专利名称：生产硅铝钡合金的方法
技术领域：
本发明涉及生产硅铝钡合金的方法，属于合金领域。
背景技术：
粉煤灰是煤粉燃烧过程中所排出的灰渣以及燃烧的烟雾中沉积下来的灰尘，是目 前我国排量较大的工业废渣之一。相关资料表明，以2006年的火电发电量计算，当年我国 火电厂约产生2. 4 2. 9亿吨粉煤灰和0. 2 0. 3亿吨炉渣，居世界之首。目前，我国对粉 煤灰的利用率仅为30 40%左右。随着电力工业等以燃煤为主的工业的发展，粉煤灰的排 放量会逐渐增加，大量的粉煤灰不加处理，造成粉尘飞扬，严重污染大气，占用土地资源。我国的粉煤灰综合利用技术经过几十年的发展取得了很大的成绩，但仍存在很多 问题，其主要利用途径主要为筑路、建筑材料、混凝土和水泥等，综合利用率偏低且存在显 著的地域差异。由于粉煤灰中含有丰富的硅、铝资源，如果仅仅将其用作建筑材料等，不仅 降低了其利用价值，也是对硅、铝资源的严重浪费，不利于社会经济的发展。硅铝钡合金是用于炼钢终脱氧过程中的一种高效脱氧剂，是改善钢的内在质量、 提高钢的机械性能、节约高能耗铝量和降低钢的生产成本的有效新技术。硅铝钡合金通常 冶炼技术称为重熔技术，即将电解铝、硅和钡矿，加到中频电炉中重熔冶炼，由于操作较困 难，生产难度大，成本较高(每吨成本高达万元以上)。申请号为200510011394. 1，发明名称为“一种用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金的 方法”的中国专利申请公开了一种利用粉煤灰为主要原料制备硅铝铁合金的方法，但其合 金中无金属Ba，且其冶炼工艺不能冶炼含Ba的合金。其冶炼温度较低，合金中易夹杂Al4C3 等碳化物，致使合金存在粉化趋势，合金稳定性较差。公开号为CN1676630A，发明名称为“利用粉煤灰冶炼铝硅铁合金的方法”的专利申 请公开了一种利用粉煤灰为原料之一冶炼铝硅铁合金的方法，但其粉煤灰的用量较低，仅 为28 32%，粉煤灰利用率较低。另外，其配料中还加入铝矾土和硅石，成本较高。公开号为CN1603437A，发明名称为“一种5000KVA矿热炉生产硅铝钡合金的制备 方法”的专利申请公开了一种利用硅石、铝矾土、重晶石、钢屑和焦炭为原料冶炼硅铝钡合 金的方法，其主要存在成本较高的缺陷。熊文强，粉煤灰综合利用，1997(4) =36-39,《粉煤灰制取硅铝钡铁合金》公开了利 用粉煤灰添加石灰、铝土矿、重晶石和烟煤在矿热炉碳热提取硅铝钡合金的方法，但其原料 中加入了铝土矿，生产成本较高，且合金杂质含量较高，C、P均较高，超出了国家标准要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低的生产硅铝钡合金的方法。本发明生产硅铝钡合金的方法包括如下步骤按重量百分比将60 80%的粉煤 灰与20 40%的重晶石细粉混勻并压制成坯或造球，烘干，然后外加粉煤灰与重晶石细粉 总重量5 20%的铁屑或铁粉、20 35%的碳质还原剂和2 5%的萤石，再于1800 2200°C下冶炼1 4h，所得合金溶液经过精炼得到硅铝钡合金。其中，上述粉煤灰中的主要化学成分优选为SiO2 45 55wt%，Al2O3 25 30wt%,Fe2032 5wt%，C 1 5wt%，余量为不可避免的杂质。其中，上述碳质还原剂的碳含量优选为80 85wt%。其中，上述的碳质还原剂优选为焦炭或无烟煤。进一步的，上述碳质还原剂优选分两次加入，冶炼之前加入粉煤灰与重晶石细粉 总重量的12 20wt%，冶炼1 2h后再加入剩余还原剂。其中，上述重晶石细粉优选为过100目筛的筛下物，上述重晶石中BaSO4的含量优 选为95 98wt%。其中，上述合金溶液精练的方法优选为将合金溶液于钢包中加入预熔渣精炼 20 40min。进一步的，预熔渣的加入量优选为合金溶液重量的4 7%。进一步的，上述的预熔渣优选为Al2O3-CaO系或CaF2-CaO系预熔渣。采用本发明方法所生产的硅铝钡合金的化学成分为Si 20 40wt%，Al 12 34wt%, Ba6 15wt%，C ^ 0. 2wt%, S ^ 0. 02wt%, P 彡 0. 03wt%，余量为铁和不可避免 的杂质，碳化物夹杂少，不粉化。本发明方法所生产的硅铝钡合金中的SiC和Al4C3等碳化物含量少，钡金属化率 高，硫含量低，成分稳定，合金不粉化。采用本发明方法实现粉煤灰高附加值综合利用的同 时，还使合金具有碳化物夹杂少、低硫、高钡和不粉化的稳定性能。由于粉煤灰为工业废渣， 用作生产硅铝钡合金的原料，其成本较低，还避免了粉煤灰对环境的污染。本发明方法为硅 铝钡合金的生产提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
