专利名称：以铁矾土为原料冶炼硅铝铁合金的制作方法
目前，我国生产的硅铝铁合金都是采用对掺法，即以金属纯铝和75％硅铁作为原料，分别熔化后对掺而成。这种方法工艺虽简单，但由于采用纯铝和硅铁，因而价格较高，特别是金属铝。
我国于60年代进行电热熔炼硅铝铁合金以及从合金中提取纯铝的研究工作，70年代亦进行了直接冶炼硅铝铁合金的试验工作，但由于试验中多采用块料，电炉功率密度较小，未能从根本上解决炉底上涨的技术难关。
80年代末，我国用矿石冶炼硅铝铁合金获得成功。有用铝矾土冶炼的(如专利91101423.3)；也有用煤矸石冶炼硅铝铁合金的(如专利CN1046762)。以煤矸石和粉煤灰冶炼硅铝铁合金有以下三个优点1.煤矸石及粉煤灰中含有大量的碳氢化合物，这些有机物高温挥发后，使矿石表面增加，孔隙增多，因此活性较大，容易还原。
2.煤矸石或粉煤灰原料广，价格低廉。
3.粉煤灰是煤矸石在沸腾炉中燃烧过程中产生的飞灰，是废中之废，以它为原料生产硅铝铁合金可保护环境，减少污染。
其缺点是1.必须增加球团和千燥工艺，提高了成本。
2.部分煤矸石的硫含量较高，而炼钢中决不允许带入硫磷等有害元素的。因此煤矸石须增加分选工序，或者必须剔除所有含硫高的煤矸石。
3.煤矸石是页岩、砂岩、碳质页岩、泥质砂岩等的混和物，其成分含量波动较大，不易配料和生产。
铝矾土为原料冶炼硅铝铁合金是矿热炉电碳还原法冶炼硅铝铁合金的基本方法。铝矾土中Al2O3的含量较高，有利于生产铝含量较高牌号的硅铝铁合金如FeSi30Al40，FeSi25Al45，FeSi20Al52等。但是Al2O3含量高的铝矾土是我国较为稀缺的资源。在优质高挡耐火材料陶瓷、造纸等行业需求量都很大。优质铝矾土的铁含量很低，这是许多行业使用所必需的，但对于冶炼炼钢脱氧剂来说，铁含量低就是一个缺点。另外，铝矾土的价格亦较贵。
我们的任务是开发一种成分稳定容易配料和生产的，有害元素含量极低的，价格低廉，储量很大的矿石，用于冶炼硅铝铁合金。铁矾土就是一种较好的原料。
铁矾土是冶金工业上一种重要的矿物原料，其产品质量已有国家标准，全国现已查明的储量为一亿多吨。
以铁矾土为原料生产炼钢脱氧剂—硅铝铁合金具有以下几个优点1.矿石中氧化铝和氧化铁均匀分布在矿石中，接触面积大，还原时易生成铁铝化合物，提高了Al2O3的活性，降低还原温度，有利于铝的还原。
2.矿石中铁含量较高，可节省添加钢屑的工序降低成本3.利用Fe2O3含量大于30％的铁矾土矿石粉和气煤一起炼焦，由于Fe2O3在炼焦时已被还原成铁，所制成的硅铝铁冶炼专用焦，具有代替钢屑的作用。因而可成为单独产品，供应全国。用专用焦冶炼硅铝铁合金，既降低了成本又提高了铁矾土生产厂家的经济效益。
4.铁矾土储量大，分布广，开采容易，成本低廉。
综合以上各点可以看出，用铁矾土冶炼硅铝铁合金是最佳的工艺路线，它具有成本低、电耗小，炉况顺利，易于操作的优点。
冶炼工艺及特点硅铝铁是在敞口式矿热炉内采用连续作业法生产的。由变压器导入电流，通过电极进入装满炉料的炉膛，依靠电流通过炉料和电极发出的电弧热和电阻热，铁矾土得以还原成硅铝铁合金。在整个冶炼过程中，电极总是深而稳地插在炉料中，气体从整个料面均匀逸出，不外露电弧。混匀的炉料，随料面的下沉，小批加入炉内。炉内料面保持一定高度，电极周围呈现一锥体形状，炉内还原后生成的硅铝铁水存到一定程度时，用圆钢、烧穿器或打眼机打开炉眼，放出硅铝铁合金，出炉后，精炼去除合金中的非金属杂质，然后，浇铸成一公斤大小的块状。
