【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，属于环保和资源回收以及铝合金制备。
技术介绍
1、铝灰是铝冶炼过程中含有大量有害元素的固体废弃物，随着社会的发展，中国成为第二大工业大国，使得铝的生产规模变大并且呈增长趋势。这也造成了铝灰产量巨大且来源丰富，目前，铝灰处理方式多采用堆存和填埋，这样的处理方式既造成铝灰中大量有价元素的资源浪费，也造成了环境的污染。铝灰主要来自于三个方面。首先是电解生产过程中，整个电解铝过程中都有一定数量的铝灰产生，每生成1吨铝能够产生30～50kg铝灰；其次是消费过程中，随着铝的铸锭，加工成型等相关操作中也会产生一定数量的铝灰，且1吨铝的加工产生铝灰量约为30～40kg；最后是废铝的回收利用也能产生铝灰，在废铝重新加工成铝制品的过程中回收率并不高。因此，仍然会产生一定数量的铝灰，使得1吨废铝能够产生150～250kg铝灰。
2、目前，铝灰主要以填埋的方式进行处理，这种处理方式不仅造成铝灰当中有价元素的浪费，而且给环境带来污染，所以铝灰处理方式的探索一直受到许多研究人员的青睐。现铝灰的处理方式主要分为两类，分别是火法处理和湿法处理。湿法处理多数是以铝灰为原料制备氧化铝，shahien等使用酸浸、调节ph、沉淀、固液分离、调节ph、再沉淀、再分离、焙烧的工艺制备氧化铝。这种工艺中需要多次进行调节ph、固液分离操作，流程复杂，耗费药剂多，不利于在规模化应用中降低成本。火法处理工艺按照产物不同又分为三种，一是金属铝的提取工艺，二是铝灰合成复合材料的资源化利用，三是制
3、铝是银白色的金属，是地壳中含量最多的金属。具有良好的导热、导电性，室温下铝的导热系数是铜的1.5倍，铝线的导电系数是铜线的60％。铝也具有良好的延展性，可以拉成铝线，制成铝板和铝箔。根据其纯度又分为“纯铝”和“精铝”。工业上通常把没有人为添加合金元素且纯净度至少为99.0％的铝称为纯铝，高纯铝的纯度通常为99.8％～99.95％。精铝纯度至少为99.95％。由于铝具有以上叙述的突出优点，又能与许多金属形成优质铝基轻合金，因此铝在现代工业技术上应用较为广泛，主要用于建筑、交通、工程与电缆、包装等其它领域。铝的应用主要有两种形式：纯铝和铝合金。
4、铝合金由于其优异的物理特性被广泛应用与交通运输、建筑材料、医疗器械等行业。随着铝合金的市场需求日益增加，铝合金的产量也在逐渐上升。目前，铝合金的制备是通过向铝材料中添加适量的所需金属元素，原料主要以铝为主。
5、综上所述，一方面我国铝灰储量大且没有找到一个理想的处理方式，大量的铝灰仍采用填埋和堆存的方式进行处理，铝灰处理问题亟待解决；另一方面，铝合金市场需求量越来越高。
6、专利申请号为2019108567605，公开一种二次铝灰资源综合利用的方法。该专利技术将二次铝灰通过高温处理脱盐，二次铝灰中的盐挥发出去，挥发出的烟气通过高压空气降温冷却后回收盐；二次铝灰经过高温处理脱盐后的混料，加入碳化剂混合均匀，通过高温反应得到氮化铝产品。该专利技术中二次铝灰中通过高温处理挥发了盐，但是脱盐后的混料中仍然存在硅、铁等杂质，以致于生成的氮化铝纯度不纯，影响了铝的综合回收效率。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法。本专利技术不仅有效制备了铝合金，而且节约生产成本，实现了资源循环利用，并高效回收了铝资源。
2、本专利技术通过以下技术方案实现。
3、一种以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其步骤包括：
4、步骤一，将铝灰与炭黑混合均匀压片得到压坯；
5、步骤二，压坯在抽真空，在温度为800～1300℃下，然后通入ch4-n2混合气体，保温0.5～3h，停止通入ch4-n2混合气体，得到中间产物混合物；反应原理为：
6、铝灰中al2o3(s)+ch4(g)+n2(g)→2aln(s)+2h2o(g)+co(g)+中间产物；
7、铝灰中铁、硅化合物+炭+ch4(g)→单质铁、单质硅或铁硅混合物；
8、步骤三，保持真空度不变，升温至温度为1350℃-1680℃，然后通入n2，继续深度氮化，保温0.5～2h，停止通入n2，得到aln和fe、si、c混合物；原理为：
9、中间产物+n2→aln(s)；
10、步骤四，将aln和fe、si、c混合物进行真空脱c、n，得到al-si-fe合金。
11、所述步骤一中铝灰与炭黑的质量比为1:3～4。
12、所述步骤二中抽真空为1～5000pa。
13、所述步骤二中ch4-n2混合气体流量为0.1～0.2l/min，ch4-n2混合气体中ch4和n2流量比为0.07～0.1：0.01～0.05。
14、所述步骤三中n2气体流量为0.5～1l/min。
15、所述步骤四中真空脱c、n为：将aln和fe、si、c混合物在1000～1400℃、真空度10-3～1pa、保温时间控制在0.5～2h。
16、本专利技术的有益效果是：
17、1、本专利技术以固体废弃物为原料，通过真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮，制备得到铝合金，实现了资源循环利用。
18、2、本专利技术充分利用了铝灰中的铝、硅、铁元素，通过处理后有效制备了铝合金，高效回收了铝资源。
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1.一种以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其特征在于步骤包括：
2.根据权利要求1所述的以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其特征在于：所述步骤一中铝灰与炭黑的质量比为1:3～4。
3.根据权利要求1所述的以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其特征在于：所述步骤二中抽真空为1～5000Pa。
4.根据权利要求1所述的以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其特征在于：所述步骤二中CH4-N2混合气体流量为0.1～0.2L/min，CH4-N2混合气体中CH4和N2流量比为0.07～0.1：0.01～0.05。
5.根据权利要求1所述的以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其特征在于：所述步骤三中N2气体流量为0.5～1L/min。
6.根据权利要求1所述的以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其特征在于：所述步骤四中真空脱C、N为：将AlN和Fe、Si、C混合物在1000～1400℃、
...【技术特征摘要】
1.一种以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其特征在于步骤包括：
2.根据权利要求1所述的以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其特征在于：所述步骤一中铝灰与炭黑的质量比为1:3～4。
3.根据权利要求1所述的以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其特征在于：所述步骤二中抽真空为1～5000pa。
4.根据权利要求1所述的以铝灰为原料真空碳热还原氮化及真空脱碳、氮制备铝合金的方法，其特征在于：所述步骤二中ch4-n2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈秀敏，陈媛媛，黄浩，林平，周杰，张恩浩，吴华鹏，周蕾，刘丽，杨连峰，赵玺然，刘波，许文杰，辜良亮，刘威，吴康明，冯岩，孙荣刚，杨斌，徐宝强，蒋文龙，刘大春，曲涛，孔令鑫，王飞，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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