[go: up one dir, main page]

RU2787859C1 - Способ приготовления огнестойкого материала из титаната алюминия с использованием промышленного алюминиевого шлака и титанового шлака - Google Patents

Способ приготовления огнестойкого материала из титаната алюминия с использованием промышленного алюминиевого шлака и титанового шлака Download PDF

Info

Publication number
RU2787859C1
RU2787859C1 RU2021123263A RU2021123263A RU2787859C1 RU 2787859 C1 RU2787859 C1 RU 2787859C1 RU 2021123263 A RU2021123263 A RU 2021123263A RU 2021123263 A RU2021123263 A RU 2021123263A RU 2787859 C1 RU2787859 C1 RU 2787859C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
slag
industrial
titanium
fire
Prior art date
Application number
RU2021123263A
Other languages
English (en)
Inventor
Ло Сюйдун
Чжао Цзялян
Ци Дабинь
Ци Синь
Мань Ижань
Хоу Циндун
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет"
Ляонинский университет науки и технологий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет", Ляонинский университет науки и технологий filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2787859C1 publication Critical patent/RU2787859C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к производству огнестойкого материала из титаната алюминия, обладающего хорошей прочностью на изгиб и термостойкостью, который может быть использован в цементной, керамической и металлургической промышленности. В качестве сырья для данного изобретения использует промышленный алюминиевый шлак и промышленный титановый шлак. Смешивают 70-90 мас.% алюминиевого шлака, содержащего 55-75 мас.% оксида алюминия и 5-20 мас.% оксида магния, и 10-30 мас.% порошка промышленного титанового шлака с содержанием оксида титана 60-80 мас.%, прессуют смесь в гранулы диаметром 9-15 мм и обжигают в вертикальной печи при 1300-1550°С. Оксид магния, присутствующий в промышленном алюминиевом шлаке, растворяется в кристаллической решетке титаната алюминия с образованием твердого раствора титаната алюминия, который может ингибировать разложение титаната алюминия при низкой температуре и улучшить его стойкость к тепловому удару. Благодаря изобретению можно комплексно использовать ресурсы оксида алюминия и диоксида титана промышленных отходов, осуществить утилизацию отходов, снизить производственные издержки. 1 з.п. ф-лы, 3 пр., 1 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относится к области огнеупоров и, в частности, к способу приготовления огнестойкого материала из титаната алюминия с использованием промышленного алюминиевого шлака и титанового шлака.
Химический состав промышленного алюминиевого шлака базируется на оксиде алюминия в качестве основного компонента и магнезии, диоксиде кремния и др. в качестве вторичных компонентов, в основном образующихся при процессе производства алюминия, электролитического оксида алюминия, литья алюминия под давлением и рециркулировании алюминия. Среди этих процессов плавка и литье являются незаменимыми. При производстве этих процессов получают большое количество алюминиевого шлака. В настоящее время обращение алюминиевого шлака в основном выражается в его накоплении. Отработанный шлак занимает значительные площади на поверхности земли: свалки и участки скопления алюминиевого шлака являются небезопасными для здоровья. Отработанный алюминиевый шлак вступает в реакцию с водой, в результате чего образуются легковоспламеняющиеся и взрывоопасные газы, такие как водород.
В то же время, отработанный шлак ведет к образованию токсичных газов, таких как аммиак, которые загрязняют воздух. Токсичные ионы металлов алюминиевого шлака попадают в грунтовые воды, загрязняют водные ресурсы и разрушают природную среду. В патенте CN1541782 A [заявка CN200310114041 от 08.11.2003, опуб. 03.11.2004], раскрывающем способ использования золы алюминиевого шлака, прокаливают отходы золошлаков алюминия, оставшиеся после плавки, сортируют для извлечения металлического алюминия с получением сырья для огнеупорного материала и для производства фильтрующего керамического материала с высокой удельной ценой. Это позволяет не только решить проблему золоочистки алюминиевых шлаков, но и эффективно уменьшить отходы и энергозатраты при получении сырья для производства огнеупорных материалов и керамических фильтрующих материалов.
В патенте CN102584297 A [заявка CN201210050820 от 01.03.2012, опубл. 18.07.2012] раскрывается способ получения огнестойкого материала из углеродно-хромового шлака или титанового шлака в металлургической печи, включающий следующие стадии: измельчение в шаровой мельнице, дозирование, перетирание, литье, сушку и спекание. Способ решает проблему загрязнения окружающей среды углеродистым хромовым шлаком и титановым шлаком, а комплексное использование металлургического печного шлака осуществляется путем преобразования хрома с высокой валентностью в хром с низкой валентностью путем высокотемпературного спекания и полного затвердевания.
Промышленный титановый шлак - промышленные отходы, образующиеся при выплавке и разработке титановых ресурсов. Из-за ограничений технологии выплавки и выработки сырья, большое количество промышленного титанового шлака накапливается в огромных объемах, занимая большие площади земли. Накопленный промышленный титановый шлак не только загрязняет окружающую среду, но и влечет за собой растрачивание минеральных ресурсов и одновременно приводит к неразумному использованию основного химического компонента диоксида титана в титановом шлаке.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является исключение недостатков существующего способа и получение огнестойкого материала из титаната алюминия с использованием промышленного алюминиевого шлака и титанового шлака, благодаря чему источники промышленного алюминиевого шлака и промышленного титанового шлака могут быть эффективно и всесторонне использованы. Это поможет сократить ресурсы, затраты на производство и упростить процесс подготовки. При этом полученный огнестойкий материал из титаната алюминия обладает хорошей прочностью на изгиб и термостойкостью, и удовлетворяет требованиям в высокотемпературных областях производства цемента и керамики, а также металлургии.
