本发明公开了一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料及方法；所述的早强快硬型高性能耐火浇注料由干拌料和液体激发剂组成；所述的干拌料包括如下质量分数的组分：二次铝灰骨料30～80wt％；二次铝灰细粉1～15wt％；氧化铝微粉1～20wt％；硅微粉1～20wt％；复合添加剂1～20wt％；交联剂1～20wt％以及减水剂0.01～10wt％；所述的液体激发剂为所述干拌料重量的5～50％。本发明公开的利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法采用了二次铝灰为主要原料，由于二次铝灰的特殊结构性质，通过造粒烧结制得的二次铝灰骨料具有孔隙多、强度高的特点，以此作为浇注料的骨料时，可以使粉料、液体激发剂等渗入骨料空隙，大大提高了浇注料的强度和整体性能。
1.一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的早强快硬型高性能耐火浇注料由干拌料和液体激发剂组成；所述的干拌料包括如下质量分数的组分：二次铝灰骨料30～80wt％；二次铝灰细粉1～15wt％；氧化铝微粉1～20wt％；硅微粉1～20wt％；复合添加剂1～20wt％；交联剂1～20wt％以及减水剂0.01～10wt％；所述的液体激发剂为所述干拌料重量的5～50％。
2.根据权利要求1所述的一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的液体激发剂为水、硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、磷酸、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢铵、硼砂中的一种或几种任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的二次铝灰骨料包括如下质量分数的组分：二次铝灰35～80wt％、辅料15～
60wt％以及交联剂0.1～5wt％；其中所述的二次铝灰为铝灰利用熔铸过程产生的铝灰经提铝后形成的二次铝灰，其主要化学成分包括如下质量分数的组分：Al：0～10wt％；Al2O3：30～60wt％；Fe2O3≤3wt％；Na≤0.5wt％；K≤0.5wt％，所述二次铝灰的粒径为0.1～10mm；所述的辅料选自高岭土、铝矾土、莫来石、刚玉中的一种或几种的混合物；所述的交联剂选自聚乙烯醇、树脂、阿拉伯胶、羧甲基纤维素、柠檬酸、柠檬酸盐、海藻酸盐、甲基纤维素、膨润土、粘土、二元醇、多元醇、树脂中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的二次铝灰细粉是由二次铝灰经球磨、干燥、过筛处理后制得；其主要化学成分包括如下质量分数的组分：Al2O3≥60wt％；Fe2O3≤3wt％；Na≤0.5wt％；K≤0.5wt％；
5.根据权利要求1所述的一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的氧化铝微粉为氧化铝含量≥90％、粒径≤10mm的一种或几种任意比例的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的硅微粉为氧化硅含量≥80％、粒径≤100μm的一种或几种任意比例的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的复合添加剂选自硫酸钡、硫酸锶、氧化铈、氧化镁、氟化钙、氟化铝、磷酸铝、磷酸镁、氮化硅、氮化硼、碳化硅、碳化硼、蓝晶石、钛酸铝、铝酸钙、硅酸钙、红柱石、硅线石、高硅氧铝溶胶、水合氧化铝微粉、硅铝溶胶粉、铝酸盐水泥中的一种或几种任意比例的混合。
8.根据权利要求1所述的一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的减水剂选自聚磷酸盐、偏磷酸盐、聚羧酸、木质素减水剂、萘系减水剂或分散氧化铝系高效减水剂中的一种或几种任意比例的混合。
