铝酸钙精炼渣的制备方法及其应用

166 编辑：中冶有色技术网来源：郑州银泰冶金材料有限公司

2024-12-23 16:12:08

权利要求

1.一种铝酸钙精炼渣，其特征在于，其化学成分及其配比为：铝酸钙50～60%，氧化铝10～30%，石灰石5～20%。

2.一种铝酸钙精炼渣的制备方法，根据权利要求1所述的一种铝酸钙精炼渣，其特征在于，包括以下步骤：

S1，预处理废渣，将铝冶炼过程中产生的废渣经过粉碎和筛分，以确保废渣的颗粒大小适合于后续的反应步骤;

S2，混合助熔剂，将废渣与矿物质助熔剂混合，所述矿物质助熔剂为石灰石;

S3，熔融反应，将混合物加入高温反应器中，提高温度至足够高，以促使废渣中的铝酸钙和其他成分发生熔融反应;

S4，冷却和固化，将熔融后的物料缓慢冷却，使其逐渐固化成坚固的铝酸钙精炼渣;

S5，分离和处理，铝酸钙精炼渣在完成固化后，对其进行分离和处理，以分离出铝酸钙;

S6，废弃物处理，对剩余的废渣或废液进行处理，确保其符合环保法规和标准，以减少对环境的不利影响。

3.根据权利要求2所述的一种铝酸钙精炼渣的制备方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：

S2-1，称量和配比，根据生产需求调整配比比例，并按照预定的配比比例测量和称取铝酸钙精炼渣和助熔剂;

S2-2，材料混合，将称量好的铝酸钙精炼渣和助熔剂倒入搅拌设备中，并启动搅拌设备进行搅拌混合;

S2-3，混合时间，根据生产过程和原材料特性，调整搅拌设备的混合时间，以确保均匀混合;

S2-4，质量控制，对混合后的材料进行取样，对其进行质量控制测试，并确保混合后的材料没有大块的矿物质助熔剂未溶解;

S2-5，储存和使用，将混合好的助熔剂储存在合适的容器中，准备在生产过程中使用。

4.根据权利要求3所述的一种铝酸钙精炼渣的制备方法，其特征在于，所述S2-4包括以下步骤：

S2-41，样品采集，从混合后的材料中采集样品，确保样品具有代表性，并对每个样品进行标识;

S2-42，物理测试，对样品进行颗粒大小分析、密度测定以及粘度测量，以确保样品的物理性质符合要求;

S2-43，化学分析，使用化学分析技术对样品进行化学成分分析，以确定铝酸钙精炼渣的具体成分;

S2-44，热性质测试，使用差示扫描量热仪对样品进行热性质测试，以确定材料的热稳定性和反应性;

S4-45，质量控制决策，根据测试结果，做出质量控制决策，对于不符合质量要求的材料，需采取纠正措施。

5.根据权利要求2所述的一种铝酸钙精炼渣的制备方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：

S4-1，设备准备，准备适当的冷却设备，并确保冷却设备的材质和设计适合处理高温材料;

S4-2，熔渣引导，通过管道将熔融的铝酸钙精炼渣从反应容器引导到冷却设备中;

S4-3，控制冷却速率，控制冷却设备的冷却速率，使得铝酸钙精炼渣能够缓慢冷却;

S4-4，监测温度，定期监测冷却设备的冷却速率，以确保冷却过程按计划进行;

S4-5，冷却时间，确保冷却时间足够长，以确保铝酸钙精炼渣完全冷却并达到所需的固化状态。

6.根据权利要求2所述的一种铝酸钙精炼渣的制备方法，其特征在于，所述S4还包括：

S4-6，验证冷却，确保铝酸钙精炼渣已充分冷却，不再处于高温状态;

S4-7，监测固化过程，监测固化过程中的温度和湿度，以确保固化条件符合要求;

S4-8，添加固化剂，根据需要选择固化剂，并将加固化剂添加进铝酸钙精炼渣来加速固化过程;

S4-9，维持环境，在固化过程中，将铝酸钙精炼渣维持在适当的温度和湿度环境，确保固化进程顺利进行。

7.根据权利要求2所述的一种铝酸钙精炼渣的制备方法，其特征在于，所述S5包括以下步骤：

S5-1，碎解和粉碎，将S4中固化的铝酸钙精炼渣进行碎解和粉碎成小颗粒或粉末形式;

