(57)【要約】【課題】スラグ粒の粒径を制御でき、スラグ粒の窒素含有量を有効に低下させ、また、上記スラグ粒が粘着剤水溶液に混合された後、水と窒化アルミニウムと反応してアンモニアガスを生成する現象を有効に低減でき、耐火材ブランクや耐火材のクラックや破裂現象が低下して、作製のコストダウンや耐火材の表面が細緻化されるアルミニウム集塵とアルミニウム金属製錬スラグ再利用方法を提供する。【解決手段】アルミニウム精練スラグをスラグ粒に加工し、上記スラグ粒の粒径が２００メッシュ（ｍｅｓｈ）乃至４００メッシュ（ｍｅｓｈ）の範囲内にあり、条件に満足したスラグ粒と粘着剤水溶液とを混合し、ブランクが形成され、その後、上記ブランクを加圧整形して耐火材ブランクが形成され、上記耐火材ブランクを１０５０℃〜１４５０℃の運転温度下において焼結させ、徐冷させて、耐火材を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム製錬スラグをスラグ粒に加工するステップ一と、
上記スラグ粒の粒径を２００メッシュ（ｍｅｓｈ）乃至４００メッシュ（ｍｅｓｈ）の範囲内にするステップ二と、
ステップ二の条件を満たすスラグ粒を粘着剤水溶液と混合してブランクを形成するステップ三と、
上記ブランクを加圧整形して、耐火材ブランクが形成されるステップ四と、
上記耐火材ブランクを１０５０℃〜１４５０℃の運転温度で焼結させ、徐冷して耐火材が形成されるステップ五とが含有される、ことを特徴とするアルミニウム集塵とアルミニウム金属製錬スラグ再利用方法。
【請求項２】
前記ステップ二において、更に、スラグ粒の窒素含有量を検出して、スラグ粒の窒素含有量が４４００ｐｐｍ〜７０００ｐｐｍの間にあることを確認する手順が備えられることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム集塵とアルミニウム金属製錬スラグ再利用方法。
【請求項３】
前記粘着剤水溶液は、水とカルボキシメチルセルロースの混合溶液で、上記粘着剤添加量が３ｗｔ％〜１２ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム集塵とアルミニウム金属製錬スラグ再利用方法。
【請求項４】
前記ステップ四において、圧力が２５トン〜２５０トンの間にあることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム集塵とアルミニウム金属製錬スラグ再利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム集塵とアルミニウム金属製錬スラグ再利用方法に関し、特に、スラグ粒の粒径を制御して、スラグ粒の窒素含有量を有効に低下させ、また、上記スラグ粒を粘着剤水溶液に混合した後、水と窒化アルミニウムとの反応によってアンモニアガスが生成される現象を有効に低減でき、耐火材ブランクや耐火材のクラックや破裂現象が低下し、そのため、作製のコストダウンや耐火材の表面が細緻化される効果が実現されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムを溶解する過程において、スラグが生成され、スラグにアルミニウムの酸化物と窒化物が含まれ、その中、窒化物が湿り空気内の水分や雨水と反応して、アンモニアガスが形成されて排出され、そのため、処理されていないスラグが、環境に対して一定の程度に影響を与える。
中華民国発明特許第５８３１５５号に、アルミニウムスラグを資源化させて利用する方法が掲示され、主として、アルミニウム製錬スラグを選別して、金属アルミニウムを回収した後のアルミニウムスラグ廃棄物を、か焼して、耐火材の原料に作製し、アルミニウムスラグ資源化の目的が実現されて、より高い経済価値が創造され、その方法は、アルミニウムスラグを、高温炉で、主な成分が酸化アルミニウム（鉱物結晶相が鋼玉石で）の材料にか焼して、耐火材の原料とし、それにより、有効にアルミニウムスラグ廃棄物処理の問題を解決でき、それとともに、耐火材の生産エネルギーを節約でき、資源の無駄を解消できる。
上記第５８３１５５号発明特許によれば、アルミニウムスラグを耐火煉瓦や耐火泥或いは鋳込材の原料に処理できるが、如何に耐火煉瓦を作製することや、如何に作製する耐火煉瓦の歩留まりを確保することについて、完全に触れていない。
また、２０１１年３月出版の「鉱業冶金」週刊誌のＰ．５１に、「アルミニウム製錬スラグを原料として、耐火材を作製する研究」が記載され、その中、耐火材の作製方式が、アルミニウム製錬スラグ（粒径が、１００−２００ｍｅｓｈの範囲で）を、割合で、粘着剤水溶液（カルボキシメチルセルロース水溶液）と混合撹拌し、単軸加圧（２０トン）で成形して高温焼結（１１００−１４００℃）させて、耐火材を作製する。
しかし、上記「アルミニウム製錬スラグを原料として、耐火材を作製する研究」に記載されている内容に基づいて、耐火材（耐火煉瓦）を作製して試すと、次の問題点がある。
アルミニウム製錬スラグと粘着剤水溶液とを混合して耐火材ブランクに加圧成形した後、焼結する前、上記耐火材ブランクが加圧によりクラックや破裂する現象が発生する。