9.利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法，其特征在于，权利要求1‑8任一项所述的一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其制备方法包括如下步骤：S1、按所述二次铝灰骨料的组分配比称取二次铝灰、辅料以及交联剂，投入高速搅拌机中混合均匀，制得混合物料，备用；
S2、将所述混合物料在温度25～50℃、湿度30～90％的环境下静置困料6～8小时；
S3、将经过步骤S2处理后的所述混合物料干压造粒，获得生坯；
S4、将所述生坯在温度25～50℃、湿度30～70％的环境下自然干燥12～24小时，然后在温度100～110℃下干燥6‑8小时，再经800～1600℃烧结2～24小时，制得所述二次铝灰骨料，备用；
S5、取制备的二次铝灰骨料置于球磨机中球磨0.5～48小时，球磨后在35～110℃下干燥10分钟～72小时，过筛获取筛分目数为100～500目的细粉，得到二次铝灰细粉；
S6、按所述干拌料的组分配比称取二次铝灰骨料、二次铝灰细粉、氧化铝微粉、硅微粉、复合添加剂、交联剂以及减水剂，共同置于混料机中混合均匀，得到干拌料；
S7、将所述干拌料与所述液体激发剂按比例混合均匀，获得所述早强快硬型高性能耐火浇注料。
10.根据权利要求9所述的利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法，其特征在于，步骤S5中的球磨过程为干磨或酒精作为助剂湿磨；浇注料的使用：取早强快硬型高性能耐火浇注料涂覆或浇注于使用位置，室温下养护6～24小时，然后在100～200℃条件下干燥20～30小时，在1000～1300℃条件下焙烧2～8小时。
利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及固废处理技术领域，具体涉及一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料及利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法。
背景技术
[0002] 铝灰是电解铝、铸造铝及再生铝生产过程中产生的熔渣经冷却后所得的产物的统称。在2021年发布的《国家危险废物名录》中，再生铝和铝材加工过程中产生的铝灰及其回收铝过程产生的二次铝灰被列为危险固废(HW48)。随着我国铝工业生产规模的不断扩大，铝产量的不断提高，铝灰的产生量也不断增加。目前，大部分生产企业仅将金属铝含量较高的一次铝灰回收利用，而回收后剩余的铝渣、二次铝灰等，由于金属铝含量较低，铝的主要存在形态为氧化铝，继续进行回收金属铝，难以实现较高回收率和经济效益，多以废渣的形式进行堆积或填埋处理，不仅造成了铝资源的浪费，而且还会对周围环境造成严重污染。
[0003] 目前，二次铝灰渣的资源化利用途径主要包括：金属铝或Al2O3的提取，冰晶石及镁铝尖晶石合成，浇注料、氧化铝基陶瓷、耐火砖、混凝土等。其中对于二次铝灰制备浇注料主要为建筑材料，在此类应用中，铝灰的使用量少、利用率相对较低，二次铝灰仅作为浇注料粉料的一种配料少量添加使用，并未充分发挥二次铝灰具备的氧化铝含量高、孔隙多、耐高温性能好等作为主体原料的优势。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，而提供一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料及利用二次铝灰制备该早强快硬型高性能耐火浇注料的方法，本发明所提供的早强快硬型高性能耐火浇注料具有早期强度高、凝固时间快、抗金属溶液侵蚀性能好等优点，因此本发明的早强快硬型高性能耐火浇注料可以被用作于工业窑炉内衬裂缝、坑洞等的快速修补材料，通过修补实现其使用寿命延长的效果。
[0005] 本发明是通过如下技术方案实现的：
[0006] 一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的早强快硬型高性能耐火浇注料由干拌料和液体激发剂组成；所述的干拌料包括如下质量分数的组分：二次铝灰骨料30～80wt％；二次铝灰细粉1～15wt％；氧化铝微粉1～20wt％；硅微粉1～20wt％；复合添加剂1～20wt％；交联剂1～20wt％以及减水剂0.01～10wt％；所述的液体激发剂为所述干拌料重量的5～50％。