Способ приготовления огнестойкого материала из титаната алюминия с использованием промышленного алюминиевого шлака и титанового шлака, отличается тем, что включает следующие стадии:
помещают 70 ÷ 90 мас.% порошка промышленного алюминиевого шлака и 10÷30 мас.% порошка промышленного титанового шлака в смеситель на 1÷3 часа для получения смеси;
прессуют смесь в гранулы диаметром 9÷15 мм при 2÷10 МПа с помощью брикетировочной машины;
помещают полученные гранулы в вертикальную печь при 1300÷1550 ºС на 3÷8 часов и затем естественным образом охлаждают в печи для получения огнестойкого материала из титаната алюминия.
Перед приготовлением смеси размер частиц порошка промышленного алюминиевого шлака составляет 20-90 мкм, и размер частиц порошка промышленного титанового шлака составляет 20-90 мкм. Перед приготовлением смеси, содержание оксида алюминия в химическом составе порошка промышленного алюминиевого шлака составляет 55÷75 мас.%, содержание оксида магния составляет 5÷20 мас.%. и содержание диоксида титана в химическом составе порошка промышленного титанового шлака составляет 60÷80 мас.%.
По сравнению с существующим способом преимуществами настоящего изобретения являются:
1) В изобретении используется промышленный алюминиевый шлак и промышленный титановый шлак в качестве сырья. Это поможет сократить проблемы, связанные с бесконтрольным накоплением шлака промышленных отходов и оккупацией плодородных земель. Использование изобретения также поможет защитить земельные и водные ресурсы и решить проблему загрязнения окружающей среды. В частности, это приведет к снижению потерь ценных стратегических источников оксида алюминия и диоксида титана. Способ также позволит преобразовать оксид алюминия и диоксид титана в огнеупорные материалы с хорошей прочностью на изгиб и термостойкостью, являющиеся высокоценными ресурсами, а также извлечь очень важные экологические и экономические преимущества.
2) Этот способ позволяет изготовить алюмотитанатные огнеупоры с широким ассортиментом сырья, низкими ценами, упрощенным технологическим производством, что, в свою очередь, приводит к снижению себестоимости производства, реализации устойчивого развития предприятия и обеспечению добавленной стоимости продукта.
3) В изобретении используется промышленный алюминиевый шлак и промышленный титановый шлак малых размеров, которые обладают высокой реакционной активностью, обеспечивают энергию для реакционного спекания, снижают температуру спекания и время выдержки, уменьшают количество используемого предприятием топлива и, таким образом, снижают себестоимость производства предприятия.
4) Во время процесса реакционного спекания часть двуокиси титана вступает в реакцию с окисью алюминия с образованием титаната алюминия, а другая часть двуокиси титана образует легкоплавкую жидкую фазу при высокой температуре, которая возникает на границе структуры между частицами, действует как связующее вещество и препятствует аномальному росту структур.
5) Присутствующий в промышленном алюминиевом шлаке оксид магния может быть растворен в кристаллической решетке титаната алюминия с образованием твердого раствора титаната алюминия, который ингибирует разложение титаната алюминия при низкой температуре и улучшает его стойкость к тепловому удару.
Описание чертежей.
На Фигуре представлена диаграмма процесса получения огнестойкого материала из титаната алюминия в варианте осуществления настоящего изобретения, где 1 – промышленный алюминиевый шлак; 2 – промышленный титановый шлак; 3, 4 – смесь; 5 – гранулы; 5 – огнестойкий материал из титаната алюминия; а – взвешивание; б – смешивание; в – гранулирование/прессование ; г – обжиг.
Примеры
В следующих примерах в качестве сырья используют промышленный алюминиевый шлак и промышленный титановый шлак. Химический состав сырья представлен в таблице 1.
Пример 1
900 г порошка промышленного алюминиевого шлака с размером частиц 90 мкм и 100 г порошка промышленного титанового шлака с размером частиц 90 мкм помещают в смеситель на 1 час для получения смеси; затем преобразуют смесь с помощью брикетирующей машины при 5 MПа в гранулы диаметром 9 мм; помещают гранулы в вертикальную печь при 1350 °С на 3 часа и далее естественным образом охлаждают в печи для получения огнестойкого материала из титаната алюминия.
Тугоплавкий титанат алюминия, полученный в этом варианте осуществления, имеет объемную плотность 2,32 г/см3, пористость 26,42 %, прочность на изгиб при нормальной температуре 35 МПа и выдержку на термические удары в 14 раз.
Пример 2
850 г порошка промышленного алюминиевого шлака с размером частиц 50 мкм и 150 г порошка промышленного титанового шлака с размером частиц 55 мкм помещают в смеситель на 2,5 часа для получения смеси; затем преобразуют смесь с помощью брикетирующей машины при 8 МПа в гранулы диаметром 12 мм; помещают гранулы в вертикальную печь при 1400 °С на 4,5 часа и затем естественным образом охлаждают в печи для получения огнестойкого материала из титаната алюминия.
Тугоплавкий титанат алюминия, полученный в этом варианте осуществления, имеет объемную плотность 2,66 г/см3, пористость 20,38 %, прочность на изгиб при нормальной температуре 42 МПа и выдержку на термические удары в 11 раз.
Пример 3
750 г порошка промышленного алюминиевого шлака с размером частиц 25 мкм и 250 г порошка промышленного титанового шлака с размером частиц 30 мкм помещают в смеситель на 2 часа для получения смеси; затем преобразуют смесь с помощью брикетирующей машины при 8 МПа в гранулы диаметром 9 мм; помещают гранулы в вертикальную печь при 1450 °С на 3 часа и затем естественным образом охлаждают печь для получения огнестойкого материала из титаната алюминия.
Тугоплавкий титанат алюминия, полученный в этом варианте осуществления, имеет объемную плотность 2,53 г/см3, пористость 25,32%, прочность на изгиб при нормальной температуре 36 МПа и выдержку на термические удары в 12 раз.
Таблица 1 - Химический состав исходных материалов (мас.%)
Состав Al2O3 TiO2 MgO SiO2 Fe2O3 CaO
промышленный алюминиевый шлак 73,66 3,22 13,46 5,26 2,21 2,19
промышленный титановый шлак 8,55 76,89 3,22 5,42 3,41 2,51

