[發(fā)明專利]利用鋁灰和煤矸石復合廢棄物生產(chǎn)鋁硅合金的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810036131.X
• 申請日: 2008-04-17
• 公開（公告）號: CN101270412A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 陳海?;黃耀濱;王俊;孫寶德
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學;上海新格有色金屬有限公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B4/02;C22B4/06;C22B1/242;C22B21/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種冶金技術(shù)領(lǐng)域的生產(chǎn)鋁硅合金的方法，具體是一種利用鋁灰和煤矸石復合廢棄物生產(chǎn)鋁硅合金的方法。

背景技術(shù)

目前，世界上生產(chǎn)鋁硅系合金有兩種方法，即摻兌法和電熱法。摻兌法是將電解生成的金屬鋁與電熱法生產(chǎn)的工業(yè)硅熔融摻兌制備得到；電熱法是將含氧化鋁和二氧化硅的原料在高溫下直接還原，得到一次鋁硅合金，再經(jīng)精煉，然后配制各類牌號的鋁硅系合金。目前我國生產(chǎn)的鋁硅合金都是采用摻兌制得，能耗高，生產(chǎn)成本高。電解法生產(chǎn)鋁需要先將鋁土礦制成氧化鋁，再電解生產(chǎn)鋁，需要建設氧化鋁和電解鋁廠，投資大。

電熱法生產(chǎn)鋁硅合金原料主要有高嶺土、鋁礬土和工業(yè)氧化鋁，還原劑主要是煙煤和石油焦。高嶺土中氧化鋁含量低于氧化硅，電熱法通常生產(chǎn)含鋁量為50～60％的鋁硅合金時，要配入工業(yè)氧化鋁或鋁礬土，工業(yè)氧化鋁和鋁礬土的成本較高，大大提高了鋁硅合金的造價。生產(chǎn)工業(yè)氧化鋁的主要原料是鋁土礦，尤其是我國鋁土礦資源有限，據(jù)國土資源部統(tǒng)計，截止到2003年底，全國探明儲量5.4億噸，占世界總儲量的不足2％，再加上近幾年電解鋁項目和氧化鋁項目不斷上馬，對鋁礬土原料的需求成倍增長，按此發(fā)展速度，不需要多少年，我國鋁礬土資源將面臨枯竭。鋁渣是熔煉精致鋁材過程中產(chǎn)生的熔渣和浮皮，剛出爐的鋁渣通常含有60％～70％的金屬鋁，經(jīng)過鋁回收后，剩余的鋁灰中仍含有15-30％的金屬鋁，因品位低不值得進一步提取鋁而廢棄。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1000噸鋁，就要產(chǎn)生25噸左右的鋁灰，僅上海地區(qū)每年就產(chǎn)生5萬噸左右的鋁灰，其成分中鋁含量折算成三氧化二鋁為70％左右，處于鋁礬土中三氧化二鋁含量范圍之內(nèi)，鋁灰中存在的金屬鋁無需還原，可直接進入鋁硅合金，減少了還原劑的加入量，降低了生產(chǎn)成本。煤矸石是一種固體廢棄物，其灰份的主要成分含二氧化硅和三氧化二鋁，即為高嶺土成分，而且煤矸石還含有固定碳，這樣能減少還原劑的加入量，進一步降生產(chǎn)成本。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，公開號為CN100999790A的中國專利公開了從煤矸石中精制鋁硅合金的方法，將從礦熱爐中還原得到的高硅合金加錳進行精煉除硅、鐵等元素，得到共晶成分的鋁硅合金。由于煤矸石硅含量過高，生產(chǎn)的高硅合金要精煉和過濾，增加了工序和成本；加錳精煉過程，大量的由礦熱爐還原出來的金屬硅與錳形成合金而被除去，工序重復；精煉得到鋁含量在共晶成分附近的鋁硅合金，限制了一次鋁硅合金的使用范圍。檢索中還發(fā)現(xiàn)，公開號為CN10088622A的中國專利公開了利用鋁渣制造合金的方法，由于鋁渣成分的局限性，即鋁含量過高，因而配入硅石、硅砂、粘土和膨潤土調(diào)整原料成分。硅石、硅砂、粘土和膨潤土和鋁灰?guī)氲碾s質(zhì)含量較高，再加上采用自焙燒電極所帶入的金屬鐵，使得鋁硅合金中鐵含量過高，該產(chǎn)品只能用于煉鋼的脫氧劑，無法用來熔配鋁硅合金。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述問題，提出了一種利用鋁灰和煤矸石復合廢棄物生產(chǎn)鋁硅合金的方法，使其克服了單獨一種固體廢棄物成分的局限性，既降低了鋁硅合金的成本，又消耗了容易造成環(huán)境污染的廢棄物。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，包括以下步驟：

第一步，備料及原材料預處理

①對鋁灰進行磁選除鐵預處理，經(jīng)過預處理后鋁灰成份重量百分比：Al₂O₃含量25～50％，Al含量15～30％，SiO₂含量5～15％，MgO含量5～10％，TiO₂含量1～3％，F(xiàn)e₂O₃含量＜2％，CaO含量2～6％。

②優(yōu)選煤矸石，將其磨成粒度小于40目，進行磁選除鐵預處理。經(jīng)預處理后煤矸石主要成份重量百分比：Al₂O₃含量20～33％，SiO₂含量26～39％，TiO₂含量0.20～0.45％，F(xiàn)e₂O₃含量0.20～0.5％，CaO含量0.1～0.4％，固定碳8～25％。

如果煤矸石中的固定碳含量不足，可以利用后續(xù)步驟中的石油焦和稻殼炭來補充。

第二步，配料和制團

按照重量百分比配料：鋁灰5～25％、煤矸石60～95％和石油焦0～15％。按照原料重量的15～20％加入紙漿廢液作為結(jié)合劑，混合制球，烘干到水份小于2％。

所述石油焦中碳固定碳＞98％，粒度＜40目。

所述稻殼炭中固定碳＞40％，粒度1～6cm。