[0007] 具体的，其中所述的交联剂选自聚乙烯醇、树脂、阿拉伯胶、羧甲基纤维素、柠檬酸、柠檬酸盐、海藻酸盐、甲基纤维素、膨润土、粘土、二元醇、多元醇、树脂中的一种或几种的混合物。
[0008] 进一步的，一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料：所述的液体激发剂为水、硅溶胶、铝溶胶、水玻璃、磷酸、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢铵、硼砂中的一种或几种任意比例的混合物。
[0009] 进一步的，一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料：所述的二次铝灰骨料包括如下质量分数的组分：二次铝灰35～80wt％、辅料15～60wt％以及交联剂0.1～5wt％；其中所述的二次铝灰为铝灰利用熔铸过程产生的铝灰经提铝后形成的二次铝灰，其主要化学成分包括如下质量分数的组分：Al：0～10wt％；Al2O3：30～60wt％；Fe2O3≤3wt％；Na≤0.5wt％；K≤0.5wt％，所述二次铝灰的粒径为0.1～10mm；所述的辅料选自高岭土、铝矾土、莫来石、刚玉中的一种或几种的混合物；所述的交联剂选自聚乙烯醇、树脂、阿拉伯胶、羧甲基纤维素、柠檬酸、柠檬酸盐、海藻酸盐、甲基纤维素、膨润土、粘土、二元醇、多元醇、树脂中的一种或几种的混合物。
[0010] 进一步的，一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料：所述的二次铝灰细粉是由二次铝灰经球磨、干燥、过筛处理后制得；其主要化学成分包括如下质量分数的组分：Al2O3≥60wt％；Fe2O3≤3wt％；Na≤0.5wt％；K≤0.5wt％；所述二次铝灰细粉的粒径为5～75μm。
[0011] 进一步的，一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料：所述的氧化铝微粉为氧化铝含量≥90％、粒径≤10mm的一种或几种任意比例的混合物。
[0012] 进一步的，一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料：所述的硅微粉为氧化硅含量≥80％、粒径≤100μm的一种或几种任意比例的混合物。
[0013] 进一步的，一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料：所述的复合添加剂选自硫酸钡、硫酸锶、氧化铈、氧化镁、氟化钙、氟化铝、磷酸铝、磷酸镁、氮化硅、氮化硼、碳化硅、碳化硼、蓝晶石、钛酸铝、铝酸钙、硅酸钙、红柱石、硅线石、高硅氧铝溶胶、水合氧化铝微粉、硅铝溶胶粉、铝酸盐水泥中的一种或几种任意比例的混合。
[0014] 进一步的，一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料：所述的减水剂选自聚磷酸盐、偏磷酸盐、聚羧酸、木质素减水剂、萘系减水剂或分散氧化铝系高效减水剂中的一种或几种任意比例的混合。
[0015] 利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法，其特征在于，上述的一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其制备方法包括如下步骤：
[0016] S1、按所述二次铝灰骨料的组分配比称取二次铝灰、辅料以及交联剂，投入高速搅拌机中混合均匀，制得混合物料，备用；
[0017] S2、将所述混合物料在温度25～50℃、湿度30～90％的环境下静置困料6～8小时；
[0018] S3、将经过步骤S2处理后的所述混合物料干压造粒，获得生坯；
[0019] S4、将所述生坯在温度25～50℃、湿度30～70％的环境下自然干燥12～24小时，然后在温度100～110℃下干燥6‑8小时，再经800～1600℃烧结2～24小时，制得所述二次铝灰骨料，备用；
