CN101942561A - 一种利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，涉及铝硅铁生产的技术领域。本发明的步骤为：1)对原料煤矸石和还原剂烟煤进行破碎，将破碎后的物料和粉煤灰铁质微珠送入混碾机；2)在混碾机中加入水，对上述物料进行混合碾压；3)将混碾均匀后的物料送入压球机成球；4)从压球机出来的球团送入烘干窑烘干；5)干燥后的球团投入矿热炉内高温冶炼成铁水；6)铁水出炉、浇铸锭模，制得铝硅铁合金。本发明主要以煤矸石为原料，不仅原料来源广，而且生产成本低、能耗低，制备低铝高硅的铝硅铁合金，适用于炼钢脱氧剂和炼镁还原剂，能产生显著的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及铝硅铁生产的技术领域，特别是利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法。
背景技术
铝硅铁合金主要用作炼钢厂脱氧剂，目前它的生产方法有兑掺法和电热法两种。兑掺法是以铝锭、工业硅或硅铁为原料，经过重熔、按比例熔融混合制的，成本高，能耗大。电热法为利用含铝硅酸盐矿物并加入钢屑或含铁矿在矿热炉中用还原剂直接冶炼制得。电热法冶炼铝硅初始合金原料主要为铝土矿、高岭石等含铝硅酸盐矿物，目前天然铝土矿短缺导致原料成本偏高。煤矸石是我国排放量最大的固体废弃物之一，其中氧化铝、氧化硅含量较高，可以作为一种再生资源代替铝土矿、硅石等天然矿物作为冶炼铝硅铁合金的原料。
现有技术中，在1997年第一期《煤炭加工与综合利用》上发表的“泉沟煤矿煤矸石冶炼硅铝铁合金”(文献1)和2003年第三期《矿产综合利用》上发表的“煤矸石复合球团技术冶炼硅铝铁合金”(文献2)以及中国专利申请号为200510011393.7的发明专利“一种用煤矸石为原料生产铝硅铁合金的方法”中，均利用煤矸石为主要原料，加入钢屑，碳热还原生产铝硅铁合金。但文献1和专利文件中，其原料未经制备球团，直接入炉冶炼，存在入炉物料不均匀，反应速度慢等问题；文献2原料中天然铝土矿使用量大，且使用复合粘结剂，成本较高。中国专利申请号为200610144338.X的发明专利“从煤矸石或粉煤灰中精制铝硅合金的方法”中，是先利用煤矸石或粉煤灰冶炼粗铝硅合金，成分为铝含量50～60％、硅30～40％、铁1.0～2.0％，然后将粗铝硅合金除渣、加入锰块电磁搅拌除硅、铁、钛，再过滤得铝硅合金液，铸锭，制得精铝硅合金。该技术主要是利用煤矸石生产铸造铝硅合金的方法，其中间产物粗铝硅合金和铝硅铁合金的成分差别较大，铁含量较低，用来精制铝硅合金。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法。它主要以煤矸石为原料，不仅原料来源广，而且生产成本低、能耗低，制备低铝高硅的铝硅铁合金，适用于炼钢脱氧剂和炼镁还原剂，能产生显著的经济效益。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，其步骤为：
1)对原料煤矸石和还原剂烟煤进行破碎，将破碎后的物料和粉煤灰铁质微珠送入混碾机；
2)在混碾机中加入水，对上述物料进行混合碾压；
3)将混碾均匀后的物料送入压球机成球；
4)从压球机出来的球团送入烘干窑烘干；
5)干燥后的球团投入矿热炉内高温冶炼成铁水；
6)铁水出炉、浇铸锭模，制得铝硅铁合金。
在上述方法中，所述煤矸石中Al2O3的含量≥40％，SiO2的含量≥50％。
在上述方法中，所述还原剂烟煤的加入量是根据煤矸石中含炭量的多少补充。
在上述方法中，所述步骤1)中添加少量硅石，经破碎后送入混碾机，制得高硅铝硅铁合金。
在上述方法中，所述煤矸石破碎粒度为0.2mm以下，烟煤破碎粒度为2mm以下。
在上述方法中，所述混合碾压时间为8～15min。
在上述方法中，所述的球团形状为椭圆球形，球径尺寸为50×30mm，球团抗压强度≥18MPa。
在上述方法中，所述烘干窑的烘干时间为1～1.5小时，温度为150～180℃。
在上述方法中，所述的铝硅铁合金成分的重量含量中Al为24～32％、Si为42～52％、Fe为16～24％。
与现有技术比较，本发明的优点在于：
(1)煤矸石中含有少量固定炭，可减少还原剂烟煤的用量。
(2)煤矸石中矿物主要为高岭石，磨细后可塑性好，既作为冶炼铝硅铁合金的原料，又为球团粘结剂，降低了生产成本，简化生产工艺。
