專利名稱：將鋁渣灰資源化利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將鋁渣灰資源化利用制成耐火材料的原料，另將上述耐火材料的原料再與其它原料配比而制成陶瓷濾料的方法。
背景技術(shù)：
鋁是地殼中存量最豐富的金屬元素，性極活潑，在自然界中并不以金屬的狀態(tài)存在，直到十九世紀鋁金屬提煉技術(shù)的出現(xiàn)，鋁金屬的應(yīng)用才逐漸開始，而到目前為止已成為用量僅次于鐵的金屬，且持續(xù)增加當中。
鋁為高活性的金屬，因此再生鋁廠煉鋁過程中，易有氧化浮渣的產(chǎn)生；此種浮渣移除冷卻后稱為煉鋁爐渣，簡稱鋁渣。煉鋁除去鋁渣的過程中，部分的金屬鋁會夾雜其中；故一般處理鋁渣的方式乃是將其中之殘留金屬鋁予以分選回收，分選剩余之物便將之拋棄。此被拋棄之物，稱之為鋁渣灰。鋁渣灰的化學(xué)成分主要以氧化鋁、氧化硅、氧化鈉、氧化鐵、氧化鎂及氧化鈣為主，其各成分的比例隨著各廠家的原料及操作條件不同而略有變化，典型的鋁渣灰成分為三氧化二鋁(Al2O3)，二氧化硅(SiO2)，氧化納(Na2O)，三氧化二鐵(Fe2O3)，氧化鎂(MgO)，氧化鈣(CaO)。而鋁渣灰顆粒大小亦隨著各廠家篩選作業(yè)條件不同而異，通常在20篩目以下。
至于陶瓷濾料，其以耐腐蝕、耐高溫、機械強度大、孔隙率高、液體流態(tài)好、產(chǎn)品無溶出物不使液體受二次污染、易清洗等優(yōu)點而被廣泛用于水處理、酒類凈化、食用油等的過濾多種行業(yè)，可取代棉織物、塑料、金屬網(wǎng)以及不規(guī)則粒狀填料(沙、碎石、礦渣)等，是國際市場上頗為時興的產(chǎn)品。
但目前制造陶瓷濾料，均采用全新的鋁原料，尚無法利用廢棄資源進行再生。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，將鋁渣灰廢棄物制成耐火材料的原料；進一步研磨上述原料并添加配料制成陶瓷濾料，以達到鋁渣灰資源化廢物利用的目的。
本發(fā)明根據(jù)鋁渣灰鋁含量高與耐火材料的原料化學(xué)成分接近的特點，利用此特性將其制成耐火材料的原料。本發(fā)明的基本步驟為a、以鋁渣灰為原料；b、進行高溫煅燒(Calcination)、安定化；
c、制成耐火材料的原料。
利用上述步驟，不僅可以將鋁渣灰充分資源化再利用，解決鋁渣灰處理的問題；而且可以提高鋁渣灰的附加價值及有效減少制造耐火材料原料折資源及能源的浪費。
上述步驟所制成的耐火材料的原料為α氧化鋁(α-Al2O3)，將α氧化鋁再與其它原料配比經(jīng)燒制后，將可制成陶瓷濾料，其后續(xù)步驟為d、研磨α氧化鋁(α-Al2O3)；e、添加配料如粘結(jié)劑、成孔劑、助熔劑、穩(wěn)定劑、添加劑等；f、混煉；g、成型陶瓷濾料胚形；h、干燥陶瓷濾料胚形；i、燒成；j、降溫；k、完成成品。
施予上述后續(xù)步驟，可以提高鋁渣灰的附加價值，并使陶瓷濾材(或耐火材料)完全不需依賴全新的原料制造，避免資源及能源的浪費。
通過本發(fā)明，原先視為廢棄物的鋁渣灰，可有效資源化再利用，進而轉(zhuǎn)制成高單價的陶瓷濾料。

圖1是本發(fā)明的基本步驟流程圖。
圖2是鋁渣灰以1300℃煅燒經(jīng)X光繞射分析結(jié)果。
圖3是為鋁渣灰800℃至1500℃煅燒經(jīng)X光繞射分析結(jié)果圖。
圖4是本發(fā)明制作陶瓷濾料的流程圖。
圖5是本發(fā)明制作陶瓷濾料時的原料成分比例圖表。
具體實施方式參閱圖1，本發(fā)明的基本步驟是a、以鋁渣灰為原料；b、進行高溫煅燒(Calcination)、安定化；c、制成耐火材料的原料。
上述步驟中，主要是利用高溫窯爐將鋁渣灰高溫煅燒(Calcination)，使其轉(zhuǎn)變成為主要成分為氧化鋁(礦物結(jié)晶相為剛玉)的材料，以作為耐火材料的原料使用。煅燒中，影響資源化再利用的氮化鋁(AlN)及碳化鋁(Al4C3)將趨于安定。