Claims (6)

1. Способ приготовления огнестойкого материала из титаната алюминия с использованием промышленного алюминиевого шлака и титанового шлака, состоящий из следующих стадий:
помещают 70÷90 мас.% порошка промышленного алюминиевого шлака и 10÷30 мас.% порошка промышленного титанового шлака в смеситель на 1÷3 часа для получения смеси,
при этом перед приготовлением смеси в химическом составе порошка промышленного титанового шлака содержание оксида алюминия составляет 55÷75 мас.%, содержание оксида магния составляет 5÷20 мас.%, а в химическом составе порошка промышленного титанового шлака содержание диоксида титана составляет 60÷80 мас.%;
прессуют смесь в гранулы диаметром 9÷15 мм при 2÷10 МПа с помощью брикетировочной машины;
помещают полученные гранулы в вертикальную печь при 1300÷1550 °С на 3÷8 часов и затем естественным образом охлаждают в печи для получения огнестойкого материала из титаната алюминия.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед приготовлением смеси размер частиц порошка промышленного алюминиевого шлака составляет 20÷90 мкм и размер частиц порошка титанового шлака составляет 20÷90 мкм.
RU2021123263A 2020-08-05 2021-08-04 Способ приготовления огнестойкого материала из титаната алюминия с использованием промышленного алюминиевого шлака и титанового шлака RU2787859C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010776149 2020-08-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2787859C1 true RU2787859C1 (ru) 2023-01-13

