1.0?2.0吨赤泥。铝土矿中铝硅比高的多采用拜尔法提取氧化铝，所产生的赤泥称拜尔法赤泥；中低品位的铝土矿多用烧结法或用烧结法和拜尔法联合提取氧化铝，所产生的赤泥分别称为烧结法赤泥或联合法赤泥。赤泥的处理和处置是一个国际性难题，赤泥的堆存不仅占用大量土地和农田耗费大量的堆场建设和维护费用，而且赤泥中的碱能向地下渗透造成地下水污染。此外，晒干的赤泥形成的粉尘破坏生态环境、造成严重污染。
[0003]赤泥在某些方面已经得到积极合理的综合利用，如用赤泥生产建筑材料(如用赤泥生产的425号普通硅酸盐水泥)、土壤改良剂，以及回收其中的金属等，但由于近年来，国家对水泥中钠含量的限制，赤泥在水泥生产中的参量受到了一定的限制。此外，烧结法赤泥还可用以生产油井水泥、赤泥硅酸盐水泥、赤泥硅钙肥料等。赤泥在生产冶金炉料方面也得到了应用，主要是制成钢包覆盖剂。出钢后加入钢包覆盖剂，能起到绝热保温的效果，可以在钢水冶炼的过程中有效减少钢水热量损耗，防止钢水二次氧化和热辐射，吸附钢液表面有害夹杂物，能够净化钢水，提尚铸还质量。
[0004]CN104001885A公开的《一种利用烧结法赤泥生产方坯结晶器保护渣的方法》，是对烧结法赤泥磁选，去除Fe2O3和T12,得到除杂赤泥；向除杂赤泥中加入添加剂，添加剂为纯碱、萤石、石墨、炭黑的混合物，水磨制浆后低速搅拌形成泥浆，将泥浆送至伺服罐，再将泥浆喷射入喷雾干燥装置中，雾化泥浆形成雾粒，热风干燥雾粒，形成方坯结晶器保护渣。CN103352099B公开的《利用拜耳法赤泥生产转炉冷却剂的方法》，对拜耳法赤泥进行湿法磁选，压滤磁选后的赤泥，加入水玻璃和氟硅酸钠，混合后送至压球机成型，干燥，得到转炉冷却剂。CN101486584B公开的《将赤泥作为钢包或中间包覆盖剂的方法》，是将赤泥进行磁选去除其中的Fe2O3和T12后，即得到钢包或中间包覆盖剂。
[0005]以上文献提及的保护渣、冷却剂或覆盖剂的制备过程均需要对赤泥磁选，过程复杂，保温效果差，且比重较大，强度较低。
[0006]目前的各种钢包覆盖剂都是通过某些物质的配比制成，如CN101704074B公开的《碱性钢包或中包覆盖剂的生产方法》，是将脱水后钙硅渣100?120°C进行闪蒸干燥，脱去附着水得到的粉状物料，将粉状物料在800 V?1200 °C下进行煅烧得到煅烧物后粉碎;将硅石和石灰按重量比40?50: 50?60配比混合均匀为百分之百重量分进行熔融，升温至1350°C?1550°C，经8?12小时，得到岩相为Ca0.S12的熔融物;将熔融物破碎后与粉碎的煅烧物按重量比为35?45:55?60混合均匀为百分之百重量分即得到碱性钢包或中包覆盖剂。CN104308106A公开的《一种钢包覆盖剂》中包括膨胀石墨12-18份、有机膨润土 22-28份、改性淀粉12-18份、二氧化硅12-16份、氧化锶2-4份、氧化镁2_4份、氧化铝4_8份、玻化微珠3_8份、岩棉11-14份和萤石12-17份。CN103173592B公开的《一种利用高炉渣制备的钢包覆盖剂》由以下原料组成:高炉渣30?40份，石灰石26.7?40份，輕石15?20份，萤石5?15份。CN102794419B《一种无氟无钠的钢包覆盖剂》，该覆盖剂由下述组分按重量百分比配制:锂辉石40-80%，石灰 10-40%，镁砂2-15%，炭黑 1-10%。
[0007]上述钢包覆盖剂配比复杂，且制备过程繁复，制备的覆盖剂比重大，保温效果不理想。在防止钢液氧化、吸附钢液沉淀脱氧产物等方面的性能有待提高。同时，原料成本和制备成本都较高。
【发明内容】
[0008]本发明针对现有利用赤泥制备保温材料的技术存在的不足，提供一种比重小、强度高、保温性能好、原料易得、成本低的轻质高强度赤泥保温材料，同时提供一种节能环保、工艺简单的该保温材料的制备方法。
[0009]本发明的轻质高强度赤泥保温材料，包括内层和外层，外层包裹在内层表面且与内层结合在一起；内层包括以下体积份的原料:赤泥3?5份、碳化稻壳6?10份和木质素I?2份;外层包括以下重量份的原料:赤泥2?4份、空心玻璃微珠I?2份和膨润土 I?2份。
