专利名称：新工艺制取铝硅合金的制作方法
技术领域：
本发明是有色金属冶炼工艺中的新方法，采用埋弧矿热电炉从含铝的矿石和硅石矿中直接制取铝硅合金的新技术。
我国目前在机械制造、汽车工业、建筑行业等工业部门以及民用常看到的铸造铝合金都是用电解重熔铝锭和工业硅热熔兑制而得的。这样从矿石到成品要经过氧化铝厂、电解铝厂、工业硅厂、铝合金厂等多道工序才能完成，能耗高使材料成本居高不下。而且这些工厂的基建费用也很高，至今国内还没有采用电热法将矿石直接冶炼出含铝大于50％的铝硅合金。
本发明的目的就是从矿石中采用电热法从含铝的矿物中直接制得含铝60-70％的粗铝硅合金，再经处理后得到符合国家标准牌号的铝硅合金，这样可节省大量的基建费用，节能降耗，低投入高产出，为我国铝工业生产方法闯出一条新路。
该工艺技术基本流程是将含铝、硅矿(铝土矿、硅石矿、高岭土等)和还原剂(煤、石油焦)、粘结剂(纸桨废液、粘土)磨粉、配料、混捏、制团、干燥后再进矿热炉内进行高温冶炼，制得含铝60-70％的铝硅粗合金。再经精炼、真空过滤、去渣除铁、混合、稀释、铸锭而制得符合标准要求的铝硅合金。(详见附
图1)其中，在本发明所提供的工艺中，原料之一的铝矿石中的Al2O3的含量在75％以上，硅石矿含SiO2在98％以上。但原料中的有害杂质如铁、钛等在熔炼中均能带入产品，因此，原料中的杂质成份必须加以严格控制。
其中，在本发明所提供的工艺中，对另一原料还原剂碳，要求其在高温下，除具有较高的电阻率和还原能力外，灰份有害杂质要少，制团性能要好。
其中，在本发明所提供的工艺中，铝土矿石、还原剂细磨制成团，其中对于团块炉料的要求是团块应具有较高的还原速度和反应能力。
其中，在本发明所提供的工艺中，炉料应有较大的电阻率、足够的机械强度和保证团块的干燥程序，干燥时使团块水份低于1％。
其中，在本发明所提供的工艺中，正确而均匀的配料是生产铝硅合金的先决条件，其中铝硅比应在m=2左右。如果添加的还原剂过高，则使炉料不能完全熔化，其结果粘度大，不能正常生产。过低会使三氧化二铝不能完全反应、还原，因此，三氧化二铝和碳的用量配比，对产品的质量和数量起着决定性的作用，正确配比是矿物中的三氧化二铝和碳的重量比为74∶26-90∶10，优选配比为88∶12，即还原一份氧化铝需0.176-0.126份还原剂这样可产出含铝量高达78％以上。原料制备工序见附图2。
本发明中，所涉及的生产设备为功率大于10MVA的三相三极式电弧炉和小于或等于10MVA的直流电弧炉，生产反应温度要求控制在1900-2200℃。在电弧炉中进行熔炼，要求电极要埋的深，电压要低且电流要大(其比值大于500)，热量集中在炉堂下部，炉底单位功率密度大于600KW/m2，电极的位置要低而稳定，炉料绕电极均匀下降，气体从锥型炉料面排出，铝硅粗合金定期从炉嘴放出。功率在16.5MVA以上流口可常开。低而稳定在插入炉料2.0m的电极位置是提高产量和降低电耗的重要条件。
本发明中，所涉及的直流电炉工作直流电压50-80V，电流36-100KA。
本发明中，所涉及的精炼采用溶剂精炼的方法，加入一定比例的精炼剂(44％的冰晶石、47％钠盐、9％的钾盐)，到适当时间，采用真空过滤，去渣，除铁、混合稀释、铸锭。滤渣可重新熔化配制炼钢用脱氧剂。本发明所提供的新工艺与国内外电解熔兑法相比，减少了生产环节，提高电能利用率，建厂投资少，耗电少，成本低，经济效益好。具体吨铝硅合金成本提供如下铝矿石3吨×80元=240元，石英石0.7吨×80元=56元，炭0.5吨×220=110元，电耗3000元，电极800元，药剂850元，人工费800元，折旧费500元，管理费400元，税务1600元，合计8356元。
权利要求
1.新工艺制取铝硅合金是将铝土矿、硅石矿、高岭土等含氧化铝、氧化硅的矿石和还原剂炭磨细到一定粒度，按Al2O3/SiO2加入粘结剂和水挤压成团，在不超过150℃的条件下干燥，置入1900-2200℃的电炉中熔炼2.5-4小时。出炉后在抬包中加入精炼剂精炼(44％的冰晶石、47％纳盐、9％的钾盐)真空过滤除渣、除铁、混合、稀释后铸锭。
2.根据权利要求1所述的新型工艺，其中矿物中的三氧化二铝和炭的重量比为74∶26-90∶10。
3.根据权利要求1所述的新型工艺，其中三氧化二铝和炭的重量比优选为88∶12。
4.根据权利要求1所述的新型工艺，其中所述的精炼剂组成的44％的冰晶石、47％钠盐、9％的钾盐。
5.根据权利要求1所述的新型工艺，其中所述的精炼剂的用量为按吨铝合金药剂量的10％。
6.根据权利要求1所述的新工艺，主要设备为三相交流矿热炉容量大于10MVA。直流矿热炉容量小于或等于10MVA，直流工作电压在50-100V，工作电流36-100KVA。
7.根据权利要求1所述的工艺生产含铝达到50-70％粗铝硅合金中，原料选用铝土矿、高岭土、硅石矿、烟煤、石油焦等的配料铝硅比为2。
全文摘要
新工艺制取铝硅合金是分别将含铝、硅的原料矿石和还原剂炭磨细到一定粒度,加入粘结剂、水挤压成团,在不超过150℃的条件下干燥,置入矿热电炉中熔炼。2－4小时出炉后在抬包中加入精炼剂精炼,真空过滤除渣、除铁、混合、稀释铸锭。原料中三氧化二铝和炭的重量比为74∶26－90∶10;精炼剂组成为44%的冰晶石、47%钠盐、9%的钾盐;其用量为每吨10%。交流矿热炉功率应大于10MVA,直流矿热炉容量可小于或等于10MVA。
文档编号C22C1/02GK1314498SQ01109320
公开日2001年9月26日 申请日期2001年3月1日 优先权日2001年3月1日
发明者李文联, 郝罘渊 申请人:李文联, 郝罘渊