[發明專利]應用粉煤灰制備鋁硅合金的方法及其使用的電解原料

有效

• 申請號: 202011214213.6
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112323101B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 高培君;趙雄慧;范超;肖園;邢亞飛;豆衛博;李海軍;熊志福;高越;郭軍飛;葉文圣;尚東捷;楊陽;劉昱璇;高子堯;安世鵬;楊耀偉;張雪;杜鑫
• 申請（專利權）人: 內蒙古蒙泰集團有限公司
• 主分類號: C25C3/36
• 分類號: C25C3/36;C22B7/02
• 代理公司: 北京智宇正信知識產權代理事務所(普通合伙) 11876
• 代理人: 李明卓

本發明公開一種應用粉煤灰制備鋁硅合金的方法及使用的的電解原料，涉及冶金領域，包括：將包含粉煤灰提取物的混合物在鋁酸鈉溶液中進行結晶處理，形成結晶沉淀；煅燒所述結晶沉淀，獲得粒徑分布為小于45微米顆粒體積分數在10?30％，中值粒徑在60?80微米的電解原料；將粒徑分布為小于45微米顆粒體積分數在10?30％，中值粒徑在60?80微米的電解原料在低分子比的冰晶石電解體系中，制得雜質含量少的鋁硅合金，本發明提高了鋁硅氧化物的溶解速率和粉煤灰利用效率，降低了粉煤灰綜合利用成本，生產效率提高。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，特別涉及一種應用粉煤灰制備鋁硅合金的方法及其使用的電解原料。

背景技術

我國是產煤大國，燃煤發電占電力能源供給比例高。電力工業的快速發展，使燃煤發電后形成粉煤灰排放量的急劇增加，到2020年約達到4億噸/年。大量粉煤灰的產生與排放，一方面給生態環境帶來了極大的壓力；另一方面，我國是一個資源儲量比較有限的國家，而粉煤灰中很多元素都具有再次利用的價值。基于粉煤灰固廢排放給生態環境造成的極大壓力以及國家資源缺乏的主要矛盾，使得對粉煤灰綜合利用勢在必行。目前，粉煤灰綜合利用比較大的方向是建材和高鋁粉煤灰提取氧化鋁。前者由于受國內建筑行業市場和運輸半徑影響，使得建材這一利用方向不適用于煤炭富集的西北地區；粉煤灰中鋁硅氧化物的含量在80-90％，從粉煤灰中提取氧化鋁只利用了粉煤灰中鋁元素，而其他主要元素硅等，因技術和市場原因，沒能形成具有市場容量較大的副產品被利用，而是再次成為固廢。所以粉煤灰提取氧化鋁這個方向除粉煤灰綜合利用率低、綜合利用成本高，也并未真正解決粉煤灰固廢排放問題。

熔鹽電解共析法生產鋁硅合金的研究從上個世紀70年代開始，美國、英國、波蘭、捷克斯洛伐克等國家發表過直接電解生產鋁硅合金的技術文章，均以工業氧化鋁和氧化硅為原料，通過熔鹽電解共析法電解出了鋁硅合金。在國內，東北大學和鄭州輕金屬研究院研究比較多。這些方法遇到的主要問題是鋁硅氧化物的溶解速率低，電解槽槽底沉淀多，電解槽穩定性差，金屬產品中氧化物夾雜多。

發明內容

本發明的目的是針對鋁硅氧化物在電解質中溶解速率不高，導致粉煤灰提取物在工業鋁電解槽內電解生產鋁硅合金的穩定性和效率差的問題，提供一種通過提高粉煤灰提取物的熔鹽電解質中溶解速率，電解共析獲得鋁硅合金的方法，本發明方法顯著改善了粉煤灰提取物在冰晶石電解質中的溶解速率，解決了電解槽槽底沉淀多，穩定性差等問題，并且本發明的方法工藝簡單易操作，生產成本低，具有良好的經濟和社會效益。

為實現本發明的技術目的，本發明一方面提供一種應用粉煤灰制備鋁硅合金的方法，包括：

將包含粉煤灰提取物的混合物在鋁酸鈉溶液中進行結晶處理，形成結晶沉淀；

煅燒所述結晶沉淀，獲得粒徑分布為小于45微米顆粒體積分數在10-30％，中值粒徑在60-80微米的電解原料；

將粒徑分布為小于45微米顆粒體積分數在10-30％，中值粒徑(D50)在60-80微米的電解原料在低分子比的冰晶石電解體系中，制得雜質含量少的鋁硅合金。

其中，所述煤粉灰提取物為粉煤灰通過鹽酸除去鐵、鈣等雜質后的固體產物。

特別是，本申請所用的煤粉灰提取物的成分為Al氧化物的百分比含量：20-60％；Si氧化物的百分比含量：35-75％；Ti氧化物的百分比含量：0.1-3％；Fe氧化物的百分比含量≤0.5％；Ca氧化物的百分比含量≤0.3％，P氧化物的百分比含量≤0.05％；粒度分布為小于45微米的細顆粒體積分數在40-90％，中值粒徑(D50)在10-18微米。

其中，所述包含粉煤灰提取物的混合物中還包括氫氧化鋁。

其中，所述煤粉灰提取物與氫氧化鋁用量比可以根據鋁硅合金的生產要求進行調配，本發明不做限制。

在本發明的一個實施例中，按重量份計，所述煤粉灰提取物與氫氧化鋁的用量為(1-1.2):(1-5)。