S5-2，溶解，将粉碎后的铝酸钙精炼渣与水混合，以将其中的铝酸钙部分溶解出来;

S5-3，离心分离，将混合物通过离心分离过程，分离出溶解的铝酸钙溶液和未溶解的固体残渣;

S5-4，回收铝酸钙，对分离出的铝酸钙溶液进行处理，从而回收铝酸钙溶液中的铝酸钙;

S5-5，测试和存储，对回收的铝酸钙产品进行质量控制测试和分析，确保其符合质量标准，并将符合质量标准的铝酸钙产品进行存储。

8.根据权利要求7所述的一种铝酸钙精炼渣的制备方法，其特征在于，所述S5-4包括以下步骤：

S5-41，调整PH值，如果铝酸钙溶液的pH值不在需要的范围内，需使用酸或碱来调整pH值至所需水平;

S5-42，沉淀反应，将氢氧化钠添加到铝酸钙溶液中，并使其充分混合和反应，从而形成固体的铝酸钙沉淀;

S5-43，沉淀分离，通过离心机对S5-42中的混合溶液进行离心操作，从而将固体的铝酸钙从混合溶液分离;

S5-44，沉淀物洗涤，使用蒸馏水对沉淀物进行洗涤，从而去除沉淀物中的杂质;

S5-45，烘干固化，将S5-44中的沉淀物进行烘干固化，从而获得纯净的铝酸钙固体。

9.一种铝酸钙精炼渣的应用，根据权利要求1-8任意一项所述的一种铝酸钙精炼渣，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，测量和称量，测量要混合的铝酸钙精炼渣和生产过程中的其他原材料的数量，并称量它们以确保正确的比例;

步骤二，混合材料，将铝酸钙精炼渣逐渐加入到生产设备中，同时保持适当的搅拌;

步骤三，监测混合，监测混合过程，确保铝酸钙精炼渣均匀分散在生产过程中;

步骤四，生产监测，在混合后，监测生产过程中的关键参数，确保产品质量和性能不受影响。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及金属冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种铝酸钙精炼渣的制备方法及其应用。

背景技术

[0002]铝冶炼是指从铝矿石中提取纯铝的工业过程。铝冶炼涉及一系列的化学和冶炼操作，以将铝矿石中的氧化铝(通常以氧化铝矿石的形式存在)转化为金属铝，在铝冶炼的过程中，由于化学反应和高温环境，从而导致铝酸钙形成并凝固成为铝酸钙精炼渣，这种废渣中可能含有对环境有害的成分或污染物，如不对其进行净化处理，可能会影响环境和生态系统，基于此，本发明设计了铝酸钙精炼渣制备方法及其应用，以解决上述问题。

发明内容

[0003]1.要解决的技术问题

[0004]本发明的目的在于提供一种铝酸钙精炼渣的制备方法及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005]2.技术方案

[0006]一种铝酸钙精炼渣，其化学成分及其配比为：铝酸钙50～60%，氧化铝10～30%，石灰石5～20%。

[0007]一种铝酸钙精炼渣的制备方法，包括以下步骤：

[0008]S1，预处理废渣，将铝冶炼过程中产生的废渣经过粉碎和筛分，以确保废渣的颗粒大小适合于后续的反应步骤;

[0009]S2，混合助熔剂，将废渣与矿物质助熔剂混合，所述矿物质助熔剂为石灰石;

[0010]S3，熔融反应，将混合物加入高温反应器中，提高温度至足够高，以促使废渣中的铝酸钙和其他成分发生熔融反应;

[0011]S4，冷却和固化，将熔融后的物料缓慢冷却，使其逐渐固化成坚固的铝酸钙精炼渣;

[0012]S5，分离和处理，铝酸钙精炼渣在完成固化后，对其进行分离和处理，以分离出铝酸钙;

[0013]S6，废弃物处理，对剩余的废渣或废液进行处理，确保其符合环保法规和标准，以减少对环境的不利影响。

[0014]优选的，所述S2包括以下步骤：

[0015]S2-1，称量和配比，根据生产需求调整配比比例，并按照预定的配比比例测量和称取铝酸钙精炼渣和助熔剂;

[0016]S2-2，材料混合，将称量好的铝酸钙精炼渣和助熔剂倒入搅拌设备中，并启动搅拌设备进行搅拌混合;

[0017]S2-3，混合时间，根据生产过程和原材料特性，调整搅拌设备的混合时间，以确保均匀混合;