[0010]所述外层的体积占比为20%?40%。
[0011]所述赤泥含水率为10%-15%。
[0012]所述内层中还包括I?2体积份的粉煤灰或岩棉。
[0013]所述外层中还包括I?2重量份的固定碳或高炉渣，可以利用其化学反应产生的热量来进一步弥补钢水的热损失，提高保温效果。
[0014]所述膨润土优选钠基膨润土。
[0015]所述空心玻璃微珠的粒径小于10微米。
[0016]上述赤泥保温材料，以赤泥为主要原料，配比简单，且无需对赤泥进行磁选处理。内层中充分利用碳化稻壳保温效果好、比重小、导热系数低等特性，保证保温材料的保温效果和轻质特性;添加木质素，利用其粘结力大且解崩性好的特点，使赤泥和碳化稻壳更好地粘合在一起。外层中在赤泥中添加空心玻璃微珠，是利用空心玻璃微珠抗压强度高、熔点高、热导系数和热收缩系数小等特点，使得整个保温材料进一步减轻重量，提高保温效果和抗压强度;利用膨润土的粘结性、吸附性和悬浮性，进一步提高保温材料的强度，以及作为钢包覆盖剂使用时能够有效吸附钢液中的杂质。
[0017]上述轻质高强度赤泥保温材料的制备方法，包括以下步骤:
[0018](I)将赤泥自然堆放干化至含水率为10%_15% ;
[0019](2)按体积份3?5份、6?10份和I?2份的比例称取赤泥、碳化稻壳和木质素，一起搅拌混合均匀，通过挤压制成内层生料(可以为球形(颗粒)或板形)；
[0020]本步骤中的内层生料可以是生料球或生料板，采用挤压式成球机造粒制成内层生料球，可用压力机(油压机)及相应模具压制成内层生料板。
[0021 ] (3)按重量份2?4份、I?2份和I?2份的比例称取赤泥、空心玻璃微珠和膨润土，一起搅拌混合均勾，制成外层混合料；
[0022](4)将内层生料作为母材，将外层混合料粘附在内层生料上，制成成品生料，粘附过程中喷入占外层混合料质量3%?6%的雾化水;成品生料中的外层混合料的体积为成品生料球体积的20 %?40 % ;
[0023]如果要制成颗粒状，将内层生料球作为母球，放置于盘式造粒机内，同时在盘式造粒机内添加外层混合料，并喷入占外层混合料质量3 %?5 %的雾化水，与母球一起滚制成成品生料球。
[0024]如果要制成板状，将内层生料板作为母板，在母板各面上通过一定速度抛撒外层混合料，并喷入占外层混合料质量3%?6%的雾化水，外层混合料与母板一起结合制成品生料板。
[0025](5)将步骤(4)制备的成品生料，首先在400?450 °C焙烧10?15分钟，然后温度升至900°C-1050°C下焙烧20分钟?40分钟，然后自然冷却至室温，即制成轻质高强度赤泥保温材料。
[0026]本发明以赤泥和其它工业废料为主要原料制备，原料易得，且成本低，达到了废物无害化、资源化利用的目的，具有极大的经济价值和社会价值。制备过程简单，制备的轻质高强度保温材料具有比重小、强度高、保温效果好、稳定性好的特点，经测试密度低于500kg/m3，抗折强度可达6.5MPa以上，抗压强度可达7.5MPa以上。作为钢包覆盖剂使用，粒度可调，由于质轻加入时无钢水飞溅，作业环境良好，铺展性好，能迅速全面覆盖钢水，加入时无灰尘飞扬，不侵蚀包衬，不结壳，不污染环境;绝热保温效果好，钢水温降小于0.4°C/分钟;还具有良好的吸收钢水中夹杂物的能力。
【附图说明】
[0027]图1是本发明制备的轻质高强度赤泥保温颗粒的实物图片。
【具体实施方式】
[0028]实施例1
[0029](I)将拜尔法赤泥自然堆放干化至含水率为10%，粉碎。
[0030](2)按体积份3份、10份和2份的比例称取干化赤泥、碳化稻壳和木质素，一起放入搅拌机内混合均匀，采用挤压式成球机造粒制成内层生料球。内层生料球粒径可根据实际需要确定。
[0031 ] (3)按重量份2份、2份和2份的比例称取干化赤泥、空心玻璃微珠和膨润土，一起放入搅拌机内混合均匀，制成外层混合料。
[0032](4)将内层生料球作为母球，放置于盘式造粒机内，同时在盘式造粒机内添加外层混合料，并喷入占外层混合料质量6%的雾化水，与母球一起滚制成成品生料球。成品生料中的外层混合料的体积为成品生料球体积的20%。
