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
技术领域
本发明属于耐火材料领域，具体涉及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。
背景技术
工业铝渣的化学成分是以氧化铝为主要成分，氧化镁、二氧化硅等为次要成分，其主要来源于电解氧化铝生产工艺中和铝材、铝压铸件和再生铝的过程中，其中熔炼和铸造是必不可缺少的关键工序，在此工序中产生大量的铝渣，目前铝渣的处理方式主要以堆积为主,废渣占用大量土地，在堆积填埋时未进行无害处理，废弃的铝渣与水反应形成氢气等易燃爆炸气体，同时也会形成氨气等有毒气体，污染大气空气。在铝渣中有毒的金属离子流入地下水，污染水资源，破坏自然环境。专利“一种将铝渣灰资源化利用的方法（CN200310114041）”将炼铝炉渣分选回收金属铝后剩余的铝渣灰废弃物进行煅烧,制成耐火材料的原料,以达成铝渣灰资源化的目的，并添加配料而烧制成高单价的陶瓷滤料，既解决铝渣灰处理的问题,又有效减少了制造耐火材料的原料及陶瓷滤料中的资源和能源浪费。专利“一种利用冶金炉渣质碳素铬渣或钛渣制备耐火材料的方法（CN201210050820）”将碳素铬渣、钛渣通过球磨、配料、制浆、成型、干燥、煅烧制备耐火材料，既解决了碳素铬渣、钛渣的环境污染的危害，经高温烧结高价铬转化为低价铬，整体固化，又可以综合利用冶金炉渣质。
工业钛渣是钛资源的冶炼和开发过程中所产生的工业废料，由于其矿石原料以及冶炼水平的限制，导致其大量的工业钛渣堆积如山，占用大量的土地资源。堆积的工业钛渣不仅对环境造成了污染，而且对矿产资源造成了严重的浪费，同时使得对钛渣中主要化学成分二氧化钛利用不尽合理。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供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，使工业铝渣和工业钛渣资源能够得到高效的综合利用，减少资源浪费，生产成本低，制备工艺简单，同时，制备的钛酸铝质耐火材料具有一定良好的抗折强度和抗热震性能，能够满足水泥、陶瓷、冶金的高温领域的使用要求。
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，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）以质量百分比计，将70-90%的工业铝渣粉末和10-30%的工业钛渣粉末一同放入混炼机中共磨1-3h，得混合物料；
（2）将混合物料通过压球机，以2-10Mpa，压制成直径为9-15mm的物料球团；
（3）将物料球团放入1300-1550℃的竖窑中煅烧3-8h，后随窑炉自然降温，即得钛酸铝质耐火材料。
所述步骤（1）中工业铝渣粉末的粒度20-90μm，工业钛渣粉末的粒度20-90μm。
所述步骤（1）中工业铝渣粉末的化学成分中，按重量百分比计：Al2O3含量55-75%，MgO含量5-20%，工业钛渣粉末的化学成分中TiO2含量60-80%。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）本发明采用工业铝渣和工业钛渣为原料，其减少工业废渣的随意堆积和占用良好的土地的问题，保护土地资源和水资源，解决生态环境污染问题。特别是减少了宝贵战略资源氧化铝和二氧化钛资源的流失，使其再生为具有良好的抗折强度和抗热震性能的耐火材料，实现资源变废为宝，并且具有十分重要的环保效益和经济效益；2）此法制备钛酸铝质耐火材料，原料的来源广泛和价格低廉，工艺生产简单，使企业生产成本降低，实现企业可持续发展，提供产品的附加值；3）本发明采用小粒度的工业铝渣和工业钛渣，具有较高的反应活性，为反应烧结提供能量，降低烧结温度和保温时间，减少企业燃料的使用量，从而降低企业生产成本；4）在反应烧结过程中，一部分二氧化钛与氧化铝反应形成钛酸铝，另一部分二氧化钛在高温下形成低熔点液相，存在于颗粒间晶界处，起到粘结作用，同时抑制晶粒异常生长；5）在工业铝渣中存在的氧化镁可以固溶到钛酸铝晶格中而形成钛酸铝固溶体，抑制钛酸铝在低温分解，提高其抗热震性能。
附图说明
图1为本发明实施例制备钛酸铝质耐火材料的工艺流程图。
具体实施方式
以下各实施例采用工业铝渣和工业钛渣为原料。其原料化学组成如下表1所示。
表1原料化学组成
实施例1
将900g粒度为90μm的工业铝渣粉末和100g粒度为90μm的工业钛渣粉末一同放入混炼机中共磨1h，得混合物料；将混合物料通过压球机，以5Mpa，压制成直径为9mm的物料球团；将物料球团放入1350℃的竖窑中煅烧3h，后随窑炉自然降温，即得钛酸铝质耐火材料。
本实施例制备的钛酸铝质耐火材料，其体积密度为2.32g/cm3，气孔率为26.42%，常温抗折强度为35MPa，热震次数为14次。
实施例2
将850g粒度为50μm的工业铝渣粉末和150g粒度为55μm的工业钛渣粉末一同放入混炼机中共磨2.5h，得混合物料；将混合物料通过压球机，以8Mpa，压制成直径为12mm的物料球团；将物料球团放入1400℃的竖窑中煅烧4.5h，后随窑炉自然降温，即得钛酸铝质耐火材料。
本实施例制备的钛酸铝质耐火材料，其体积密度为2.66g/cm3，气孔率为20.38%，常温抗折强度为42MPa，热震次数为11次。
实施例3
将750g粒度为25μm的工业铝渣粉末和250g粒度为30μm的工业钛渣粉末一同放入混炼机中共磨2h，得混合物料；将混合物料通过压球机，以8Mpa，压制成直径为9mm的物料球团；将物料球团放入1450℃的竖窑中煅烧3h，后随窑炉自然降温，即得钛酸铝质耐火材料。
本实施例制备的钛酸铝质耐火材料，其体积密度为2.53g/cm3，气孔率为25.32%，常温抗折强度为36MPa，热震次数为12次。