具体实施例方式本发明生产硅铝钡合金的方法包括如下步骤按重量百分比将60 80%的粉煤 灰与20 40%的重晶石细粉混勻并压制成坯或造球，烘干，然后外加粉煤灰与重晶石细粉 总重量5 20%的铁屑或铁粉、20 35%的碳质还原剂和2 5%的萤石，再于1800 2200°C下冶炼1 4h，所得合金溶液经过精炼得到硅铝钡合金。其中，火电厂等排放的粉煤灰都适用于本发明。由于地域差异、原料等因素的影 响，各地的粉煤灰的化学成分可能存在一定差异，但各地粉煤灰的主要化学成分都为二氧 化硅和氧化铝，因此，各地的粉煤灰的化学成分的差异不影响其在本发明中的使用。进一步的，为了使本发明方法所生产的硅铝钡合金的质量更高，上述粉煤灰中的 主要化学成分优选为=SiO2 45 55wt%，Al2O3 25 30wt %、Fe2O3 2 ~ 5wt % , C 1 5wt %，余量为不可避免的杂质。其中，上述碳质还原剂的碳含量越高还原效果越好，所带入的杂质也越少，但碳含 量太高则会增加生产成本。综合考虑成本和还原效果，上述碳质还原剂的碳含量优选为 80 85wt%。其中，冶金常用的碳质还原剂都适用于本发明，如焦炭或无烟煤。进一步的，一次性加入碳过高，易形成碳化硅等高熔点物质，使得反应温度需求过 高，并对反应过程不利，因此，上述碳质还原剂优选分两次加入，冶炼之前加入粉煤灰与重 晶石细粉总重量的12 20wt%，冶炼1 2h后再加入剩余还原剂。
其中，其中，上述重晶石细粉优选为过100目筛的筛下物，上述重晶石中BaSO4的 含量优选为95 98wt%。其中，上述的合金溶液可以采用常规方法进行精练。为了使精练效果更好，上述合 金溶液精练的方法优选为将合金溶液于钢包中加入预熔渣精炼20 40min。进一步的， 预熔渣的加入量优选为合金溶液重量的4 7%。进一步的，上述的预熔渣优选为Al2O3-CaO系或CaF2-CaO系预熔渣。采用本发明方法所生产的硅铝钡合金的化学成分为Si 20 40wt%，Al 12 34wt%, Ba6 15wt%，C ^ 0. 2wt%, S ^ 0. 02wt%, P 彡 0. 03wt%，余量为铁和不可避免 的杂质，碳化物夹杂少，不粉化。下面结合实施例对本发明的具体实施方式
做进一步的描述，并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。下述施例中，粉煤灰的化学成分按重量百分比为SiO2 55. 48%, Al2O3 28. 84%, Fe2O3 4. 56 %, Ca02. 51 %, Mg02. 34 %, C 2.2%，余量为杂质。重晶石中的 BaSO4 含量为 98. 49wt%。实施例1采用本发明方法生产硅铝钡合金以重量百分比计算，将60 65%的粉煤灰与35 40%的重晶石细粉混合均勻， 加水造球，烘干后外加加入粉煤灰与重晶石细粉总重量5 10 %的铁屑、2 %的萤石和12 15%的焦炭，在1800 1850°C冶炼1 1. 5h，然后配加剩余焦炭(粉煤灰与重晶石细粉总 重量的10 15wt% )再提高温度，于2000 2100°C下冶炼1 1. 5h。合金溶液于钢包中 加入Al2O3-CaO系预熔渣精炼0. 5小时，浇注后得到硅铝钡合金。冶炼三批，所得合金中Si含量为35 37wt%，Al含量为20% 22wt%，Ba含量 为 12 15wt%，S < 0. 02wt%, P < 0. 03wt%, Fe 为余量。实施例2采用本发明方法生产硅铝钡合金以重量百分比计算，将65 70%的粉煤灰与30 35%的重晶石细粉混合均勻， 压制成块，烘干后外加加入粉煤灰与重晶石细粉总重量5 10 %的铁粉、3 %的萤石和15 20%的无烟煤，在1800 1850°C冶炼1 1. 5h，然后配加剩余焦炭(粉煤灰与重晶石细粉 总重量的10 12wt% )再提高温度，于2100 2200°C下冶炼1. 5 2h。合金溶液于钢包 中加入CaF2-CaO系预熔渣精炼20min，浇注后得到硅铝钡合金。冶炼三批，所得合金中Si含量为36 37wt%，Al含量为23 25wt%，Ba含量为 12 14wt%, S < 0. 