專利名稱：利用煤矸石冶煉硅鋁合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金冶煉技術(shù)，適用于Si-Al合金的冶煉。
Al是最強的脫氧劑。以金屬鋁加入鋼中脫氧，回收率低，消耗大;但以Al合金加入鋼中脫氧，它可使鋁的脫氧能力提高30～60%，節(jié)約大量的純Al。因此，研制Al合金有較高的使用價值。
五十年代西歐某些國家(如蘇聯(lián))用含Al2O3較高的不同原料，如鋁礬土、鋁代硅酸鹽，在礦熱爐中冶煉Al合金;七十年代，我國也利用含SiO2、Al2O3較高的不同原料，在小高爐(試驗爐)、礦熱爐中冶煉Al合金，因冶煉工藝難度大，沒有合理的操作制度，渣粘稠，迫使試驗未能進行下去。當前，在國內(nèi)外金屬Al非常緊缺，需求矛盾嚴重的情況下，研制Al合金，可代用部份金屬Al是當務(wù)之急。
我國煤炭資源豐富，煤矸石貯存及開采量在10億噸，對煤炭工業(yè)來說，煤矸石是一大禍害，它成年堆積如山，既占用土地，又嚴重污染著環(huán)境。因煤矸石中含有一定成份的SiO2、Al2O3和C固，人們多少年來一直尋找一種利用廉價的煤矸石作為鋁合金原料的冶煉方法，變禍為福，變廢為寶;但是，長期以來一直沒有很好的利用和解決。
本發(fā)明的目的旨在根據(jù)國內(nèi)資源情況，開拓一條綜合利用煤矸石的新途徑，將煤矸石作原料冶煉鋁合金，節(jié)約純鋁，解決國內(nèi)金屬鋁短缺的問題，消除煤矸石的禍害，治理環(huán)境。
本發(fā)明是在選取合理的電氣參數(shù)和爐子參數(shù)的3200KVA礦熱爐上進行試驗，將含SiO245～60%，Al2O325～37%，C固 15～20%的煤矸石置于礦熱爐中，因熔點低(熔點在1350～1420℃)而快速熔化，直接利用煤矸石中C固和補充的碳還原Si、Al、Fe，SiO2還原率達90～95%，Al2O3還原率達40～50%，得到的合金成份(重量百分比)Si 45～51.0%，Al 10～12.6%，F(xiàn)e 20～23.0%;當采用分層法冶煉時，Al達15～20%。選擇合理的渣系(CaO+BaO)∶SiO2∶CaF2為(0.8～1.0)∶(0.7～1.0)∶(0.3～0.4)及采用先造成R＝0.4～0.5，后調(diào)整R＝0.8～1.0的造渣制度，對爐況的順行和出爐起很重要的作用。
用煤矸石冶煉Si-Al合金具有以下幾個特點①因煤矸石是天然的SiO2、Al2O3、C形成的固體原料，如同天然的球團礦，不需設(shè)置制作球團的工序;
②因煤矸石是天然的Al2O3、SiO2、Fe2O3、CaO、C…互溶形成的固體原料，它的熔點要比單純的SiO2、Al2O3熔點低得多，熔化速度很快;
③因煤矸石中含有15～20%C，SiO2+C、Al2O2+C要比單純加SiO2+C、Al2O3+C中的C利用率高，可節(jié)約還原劑;
④煤矸石的SiO2+C、Al2O3+C…還原溫度要比用單純的SiO2+C、Al2O3+C還原溫度低得多;
⑤煤矸石中的SiO2+C、Al2O3+C的接觸反應(yīng)面，要比單純用SiO2+C、Al2O3+C制成的球團的接觸反應(yīng)面大，更比單純用SiO2+C、Al2O2+C的接觸反應(yīng)面大得多。
⑥冶煉中得到的鋁硅酸鹽爐渣，可做為水泥原料及陶瓷的原料。
實施例選用某地區(qū)的煤矸石，其成份為SiO245～60%、Al2O325～37%、C固15～20%，在3200KVA的礦熱爐中冶煉。選取了合理二次電壓76V，電極深度0.9～1.0M，爐子參數(shù)，采用分層加料的操作工藝，選擇了(CaO+BaO)∶SiO2∶CaF2為1∶1∶0.3的渣系，渣流動性很好，爐況順行，制得的合金成份Si 51%，Al 12.6%，F(xiàn)e 23.0%;SiO2還原率為95%，Al2O3達50%左右。因渣流動性好，對冶煉的進行和出爐的暢通，起很重要的作用。
權(quán)利要求
1.一種用礦熱爐冶煉Si-Al合金的方法，其特征在于采用SiO245～60%、Al2O325～37%、C固15～20%的煤矸石，它是自然形成的球團礦，其中的C固和補加C采用分層法的冶煉工藝在高溫下直接還原Si、Al，同時采用先造成R=0.4～0.5，后調(diào)整R=0.8～1.0的造渣制度。
2.如權(quán)利要求1所述的冶煉Si-Al合金的方法，其特征在于煤矸石在礦熱爐中的熔化溫度為1350～1420℃。
3.如權(quán)利要求1所述的冶煉Si-Al合金的方法，其特征在于冶煉中得到的爐渣可用作水泥及陶瓷的原料。
全文摘要
一種利用煤矸石冶煉Si-Al合金的方法，將煤矸石置于礦熱爐中作為原料，在選取合理的電氣，爐子參數(shù)及采用合理的渣系，用一步混料或分層法的操作工藝，保證了Si、Al的還原和回收；冶煉中熔化溫度低、速度快，反應(yīng)溫度低、反應(yīng)速度快；制得的合金成份Si-45～51％，Al10～12.6％，F(xiàn)e20～23％；SiO
文檔編號C22B4/06GK1046762SQ89102559
公開日1990年11月7日 申請日期1989年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月27日
發(fā)明者肖清安 申請人:北京科技大學(xué), 山西省忻州地區(qū)鐵合金廠