專利名稱：一種用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金的方法。
背景技術(shù)：
鋁硅鐵合金作為代替純鋁作煉鋼脫氧劑，由于其密度比純鋁大，加入后沉入渣面以下，可有效防止鋁和硅與空氣和熔渣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，提高鋁和硅的利用率；用鋁硅鐵合金脫氧，生成復(fù)雜的脫氧產(chǎn)物使氧化物活性降低，有利于脫氧過程進(jìn)行；易生成低熔點(diǎn)相使夾雜物聚合后上浮除去，造成鋼中鋁氧化物夾雜大大減少，有利于提高鋼的質(zhì)量。目前我國(guó)鋁硅鐵合金都是采用兌摻法生產(chǎn)的。即用電解法生產(chǎn)的原鋁和用工業(yè)生產(chǎn)的硅鐵經(jīng)過重熔、按比例熔融混合制得。這樣從礦石到成品要經(jīng)過氧化鋁廠、電解鋁廠、工業(yè)硅鐵廠等多道工序才能完成，生產(chǎn)流程長(zhǎng)、能耗高使鋁硅鐵合金成本居高不下，生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境影響大。為了降低鋁硅合金生產(chǎn)成本，有報(bào)導(dǎo)用鋁硅礦如鋁土礦、鋁礬土、硅石礦和鐵屑、焦炭為原料在礦熱電弧爐中生產(chǎn)鋁硅鐵合金的方法，這些方法比兌摻法帶來更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，但所用鋁土礦在我國(guó)資源緊張，導(dǎo)致成本高。煤矸石是成煤過程中與煤共同沉積的有機(jī)化合物和無機(jī)礦物知混合巖，采煤時(shí)和煤一并采出。煤矸石中可燃物較少，灰分占50％～90％，有的甚至超過90％，大多在70％～90％之間，煤矸石的灰分主要含氧化鋁、氧化硅和氧化鐵，適合用電熱法生產(chǎn)鋁硅鐵合金。我國(guó)煤矸石的累積存量已達(dá)到60多億噸，目前尚未進(jìn)行大規(guī)模綜合利用，占用農(nóng)田，對(duì)環(huán)境造成污染，而且長(zhǎng)期堆放發(fā)生自燃，產(chǎn)生有害氣體，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金的方法，解決兌摻法生產(chǎn)流程長(zhǎng)、能耗大、成本高的問題。
一種用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金的方法，該方法以煤矸石為原料，以煤矸石中的固定碳和補(bǔ)充的煙煤為還原劑，配入煉鋼廠廢鐵屑或鐵精礦。要求配料后氧化鋁重量百分比含量在25％～45％，氧化硅重量百分比含量在25％～47％，鐵重量百分比含量10％～20％，碳重量百分比含量16～25％，加入鋇硅鈣復(fù)合添加劑重量百分比含量1％～3％。
生產(chǎn)步驟如下1、將原料煤矸石制成2～5cm塊料；補(bǔ)充煙煤、鐵屑或鐵精礦和鋇硅鈣復(fù)合添加劑分別磨成粒度小于1mm的粉料；將制好的各種物料在100～150℃烘干脫水，要求水分不超過1％；各種原料按配料后氧化鋁、氧化硅和鐵含量要求確定配比、稱重，混合。
2、將混合后的物料加入到交流或直流礦熱電弧爐中，爐內(nèi)溫度為1400～1600℃，還原反應(yīng)時(shí)間為2～3小時(shí)。
3、定期(間隔2～4小時(shí))從出鋁口向抬包放出鋁硅合金液體。因合金中含有一定量的非金屬雜質(zhì)，需在抬包中加入精煉劑除渣。在抬包中加入精煉劑，過濾除渣、混合、稀釋后鑄錠，即得到粗鋁硅合金。用本發(fā)明得到的鋁硅鐵合金成分范圍為(重量百分比含量)鋁10％～30％，硅20～45％，其余為鐵和其它元素。
本發(fā)明原理為，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式純氧化鋁、氧化硅和三氧化二鐵之和與純碳比為161∶48，其最佳配碳量為完全反應(yīng)理論需求量的93～95％。
