CN1288258C - 利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法 - Google Patents
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Abstract
利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，涉及有色金属冶炼技术领域。本发明方法的步骤为：①对原料高铝粉煤灰除铁，并分别将高铝矾土和还原剂烟煤、石油焦破碎；②处理后的高铝粉煤灰、高铝矾土和烟煤、石油焦进行配料和混合；③在混合料中加入粘结剂和水成球、干燥；④干燥后的球团投入矿热炉内高温冶炼，制得一次合金；⑤一次合金经精炼和过滤，除去合金中的夹杂物和气体；⑥精炼后的合金中加锰块除铁、过滤，制得铝硅锰铁钛合金；⑦除铁、过滤后的合金中加入铝稀释并浇铸锭模，制得硅铝明。本发明不仅原料来源广、投资小、生产成本低、生产周期短、能耗低，而且可制得质量上乘的硅铝明和铝硅锰铁钛合金，产生显著的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼技术领域，特别是用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法。
背景技术
硅铝明(Silumin)，又称为铝硅合金，是现代工业中应用极为广泛的金属结构材料，在铝的消费总量中占30％左右，主要用于航空航天、汽车工业、机械制造、军工和家用器具等领域。目前，硅铝明正迅速向建筑业、包装业、交通工具制造业等新领域拓展，在工业发达国家的应用发展尤为迅猛。
现有技术中的中国专利，专利号为01109320.X的发明专利“新工艺制取硅铝合金”是采用矿热炉从含铝的矿石和硅石矿中制取硅铝明，该技术采用的原料是铝土矿、高岭土和硅石矿。目前我国铝土矿资源短缺，矿石资源紧缺造成制备成本的增加，而且直接影响制备进行。专利号为89108861.X的发明专利“用炉渣粉煤灰制备硅铝合金产品及方法”，其发明内容实质上是粉煤灰制备硅铝铁合金的制备工艺，而不是硅铝明。硅铝铁合金中含有一定量的铁，用作炼钢脱氧剂和合金剂。我国还没有用电热法制备硅铝明的制备厂家，目前制备硅铝明都是采用电解铝与工业硅熔融掺兑制得，生产周期长，耗能高，生产成本高。而电解法生产铝需要先将铝土矿制成氧化铝，再电解制备铝，因而需要建设氧化铝和电解铝厂，投资大，能耗高，这就在一定程度上制约了我国铝工业的发展。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法。它不仅原料来源广、投资小、生产成本低、生产周期短、能耗低，而且制得的硅铝明中铝含量可达85％左右，同时副产品铝硅锰铁钛多元铁合金是炼钢中很好的脱氧剂，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：
利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，其步骤为：
①对原料高铝粉煤灰除铁，高铝粉煤灰中Al2O3的含量≥45％，SiO2的含量≥35％，Fe2O3的含量≤3％，并分别将高铝矾土和还原剂烟煤、石油焦破碎；
②处理后的高铝粉煤灰、高铝矾土和烟煤、石油焦进行配料和混合；
③在混合料中加入粘结剂和水成球、干燥；
④干燥后的球团投入矿热炉内高温冶炼，制得一次合金；
⑤一次合金经精炼和过滤，除去合金中的夹杂物和气体；
⑥精炼后的合金中加锰块除铁、过滤，制得铝硅锰铁钛合金；
⑦除铁、过滤后的合金中加入铝稀释并浇铸锭模，制得硅铝明。
在上述步骤中，所述高铝矾土中Al2O3的含量≥70％，Fe2O3的含量≤0.5％。
在上述步骤中，所述高铝粉煤灰的除铁工艺采用高梯度磁选机磁选除铁，除铁后的高铝粉煤灰中Fe2O3的含量低于1.5％。
在上述步骤中，所述混合料的重量配比Al2O3/SiO2在1.5～2.0之间。
在上述步骤中，所述成球工艺采用的粘结剂为粘土或造纸黑液，粘土的比例为混合料的6～8％，造纸黑液的比例为混合料的3～6％。
在上述步骤中，所述的成球直径尺寸为30～80mm。
在上述步骤中，所述的成球球团干燥至含水量3％以下。
在上述步骤中，所述的铝稀释工艺采用加入铝锭或铝水。
在上述步骤中，所述矿热炉是功率至少在16500KVA以上的三相三电极交流矿热炉。
与现有技术比较，本发明的优点在于：
(1)原料高铝粉煤灰中Al2O3含量在45％以上、SiO2含量在35％以上，Fe2O3的含量在3％以下，介于二级和三级铝土矿之间，可代替铝土矿和硅石矿作为制备硅铝明的原料，实现废物资源化利用，大大降低生产成本。
(2)采用高铝粉煤灰作原料，为粉状，无需破碎，减少破碎工序；
(3)由于高铝粉煤灰粒度较细，原料中加入少量高铝矾土，形成颗粒级配，可提高成球强度。
(4)由于高铝粉煤灰是在煤粉炉中经高温烧结而成，所以在炉内冶炼时烧结时间短，还原快，可降低能耗；
(5)高铝粉煤灰中含有少量TiO2，可生成副产品铝硅锰铁钛多元铁合金，是炼钢中很好的脱氧剂。
附图说明
附图为本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式
参看附图，本发明中利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法为：
①选用含Al2O352％、SiO238％和Fe2O32.5％的高铝粉煤灰作为主要原料，并加入含Al2O375％、Fe2O30.5％的高铝矾土和灰分低、固定碳含量高、粘结性好的还原剂烟煤和石油焦。对高铝粉煤灰除铁后其中Fe2O3的含量低于1.5％，同时将高铝矾土、烟煤和石油焦进行破碎。
②处理后的高铝粉煤灰、高铝矾土、烟煤和石油焦按照重量配比Al2O3/SiO2为1.8进行配料和混合。
③在混合料中加入5％的粘结剂造纸黑液和水，混合均匀后投入成球机，成球直径为30～80mm的球团。将球团干燥至含水量3％以下，球团要有适当的空隙和保持一定的机械强度。
