一种用煤矸石为原料生产铝硅铁合金的方法技术

一种用煤矸石为原料生产铝硅铁合金的方法，属于金属材料领域。该方法以煤矸石为原料，以煤矸石中固定碳和补充烟煤还原剂，加入铁屑或铁精矿和钡硅钙复合添加剂。配料后氧化铝重量百分比含量在２５％～４５％，氧化硅重量百分比含量在２５％～４７％，铁重量百分比含量１０％～２０％，固定碳重量百分比含量１６～２５％，钡硅钙复合添加剂重量百分比含量１％～３％。各种物料在１００～１５０℃烘干脱水，水分不超过１％；混合后的物料加入到交流或直流矿热电弧炉中，炉内温度为１４００～１６００℃，还原反应时间为２～３小时。间隔２～４小时从出铝口向抬包放出铝硅铁合金液体，在抬包中加入精炼剂除渣，过滤除渣、混合、稀释后铸锭，即得到粗铝硅铁合金。本方法利用煤矸石固体废料生产炼钢脱氧剂铝硅铁合金，生产流程短、能耗低、成本低，且无工业废料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料领域，特别涉及。
技术介绍
铝硅铁合金作为代替纯铝作炼钢脱氧剂，由于其密度比纯铝大，加入后沉入渣面以下，可有效防止铝和硅与空气和熔渣中的氧发生氧化反应，提高铝和硅的利用率；用铝硅铁合金脱氧，生成复杂的脱氧产物使氧化物活性降低，有利于脱氧过程进行；易生成低熔点相使夹杂物聚合后上浮除去，造成钢中铝氧化物夹杂大大减少，有利于提高钢的质量。目前我国铝硅铁合金都是采用兑掺法生产的。即用电解法生产的原铝和用工业生产的硅铁经过重熔、按比例熔融混合制得。这样从矿石到成品要经过氧化铝厂、电解铝厂、工业硅铁厂等多道工序才能完成，生产流程长、能耗高使铝硅铁合金成本居高不下，生产过程对环境影响大。为了降低铝硅合金生产成本，有报导用铝硅矿如铝土矿、铝矾土、硅石矿和铁屑、焦炭为原料在矿热电弧炉中生产铝硅铁合金的方法，这些方法比兑掺法带来更大的社会效益和经济效益，但所用铝土矿在我国资源紧张，导致成本高。煤矸石是成煤过程中与煤共同沉积的有机化合物和无机矿物知混合岩，采煤时和煤一并采出。煤矸石中可燃物较少，灰分占50％～90％，有的甚至超过90％，大多在70％～90％之间，煤矸石的灰分主要含氧化铝、氧化硅和氧化铁，适合用电热法生产铝硅铁合金。我国煤矸石的累积存量已达到60多亿吨，目前尚未进行大规模综合利用，占用农田，对环境造成污染，而且长期堆放发生自燃，产生有害气体，对环境造成严重污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出用煤矸石为原料生产铝硅铁合金的方法，解决兑掺法生产流程长、能耗大、成本高的问题。，该方法以煤矸石为原料，以煤矸石中的固定碳和补充的烟煤为还原剂，配入炼钢厂废铁屑或铁精矿。要求配料后氧化铝重量百分比含量在25％～45％，氧化硅重量百分比含量在25％～47％，铁重量百分比含量10％～20％，碳重量百分比含量16～25％，加入钡硅钙复合添加剂重量百分比含量1％～3％。生产步骤如下1、将原料煤矸石制成2～5cm块料；补充烟煤、铁屑或铁精矿和钡硅钙复合添加剂分别磨成粒度小于1mm的粉料；将制好的各种物料在100～150℃烘干脱水，要求水分不超过1％；各种原料按配料后氧化铝、氧化硅和铁含量要求确定配比、称重，混合。2、将混合后的物料加入到交流或直流矿热电弧炉中，炉内温度为1400～1600℃，还原反应时间为2～3小时。3、定期(间隔2～4小时)从出铝口向抬包放出铝硅合金液体。因合金中含有一定量的非金属杂质，需在抬包中加入精炼剂除渣。在抬包中加入精炼剂，过滤除渣、混合、稀释后铸锭，即得到粗铝硅合金。用本专利技术得到的铝硅铁合金成分范围为(重量百分比含量)铝10％～30％，硅20～45％，其余为铁和其它元素。本专利技术原理为，根据化学反应式纯氧化铝、氧化硅和三氧化二铁之和与纯碳比为161∶48，其最佳配碳量为完全反应理论需求量的93～95％。与已有的技术相比，本专利技术有以下特点1、目前在我国煤矸石累积量已经达到60亿吨，可直接用作生产铝硅铁合金的原料，生产成本低，这是用其他含硅含铝原料所不能比拟的；2、用煤矸石为原料生产铝硅铁合金，只要制成一定的块度即可，无须设置制作球团的工序；2、交流或直流矿热电弧炉都可以使用，只要保持炉内反应温度为1400～1600℃即可，用煤矸石为原料生产铝硅铁合金反应温度低、反应时间快；5、冶炼过程中得到的铝硅酸盐炉渣，可作为水泥或陶瓷的原料，因此，用煤矸石为原料生产铝硅铁合金的方法具有无废料的工艺特点。