耐火煉瓦のブランクに窒素含有量がやや高くて湿りに遇うと、下記の化学反応により臭いアンモニアガスが発生する。
【０００３】
【化１】
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また、焼結前の耐火材ブランクにクラックや破裂が発生しなくても、耐火材ブランクには、高温焼結過程において、耐火煉瓦に高温焼結によるクラックや破裂現象が発生する。
耐火煉瓦表面の細緻化が良くない（粗い）。
上記の問題点は、主として、上記研究による製造方法によれば、アルミニウム製錬スラグ中の窒化物（窒化アルミニウム）含有量がやや高い（約９５０６ｐｐｍ）ことを解明したが、上記研究によると、アルミニウム製錬スラグの窒化物含有量を有効に低減できないため、上記耐火材ブランク中の窒化物が粘着剤水溶液に遭ってアンモニアガスを生成する現象が発生し、耐火材ブランクにクラックが入ったり破裂する。
そのため、如何に、アルミニウム製錬スラグ中の窒化物含有量を有効に低減させるかは、アンモニアガスの発生や耐火材ブランクのクラックや破裂の現象を低下させるためのキーになる。
【０００４】
本発明者は、上記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に上記欠点を解消でき、設計が合理である本発明を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】中華民国発明特許第５８３１５５号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】２０１１年３月出版の「鉱業冶金」週刊誌のＰ．５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、スラグ粒の粒径を制御して、スラグ粒の窒素含有量を有効に低下させ、また、上記スラグ粒を粘着剤水溶液に混合して、水と窒化アルミニウムとの反応によるアンモニアガスが発生する現象を有効に低減でき、耐火材のブランクや耐火材のクラックや破裂現象を有効に低下でき、作製コストダウンや耐火材表面の細緻化が実現されるアルミニウム集塵とアルミニウム金属製錬スラグ再利用方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、アルミニウム集塵とアルミニウム金属製錬スラグ再利用方法であって、アルミニウム製錬スラグをスラグ粒に加工するステップ一と、上記スラグ粒の粒径を２００メッシュ（ｍｅｓｈ）乃至４００メッシュ（ｍｅｓｈ）の範囲内に整形するステップ二と、ステップ二の条件を満たすスラグ粒と粘着剤水溶液とを混合してブランクが形成されるステップ三と、上記ブランクを加圧整形して耐火材ブランクを形成するステップ四と、上記耐火材ブランクを１０５０℃〜１４５０℃の運転温度下で焼結し、また、徐冷させて耐火材を形成するステップ五と、が含まれる。
【０００９】
本発明の上記の実施例によれば、上記ステップ二において、更に、スラグ粒の窒素含有量が４４００ｐｐｍ〜７０００ｐｐｍ範囲内になることを確認するスラグ粒の窒素含有量検出手順が含まれる。
本発明の上記実施例において、上記粘着剤水溶液はカルボキシメチルセルロース含有の混合溶液であり、粘着剤水溶液添加量が３ｗｔ％〜１２ｗｔ％の範囲内にある。
本発明の上記実施例において、上記ステップ四の圧力は２５トン〜２５０トンの範囲内にある。
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は、参考や説明のためであり、本発明はそれによって制限されることは無い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のステップ一の概念図である。
【図２】本発明のステップ二の概念図である。
【図３】本発明のステップ三の概念図である。
【図４】本発明のステップ四の概念図である。
【図５】本発明のステップ五の概念図である。
【図６】異なる粒径のアルミニウム製錬スラグを検知した相対窒素含有量対照図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜図５は、それぞれ、本発明のステップ一の概念図と本発明のステップ二の概念図、本発明のステップ三の概念図、本発明のステップ四の概念図及び本発明のステップ五の概念図である。図のように、本発明に係るアルミニウム集塵とアルミニウム金属製錬スラグ再利用方法は、少なくとも、アルミニウム製錬スラグ１を研磨して造粒し、スラグ粒１ａが形成されるステップ一と、粒径が２００メッシュ（ｍｅｓｈ）乃至４００メッシュの範囲のスラグ粒１ａを選別し、本発明の実施例において、４００メッシュのスラグ粒１０ａを耐火煉瓦原料として選別し、上記４００メッシュのスラグ粒１０ａに対して窒素含有量検出手順を行い、その窒素含有量が４０００ｐｐｍ−４５００ｐｐｍの範囲内にあることを確認するステップ二と、上記４００メッシュのスラグ粒１０ａを粘着剤２と混合してブランク３が形成され、上記粘着剤２水溶液がカルボキシメチルセルロース含有の混合溶液で、本実施例の粘着剤２水溶液添加量が８ｗｔ％であるステップ三と、上記ブランク３に対して２５トン〜２５０トンの圧力を印加して、耐火材ブランク４に整形され、上記過程が、煉瓦型モールドにおいて、加圧することにより実行されても良いステップ四と、上記耐火材ブランク４を１０５０℃乃至１４５０℃の運転温度下で焼結し、徐冷して耐火材５が形成され、焼結過程において１４００℃の温度が好ましいステップ五と、が含有される。