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117923893A (zh) * 2024-03-25 2024-04-26 华北理工大学 一种钛酸铝陶瓷的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1025694A1 (ru) * 1980-12-18 1983-06-30 Ордена Трудового Красного Знамени Центральный Научно-Исследовательский Институт Строительных Конструкций Им.В.А.Кучеренко Сырьева смесь дл изготовлени огнеупорных изделий
CN1417165A (zh) * 2002-12-15 2003-05-14 赵文厚 一种铝铬钛耐火材料
CN101050114A (zh) * 2007-05-22 2007-10-10 福州大学 利用铝型材厂污泥制备钛酸铝材料的原料配方与方法
RU2383578C2 (ru) * 2007-09-18 2010-03-10 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Проппант, способ его получения и способ гидравлического разрыва пласта с использованием полученного проппанта
RU2522876C1 (ru) * 2012-12-03 2014-07-20 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный горный университет" Способ переработки титановых шлаков
RU2634831C2 (ru) * 2013-01-07 2017-11-03 Захтлебен Хеми Гмбх Содержащий титан заполнитель, способ его изготовления, и его применение

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1025694A1 (ru) * 1980-12-18 1983-06-30 Ордена Трудового Красного Знамени Центральный Научно-Исследовательский Институт Строительных Конструкций Им.В.А.Кучеренко Сырьева смесь дл изготовлени огнеупорных изделий
CN1417165A (zh) * 2002-12-15 2003-05-14 赵文厚 一种铝铬钛耐火材料
CN101050114A (zh) * 2007-05-22 2007-10-10 福州大学 利用铝型材厂污泥制备钛酸铝材料的原料配方与方法
RU2383578C2 (ru) * 2007-09-18 2010-03-10 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Проппант, способ его получения и способ гидравлического разрыва пласта с использованием полученного проппанта
RU2522876C1 (ru) * 2012-12-03 2014-07-20 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный горный университет" Способ переработки титановых шлаков
RU2634831C2 (ru) * 2013-01-07 2017-11-03 Захтлебен Хеми Гмбх Содержащий титан заполнитель, способ его изготовления, и его применение

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117923893A (zh) * 2024-03-25 2024-04-26 华北理工大学 一种钛酸铝陶瓷的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Foo et al. Mineralogy and thermal expansion study of mullite-based ceramics synthesized from coal fly ash and aluminum dross industrial wastes
Olgun et al. Development of ceramic tiles from coal fly ash and tincal ore waste
Abyzov Lightweight refractory concrete based on aluminum-magnesium-phosphate binder
CN113735611A (zh) 一种铝灰渣高温自发泡制备低收缩多孔陶瓷的方法
CN101284736A (zh) 炼钢用防粘涂抹料及其制备方法
CN104193368A (zh) 一种rh精炼炉用镁尖晶石砖及其制备方法
CN1974475A (zh) 电熔莫来石的制造方法
CN101792323A (zh) 铝铬锆复合透气砖及其制作方法
CN104788112A (zh) 一种电熔刚玉材料及其生产方法
CN109081697A (zh) 一种制备B4C/SiC复合陶瓷粉的方法
CN106336200B (zh) 一种无机纤维增韧耐火材料及其制备工艺
CN105777159A (zh) 一种利用冶炼铬渣生产大型铜冶炼窑炉衬砖的方法
Chai et al. Fabrication and properties of high-thermal-storage RTO ceramics using bauxite tailings and red mud
JP2001163647A (ja) ごみ焼却灰を用いた人工骨材の製造方法およびこの方法によって得られた人工骨材
JPH0977543A (ja) 人工軽量骨材及びその製造方法
CN110577397A (zh) 一种用废粘土砖生产的高性能粘土砖及其制备方法
RU2787859C1 (ru) Способ приготовления огнестойкого материала из титаната алюминия с использованием промышленного алюминиевого шлака и титанового шлака
CN110204323A (zh) 一种节能型堇青石锆英石复相材料及其制备方法
CN111943696A (zh) 一种利用工业的铝渣和钛渣制备钛酸铝质耐火材料的方法
CN103641125A (zh) 利用工业废渣资源合成高长径比硅灰石的方法
CN115286404B (zh) 一种含钼废液焚烧炉用低铝莫来石浇注料及其制备方法
US5672146A (en) EAF dust treatment
CN102424586A (zh) 一种SiC耐火原料粉体的制备方法
CN106608727A (zh) 玻璃窑蓄热室用合成镁橄榄石格子砖及其制备方法
CN110183212A (zh) 一种中频感应炉炉衬用镁白云石质干打料及其制备方法