具体实施例方式实施例1在100KVA直流电弧炉中用煤矸石为原料生产铝硅铁合金采用100KVA直流电弧炉，原料配比为煤矸石重量百分比65％，烟煤重量百分比13％，加入钡硅钙复合添加剂重量百分比2％，铁屑重量百分比20％。配料后氧化铝重量百分比含量为42％，氧化硅重量百分比含量45％，其余为氧化铁和钡硅钙化合物。操作电压为35V，电流为1600A。每隔3小时放出一次铝硅合金，制得含铝重量百分比含量为25％、硅重量百分比含量为42％，铁重量百分比含量为33％的铝硅铁合金。实施例2在6500KVA交流矿热电弧炉中用煤矸石和铁精矿为原料生产铝硅铁合金采用6500KVA交流矿热电弧炉，原料为煤矸石和铁精矿。煤矸石重量百分比含量70％，烟煤重量百分比含量15％，加入钡硅钙复合添加剂重量百分比含量1％，铁精矿重量百分比含量24％。配料后氧化铝百分比含量为40％，氧化硅百分比含量46％，其余为氧化铁和钡硅钙化合物。每隔3小时放出一次铝硅合金，制得含铝百分比含量为22％、硅百分比含量为43％，铁百分比含量为35％的铝硅铁合金。权利要求1.，其特征在于该方法以煤矸石为原料，以煤矸石中固定碳和补充烟煤为还原剂，加入铁屑或铁精矿和钡硅钙复合添加剂，要求配料后氧化铝重量百分比含量在25％～45％，氧化硅重量百分比含量在25％～47％，铁重量百分比含量10％～20％，固定碳重量百分比含量16～25％，加入钡硅钙复合添加剂重量百分比含量1％～3％。2.如权利要求1所述的，其特征在于该方法生产步骤要求如下a.将原料煤矸石制成2～5cm块料；补充烟煤、铁屑或铁精矿和钡硅钙复合添加剂分别磨成粒度小于1mm的粉料；将制好的各种物料在100～150℃烘干脱水，要求水分不超过1％；各种原料按配料后氧化铝、氧化硅和铁含量要求确定配比、称重，混合；b.将混合后的物料加入到交流或直流矿热电弧炉中，炉内温度为1400～1600℃，还原反应时间为2～3小时；c.间隔2～4小时从出铝口向抬包放出铝硅铁合金液体，在抬包中加入精炼剂除渣，过滤除渣、混合、稀释后铸锭，即得到粗铝硅铁合金。全文摘要，属于金属材料领域。该方法以煤矸石为原料，以煤矸石中固定碳和补充烟煤还原剂，加入铁屑或铁精矿和钡硅钙复合添加剂。配料后氧化铝重量百分比含量在25％～45％，氧化硅重量百分比含量在25％～47％，铁重量百分比含量10％～20％，固定碳重量百分比含量16～25％，钡硅钙复合添加剂重量百分比含量1％～3％。各种物料在100～150℃烘干脱水，水分不超过1％；混合后的物料加入到交流或直流矿热电弧炉中，炉内温度为1400～1600℃，还原反应时间为2～3小时。间隔2～4小时从出铝口向抬包放出铝硅铁合金液体，在抬包中加入精炼剂除渣，过滤除渣、混合、稀释后铸锭，即得到粗铝硅铁合金。本方法利用煤矸石固体废料生产炼钢脱氧剂铝硅铁合金，生产流程短、能耗低、成本低，且无工业废料。文档编号C22C30/00GK1654689SQ20051001139公开日2005年8月17日 申请日期2005年3月7日 优先权日2005年3月7日专利技术者卢惠民, 陈明法, 刘强, 徐佩声 申请人:北京炎黄投资管理有限公司, 北京科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用煤矸石为原料生产铝硅铁合金的方法，其特征在于该方法以煤矸石为原料，以煤矸石中固定碳和补充烟煤为还原剂，加入铁屑或铁精矿和钡硅钙复合添加剂，要求配料后氧化铝重量百分比含量在２５％～４５％，氧化硅重量百分比含量在２５％～４７％，铁重量百分比含量１０％～２０％，固定碳重量百分比含量１６～２５％，加入钡硅钙复合添加剂重量百分比含量１％～３％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢惠民，陈明法，刘强，徐佩声，
申请(专利权)人：北京炎黄投资管理有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]