鋁灰生產工藝流程及其優點

鋁灰是電解鋁或鑄鋁生產過程中產生的熔渣冷卻后的產物。其主要成分為金屬鋁、三氧化鋁、二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂和氧化鐵。鋁灰中含有氧化鋁，可以代替鋁土礦制備棕剛玉。相關論文和專利已在現有技術中發表。然而，由于雜質，尤其是二氧化硅和氧化鐵，需要使用大量鐵屑和碳顆粒來去除這兩種雜質，導致最終棕剛玉中的碳、硅和鐵含量高，氧化鋁含量低導致強度差，產品的硬度和耐磨性。同時，由于鋁灰本身含有游離碳，這部分游離碳在冶煉過程中不會產生還原，但仍以棕剛玉中游離碳的形式存在。棕剛玉用于耐火材料時，這部分游離碳被氧化成氣體，在高溫環境下排出，導致耐火材料起泡，大大降低了耐火材料的耐高溫性和使用壽命。

為了解決現有技術中鋁灰生產棕剛玉時雜質含量高、氧化鋁含量低導致性能差的問題，我們改進了生產棕剛玉的鋁灰處理工藝。經改進方法處理的鋁灰降低了雜質含量，提高了氧化鋁含量。利用鋁灰生產棕剛玉，不僅降低了原材料消耗，節約了能源，而且提高了成品中氧化鋁的含量，降低了硅、鐵、碳的含量，提高了產品的耐磨性、強度和耐高溫性。
生產棕剛玉用鋁灰的改進處理工藝包括以下步驟：

1. 根據重量比，將1份細度小于150目的鋁灰放入2-5份溫度為90-100℃的熱水中，迅速轉移到與外界相連的容器中6-10小時備用；
2. 排空容器中的水，加入與排出水重量相同的90-100℃熱水，浸泡2-14h。浸泡期間水溫保持在90-100℃備用；
3. 在步驟（2）中分離鋁灰后，用水沖洗，然后用真空過濾器過濾并干燥所得鋁灰，即鋁灰處理完成。

注意事項：

1. 在第b步的熱水浸泡過程中，保持攪拌，以確保鋁灰不會沉積在熱水中。
2. 沖洗時水流速度為3-6M/min。
3. 真空過濾機過濾的鋁灰應在80-110℃下干燥，直到含水量小于20%。

在這個過程中，鋁灰被添加到水中。因為其中的氧化鈣與水反應釋放熱量，所以溫度保持在100℃左右。在這種環境中，鋁灰中的微量金屬鋁被氧化成氧化鋁，鋁灰中的氨被溶解在水中并被去除，由氧化鈣和水生成的氫氧化鈣與氧化硅反應生成硅酸鈣，并附著在氫氧化鈣表面。組合后，體積變大，密度變小，然后可以通過沖洗去除，從而降低氧化硅和氧化鈣的含量，這不僅降低了熔煉溫度（1700-1800℃，遠低于常規熔煉2000℃的要求），熔煉時間也相應縮短（約6-8小時），從而降低了能耗。此外，由于雜質氧化硅含量的降低，最終棕剛玉的韌性增加；
同時，在上述溫度條件下放置一段時間后，鋁灰中含有的游離碳可以通過氨排放通道從鋁灰內部逸出，并粘附在鋁灰表面。鋁灰經真空過濾機過濾后，在熔煉過程中成為還原劑，不僅在熔煉過程中不需要添加碳，而且降低了雜質碳的含量，防止了游離碳在高溫下氧化成氣體而產生泡沫現象；適當延長儲存時間，增加攪拌操作，可使游離碳逸出更徹底；由于原鋁灰中氧化硅含量降低，冶煉過程中添加的鐵屑量也相對減少，從而減少了產品棕剛玉中殘留的鐵量，提高了棕剛玉的強度。
在此過程中，真空過濾機過濾的鋁灰需要干燥，使鋁灰在熔煉過程中充分分散而不結塊，使其表面的游離碳充分參與反應，同時使產品棕剛玉中的氧化鋁分布更加均勻；沖洗過程中的水流不應過快，以防止大量游離碳被沖走。實驗表明，水流速度應為3-6M/min。
與現有技術相比，該方法具有以下優點：

1. 由于采用上述方法對鋁灰進行處理和再利用，去除了鋁灰中的氨，防止了設備的腐蝕，鋁灰中的游離碳被轉移并附著在鋁灰表面作為還原劑參與反應，避免了國外碳源的引入，產品中氧化鋁含量提高到96.5%，硅含量提高到0.5%95%，鐵含量提高到0.5%03%，鈦含量提高到1.5%65%，大大提高了棕剛玉的韌性和耐磨性、強度和硬度；
2. 由于鋁灰中雜質的減少，特別是氧化硅和氧化鈣的含量減少，熔煉溫度降低到1700-1800℃，熔煉時間相應縮短（約6-8h），降低了能耗；
3. 通過上述方法，降低了鋁灰中的雜質含量，減少了鐵屑的消耗，并且不消耗額外的碳，這不僅降低了原材料的消耗，而且還降低了成品中的鐵和碳含量，防止了因碳含量高而在高溫下起泡，提高了產品的耐高溫性。