【００１３】
図６は、二基のＧＣと３組のセンサー（ガスクロマトグラフィー＋熱伝導度検出器）＋（ガスクロマトグラフィー＋水素炎イオン化型検出器＋窒素化学発光検出器）を直列に接続してからなる（ＧＣ−ＴＣＤ／ＦＩＤ／ＮＣＤ）で、異なる粒径のアルミニウム製錬スラグを検知する相対窒素含量対照図で実験する時、１０キロのアルミニウム製錬スラグを閉鎖式攪拌装置に入れ込み、現場稼動操作パラメーターを模擬し、所定の割合でカルボキシメチルセルロースＣＭＣ粘着剤水溶液を添加し、攪拌単位の回転数を制御しながら攪拌し、閉鎖式攪拌装置のガス出口に空気抜きポンプが設置されて、反応器内の気体を系列分析設備（前述したように）に吸引して、連続的にオンライン分析を行う。図６から分かるように、アルミニウム製錬スラグの粒径が、従来技術に示された１００〜２００メッシュの時、その窒素含有量が９５０６ｐｐｍであるが、アルミニウム製錬スラグの粒径が２００〜３２５メッシュの範囲内にある時、その窒素含有量が６８８０ｐｐｍまでに明白に低下され、アルミニウム製錬スラグの粒径が３２５〜４００メッシュである時、その窒素含有量が４７０５ｐｐｍまでより明白に低下され、アルミニウム製錬スラグの粒径が４００メッシュよりも大きい時、窒素含有量が４４０５ｐｐｍしかない。そのため、本発明は、アルミニウム製錬スラグの粒径が２００メッシュ（ｍｅｓｈ）から４００メッシュ（ｍｅｓｈ）なでの範囲内に制御すれば、従来技術と比較すると、窒素含有量が従来技術の４９．４９％乃至７２．３７％に有効に制御され、効果がより明白になる。
【００１４】
アルミニウム製錬スラグと粘着剤水溶液とを混合して、耐火材ブランクに加圧された後、焼結する前、上記耐火材ブランクはクラックや破裂現象が発生し、そのため、２００メッシュ以下の耐火材ブランクであれば、窒素含有量が高いから、アンモニアガスが多く発生して、加圧する時、クラックや破裂割合が５％よりも大きく、２００メッシュ以上の耐火材ブランクであれば、窒素含有量が低いから、アンモニアガスの発生が低くなり、加圧する時、クラックや破裂割合が０．５％よりも小さい。
【００１５】
焼結前の耐火材ブランクはクラックや破裂が発生しないが、耐火材ブランクは、高温焼結過程において、耐火煉瓦を焼結する時のアンモニアガス発生によりクラックや破裂が発生し、２００メッシュ以下の耐火材ブランクは、窒素含有量がやや高いから、アンモニアガスの発生量が高く、高温焼結の時、クラックや破裂の割合が５％よりも大きくなり、２００メッシュ以上の耐火材ブランクは、窒素含有量が、やや低いから、アンモニアガスの発生量が低く、高温の時、クラックや破裂の割合が０．５％よりも小さくなる。
【００１６】
本発明によれば、少なくとも、下記の利点が得られ、
1、スラグ粒の粒径を制御することにより、２００メッシュ（ｍｅｓｈ）乃至４００メッシュ（ｍｅｓｈ）の範囲内になり、スラグ粒中の窒素含有量を４７０５ｐｐｍ−６８８０ｐｐｍに低下させ、耐火材のクラックや破裂等の問題点を有効に解消できる。
２、スラグ粒の粒径を上記メッシュに満足できるように制御することは、研磨で達成でき、コストダウン且つ加工快速の利点が得られる。
３、スラグ粒中の窒素含有量が低下されて、耐火材ブランクのアンモニアガスの発生現象も、それとともに、有効に低減される。
４、スラグ粒の粒径を２００メッシュ〜４００メッシュの間に制御することにより、耐火煉瓦の表面細緻化がより優れる。
【００１７】
以上のように、本発明に係るアルミニウム集塵とアルミニウム金属製錬スラグ再利用方法によれば、有効に、従来の諸欠点を解消でき、スラグ粒の粒径を制御して、スラグ粒の窒素含有量を、有効に低下させ、また、上記スラグ粒を粘着剤水溶液に混合した後、有効に、水と窒化アルミニウムとの反応によってアンモニアガスが生成する現象を低減でき、そのため、耐火材ブランクや耐火材のクラックや破裂現象を低減でき、これにより、作製のコストダウンや耐火材表面の細緻化が良くなる効果が得られる。
【００１８】
そのため、本発明は、より進歩的かつより実用的で、法に従って特許を出願する。
【００１９】
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００２０】
１        アルミニウム製錬スラグ
１ａ      スラグ粒
１０ａ    ４００メッシュのスラグ粒
２        粘着剤
３        ブランク
４        耐火材ブランク
５        耐火材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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