專利名稱：利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有色金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特別是用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法。
背景技術(shù)：
硅鋁明(Silumin)，又稱為鋁硅合金，是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用極為廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料，在鋁的消費(fèi)總量中占30％左右，主要用于航空航天、汽車工業(yè)、機(jī)械制造、軍工和家用器具等領(lǐng)域。目前，硅鋁明正迅速向建筑業(yè)、包裝業(yè)、交通工具制造業(yè)等新領(lǐng)域拓展，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用發(fā)展尤為迅猛。
現(xiàn)有技術(shù)中的中國(guó)專利，專利號(hào)為01109320.X的發(fā)明專利“新工藝制取硅鋁合金”是采用礦熱爐從含鋁的礦石和硅石礦中制取硅鋁明，該技術(shù)采用的原料是鋁土礦、高嶺土和硅石礦。目前我國(guó)鋁土礦資源短缺，礦石資源緊缺造成制備成本的增加，而且直接影響制備進(jìn)行。專利號(hào)為89108861.X的發(fā)明專利“用爐渣粉煤灰制備硅鋁合金產(chǎn)品及方法”，其發(fā)明內(nèi)容實(shí)質(zhì)上是粉煤灰制備硅鋁鐵合金的制備工藝，而不是硅鋁明。硅鋁鐵合金中含有一定量的鐵，用作煉鋼脫氧劑和合金劑。我國(guó)還沒有用電熱法制備硅鋁明的制備廠家，目前制備硅鋁明都是采用電解鋁與工業(yè)硅熔融摻兌制得，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，耗能高，生產(chǎn)成本高。而電解法生產(chǎn)鋁需要先將鋁土礦制成氧化鋁，再電解制備鋁，因而需要建設(shè)氧化鋁和電解鋁廠，投資大，能耗高，這就在一定程度上制約了我國(guó)鋁工業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法。它不僅原料來源廣、投資小、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)周期短、能耗低，而且制得的硅鋁明中鋁含量可達(dá)85％左右，同時(shí)副產(chǎn)品鋁硅錳鐵鈦多元鐵合金是煉鋼中很好的脫氧劑，能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其步驟為①對(duì)原料高鋁粉煤灰除鐵，并分別將高鋁礬土和還原劑煙煤、石油焦破碎；②處理后的高鋁粉煤灰、高鋁礬土和煙煤、石油焦進(jìn)行配料和混合；③在混合料中加入粘結(jié)劑和水成球、干燥；④干燥后的球團(tuán)投入礦熱爐內(nèi)高溫冶煉，制得一次合金；⑤一次合金經(jīng)精煉和過濾，除去合金中的夾雜物和氣體；⑥精煉后的合金中加錳塊除鐵、過濾，制得鋁硅錳鐵鈦合金；⑦除鐵、過濾后的合金中加入鋁稀釋并澆鑄錠模，制得硅鋁明。
在上述步驟中，所述高鋁粉煤灰中Al2O3的含量≥45％，SiO2的含量≥35％，F(xiàn)e2O3的含量≤3％。
在上述步驟中，所述高鋁礬土中Al2O3的含量≥70％，F(xiàn)e2O3的含量≤0.5％。
在上述步驟中，所述高鋁粉煤灰的除鐵工藝采用高梯度磁選機(jī)磁選除鐵，除鐵后的高鋁粉煤灰中Fe2O3的含量低于1.5％。
在上述步驟中，所述混合料的配料比Al2O3/SiO2在1.5～2.0之間。
在上述步驟中，所述成球工藝采用的粘結(jié)劑為粘土或造紙黑液，粘土的比例為混合料的6～8％，造紙黑液的比例為混合料的3～6％。
在上述步驟中，所述的成球直徑尺寸為30～80mm。
在上述步驟中，所述的成球球團(tuán)干燥至含水量3％以下。在上述步驟中，所述的鋁稀釋工藝采用加入鋁錠或鋁水。
在上述步驟中，所述礦熱爐是功率至少在16500KVA以上的三相三電極交流礦熱爐。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)原料高鋁粉煤灰中Al2O3含量在45％以上、SiO2含量在35％以上，F(xiàn)e2O3的含量在3％以下，介于二級(jí)和三級(jí)鋁土礦之間，可代替鋁土礦和硅石礦作為制備硅鋁明的原料，實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用，大大降低生產(chǎn)成本。
(2)采用高鋁粉煤灰作原料，為粉狀，無需破碎，減少破碎工序；(3)由于高鋁粉煤灰粒度較細(xì)，原料中加入少量高鋁礬土，形成顆粒級(jí)配，可提高成球強(qiáng)度。
(4)由于高鋁粉煤灰是在煤粉爐中經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，所以在爐內(nèi)冶煉時(shí)燒結(jié)時(shí)間短，還原快，可降低能耗；(5)高鋁粉煤灰中含有少量TiO2，可生成副產(chǎn)品鋁硅錳鐵鈦多元鐵合金，是煉鋼中很好的脫氧劑。


附圖為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
參看附圖，本發(fā)明中利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法為①選用含Al2O352％、SiO238％和Fe2O32.5％的高鋁粉煤灰作為主要原料，并加入含Al2O375％、Fe2O30.5％的高鋁礬土和灰分低、固定碳含量高、粘結(jié)性好的還原劑煙煤和石油焦。對(duì)高鋁粉煤灰除鐵后其中Fe2O3的含量低于1.5％，同時(shí)將高鋁礬土、煙煤和石油焦進(jìn)行破碎。