02wt%, P < 0. 03wt%, Fe 为余量。实施例3采用本发明方法生产硅铝钡合金以重量百分比计算，将70 75%的粉煤灰与25 30%的重晶石细粉混合均勻， 加水造球，烘干后外加加入粉煤灰与重晶石细粉总重量15 20%的铁屑、5%的萤石和 17% 20%的焦炭，在1850 1900°C冶炼lh，然后配加剩余焦炭(粉煤灰与重晶石细粉总 重量的7 15wt% )再提高温度，于2000 2100°C下冶炼1. 5 2h。合金溶液于钢包中 加入Al2O3-CaO系预熔渣精炼40min，浇注后得到硅铝钡合金。冶炼三批，所得合金中Si含量为30 32wt%，Al含量为18 20wt%，Ba含量为 8 9wt%，S < 0. 02wt%, P < 0. 03wt%, Fe 为余量。实施例4采用本发明方法生产硅铝钡合金
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以重量百分比计算，将75 80%的粉煤灰与20 25%的重晶石细粉混合均勻， 加水造球，烘干后外加加入粉煤灰与重晶石细粉总重量5%的铁屑、5%的萤石和12 15% 的焦炭，在1800 1850°C冶炼1 1. 5h，然后配加剩余焦炭(粉煤灰与重晶石细粉总重量 的10 16wt% )再提高温度，于2100 2200°C下冶炼1. 5 2h。合金溶液于钢包中加入 Al2O3-CaO系预熔渣精炼0. 5小时，浇注后得到硅铝钡合金。冶炼三批，所得合金中Si含量为35 38wt%，Al含量为27 30wt%，Ba为7 8wt%, S < 0. 02wt%, P < 0. 03wt%, Fe 为余量。
权利要求
生产硅铝钡合金的方法，其特征在于包括如下步骤按重量百分比将60～80％的粉煤灰与20～40％的重晶石细粉混匀并压制成坯或造球，烘干，然后外加粉煤灰与重晶石细粉总重量5～20％的铁屑或铁粉、20～35％的碳质还原剂和2～5％的萤石，再于1800～2200℃下冶炼1～4h，所得合金溶液经过精炼得到硅铝钡合金。
2.根据权利要求1所述的生产硅铝钡合金的方法，其特征在于所述粉煤灰中的主要 化学成分为:Si02 45 55wt%, Al2O3 25 30wt%, Fe2O3 2 ~ 5wt%, C 1 5wt%，余量 为不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的生产硅铝钡合金的方法，其特征在于所述碳质还原剂的碳 含量为80 85wt%。
4.根据权利要求3所述的生产硅铝钡合金的方法，其特征在于所述碳质还原剂为焦 炭或无烟煤。
5.根据权利要求1所述的生产硅铝钡合金的方法，其特征在于所述重晶石细粉为过 100目筛的筛下物。
6.根据权利要求1所述的生产硅铝钡合金的方法，其特征在于所述重晶石中BaSO4W 含量为95 98wt%。
7.根据权利要求1 6任一项所述的生产硅铝钡合金的方法，其特征在于所述碳质 还原剂分两次加入，冶炼之前加入粉煤灰与重晶石细粉总重量的12 20wt%，冶炼1 2h 后再加入剩余还原剂。
8.根据权利要求1 7任一项所述的生产硅铝钡合金的方法，其特征在于所述合金 溶液精练的方法为将合金溶液于钢包中加入预熔渣精炼20 40min。
9.根据权利要求8所述的生产硅铝钡合金的方法，其特征在于所述预熔渣的加入量 为合金溶液重量的4 7%。
10.根据权利要求8或9所述的生产硅铝钡合金的方法，其特征在于所述的预熔渣为 Al2O3-CaO系或CaF2-CaO系预熔渣。
全文摘要
本发明涉及生产硅铝钡合金的方法，属于合金领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种成本较低的生产硅铝钡合金的方法。本发明生产硅铝钡合金的方法包括如下步骤按重量百分比将60～80％的粉煤灰与20～40％的重晶石细粉混匀并压制成坯或造球，烘干，然后外加粉煤灰与重晶石细粉总重量5～20％的铁屑或铁粉、20～35％的碳质还原剂和2～5％的萤石，再于1800～2200℃下冶炼1～4h，所得合金溶液经过精炼得到硅铝钡合金。
文档编号C22C30/00GK101928837SQ201010293389
公开日2010年12月29日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者何奇, 余韵, 敖进清, 杨志远, 涂搏 申请人:攀枝花环业冶金渣开发有限责任公司