前述的高溫煅燒，其溫度范圍是自800℃至1800℃。
又上述的鋁渣灰是指煉鋁爐渣分選回收金屬鋁后的剩余物或是煉鋁爐渣經(jīng)粉碎研磨過程所得細顆粒。
根據(jù)上述方法煅燒至800℃后的鋁渣灰材料，從其X光繞射分析(XRD)的結(jié)果便可看出有明顯的剛玉結(jié)晶相產(chǎn)生，圖2所示即為鋁渣灰1300℃煅燒經(jīng)X光繞射分析結(jié)果，圖中X軸及Y軸是表示X光照射角度及強度；上述剛玉結(jié)晶相隨著煅燒的溫度越高而越明顯；圖3為鋁渣灰800℃至1500℃煅燒經(jīng)X光繞射分析結(jié)果的堆棧圖。因此控制鋁渣灰煅燒的溫度，所制得的原料是可配合不同等級耐火材料應(yīng)用的需要，此所稱的耐火材料包括耐火磚、耐火泥、澆注料等定型及不定型耐火材料；又所稱耐火材料的原料是指耐火材料制造過程中的添加物者。
煅燒過程中，影響其資源化再利用的氮化鋁(AlN)及碳化鋁(Al4C3)將趨于安定，其反應(yīng)式如下
通過上述方法，可有效解決鋁渣灰廢棄物處理的問題并創(chuàng)造更高的經(jīng)濟價值，且可節(jié)省生產(chǎn)耐火材料能源及避免資源的浪費。
上述的步驟，已使鋁渣灰具備資源化再利用的價值，其為本發(fā)明實施的基本步驟。鋁渣灰經(jīng)煅燒處理，將形成α氧化鋁，煅燒后的鋁渣灰為α氧化鋁(α-Al2O3)，其外觀為淡黃色粉狀，其主要成分為二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、三氧化二鐵(Fe2O3)、氧化鈣(CaO)及其它微量元素。
如果利用上述基本步驟，再配合其它步驟，則將另有其它資源化的效果，下述的實施例即為在基本步驟之后，另施予接續(xù)步驟而制造陶瓷濾料的方法。
參閱圖4，前述之接續(xù)步驟為d、研磨α氧化鋁(α-Al2O3)研磨α氧化鋁，其顆粒大小為250目至800目之間，顆粒大小依所需陶瓷濾料成品的孔徑而定，以α氧化鋁做為主料，可保證陶瓷濾料的強度與耐高溫等性能。
e、添加配料如粘結(jié)劑、成孔劑、助熔劑、穩(wěn)定劑添加劑等其中粘結(jié)劑為黑粘土又稱秋土、紫木節(jié)，其成分為二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、三氧化二鐵(Fe2O3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鉀(K2O)、三氧化二鐵(Fe2O3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鉀(K2O)、氧化納(Na2O)及其它微量元素，通過該成份可獲取成型性能，使半成品有一定的機械強度，便于搬運、燒制。成孔劑則為木炭粉，其成分為碳及其它微量元素，通過該成份可使濾料內(nèi)氣孔均勻、微子吸附力大。助熔劑為長石，其成分為二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、三氧化二鐵(Fe2O3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鉀(K2O)、氧化納(Na2O)及其它微量元素，通過該成份使燒制溫度降低，以及成品有足夠的強度防止成品有溶出物。穩(wěn)定劑為硅酸鋯，其成分為二氧化硅(SiO2)、二氧化鋯(ZrO2)，通過該成份增加陶瓷濾料制品的化學(xué)穩(wěn)定性。除上述添加物外，另以燒滑石作為添加劑，燒滑石的成分為二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、三氧化二鐵(Fe2O3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鉀(K2O)、氧化納(Na2O)等。