②處理后的高鋁粉煤灰、高鋁礬土、煙煤和石油焦按照配料比Al2O3/SiO2為1.8進(jìn)行配料和混合。
③在混合料中加入5％的粘結(jié)劑造紙黑液和水，混合均勻后投入成球機(jī)，成球直徑為30～80mm的球團(tuán)。將球團(tuán)干燥至含水量3％以下，球團(tuán)要有適當(dāng)?shù)目障逗捅３忠欢ǖ臋C(jī)械強(qiáng)度。
④干燥后的球團(tuán)投入功率為16500KVA的三相三電極交流礦熱爐內(nèi)，其二次電壓為130～150V。采用燜燒沉料的方法對(duì)球團(tuán)進(jìn)行高溫冶煉，該方法要求電極穩(wěn)定深埋、少火、多燜燒。礦熱爐內(nèi)，三根電極周圍料面形成平緩的錐體，錐體高度約200～300mm。料面撒一層煤粉，以便封住料面進(jìn)行燜燒，提高爐膛下部溫度。冶煉過程中，要精心調(diào)整料面，避免刺火、塌料，制得含鋁50％～60％的一次合金。
⑤對(duì)一次合金精煉時(shí)，加入一次合金重量3％的精煉劑，精煉劑的組份為18％的冰晶石、66％的NaCl和16％的KCl。將精煉后的合金過濾，除去合金中的夾雜物和氣體。
⑥精煉后的合金中加入錳塊，經(jīng)除鐵、過濾制得鋁硅錳鐵鈦合金。
⑦加錳除鐵處理后的合金中加入鋁水或鋁錠稀釋，然后澆鑄錠模制得硅鋁明。
權(quán)利要求
1.利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其步驟為①對(duì)原料高鋁粉煤灰除鐵，并分別將高鋁礬土和還原劑煙煤、石油焦破碎；②處理后的高鋁粉煤灰、高鋁礬土和煙煤、石油焦進(jìn)行配料和混合；③在混合料中加入粘結(jié)劑和水成球、干燥；④干燥后的球團(tuán)投入礦熱爐內(nèi)高溫冶煉，制得一次合金；⑤一次合金經(jīng)精煉和過濾，除去合金中的夾雜物和氣體；⑥精煉后的合金中加錳塊除鐵、過濾，制得鋁硅錳鐵鈦合金；⑦除鐵、過濾后的合金中加入鋁稀釋并澆鑄錠模，制得硅鋁明。
2.按照權(quán)利要求1所述的利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其特征在于，所述高鋁粉煤灰中Al2O3的含量≥45％，SiO2的含量≥35％，F(xiàn)e2O3的含量≤3％。
3.按照權(quán)利要求1所述的利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其特征在于，所述高鋁礬土中Al2O3的含量≥7O％，F(xiàn)e2O3的含量≤0.5％。
4.按照權(quán)利要求1所述的利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其特征在于，所述混合料的配料比Al2O3/SiO2在1.5～2.0之間。
5.按照權(quán)利要求2所述的利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其特征在于，所述高鋁粉煤灰的除鐵工藝采用高梯度磁選機(jī)磁選除鐵，除鐵后的高鋁粉煤灰中Fe2O3的含量低于1.5％。
6.按照權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其特征在于，所述成球工藝采用的粘結(jié)劑為粘土或造紙黑液，粘土的比例為混合料的6～8％，造紙黑液的比例為混合料的3～6％。
7.按照權(quán)利要求6所述的利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其特征在于，所述的成球直徑尺寸為30～80mm。
8.按照權(quán)利要求7所述的利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其特征在于，所述的成球球團(tuán)干燥至含水量3％以下。
9.按照權(quán)利要求8所述的利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其特征在于，所述的鋁稀釋工藝采用加入鋁錠或鋁水。
10.按照權(quán)利要求9所述的利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，其特征在于，所述礦熱爐是功率至少在16500KVA以上的三相三電極交流礦熱爐。
全文摘要
利用高鋁粉煤灰制備硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金的方法，涉及有色金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法的步驟為①對(duì)原料高鋁粉煤灰除鐵，并分別將高鋁礬土和還原劑煙煤、石油焦破碎；②處理后的高鋁粉煤灰、高鋁礬土和煙煤、石油焦進(jìn)行配料和混合；③在混合料中加入粘結(jié)劑和水成球、干燥；④干燥后的球團(tuán)投入礦熱爐內(nèi)高溫冶煉，制得一次合金；⑤一次合金經(jīng)精煉和過濾，除去合金中的夾雜物和氣體；⑥精煉后的合金中加錳塊除鐵、過濾，制得鋁硅錳鐵鈦合金；⑦除鐵、過濾后的合金中加入鋁稀釋并澆鑄錠模，制得硅鋁明。本發(fā)明不僅原料來源廣、投資小、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)周期短、能耗低，而且可制得質(zhì)量上乘的硅鋁明和鋁硅錳鐵鈦合金，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C22B7/04GK1690235SQ20041000904
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2004年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者孫俊民, 姚強(qiáng), 趙旭東, 劉剛, 張恩民, 曹慧芳, 王彥武, 項(xiàng)光明 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 清華同方股份有限公司