[0033 ] (5)将步骤(4)制备的成品生料球放置于普通回转窑中，首先在400?450 °C焙烧1分钟，然后温度升至1050°C下焙烧20分钟，然后自然冷却至室温，即制成轻质高强度赤泥保温颗粒。
[0034]本实施例制备的赤泥保温颗粒如图1所示，粒径为2-4mm。其堆积密度为320.5kg/m3，抗折强度为6.5MPa，抗压强度为7.5MPa。
[0035]实施例2
[0036](I)将拜尔法赤泥自然堆放干化至含水率为15%，粉碎；
[0037](2)按体积份5份、6份和I份的比例称取干化赤泥、碳化稻壳和木质素，一起放入搅拌机内混合均匀，通过用压力机(油压机)及相应模具压制成内层生料板。
[0038](3)按重量份4份、I份和I份的比例称取干化赤泥、空心玻璃微珠和膨润土，一起放入搅拌机内混合均匀，制成外层混合料。膨润土为钠基膨润土。空心玻璃微珠的粒径小于10微米。
[0039](4)将内层生料板作为母板，通过离心甩料等方式以一定速度将外层混合料抛撒在母板各面上，并喷入占外层混合料质量3%的雾化水，母板可以按一定速度转动，使母板各面均匀粘附外层混合料，制成品生料板。成品生料中的外层混合料的体积为成品生料球体积的40%。
[0040](5)将步骤(4)制备的成品生料板放置于普通回转窑中，首先在400?450 V焙烧15分钟，然后温度升至900 V下焙烧40分钟，然后自然冷却至室温，即制成轻质高强度赤泥保温板。
[0041 ]本实施例制备的赤泥保温板，其堆积密度为500kg/m3，抗折强度为7.65MPa，抗压强度为8.85MPa。
[0042]实施例3
[0043](I)将烧结法赤泥自然堆放干化至含水率为12%，粉碎。
[0044](2)按体积份4份、8份和1.5份的比例称取干化赤泥、碳化稻壳和木质素，一起放入搅拌机内混合均匀，采用挤压式成球机造粒制成内层生料球。内层生料球粒径可根据实际需要确定。
[0045](3)按重量份3份、1.5份和1.5份的比例称取干化赤泥、空心玻璃微珠和膨润土，一起放入搅拌机内混合均匀，制成外层混合料。
[0046](4)将内层生料球作为母球，放置于盘式造粒机内，同时在盘式造粒机内添加外层混合料，并喷入占外层混合料质量4.5%的雾化水，与母球一起滚制成成品生料球。成品生料中的外层混合料的体积为成品生料球体积的30%。
[0047](5)将步骤(4)制备的成品生料球放置于普通回转窑中，首先在400?450 °C焙烧12分钟，然后温度升至100tC下焙烧30分钟，然后自然冷却至室温，即制成轻质高强度赤泥保温颗粒。
[0048]本实施例制备的赤泥保温颗粒，其堆积密度为410kg/m3，抗折强度为7.05MPa，抗压强度为7.9MPa。
[0049]实施例4
[0050](I)将拜尔法赤泥自然堆放干化至含水率为15%，粉碎。
[0051](2)按体积份5份、9份、I份和I份的比例称取干化赤泥、碳化稻壳、木质素和粉煤灰，一起放入搅拌机内混合均匀，通过用压力机(油压机)及相应模具压制成内层生料板。岩棉。
[0052](3)按重量份2份、I份、I份和2份的比例称取干化赤泥、空心玻璃微珠、膨润土和固定碳，一起放入搅拌机内混合均勾，制成外层混合料。
[0053](4)将内层生料板作为母板，通过离心甩料等方式以一定速度将外层混合料抛撒在母板各面上，并喷入占外层混合料质量3%的雾化水，母板可以按一定速度转动，使母板各面均匀粘附外层混合料，制成品生料板。成品生料中的外层混合料的体积为成品生料球体积的25%。
[0054](5)将步骤(4)制备的成品生料板放置于普通回转窑中，首先在400?450 V焙烧11分钟，然后温度升至950 V下焙烧35分钟，然后自然冷却至室温，即制成轻质高强度赤泥保温板。
[0055]本实施例制备的赤泥保温板，其堆积密度为352kg/m3，抗折强度为6.85MPa，抗压强度为8.05MPa。
[0056]实施例5
[0057](I)将烧结法赤泥自然堆放干化至含水率为12%，粉碎。
[0058](2)按体积份3份、6份、2份和2份的比例称取干化赤泥、碳化稻壳、木质素和岩棉，一起放入搅拌机内混合均匀，采用挤压式成球机造粒制成内层生料球。内层生料球粒径可根据实际需要确定。
