用炉渣粉煤灰生产硅铝合金产品及方法技术

一种用炉渣粉煤灰生产硅铝合金产品及其方法，是冶金工业中炼钢的理想产品，炼钢时能减少产生皮下气泡的敏感性，是钢与铁的脱氧剂和合金元素，比纯铝脱氧能力强，利用效率高。它是用碳同时还原Ａｌ－［２］Ｏ－［３］、ＳｉＯ－［２］而提取硅铝合金产品，较好地克服了目前电解法的缺点，具有原料来源广阔、设备投资小、建厂快、节电量大、生产能力高，并可生产副产品等特点。尤其是充分利用废物炉渣粉煤灰，不仅生产成本很低，经济效益很大，而且变废为宝，又有很大的社会效益。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于金属冶炼工业用品，更确切地说是冶炼金属业提取硅铝合金产品及方法。多年来人们一直想利用纯碳还原硅的方法从AL2O3中提取纯铝的作法始终没有得以实现，这主要是因为铝对氧有极强的亲和力，在冶炼中生成了含氧碳化铝(AL4O4C和AL2OC)和碳化铝(AL4C3)的缘故。从十九世纪八十年代末期，开始采用对熔解在熔融冰晶石中的AL2O3电解的方法，生产纯铝得到了成功。这种方法一直延续到现在，也是目前全世界大规模生产纯铝唯一的方法。其方法存在以下主要缺点第一、老式电解法投资量大。由于电解法生产环节多，电解槽较多，一般几十台至几百台，单台投资和矿热炉相当。因此说老式电解法投资量大，一般是电热法的10-30倍。第二、电解法建厂速度慢。它由于生产环节多、设备多，因此厂房建筑及设备安装、调试需花几倍电热法的时间。第三、电解法产量低。举4、5万KVA电量的电解铝厂为例它的日产量10-12吨;而电热法同容量的日产量可达77吨纯铝和67.5吨硅铁，含硅量不小于80%，总产量是电解法产量的10倍以上。第四、电解法耗电量大。电解一吨纯铝耗电18，000度，而电热法提取一吨纯铝和1.5吨硅铁才用14，000度，相比之下省了很多电，又有了副产品(硅铁、煤气)。第五、电解法吨成本高。它每吨纯铝成本是15，000元/吨，而电热法吨成本是为3，000元/吨。第六、电解法对原料要求十分苛刻。它需用纯净的AL2O3为原料，而电热法不用纯的AL2O3为原料，用炉灰、粘土都能生产。因此，电热法的材料来源广泛而且便宜。为克服以上现行电解法的缺陷，采用炉渣粉煤灰电热法生产硅铝合金产品。目前我国有两种方法第一种方法是用纯铝、纯硅对成硅铝合金。第二种方法是用铝土矿在矿热炉中炼成硅铝合金。第一种方法造价贵、成本高、耗电量大;第二种方法铝土矿稀缺而贵，导致成本高。由于上述两种方法产品造价高，原材料缺乏，因此国内市场硅铝合金很少见，致使钢铁冶炼企业不得不以硅铁来代替硅铝合金，而使钢的质量有所下降。使用硅铝合金后可减少钢产生皮下气泡的敏感性，是钢与铁的脱氧剂和合金元素。比纯铝脱氧能力强，利用效率高。本专利技术是用矿热炉从废炉渣粉煤灰中提取硅铝合金的生产方法，它不仅克服了上述电解法的缺点，并且原料来源广阔，价格低廉。在冶炼中可直接炼成硅铝合金。在耗电量相同的情况下，由于材料取之不尽、用之不竭，原材料价格特低，因而生产成本低，销路好，在市场上有很强的竞争力。本专利技术原理及配方1、原理。用碳同时还原AL2O3、SiO2而得硅铝合金，其化学分子式如下2、配方。煤粉炉渣粉煤灰及白粘泥的配比波动范围可用化学方程式计算求之。本专利技术采取的配比煤粉为35%;炉渣粉煤灰为50.5%;白粘泥为14.5%。生产工艺流程。原材料堆化验→配料→混料搅拌→成球→烘干→烧结→冶炼→精炼→铸锭→入库。本专利技术给出的实施例分述如下一、对原料和还原剂粘结剂的粉料进行化验。(以下用X1～X2%表示波动范围。)化验结果炉渣粉煤灰AL2O317～23%、SiO258～67%、Fe2O32.3～3%、CaO4～15%、Mgo1.3～1.5%。白粘泥粉AL2O321～37%、SiO247～65%、Fe2O35～10% CaO10～15%、Mgo1～3%。煤粉(纯碳)50～70%，灰分14～26%，其余为水分、挥发分、硫和磷。其中“灰分”化验它的成份，一般与炉渣粉煤灰的成份相近似。二、根据原料及还原剂、粘结剂的堆化验结果，每种化合物都有它一定的数值X%。利用化学反应平衡方程式计算出碳用量后，再换算成煤粉的用量，就可进行配料了。