[发明专利]冰晶石熔解废旧含锆/铬质耐火材料制备铝基合金的方法

说明书

一种冰晶石熔解废旧含锆/铬质耐火材料制备铝基合金的方法，属于耐火材料回收技术领域。该方法以破碎研磨后的废旧含锆质耐火材料或含铬质耐火材料作为原料，将其溶解在熔融冰晶石熔盐体系中，以金属铝为还原剂，将熔液中的锆或铬元素还原出来，形成铝锆合金或铝铬合金。该方法能够破坏含锆或铬化合物成分稳定，并利用分解后的体系，制备铝基合金，该方法工艺流程短，金属回收率高，铝锆合金/铝铬合金产品附加值大，有利于实现废旧耐火材料的资源化利用。

技术领域

本发明涉及耐火材料回收技术领域，具体涉及一种冰晶石熔解废旧含锆/铬质耐火材料制备铝基合金的方法。

背景技术

耐火材料是冶金行业重要的辅助材料，为高温技术领域提供了重要的基础服务保证。近年来，随着高温工业技术的发展，如高炉炼铁、转炉炼钢、炉外精炼、连续铸钢、铝电解、稀土电解等技术的规模不断扩大、新技术的涌现与推广，加快了热工炉窑上的耐火材料的更新换代。当耐火材料达到一定使用寿命时，也需要将其拆除。在耐火材料的使用过程中，由于耐火材料长期与高温物质接触，会发生化学侵蚀、渗透、扩散和溶解等作用，其化学成分发生改变。这些废旧耐火材料的资源化回收利用具有重要意义。

耐火材料根据其化学矿物质组成进行分类主要有硅质、硅酸铝质、刚玉质、镁质、锆质和铬质耐火材料。近年来，含锆质耐火材料和含铬质耐火材料因其优良的结构性能和热学性能，其生产和使用规模不断增长。

含锆质耐火材料是指含有氧化锆或锆英石的耐火材料，从矿物成分上区分，主要包括锆英石质、锆莫来石质和锆刚玉质耐火材料。以国产锆英石质耐火砖为例，其成分一般含ZrO₂＞60％，SiO₂＞30％，Fe₂O₃＜0.4％。锆莫来石质耐火砖的一般成分为ZrO₂ 5％～30％，Al₂O₃＞70％，Fe₂O₃＜2％。烧结锆刚玉质耐火砖的一般成分为ZrO₂ 10％～20％，Al₂O₃70％～80％，熔铸锆刚玉质耐火砖的一般成分为ZrO₂ 33％～40％，Al₂O₃ 45％～51％，SiO₂10％～16％。含锆质耐火材料的特点是抗渣性强，热膨胀率小，热导率随温度的升高而降低，荷重软化点高，耐磨强度大，抗热稳定性好，已成为各种工业领域中的重要耐火材料。比如锆英石质耐火材料在冶金工业中广泛应用于砌筑脱气用盛钢桶内衬，不锈钢盛钢桶内衬，连铸盛钢桶内衬、铸口砖、塞头砖、袖砖以及高温感应电炉炉衬等。另外，还可以用于玻璃炉窑与玻璃液直接接触之处和上部结构以及用作电熔锆刚玉砖与硅砖之间的隔离砖。熔铸锆刚玉耐火材料制品是用于直接与金属液和熔渣接触处抵抗侵蚀的良好材料，是玻璃炉窑受侵蚀最严重的关键部分不可缺少的材料。

含铬质耐火材料具有优良的热稳定性，较高的耐火度和荷重软化温度，对碱性和酸性炉渣都有较强的抵抗能力。含铬质耐火材料在钢铁、水泥、有色金属冶炼、玻璃等工业中都有广泛的应用。含铬质耐火材料主要包括镁铬系、铝铬系和高铬系耐火材料。在镁铬系中，常见的镁铬质耐火砖主要成分为MgO 55％～80％，Cr₂O₃ 8％～20％，铬镁质耐火砖中MgO 25％～55％，Cr₂O₃ 18％～30％，铬质耐火砖中Cr₂O₃≥25％，MgO≤25％。在铝铬系中，铝铬耐火砖中Cr₂O₃ 3％～15％，Al₂O₃ 65％～80％，在高铬系中，高铬耐火砖中Cr₂O₃≥86％。含铬质耐火材料不同于一般的耐火材料，其含有对人体和环境有巨大危害的Cr，若不对废弃的含铬耐火材料进行有效处置，随意堆放将会造成周边的水、土壤，危害人身健康。