[0059](3)按重量份4份、2份、2份和I份的比例称取干化赤泥、空心玻璃微珠、膨润土和高炉渣(粉碎)，一起放入搅拌机内混合均匀，制成外层混合料。
[0060](4)将内层生料球作为母球，放置于盘式造粒机内，同时在盘式造粒机内添加外层混合料，并喷入占外层混合料质量4%的雾化水，与母球一起滚制成成品生料球。成品生料中的外层混合料的体积为成品生料球体积的35%。
[0061 ] (5)将步骤(4)制备的成品生料球放置于普通回转窑中，首先在400?450 °C焙烧13分钟，然后温度升至1050°C下焙烧20分钟，然后自然冷却至室温，即制成轻质高强度赤泥保温颗粒。
[0062]本实施例制备的赤泥保温板，其堆积密度为410kg/m3，抗折强度为7.15MPa，抗压强度为8.2MPa。
[0063]实施例6
[0064](I)将拜尔法赤泥自然堆放干化至含水率为10%，粉碎。
[0065](2)按体积份4份、7份、1.5份和1.5份的比例称取干化赤泥、碳化稻壳、木质素和岩棉，一起放入搅拌机内混合均匀，采用挤压式成球机造粒制成内层生料球。内层生料球粒径可根据实际需要确定。
[0066](3)按重量份3份、1.5份、1.5份和1.5份的比例称取干化赤泥、空心玻璃微珠、膨润土和粉煤灰，一起放入搅拌机内混合均勾，制成外层混合料。
[0067](4)将内层生料球作为母球，放置于盘式造粒机内，同时在盘式造粒机内添加外层混合料，并喷入占外层混合料质量6%的雾化水，与母球一起滚制成成品生料球。成品生料中的外层混合料的体积为成品生料球体积的30%。
[0068](5)将步骤(4)制备的成品生料球放置于普通回转窑中，首先在400?450 °C焙烧14分钟，然后温度升至100tC下焙烧30分钟，然后自然冷却至室温，即制成轻质高强度赤泥保温颗粒。
[0069]本实施例制备的赤泥保温板，其堆积密度为435kg/m3，抗折强度为7.35MPa，抗压强度为8.5MPa。
【主权项】
1.一种轻质高强度赤泥保温材料，其特征是:包括内层和外层，外层包裹在内层表面且与内层结合在一起；内层包括以下体积份的原料:赤泥3?5份、碳化稻壳6?10份和木质素I?2份;外层包括以下重量份的原料:赤泥2?4份、空心玻璃微珠I?2份和膨润土 I?2份。2.根据权利要求1所述的轻质高强度赤泥保温材料，其特征是，所述外层的体积占比为20%?40%。3.根据权利要求1所述的轻质高强度赤泥保温材料，其特征是，所述赤泥含水率为10%-15%。4.根据权利要求1所述的轻质高强度赤泥保温材料，其特征是，所述内层中还包括I?2体积份的粉煤灰或岩棉。5.根据权利要求1所述的轻质高强度赤泥保温材料，其特征是，所述外层中还包括I?2重量份的固定碳或高炉渣。6.根据权利要求1所述的轻质高强度赤泥保温材料，其特征是，所述空心玻璃微珠的粒径小于10微米。7.—种权利要求1所述轻质高强度赤泥保温材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤: (1)将赤泥自然堆放干化至含水率为10%-15%; (2)按体积份3?5份、6?10份和I?2份的比例称取赤泥、碳化稻壳和木质素，一起搅拌混合均匀，通过挤压制成内层生料； (3 )按重量份2?4份、I?2份和I?2份的比例称取赤泥、空心玻璃微珠和膨润土，一起搅拌混合均匀，制成外层混合料； (4)将内层生料作为母材，将外层混合料粘附在内层生料上，制成成品生料，粘附过程中喷入占外层混合料质量3%?6%的雾化水;成品生料中的外层混合料的体积为成品生料球体积的20%?40%; (5 )将步骤(4 )制备的成品生料，首先在400?450 0C焙烧1?15分钟，然后温度升至900°C-1050°C下焙烧20分钟?40分钟，然后自然冷却至室温，即制成轻质高强度赤泥保温材料。
【文档编号】C04B24/24GK105967539SQ201610290008
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】张玉宝
【申请人】淄博万方窑炉工程有限责任公司