[0020] S5、取制备的二次铝灰骨料置于球磨机中球磨0.5～48小时，球磨后在35～110℃下干燥10分钟～72小时，过筛获取筛分目数为100～500目的细粉，得到二次铝灰细粉；
[0021] S6、按所述干拌料的组分配比称取二次铝灰骨料、二次铝灰细粉、氧化铝微粉、硅微粉、复合添加剂、交联剂以及减水剂，共同置于混料机中混合均匀，得到干拌料；
[0022] S7、将所述干拌料与所述液体激发剂按比例混合均匀，获得所述早强快硬型高性能耐火浇注料。
[0023] 进一步的，利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法：步骤S5中的球磨过程为干磨或酒精作为助剂湿磨；浇注料的使用：取早强快硬型高性能耐火浇注料涂覆或浇注于使用位置，室温下养护6～24小时，然后在100～200℃条件下干燥20～30小时，在1000～1300℃条件下焙烧2～8小时。
[0024] 本发明的有益效果：
[0025] (1)本发明提供的利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料是以二次铝灰为主要原料，与传统利用原铝灰制备材料的方法相比，本发明无需除盐、除氮处理过程，性能更加稳定，制备过程更加环保，工艺更加简单。
[0026] (2)本发明提供的利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法采用二次铝灰为主要原料，由于二次铝灰的特殊结构性质，通过造粒烧结制得的二次铝灰骨料具有孔隙多、强度高的特点，以此作为浇注料的骨料时，可以使粉料、液体激发剂等渗入骨料空隙，大大提高了浇注料的强度和整体性能。
[0027] (3)在本发明提供的利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法中，使用了二次铝灰细粉，利用二次铝灰的特殊性质，孔隙率大、反应活性高，使制备得到的浇注料干拌料与液体激发剂之间的反应更加充分，进一步提高了浇注料的强度和整体性能。
[0028] (4)本发明提供的利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法采用了二次铝灰作为主要原料，其是一种节能环保且生产成本低的制备方法。
[0029] (5)在本发明提供的利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法中，使用了干压造粒、烧结、球磨等工艺制备二次铝灰骨料和细粉，一方面骨料具有可控强度，另一方面骨料和细粉同一来源，在浇筑成型后，可以提高浇注料的整体强度。
具体实施方式
[0030] 下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 实施例1
[0032] 一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的早强快硬型高性能耐火浇注料由干拌料和液体激发剂组成；所述的干拌料包括如下质量分数的组分：二次铝灰骨料30wt％；二次铝灰细粉10wt％；氧化铝微粉20wt％；硅微粉10wt％；复合添加剂15wt％；交联剂10wt％以及减水剂5wt％；所述的液体激发剂为所述干拌料重量的30％；其中：所述的液体激发剂为铝溶胶；所述的二次铝灰骨料包括如下质量分数的组分：
二次铝灰75wt％(该二次铝灰为铝灰利用熔铸过程产生的铝灰经提铝后形成的二次铝灰，其主要化学成分包括如下质量分数的组分：Al：0～10wt％；Al2O3：30～60wt％；Fe2O3≤
3wt％；Na≤0.5wt％；K≤0.5wt％，该二次铝灰的粒径为0.1～10mm；)、辅料20wt％(该辅料为高岭土)以及交联剂5wt％(该交联剂为聚乙烯醇)；所述的二次铝灰细粉是由二次铝灰经球磨、干燥、过筛处理后制得，其主要化学成分包括如下质量分数的组分：Al2O3≥60wt％；
Fe2O3≤3wt％；Na≤0.5wt％；K≤0.5wt％；该二次铝灰细粉的粒径分布在5～75μm之间；所述的复合添加剂为硫酸钡；所述的减水剂为聚磷酸盐。
