专利名称：一种用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金的方法
技术领域：
本发明属于金属材料领域，特别涉及一种用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金的方法。
背景技术：
铝硅铁合金作为炼钢的脱氧剂，目前在我国主要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、能耗高使铝硅合金成本居高不下，生产过程对环境影响大。为了降低铝硅铁合金生产成本，有报导用铝硅矿如铝土矿、铝矾土、蓝晶石、硅石矿加入铁矿粉或铁屑为原料在矿热电弧炉中生产铝硅铁合金的方法，这些方法将比兑掺法带来更大的社会效益和经济效益，但铝土矿、铝矾土、蓝晶石、硅石矿等原料费用仍然使铝硅铁合金生产成本很高。本发明利用粉煤灰生产铝硅铁合金。粉煤灰是以煤为燃料，从烟道气体中收捕下来的细灰，其含量约占燃煤总量的5％～20％，为燃煤电厂排除的主要固体废弃物。我国燃煤电厂每年排放的粉煤灰在1000万吨以上，而且随着电力工业发展，粉煤灰年排放量日益增加，污染环境，浪费资源，占用田地。粉煤灰是一种高分散度的固相集合体，其中矿物主要成分是氧化铝和氧化硅，另外还有赤铁矿、未燃尽的细小碳粒、煤矸石等。其氧化铝、氧化硅和含铁矿物总和在80％以上，是一种冶炼铝硅铁合金的优良原料。用粉煤灰生产铝硅铁合金不仅可以减少贮灰场建设投资，减少环境污染，还可以为电厂带来巨大经济效益。
发明内容
本发明的目的是提出用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金的方法，解决兑掺法生产流程长、能耗高、成本高的问题。
一种用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金的方法，该方法以粉煤灰为原料，以煤泥和石油焦为还原剂，煤泥和加入的废纸浆液为粘结剂，还加入钡钙复合添加剂。粉煤灰50～70％，煤泥和石油焦20～40％，加入5～8％废纸浆液和1～4％钡钙复合添加剂。粉煤灰中氧化铝重量百分比含量为15％～45％，氧化硅重量百分比含量为35％～50％，三氧化二铁重量百分比含量为5％～15％，其中部分已被还原为铁粉和四氧化三铁；煤泥固定碳含量40～60％、石油焦固定碳含量80～90％，煤泥和石油焦的配料比为8∶2～6∶4。
生产步骤如下1、将还原剂煤泥和石油焦分别磨成粒度小于1mm的粉料；全部物料按比例配料后在混料机中均匀混合。混合好的物料在制团机中制成球团，制团压力为20～30MPa；将制好的球团在100～150℃烘干脱水，要求水分不超过1％。
2、将干燥后的球团加入到交流或直流矿热电弧炉中，炉内温度为1700～1900℃，还原反应时间为3～4小时。
3、定期(间隔2～4小时)从出铝口向抬包放出铝硅铁合金液体。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，即得到粗铝硅铁合金。用本发明得到的铝硅铁合金成分范围为(重量百分比)铝10％～30％，硅10％～50％，其余为铁和通过熔炼进入到铝硅铁合金中的粉煤灰所含的其它元素。
本发明原理为，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，本发明有以下特点1、目前在我国粉煤灰累积量已经达到5亿吨，可直接用作生产铝硅铁合金的原料，不用磨矿，原料不计成本，这是用其他含硅含铝原料所不能比拟的；2、在粉煤灰原料中配合各种含量的含铝含硅和含铁矿石，即可生产出含铝、硅、铁不同的各种牌号的铝硅铁合金。
3、可以利用交流或直流矿热电弧炉，只要保持炉内反应温度为1700～1900℃即可。
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，用粉煤灰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直流电弧炉中用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金采用100KVA直流电弧炉，原料配比为粉煤灰58％，煤泥和石油焦30％，加入6％纸浆废液、4％水和2％钡钙复合添加剂。原料中氧化铝重量百分比含量为35％，氧化硅重量百分比含量为45％，三氧化二铁重量百分比含量14％，其余为其他杂质矿物；煤泥和石油焦为还原剂，其中煤泥水分4.0％，挥发分30.0％，灰分8.0％，石油焦水分0.5％，挥发分12.0％，煤泥与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分50.0％，灰分10.0％，挥发分40.0％。操作电压为35V，电流为1600A。每隔4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45％和铁重量百分比含量为28％的铝硅铁合金，余量为其他元素。