f、混煉將研磨后的α氧化鋁與配料混煉。
g、成型陶瓷濾料胚形；依所需形狀成形陶瓷濾料胚形，例如管狀、柱狀、板狀、粒狀等，原料水分為≤2％，成型水分(5％糊精C6H10O5水溶液)則為12％～15％(依制程度不同而有差異)。
h、干燥陶瓷濾料胚形干燥溫度介于300～350℃，干燥后半成品的水分為1％～2％。
i、燒成燒成溫度為1240～1280℃，燒成時間為8小時，其中保溫2小時。
j、降溫使燒成后半成品降至常溫。
k、完成成品。
在上述e、f步驟中，每一原料所含化學(xué)成分的比例如圖5所示。該比例依原料來源的不同，會存有差異。
此外，在上述第e、f步驟中，各原料于混合時，其較佳的比例為鋁渣灰74.8％，黑粘土9.4％，木炭粉4.7％，長石5.6％，硅酸鋯1.8％，燒滑石3.7％。此配比僅為本發(fā)明之較佳比例，并非為本發(fā)明唯一可行之比例。
權(quán)利要求
1.一種將鋁渣灰資源化利用的方法，其特征在于其主要步驟是a、以鋁渣灰為原料；b、進行高溫煅燒(Calcination)與安定化；c、制成耐火材料的原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將鋁渣灰資源化利用的方法，其特征在于所述煅燒溫度范圍為800℃至1800℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將鋁渣灰資源化利用的方法，其特征在于其中所稱安定化為利用高溫煅燒的方法改變其氮化鋁(AlN)及碳化鋁(Al4C3)的特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將鋁渣灰資源化利用的方法，其特征在于其中所稱耐火材料所需的原料系為α氧化鋁(α-Al2O3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的將鋁渣灰資源化利用的方法，其特征在于其另包括下列步驟d、研磨α氧化鋁；e、添加配料如粘結(jié)劑、成孔劑、助熔劑、穩(wěn)定劑、添加劑等；f、混煉；g、成型陶瓷濾料胚形；h、干燥陶瓷濾料胚形；i、燒成；j、降溫；k、完成成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的將鋁渣灰資源化利用的方法，其特征在于所添加配料中粘結(jié)劑為黑粘土，成孔劑為木炭粉，助熔劑為長石，穩(wěn)定劑為硅酸鋯，另有添加劑燒滑石，各原料的比例為鋁渣灰74.8％，黑粘土9.4％，木炭粉4.7％，長石5.6％，硅酸鋯1.8％，燒滑石3.7％。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的將鋁渣灰資源化利用的方法，其特征在于所述α氧化鋁的研磨顆粒大小為250目至800目之間。
全文摘要
本發(fā)明是一種將鋁渣灰資源化利用的方法，主要是將煉鋁爐渣分選回收金屬鋁后剩余的鋁渣灰廢棄物進行煅燒(Calcination)，制成耐火材料的原料，以達成鋁渣灰資源化的目的；另進一步研磨上述原料，并添加配料而燒制成高單價的陶瓷濾料。本發(fā)明既解決鋁渣灰處理的問題，又有效減少了制造耐火材料的原料及陶瓷濾料中的資源和能源浪費，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值和社會效益。
文檔編號B09B3/00GK1541782SQ20031011404
公開日2004年11月3日 申請日期2003年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月8日
發(fā)明者蔡順元 申請人:隆杰環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?