[發明專利]一種鋁錳合金的制備方法

有效

• 申請號: 201811460017.X
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109295478B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 石長存;沈利;于水;田明生;許晶;黃文俊;遲立新;顏維閣;田友良;閆磊;王德;閆存定;王青;謝文海;武浩達
• 申請（專利權）人: 包頭鋁業有限公司;內蒙古華云新材料有限公司
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36;C25C7/02;C25C7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種以錳的氧化物為主要原料，在鋁電解槽中電解，得到鋁錳合金的制備方法。本發明僅利用現有的預焙陽極鋁電解槽，在不增加任何設備投入的情況下，實現用鋁電解槽工業化批量連續生產鋁錳合金。本方法可以有效將原料加入后反應激烈引起的電解生產過程波動控制在合理范圍內，并能精準控制鋁錳合金中的錳含量。錳的氧化物原料利用率高，獲得的鋁錳合金具有含量高、偏析小、成分均勻的特點。

技術領域：

本發明涉及一種鋁錳合金的制備方法，特別是涉及一種用鋁電解槽制備鋁錳合金的方法。

背景技術：

目前，工業化生產鋁錳合金一般采用兩種方法，即對摻法、鋁熱還原法。其中對摻法又有兩種方式：一是使用含錳的錳添加劑與純鋁對摻，錳添加劑由純錳和助燃劑構成，該方法的缺點是：由于錳添加劑在加入過程中燃燒強烈，會產生大量煙氣，造成嚴重污染；二是使用純錳和純鋁對摻，該方法的缺點是錳原料利用率低、成分偏析嚴重，成份含量不容易控制；且由于金屬錳價格較高，因此對摻法存在原料成本高的問題。鋁熱還原法則是使用錳的氧化物為原料，使用金屬鋁作為還原劑，在高溫下發生還原反應生產鋁錳合金，但該方法置換出的氧化鋁為渣體，導致鋁損失嚴重，同時除渣困難，導致熔體質量偏差，生產的鋁錳合金缺陷嚴重。

目前處于實驗室階段的生產鋁錳合金的方法也分兩種：一是含錳陽極電解法，一種是采用坩堝或其它小容器的熔鹽電解法。含錳陽極電解法是將錳的氧化物添加到陽極配料中，制成碳陽極，在電解過程中，錳的氧化物隨析出，隨著陽極的消耗而進入到電解質中，再經過電解，與鋁共同在陰極析出，形成鋁錳合金，該方法的缺點是：錳原料利用率低、成分偏析嚴重，成份含量不容易控制，陽極電阻大、耗能高，由于錳元素的加入，陽極的抗壓強度小，陽極質量差，且消耗量增加，生產成本增大，鋁錳合金的錳含量低。采用坩堝或其它小容器的熔鹽電解法，無法實現工業化生產。

專利CN201610104761公開了利用鋁還原合金氧化物在鋁電解槽內生產合金鋁的工藝，其是在鋁電解生產過程中，穿過電介質層向鋁電解槽中的鋁液內加入所需合金元素的氧化物。合金元素是氧化性強于鋁的合金元素；所述合金元素的氧化物投入鋁液中的方法是：在換極時由提開的陽極開口處加入、從火眼口中加入或另行開口加入。

存在的問題有：一是氧化性強于鋁的合金元素中，如錳、鉻等與鋁反應劇烈，過大的加料量容易造成電解工藝技術條件變化，影響正常電解生產；同時由于電解生產過程中，每日都需要從電解槽的存量鋁中抽取一定的原鋁液進行鑄造，是一個動態平衡的過程，需要進行全面考慮才能使存量鋁中金屬元素的含量獲得穩定的提升。針對上述情況，需要設計科學合理的加料量去穩定生產過程，同時使存量鋁中金屬元素的含量按照預期進行提升。而該專利中沒有明確給出加料量的控制以及計算方法，用該方法不易實現其專利所述的目的。

二是其提到穿過電介質層向鋁電解槽中的鋁液內加入所需合金元素的氧化物，而實際情況是，在電解槽中鋁液層的上面是電解質層，該電解質層是流動的，同時具有溫度高、腐蝕性強等特點。能實現穩定的連續的能穿過電解質層加入到鋁液層的抗腐蝕、抗高溫裝置，目前未見有報道，該專利所提及的內容不易實現。

三是加料的時間點，由于每日都需要從電解槽的存量鋁中抽取一定的原鋁液進行鑄造，是一個動態平衡的過程，如果加料時間不當，加入的金屬元素氧化物會在沒有反應完全的情況下，被隨同每日的原鋁抽取而去，造成原料不必要的消耗，導致原鋁液的污染以及成本的上升。

發明內容：

為克服背景技術中存在的諸多不足，本發明的目的在于提供一種充分利用正在生產的預焙陽極鋁電解槽，在鋁電解過程中直接添加錳的氧化物，實現用鋁電解槽工業化批量連續生產鋁錳合金的方法。該方法具有生產穩定、能耗低、效率高、質量高的優點。