④干燥后的球团投入功率为16500KVA的三相三电极交流矿热炉内，其二次电压为130～150V。采用焖烧沉料的方法对球团进行高温冶炼，该方法要求电极稳定深埋、少火、多焖烧。矿热炉内，三根电极周围料面形成平缓的锥体，锥体高度约200～300mm。料面撒一层煤粉，以便封住料面进行焖烧，提高炉膛下部温度。冶炼过程中，要精心调整料面，避免刺火、塌料，制得含铝50％～60％的一次合金。
⑤对一次合金精炼时，加入一次合金重量3％的精炼剂，精炼剂的组份为18％的冰晶石、66％的NaCl和16％的KCl。将精炼后的合金过滤，除去合金中的夹杂物和气体。
⑥精炼后的合金中加入锰块，经除铁、过滤制得铝硅锰铁钛合金。
⑦加锰除铁处理后的合金中加入铝水或铝锭稀释，然后浇铸锭模制得硅铝明。
Claims (9)
1、利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，其步骤为：
①对原料高铝粉煤灰除铁，高铝粉煤灰中Al2O3的含量≥45％，SiO2的含量≥35％，Fe2O3的含量≤3％，并分别将高铝矾土和还原剂烟煤、石油焦破碎；
②处理后的高铝粉煤灰、高铝矾土和烟煤、石油焦进行配料和混合；
③在混合料中加入粘结剂和水成球、干燥；
④干燥后的球团投入矿热炉内高温冶炼，制得一次合金；
⑤一次合金经精炼和过滤，除去合金中的夹杂物和气体；
⑥精炼后的合金中加锰块除铁、过滤，制得铝硅锰铁钛合金；
⑦除铁、过滤后的合金中加入铝稀释并浇铸锭模，制得硅铝明。
2、按照权利要求1所述的利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，其特征在于，所述高铝矾土中Al2O3的含量≥70％，Fe2O3的含量≤0.5％。
3、按照权利要求1所述的利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，其特征在于，所述混合料的重量配比Al2O3/SiO2在1.5～2.0之间。
4、按照权利要求1所述的利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，其特征在于，所述高铝粉煤灰的除铁工艺采用高梯度磁选机磁选除铁，除铁后的高铝粉煤灰中Fe2O3的含量低于1.5％。
5、按照权利要求1、2、3或4所述的利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，其特征在于，所述成球工艺采用的粘结剂为粘土或造纸黑液，粘土的比例为混合料的6～8％，造纸黑液的比例为混合料的3～6％。
6、按照权利要求5所述的利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，其特征在于，所述的成球直径尺寸为30～80mm。
7、按照权利要求6所述的利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，其特征在于，所述的成球球团干燥至含水量3％以下。
8、按照权利要求7所述的利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，其特征在于，所述的铝稀释工艺采用加入铝锭或铝水。
9、按照权利要求8所述的利用高铝粉煤灰制备硅铝明和铝硅锰铁钛合金的方法，其特征在于，所述矿热炉是功率至少在16500KVA以上的三相三电极交流矿热炉。
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Owner name: QINGHUA UNIVERSITY; TONGFANG ENVIRONMENT CO. Free format text: FORMER OWNER: QINGHUA UNIVERSITY; TONGFANG CO., LTD. Effective date: 20080516 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20080516 Address after: Beijing Beijing Tsinghua Tongfang science and Technology Square A block 2907 zip code: 100083 Co-patentee after: TONGFANG ENVIRONMENT Co.,Ltd. Patentee after: TSINGHUA University Address before: Beijing Beijing Tsinghua Tongfang science and Technology Square A block 2907 zip code: 100083 Co-patentee before: Tongfang Co.,Ltd. Patentee before: Tsinghua University |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20061206 |
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| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: TONGFANG ENVIRONMENT Co.,Ltd. Person in charge of patents Document name: Notice of Termination of Patent Rights |
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| DD01 | Delivery of document by public notice |