[0018]S2-4，质量控制，对混合后的材料进行取样，对其进行质量控制测试，并确保混合后的材料没有大块的矿物质助熔剂未溶解;

[0019]S2-5，储存和使用，将混合好的助熔剂储存在合适的容器中，准备在生产过程中使用。

[0020]优选的，所述S2-4包括以下步骤：

[0021]S2-41，样品采集，从混合后的材料中采集样品，确保样品具有代表性，并对每个样品进行标识;

[0022]S2-42，物理测试，对样品进行颗粒大小分析、密度测定以及粘度测量，以确保样品的物理性质符合要求;

[0023]S2-43，化学分析，使用化学分析技术对样品进行化学成分分析，以确定铝酸钙精炼渣的具体成分;

[0024]S2-44，热性质测试，使用差示扫描量热仪对样品进行热性质测试，以确定材料的热稳定性和反应性;

[0025]S4-45，质量控制决策，根据测试结果，做出质量控制决策，对于不符合质量要求的材料，需采取纠正措施。

[0026]优选的，所述S4包括以下步骤：

[0027]S4-1，设备准备，准备适当的冷却设备，并确保冷却设备的材质和设计适合处理高温材料;

[0028]S4-2，熔渣引导，通过管道将熔融的铝酸钙精炼渣从反应容器引导到冷却设备中;

[0029]S4-3，控制冷却速率，控制冷却设备的冷却速率，使得铝酸钙精炼渣能够缓慢冷却;

[0030]S4-4，监测温度，定期监测冷却设备的冷却速率，以确保冷却过程按计划进行;

[0031]S4-5，冷却时间，确保冷却时间足够长，以确保铝酸钙精炼渣完全冷却并达到所需的固化状态。

[0032]优选的，所述S4还包括：

[0033]S4-6，验证冷却，确保铝酸钙精炼渣已充分冷却，不再处于高温状态;

[0034]S4-7，监测固化过程，监测固化过程中的温度和湿度，以确保固化条件符合要求;

[0035]S4-8，添加固化剂，根据需要选择固化剂，并将加固化剂添加进铝酸钙精炼渣来加速固化过程;

[0036]S4-9，维持环境，在固化过程中，将铝酸钙精炼渣维持在适当的温度和湿度环境，确保固化进程顺利进行。

[0037]优选的，所述S5包括以下步骤：

[0038]S5-1，碎解和粉碎，将S4中固化的铝酸钙精炼渣进行碎解和粉碎成小颗粒或粉末形式;

[0039]S5-2，溶解，将粉碎后的铝酸钙精炼渣与水混合，以将其中的铝酸钙部分溶解出来;

[0040]S5-3，离心分离，将混合物通过离心分离过程，分离出溶解的铝酸钙溶液和未溶解的固体残渣;

[0041]S5-4，回收铝酸钙，对分离出的铝酸钙溶液进行处理，从而回收铝酸钙溶液中的铝酸钙;

[0042]S5-5，测试和存储，对回收的铝酸钙产品进行质量控制测试和分析，确保其符合质量标准，并将符合质量标准的铝酸钙产品进行存储。

[0043]优选的，所述S5-4包括以下步骤：

[0044]S5-41，调整PH值，如果铝酸钙溶液的pH值不在需要的范围内，需使用酸或碱来调整pH值至所需水平;

[0045]S5-42，沉淀反应，将氢氧化钠添加到铝酸钙溶液中，并使其充分混合和反应，从而形成固体的铝酸钙沉淀;

[0046]S5-43，沉淀分离，通过离心机对S5-42中的混合溶液进行离心操作，从而将固体的铝酸钙从混合溶液分离;

[0047]S5-44，沉淀物洗涤，使用蒸馏水对沉淀物进行洗涤，从而去除沉淀物中的杂质;

[0048]S5-45，烘干固化，将S5-44中的沉淀物进行烘干固化，从而获得纯净的铝酸钙固体。

[0049]一种铝酸钙精炼渣的应用，包括以下步骤：

[0050]步骤一，测量和称量，测量要混合的铝酸钙精炼渣和生产过程中的其他原材料的数量，并称量它们以确保正确的比例;

[0051]步骤二，混合材料，将铝酸钙精炼渣逐渐加入到生产设备中，同时保持适当的搅拌;

[0052]步骤三，监测混合，监测混合过程，确保铝酸钙精炼渣均匀分散在生产过程中;

