铝灰生产工艺流程及其优点
铝灰是电解铝或铸铝生产过程中产生的熔渣冷却后的产物。其主要成分为金属铝、三氧化铝、二氧化硅、氧化钙、氧化镁和氧化铁。铝灰中含有氧化铝，可以代替铝土矿制备棕刚玉。相关论文和专利已在现有技术中发表。然而，由于杂质，尤其是二氧化硅和氧化铁，需要使用大量铁屑和碳颗粒来去除这两种杂质，导致最终棕刚玉中的碳、硅和铁含量高，氧化铝含量低导致强度差，产品的硬度和耐磨性。同时，由于铝灰本身含有游离碳，这部分游离碳在冶炼过程中不会产生还原，但仍以棕刚玉中游离碳的形式存在。棕刚玉用于耐火材料时，这部分游离碳被氧化成气体，在高温环境下排出，导致耐火材料起泡，大大降低了耐火材料的耐高温性和使用寿命。
为了解决现有技术中铝灰生产棕刚玉时杂质含量高、氧化铝含量低导致性能差的问题，我们改进了生产棕刚玉的铝灰处理工艺。经改进方法处理的铝灰降低了杂质含量，提高了氧化铝含量。利用铝灰生产棕刚玉，不仅降低了原材料消耗，节约了能源，而且提高了成品中氧化铝的含量，降低了硅、铁、碳的含量，提高了产品的耐磨性、强度和耐高温性。
生产棕刚玉用铝灰的改进处理工艺包括以下步骤：
- 根据重量比，将1份细度小于150目的铝灰放入2-5份温度为90-100℃的热水中，迅速转移到与外界相连的容器中6-10小时备用；
- 排空容器中的水，加入与排出水重量相同的90-100℃热水，浸泡2-14h。浸泡期间水温保持在90-100℃备用；
- 在步骤（2）中分离铝灰后，用水冲洗，然后用真空过滤器过滤并干燥所得铝灰，即铝灰处理完成。
注意事项：
- 在第b步的热水浸泡过程中，保持搅拌，以确保铝灰不会沉积在热水中。
- 冲洗时水流速度为3-6M/min。
- 真空过滤机过滤的铝灰应在80-110℃下干燥，直到含水量小于20%。
在这个过程中，铝灰被添加到水中。因为其中的氧化钙与水反应释放热量，所以温度保持在100℃左右。在这种环境中，铝灰中的微量金属铝被氧化成氧化铝，铝灰中的氨被溶解在水中并被去除，由氧化钙和水生成的氢氧化钙与氧化硅反应生成硅酸钙，并附着在氢氧化钙表面。组合后，体积变大，密度变小，然后可以通过冲洗去除，从而降低氧化硅和氧化钙的含量，这不仅降低了熔炼温度（1700-1800℃，远低于常规熔炼2000℃的要求），熔炼时间也相应缩短（约6-8小时），从而降低了能耗。此外，由于杂质氧化硅含量的降低，最终棕刚玉的韧性增加；
同时，在上述温度条件下放置一段时间后，铝灰中含有的游离碳可以通过氨排放通道从铝灰内部逸出，并粘附在铝灰表面。铝灰经真空过滤机过滤后，在熔炼过程中成为还原剂，不仅在熔炼过程中不需要添加碳，而且降低了杂质碳的含量，防止了游离碳在高温下氧化成气体而产生泡沫现象；适当延长储存时间，增加搅拌操作，可使游离碳逸出更彻底；由于原铝灰中氧化硅含量降低，冶炼过程中添加的铁屑量也相对减少，从而减少了产品棕刚玉中残留的铁量，提高了棕刚玉的强度。
在此过程中，真空过滤机过滤的铝灰需要干燥，使铝灰在熔炼过程中充分分散而不结块，使其表面的游离碳充分参与反应，同时使产品棕刚玉中的氧化铝分布更加均匀；冲洗过程中的水流不应过快，以防止大量游离碳被冲走。实验表明，水流速度应为3-6M/min。
与现有技术相比，该方法具有以下优点：
- 由于采用上述方法对铝灰进行处理和再利用，去除了铝灰中的氨，防止了设备的腐蚀，铝灰中的游离碳被转移并附着在铝灰表面作为还原剂参与反应，避免了国外碳源的引入，产品中氧化铝含量提高到96.5%，硅含量提高到0.5%95%，铁含量提高到0.5%03%，钛含量提高到1.5%65%，大大提高了棕刚玉的韧性和耐磨性、强度和硬度；
- 由于铝灰中杂质的减少，特别是氧化硅和氧化钙的含量减少，熔炼温度降低到1700-1800℃，熔炼时间相应缩短（约6-8h），降低了能耗；
- 通过上述方法，降低了铝灰中的杂质含量，减少了铁屑的消耗，并且不消耗额外的碳，这不仅降低了原材料的消耗，而且还降低了成品中的铁和碳含量，防止了因碳含量高而在高温下起泡，提高了产品的耐高温性。
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