实施例2在100KVA直流电弧炉中用粉煤灰、高岭土、铁矿粉为原料生产铝硅铁合金采用100KVA直流电弧炉，原料配比为粉煤灰50％，加入高岭土百分比含量为20％，煤泥和石油焦20％，加入6％废纸浆液和5％水。原料中氧化铝重量百分比含量为40％，氧化硅重量百分比含量为50％，三氧化二铁重量百分比含量为15％；煤泥和石油焦为还原剂，其中煤泥水分4.0％，挥发分30.0％，灰分8.0％，石油焦水分0.5％，挥发分12.0％，煤泥与石油焦比为7∶3；纸浆废液为粘结剂，水分50.0％，灰分10.0％，挥发分40.0％。操作电压为35V，电流为1600A。每隔4小时放出一次铝硅合金，制得含铝重量百分比含量为31％、硅重量百分比含量为47％和铁重量百分比含量为20％的铝硅铁合金，余量为其他元素。
实施例3在10000KVA交流矿热电弧炉中用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金采用10000KVA交流矿热电弧炉，原料为粉煤灰，氧化铝重量百分比含量35.0％，氧化硅重量百分比含量48％，三氧化二铁重量百分比含量为10％；煤泥和石油焦为还原剂，其中煤泥水分4.0％，挥发分30.0％，灰分8.0％，石油焦水分0.5％，挥发分12.0％，煤泥与石油焦比为7∶3；纸浆废液为粘结剂，水分50.0％，灰分10.0％，挥发分40.0％；加入重量百分比含量为2％的钡钙复合添加剂。每隔4小时放出一次铝硅合金，制得含铝重量百分比含量为28％、硅重量百分比含量为48％和铁重量百分比含量为22％的铝硅铁合金，余量为其他元素。
权利要求
1.一种用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金的方法，其特征在于该方法以粉煤灰为原料，以煤泥和石油焦为还原剂，粉煤灰重量百分比含量为50～70％，煤泥和石油焦重量百分比含量为20～40％，加入重量百分比含量为5～8％废纸浆液和重量百分比含量为1～4％钡钙复合添加剂。
2.如权利要求1所述的一种用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金的方法，其特征在于要求粉煤灰原料中氧化铝含量为15％～40％，氧化硅重量百分比含量为35％～50％，三氧化二铁、铁粉和四氧化三铁重量百分比含量之和为5％～15％；煤泥固定碳含量40～60％、石油焦固定碳含量80～90％，煤泥和石油焦的配料比为8∶2～6∶4。
3.如权利要求1或2所述的一种用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金的方法，其特征在于该方法生产步骤要求如下a.将还原剂煤泥和石油焦分别磨成粒度小于1mm的粉料；全部物料按比例配料后在混料机中均匀混合；混合好的物料在制团机中制成球团，制团压力为20～30MPa；将制好的球团在100～150℃烘干脱水，要求水分不超过1％；b.将干燥后的球团加入到交流或直流矿热电弧炉中，炉内温度为1700～1900℃，还原反应时间为3～4小时；c.间隔2～4小时从出铝口向抬包放出铝硅合金液体，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
一种用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金的方法，属于金属材料领域。本发明特征在于该方法以粉煤灰为原料，以煤泥和石油焦为还原剂，粉煤灰50～70％，煤泥和石油焦20～40％，加入5～8％废纸浆液、4～6％水和1％～4％钡钙复合添加剂。原料分别磨成粒度小于1mm的粉料；在混料机中均匀混合；在制团机中制成球团，在100～150℃烘干脱水，要求水分不超过1％。将干燥后的球团加入到交流或直流矿热电弧炉中，炉内温度为1700～1900℃，还原反应时间为3～4小时间，隔2～4小时从出铝口向抬包放出铝硅合金液体，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。本方法充分利用我国燃煤电厂排除的固体废弃物粉煤灰，生产流程短、能耗低、成本低，且无工业废料。
文档编号C22C1/10GK1657640SQ20051001139
公开日2005年8月24日 申请日期2005年3月7日 优先权日2005年3月7日
发明者卢惠民, 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