[0053]步骤四，生产监测，在混合后，监测生产过程中的关键参数，确保产品质量和性能不受影响。

[0054]3.有益效果

[0055]相比于现有技术，本发明的优点在于：

[0056]1)、本发明中，石灰石作为助溶剂可以降低铝酸钙精炼渣的熔点，从而降低所需的加热能量，进而有助于降低能源消耗和生产成本，并且，使用石灰石作为助熔剂可以更有效地分离金属和非金属部分，从而提高金属回收率，同时，石灰石中的钙元素可以与硫形成硫化钙等硫化物，有助于捕获和去除硫化物污染物，改善环境和产品质量。

[0057]2)、本发明中，冷却和固化过程可以将铝酸钙精炼渣转化为坚固的固体，提高其稳定性和持久性，从而有助于长期储存、运输和处理渣体，并且，将渣体固化可以防止其溶解或散落，从而减少对土壤和水体的污染风险，同时，在固化过程中，可以对铝酸钙进行回收，有助于减少资源浪费和提高可持续性。

[0058]3)、本发明中，分离和处理过程可以将铝酸钙等有价值的成分，从废渣中分离出来并回收，从而有助于减少资源浪费和提高可持续性，并且，通过回收有价值的成分，可以降低原材料采购成本，并减少废弃物处理和处置的成本，同时，分离和处理可以去除废渣中的杂质和不需要的成分，从而提高铝酸钙精炼渣的质量和纯度。

附图说明

[0059]图1为本发明的制备流程示意图;

[0060]图2为本发明的S2步骤流程示意图;

[0061]图3为本发明的S4步骤流程示意图;

[0062]图4为本发明的S5步骤流程示意图;

[0063]图5为本发明的应用流程示意图。

具体实施方式

[0064]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0065]在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0066]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0067]实施例1：一种铝酸钙精炼渣，其化学成分及其配比为：铝酸钙50～60%，氧化铝10～30%，石灰石5～20%。

[0068]实施例2：请参阅图1-4，一种铝酸钙精炼渣的制备方法，包括以下步骤：

[0069]S1，预处理废渣，将铝冶炼过程中产生的废渣经过粉碎和筛分，以确保废渣的颗粒大小适合于后续的反应步骤;

[0070]S2，混合助熔剂，将废渣与矿物质助熔剂混合，所述矿物质助熔剂为石灰石，助熔剂的添加有助于降低反应温度和增加反应效率;

[0071]S3，熔融反应，将混合物加入高温反应器中，提高温度至足够高，以促使废渣中的铝酸钙和其他成分发生熔融反应，这个过程需要高温和足够的保持时间，从而确保反应充分进行;

[0072]S4，冷却和固化，将熔融后的物料缓慢冷却，使其逐渐固化成坚固的铝酸钙精炼渣，使用冷却装置来控制冷却速率;

[0073]S5，分离和处理，铝酸钙精炼渣在完成固化后，对其进行分离和处理，以分离出铝酸钙;

[0074]S6，废弃物处理，对剩余的废渣或废液进行处理，确保其符合环保法规和标准，以减少对环境的不利影响。

[0075]作为本发明的一种较佳实施例，所述S2包括以下步骤：

[0076]S2-1，称量和配比，根据生产需求调整配比比例，并按照预定的配比比例测量和称取铝酸钙精炼渣和助熔剂;

[0077]S2-2，材料混合，将称量好的铝酸钙精炼渣和助熔剂倒入搅拌设备中，并启动搅拌设备进行搅拌混合;

[0078]S2-3，混合时间，根据生产过程和原材料特性，调整搅拌设备的混合时间，以确保均匀混合;

[0079]S2-4，质量控制，对混合后的材料进行取样，对其进行质量控制测试，以确保混合后的材料符合产品规格和质量标准，并确保混合后的材料没有大块的矿物质助熔剂未溶解;

[0080]S2-5，储存和使用，将混合好的助熔剂储存在合适的容器中，准备在生产过程中使用，确保储存的条件符合要求，以防止材料受潮、污染或发生其他问题。

[0081]在本实施例中，所述S2-4包括以下步骤：

[0082]S2-41，样品采集，从混合后的材料中采集样品，确保样品具有代表性，并对每个样品进行标识;

[0083]S2-42，物理测试，对样品进行颗粒大小分析、密度测定以及粘度测量，以确保样品的物理性质符合要求;