例如以百公斤白粘泥与三百五十公斤炉渣粉煤灰为例计算碳的实际消耗量。具体计算结果如下白粘泥粉化验结果是AL2O323%;SiO260%;Fe2O35.5%;CaO10%;MgO1.2%;其余为微量杂质。相应的AL2O3为23公斤;SiO2为60公斤;Fe2O3为5.5公斤;CaO为10公斤;MgO为1.2公斤。炉渣粉煤灰化验结果是AL2O321%;SiO265%;Fe2O32.5%;CaO10%;MgO1.2%，其余为微量杂质不予计算。相应的AL2O3为350×21%＝73.5公斤;SiO2为350×65%＝227.5公斤;Fe2O3为350×2.5%＝8.75公斤;CaO为350×10%＝35公斤;MgO为350×1.2%＝4.2公斤。把白粘泥与炉渣粉煤灰的氧化物合计量计算出来后再算出纯碳的需要量。如AL2O3的合计重量为23+73.5＝96.5公斤。SiO2合计重量为60+227.5＝287.5公斤。根据化学方程式反应温度2250℃用化学方程式(1)-(7)便可进行计算。从化学方程式(6)可以看出SiC与AL4O4C比例关系。按此关系进行运算，以确定煤粉与反应料的比例。用化学方程式(1)算出AL4O4C的产量∵ 204/96.5 = 184/(X1) ∴X1＝ (184×96.5)/204 ＝87.04公斤(AL4O4C)用化学方程式(2)可算出SiC的产量∵ 60/287.5 = 40/(X1) ∴X2＝ (40×287.5)/60 ＝191.7公斤(SiC)根据X1、X2与化学方程式(6)比较并计算出SiO2过盛量，即可求出各种氧化物的实际用碳量。用比例法可求出SiC的用量∵ 240/(X1) = 368/87.04 ∴X3＝ (240×87.04)/368 ＝56.77(SiC)计算得之有56.77公斤参与反应，还有191.7-56.77＝134.93SiC没有参与反应，这就是过盛量。如果不能够解决这个问题合金中就混入了大量的SiC、使合金的质量降低。用化学方程式(7)可解决这一问题。把134.93公斤SiC分成两份，其中一份不还原，(即134.93/2＝67.5公斤的SiC不用碳去还原，它本身仍然是SiO2，可是它的重量发生了改变，即SiO2＝(67.8×60)/40＝101.25公斤)。这部SiO2与67.5公斤SiC可以完全反应生成金属硅。而实际需要用碳来还原的SiO2量为287.5-101.25＝186.25公斤。1、反应料纯碳量的计算①AL2O3的用碳量计算，用化学方程式(1)计算。∵ 204/96.5 = 36/(X4) ∴X4＝ (36×96.5)/204 ＝17.03公斤纯碳②SiO2的用碳量计算，用化学方程式(2)计算。∵ 60/186.25 = 36/(X5) ∴X5＝ (36×186.25)/60 ＝111.75公斤纯碳。③Fe2O3用碳量的计算，用化学方程式(3)计算。∵ 160/(5.5+8.75) == 36/(X6) X6＝ (36×(5.5+8.75))/160 ＝3.21公斤纯碳。④CaO用碳量的计算，用化学方程式(4)计算。∵ 56/(10+35) = 12/(X7) ∴X7＝ (12×(10+35))/56 ＝9.64公斤纯碳⑤MgO的用碳计算，用化学方程式(5)计算。∵ 40/(1.2+4.2) = 12/(X8) ∴X8＝ (12×(1.2+4.2))/40 ＝1.62公斤纯碳反应料总用碳量为17.03+111.75+3.21+9.64+1.62＝143.25公斤纯碳。2、计算百公斤煤粉中的灰分自耗纯碳量和剩余纯碳量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用炉渣粉煤灰生产硅铝合金产品及其方法，是用碳同时还原ＡＬ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｓ↓［ｉ］Ｏ↓［２］而提取硅铝合金，其特征在由于碳、炉渣粉煤灰和白粘泥冶炼而成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王士杰，陈继辉，
申请(专利权)人：陈继辉，王士杰，
类型：发明
国别省市：23[中国|黑龙江]