[0033] 上述利用二次铝灰制备早强快硬型高性能耐火浇注料的方法，包括如下具体步骤：
[0034] S1、按二次铝灰骨料的组分配比称取二次铝灰、辅料(高岭土)以及交联剂(聚乙烯醇)，然后投入高速搅拌机中混合均匀，制得混合物料，备用；
[0035] S2、将所述混合物料在温度25～50℃、湿度30～90％的环境下静置困料6小时；
[0036] S3、将经过步骤S2处理后的所述混合物料干压造粒，获得生坯；
[0037] S4、将所得生坯在温度30℃、湿度50％的环境下自然干燥15小时，然后在温度100℃下干燥6小时，再经800℃烧结24小时，制得二次铝灰骨料，备用；
[0038] S5、取制备的二次铝灰骨料置于球磨机中球磨8小时(球磨过程为干磨或以酒精作为助剂湿磨)，球磨后在100℃下干燥2小时，过筛获取筛分目数为100～500目的细粉，得到二次铝灰细粉；
[0039] S6、按干拌料的组分配比称取二次铝灰骨料、二次铝灰细粉、氧化铝微粉、硅微粉、复合添加剂、交联剂以及减水剂，共同置于混料机中混合均匀，得到干拌料；
[0040] S7、将所得干拌料与液体激发剂按比例混合均匀(液体激发剂为干拌料重量的30％)，获得所述早强快硬型高性能耐火浇注料；所得早强快硬型高性能耐火浇注料的使用：取早强快硬型高性能耐火浇注料涂覆或浇注于使用位置，室温下养护6～24小时，在100～200℃下干燥20～30小时，在1000～1300℃条件下焙烧2～8小时即可。
[0041] 实施例2
[0042] 一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的早强快硬型高性能耐火浇注料由干拌料和液体激发剂组成；所述的干拌料包括如下质量分数的组分：二次铝灰骨料80wt％；二次铝灰细粉15wt％；氧化铝微粉1wt％；硅微粉1wt％；复合添加剂1wt％；交联剂1wt％以及减水剂1wt％；所述的液体激发剂为干拌料重量的50％；所述的液体激发剂为磷酸二氢钠；所述的二次铝灰骨料包括如下质量分数的组分：二次铝灰35wt％(该二次铝灰为铝灰利用熔铸过程产生的铝灰经提铝后形成的二次铝灰，其主要化学成分包括如下质量分数的组分：Al：0～10wt％；Al2O3：30～60wt％；Fe2O3≤3wt％；Na≤
0.5wt％；K≤0.5wt％，该二次铝灰的粒径为0.1～10mm；)、辅料60wt％(该辅料为莫来石)以及交联剂5wt％(该交联剂为羧甲基纤维素)；所述的二次铝灰细粉是由二次铝灰经球磨、干燥、过筛处理后制得，其主要化学成分包括如下质量分数的组分：Al2O3≥60wt％；Fe2O3≤
3wt％；Na≤0.5wt％；K≤0.5wt％；该二次铝灰细粉的粒径分布在5～75μm之间；所述的复合添加剂为氧化镁，减水剂为木质素减水剂。
[0043] 实施例3
[0044] 一种利用二次铝灰制备的早强快硬型高性能耐火浇注料，其特征在于，所述的早强快硬型高性能耐火浇注料由干拌料和液体激发剂组成；所述的干拌料包括如下质量分数的组分：二次铝灰骨料40wt％；二次铝灰细粉5wt％；氧化铝微粉10wt％；硅微粉20wt％；复合添加剂3wt％；交联剂12wt％以及减水剂10wt％；所述的液体激发剂为干拌料重量的10％；其中：所述的液体激发剂为硼砂；所述的二次铝灰骨料包括如下质量分数的组分：二次铝灰55wt％(该二次铝灰为铝灰利用熔铸过程产生的铝灰经提铝后形成的二次铝灰，其主要化学成分包括如下质量分数的组分：Al：0～10wt％；Al2O3：30～60wt％；Fe2O3≤3wt％；
Na≤0.5wt％；K≤0.5wt％，该二次铝灰的粒径为0.1～10mm；)、辅料44wt％(该辅料为莫来石)以及交联剂1wt％(该交联剂为树脂)；所述的二次铝灰细粉是由二次铝灰经球磨、干燥、过筛处理后制得，其主要化学成分包括如下质量分数的组分：Al2O3≥60wt％；Fe2O3≤
3wt％；Na≤0.5wt％；K≤0.5wt％；该二次铝灰细粉的粒径分布在5～75μm之间；所述的复合添加剂为高硅氧铝溶胶；所述的减水剂为分散氧化铝系高效减水剂。
[0045] 上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