[0084]S2-43，化学分析，使用化学分析技术对样品进行化学成分分析，如光谱分析、色谱分析、质谱分析等，以确定铝酸钙精炼渣的具体成分;

[0085]S2-44，热性质测试，使用差示扫描量热仪对样品进行热性质测试，如抗拉强度、抗压强度等，以确定材料的热稳定性和反应性;

[0086]S4-45，质量控制决策，根据测试结果，做出质量控制决策，对于不符合质量要求的材料，需采取纠正措施。

[0087]作为本发明的一种较佳实施例，所述S4包括以下步骤：

[0088]S4-1，设备准备，准备适当的冷却设备，并确保冷却设备的材质和设计适合处理高温材料;

[0089]S4-2，熔渣引导，通过管道将熔融的铝酸钙精炼渣从反应容器引导到冷却设备中;

[0090]S4-3，控制冷却速率，控制冷却设备的冷却速率，使得铝酸钙精炼渣能够缓慢冷却，从而减少内部应力和热裂纹的风险;

[0091]S4-4，监测温度，定期监测冷却设备的冷却速率，以确保冷却过程按计划进行;

[0092]S4-5，冷却时间，确保冷却时间足够长，以确保铝酸钙精炼渣完全冷却并达到所需的固化状态。

[0093]在本实施例中，所述S4还包括：

[0094]S4-6，验证冷却，确保铝酸钙精炼渣已充分冷却，不再处于高温状态;

[0095]S4-7，监测固化过程，监测固化过程中的温度和湿度，以确保固化条件符合要求;

[0096]S4-8，添加固化剂，根据需要选择固化剂，并将加固化剂添加进铝酸钙精炼渣来加速固化过程，可根据需要选择化学固化剂或物理方法;

[0097]S4-9，维持环境，在固化过程中，将铝酸钙精炼渣维持在适当的温度和湿度环境，确保固化进程顺利进行。

[0098]作为本发明的一种较佳实施例，所述S5包括以下步骤：

[0099]S5-1，碎解和粉碎，将S4中固化的铝酸钙精炼渣进行碎解和粉碎成小颗粒或粉末形式，从而便于进行后续处理;

[0100]S5-2，溶解，将粉碎后的铝酸钙精炼渣与水混合，以将其中的铝酸钙部分溶解出来;

[0101]S5-3，离心分离，将混合物通过离心分离过程，分离出溶解的铝酸钙溶液和未溶解的固体残渣;

[0102]S5-4，回收铝酸钙，对分离出的铝酸钙溶液进行处理，从而回收铝酸钙溶液中的铝酸钙;

[0103]S5-5，测试和存储，对回收的铝酸钙产品进行质量控制测试和分析，确保其符合质量标准，并将符合质量标准的铝酸钙产品进行存储，存储回收的铝酸钙产品，需确保其符合安全和环保要求。

[0104]在本实施例中，所述S5-4包括以下步骤：

[0105]S5-41，调整PH值，如果铝酸钙溶液的pH值不在需要的范围内，需使用酸或碱来调整pH值至所需水平;

[0106]S5-42，沉淀反应，将氢氧化钠添加到铝酸钙溶液中，并使其充分混合和反应，从而形成固体的铝酸钙沉淀;

[0107]S5-43，沉淀分离，通过离心机对S5-42中的混合溶液进行离心操作，从而将固体的铝酸钙从混合溶液分离;

[0108]S5-44，沉淀物洗涤，使用蒸馏水对沉淀物进行洗涤，从而去除沉淀物中的杂质;

[0109]S5-45，烘干固化，将S5-44中的沉淀物进行烘干固化，从而获得纯净的铝酸钙固体。

[0110]实施例3：请参阅图5，一种铝酸钙精炼渣的应用，包括以下步骤：

[0111]步骤一，测量和称量，测量要混合的铝酸钙精炼渣和生产过程中的其他原材料的数量，并称量它们以确保正确的比例;

[0112]步骤二，混合材料，将铝酸钙精炼渣逐渐加入到生产设备中，同时保持适当的搅拌，混合速度和时间根据需要而有所不同，确保混合均匀;

[0113]步骤三，监测混合，监测混合过程，确保铝酸钙精炼渣均匀分散在生产过程中，可以使用温度、浓度、pH值等参数来监测混合的效果;

[0114]步骤四，生产监测，在混合后，监测生产过程中的关键参数，确保产品质量和性能不受影响，必要时，根据监测结果进行调整。

[0115]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

说明书附图(5)