(3)粉煤灰铁质微珠代替钢屑，和其他原料混合后成球，各成分均匀分布、接触面积大，还原时易生成铁铝化合物，提高了氧化铝的活性，降低还原温度，有利于铝的还原，并且增加炉渣流动性，降低合金液粘度，可以改善炉况。同时可以大大降低生产成本。
(4)煤矸石所制球团透气性能好，抗压强度高，可以保持球团在高温下的后期强度，避免炉内塌料，保持良好炉况。
(5)煤矸石作为原料相比天然矿石，在炉内冶炼还原温度低，烧结时间短，还原快，降低能耗。
(6)本发明铝硅铁产品是一种由高铝煤矸石生产的不同于现有技术的铝硅铁合金，适合用作炼钢脱氧剂和炼镁还原剂，可大大降低钢铁和炼镁企业的生产成本。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
附图为本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式
步骤如下：
①原料选用煤矸石的含量Al2O3为42.93％、SiO2为51.92％、Fe2O3为0.8％，还原剂选用灰分低、固定碳含量高、粘结性好的烟煤。对煤矸石和烟煤进行破碎，煤矸石破碎粒度0.2mm以下，烟煤破碎后粒度为2mm以下。
②选用粉煤灰铁质微珠含量Al2O3为15.4％、SiO2为25.5％、Fe2O3为55.1％，和上述粉碎后的物料一起送入混碾机，加适量水进行混合碾压，加水量以物料湿度不粘压球机辊为宜，混碾时间10min。
③混碾均匀后物料送入压球机成球，成球压力为8Mpa。
④从压球机出来的球团进入烘干窑干燥，烘干温度为160℃，时间1小时。
⑤干燥后的球团送往炉台，投入功率为16500KVA的三相三电极交流矿热炉内，采用焖烧沉料的方法对其进行高温冶炼，焖烧2～3小时成铁水出炉。
⑥铁水出炉后进行浇铸锭模，然后冷却，制得铝硅铁合金。铝硅铁合金产品含量Al为28～32％、Si为45～50％、Fe为16～20％。
Claims (9)
1.一种利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，其步骤为：
1)对原料煤矸石和还原剂烟煤进行破碎，将破碎后的物料和粉煤灰铁质微珠送入混碾机；
2)在混碾机中加入水，对上述物料进行混合碾压；
3)将混碾均匀后的物料送入压球机成球；
4)从压球机出来的球团送入烘干窑烘干；
5)干燥后的球团投入矿热炉内高温冶炼成铁水；
6)铁水出炉、浇铸锭模，制得铝硅铁合金。
2.按照权利要求1所述的利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，其特征在于，所述煤矸石中Al2O3的含量≥40％，SiO2的含量≥50％。
3.按照权利要求1所述的利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，其特征在于，所述还原剂烟煤的加入量是根据煤矸石中的含炭量补充。
4.按照权利要求1所述的利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，其特征在于，所述步骤1)中添加少量硅石，经破碎后送入混碾机，制备高硅铝硅铁合金。
5.按照权利要求1、2、3或4所述的利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，其特征在于，所述煤矸石破碎粒度为0.2mm以下，烟煤破碎粒度为2mm以下。
6.按照权利要求5所述的利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，其特征在于，所述混合碾压时间为8～15min。
7.按照权利要求6所述的利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，其特征在于，所述的球团形状为椭圆球形，球径尺寸为50×30mm，球团抗压强度≥18MPa。
8.按照权利要求7所述的利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，其特征在于，所述烘干窑的烘干时间为1～1.5小时，温度为150～180℃。
9.按照权利要求8所述的利用煤矸石制备铝硅铁合金的方法，其特征在于，所述的铝硅铁合金成分的重量含量中Al为24～32％、Si为42～52％、Fe为16～24％。
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