與已有的技術(shù)相比，本發(fā)明有以下特點(diǎn)1、目前在我國(guó)煤矸石累積量已經(jīng)達(dá)到60億噸，可直接用作生產(chǎn)鋁硅鐵合金的原料，生產(chǎn)成本低，這是用其他含硅含鋁原料所不能比擬的；2、用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金，只要制成一定的塊度即可，無須設(shè)置制作球團(tuán)的工序；2、交流或直流礦熱電弧爐都可以使用，只要保持爐內(nèi)反應(yīng)溫度為1400～1600℃即可，用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金反應(yīng)溫度低、反應(yīng)時(shí)間快；5、冶煉過程中得到的鋁硅酸鹽爐渣，可作為水泥或陶瓷的原料，因此，用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金的方法具有無廢料的工藝特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在100KVA直流電弧爐中用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金采用100KVA直流電弧爐，原料配比為煤矸石重量百分比65％，煙煤重量百分比13％，加入鋇硅鈣復(fù)合添加劑重量百分比2％，鐵屑重量百分比20％。配料后氧化鋁重量百分比含量為42％，氧化硅重量百分比含量45％，其余為氧化鐵和鋇硅鈣化合物。操作電壓為35V，電流為1600A。每隔3小時(shí)放出一次鋁硅合金，制得含鋁重量百分比含量為25％、硅重量百分比含量為42％，鐵重量百分比含量為33％的鋁硅鐵合金。
實(shí)施例2在6500KVA交流礦熱電弧爐中用煤矸石和鐵精礦為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金采用6500KVA交流礦熱電弧爐，原料為煤矸石和鐵精礦。煤矸石重量百分比含量70％，煙煤重量百分比含量15％，加入鋇硅鈣復(fù)合添加劑重量百分比含量1％，鐵精礦重量百分比含量24％。配料后氧化鋁百分比含量為40％，氧化硅百分比含量46％，其余為氧化鐵和鋇硅鈣化合物。每隔3小時(shí)放出一次鋁硅合金，制得含鋁百分比含量為22％、硅百分比含量為43％，鐵百分比含量為35％的鋁硅鐵合金。
權(quán)利要求
1.一種用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金的方法，其特征在于該方法以煤矸石為原料，以煤矸石中固定碳和補(bǔ)充煙煤為還原劑，加入鐵屑或鐵精礦和鋇硅鈣復(fù)合添加劑，要求配料后氧化鋁重量百分比含量在25％～45％，氧化硅重量百分比含量在25％～47％，鐵重量百分比含量10％～20％，固定碳重量百分比含量16～25％，加入鋇硅鈣復(fù)合添加劑重量百分比含量1％～3％。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金的方法，其特征在于該方法生產(chǎn)步驟要求如下a.將原料煤矸石制成2～5cm塊料；補(bǔ)充煙煤、鐵屑或鐵精礦和鋇硅鈣復(fù)合添加劑分別磨成粒度小于1mm的粉料；將制好的各種物料在100～150℃烘干脫水，要求水分不超過1％；各種原料按配料后氧化鋁、氧化硅和鐵含量要求確定配比、稱重，混合；b.將混合后的物料加入到交流或直流礦熱電弧爐中，爐內(nèi)溫度為1400～1600℃，還原反應(yīng)時(shí)間為2～3小時(shí)；c.間隔2～4小時(shí)從出鋁口向抬包放出鋁硅鐵合金液體，在抬包中加入精煉劑除渣，過濾除渣、混合、稀釋后鑄錠，即得到粗鋁硅鐵合金。
全文摘要
一種用煤矸石為原料生產(chǎn)鋁硅鐵合金的方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。該方法以煤矸石為原料，以煤矸石中固定碳和補(bǔ)充煙煤還原劑，加入鐵屑或鐵精礦和鋇硅鈣復(fù)合添加劑。配料后氧化鋁重量百分比含量在25％～45％，氧化硅重量百分比含量在25％～47％，鐵重量百分比含量10％～20％，固定碳重量百分比含量16～25％，鋇硅鈣復(fù)合添加劑重量百分比含量1％～3％。各種物料在100～150℃烘干脫水，水分不超過1％；混合后的物料加入到交流或直流礦熱電弧爐中，爐內(nèi)溫度為1400～1600℃，還原反應(yīng)時(shí)間為2～3小時(shí)。間隔2～4小時(shí)從出鋁口向抬包放出鋁硅鐵合金液體，在抬包中加入精煉劑除渣，過濾除渣、混合、稀釋后鑄錠，即得到粗鋁硅鐵合金。本方法利用煤矸石固體廢料生產(chǎn)煉鋼脫氧劑鋁硅鐵合金，生產(chǎn)流程短、能耗低、成本低，且無工業(yè)廢料。
文檔編號(hào)C22C30/00GK1654689SQ20051001139
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月7日
發(fā)明者盧惠民, 陳明法, 劉強(qiáng), 徐佩聲 申請(qǐng)人:北京炎黃投資管理有限公司, 北京科技大學(xué)