为此，开发了用铁矾土冶炼硅铝铁合金的工艺。
①冶炼温度要求无论从纯Al2O3、3Al2O3·2SiO2还是从Al2O3+SiO2还原Al、Si，其开始的反应温度均在1800℃以上，而这仅仅是理论开始反应的温度；在反应过程中由于形成3Al2O3·2SiO2，它还原Al、Si的开始还原温度高达2221℃。
②要求作到封闭料面，不跑火，焖烧好。
③焖烧后在刺火前要集中沉料、加新料后铺盖烟煤。
④在焖烧期间和出铁过程中严禁出现大塌料现象。
⑤出铁前要用碳棒扩大炉眼，尽量排出炉内积渣。
⑥炉眼维护是关键环节之一，一定要做到深堵，出渣流畅。
用铁矾土冶炼硅铝铁合金的配方计算配料计算参考以下三式
实例以下是计算配方和冶炼技术的实例，但并不受此约束，其专利权由权力要求书所确定。
例一(1)计算条件
①合金成分Al40％、Si25％、Fe35％；②ηSi85％，ηAl80％；③以纯SiO2，纯Al2O3为原料；④焦炭以纯碳计；⑤冶炼硅铝铁宜缺碳配料，炉口烧损不计；⑥以100kg纯Al2O3为基。(2)配料计算①100kgAl2O3生成Al
100/102×54×0.8＝42kg②42kgAl可生成SiAlFe42/0.4＝105kg③105kgSiAlFe含Si105×0.25＝26.25kg④26.25kg需纯SiO226.25/28×60÷0.85＝66kg⑤105kgSiAlFe需Fe105×0.35＝36kg⑥纯碳用量还原100kgAl2O3需纯碳100/102×36×0.8＝28kg还原66kg纯SiO2需纯碳
66/60×24×0.85＝23kg还原19.13kgFe2O3纯需纯碳42/160×19.13＝5.02合计用纯碳56kg。
⑦配料组成纯Al2O3100kg纯SiO266kg纯碳 56kg纯Fe2O327.33kg⑧所需矿石组成铝矾土78.82Kg铁矾土100.00Kg焦炭 47.00Kg烟煤 20.00Kg钢屑 16.87Kg硅石 26.50Kg实例二用泉沟煤矿盛产的铁矾土冶炼硅铝铁合金1.原料配方铁矾土280.00Kg(3、4层，平均值Al2O341.88％；SiO227.39％；Fe2O312.40％；烧失量13.82％)
铝矾土150.70Kg(Al2O357.50％；SiO210.95％；Fe2O314.48％)焦炭131.60Kg烟煤56.00Kg钢屑47.24Kg硅石74.20Kg共分9批，每批料89.97Kg2.设备参数7号炉为三相交流电弧炉，变压器容量1800KVA；敞口炉。其炉体参数为炉壳直径4300mm炉壳高度2700mm炉膛高度1450mm炉膛直径3020mm电气参数为一次电压6000V二次电压78V一次侧电流80A～120A二次侧电流6150A～9230A电极极心园直径1350mm电极行程1200mm
电极升降速度250mm每相电极铜瓦数4块电极直径Φ500MM电极间距100MM炉内结构与工况参数坩锅区大小近似为边长为1200MM的等边三角形。
焖烧锥体高度850～900MM加料方式混合加料加料次数9批出铁时间每小时一次捅壳次数每小时一次料层下降速度50毫米/小时生产出的产品(AL35Si30Fe)完全符合冶金部的部颁标准。
权利要求
1.以铁矾土为原料冶炼硅铝铁合金。全国现已探明铁矾土的储量为1.015亿吨。
2.第一条权力所述的铁矾土，是指Al2O3为10～80.00％；SiO27.0％～40％；Fe2O32％～40％；烧失量2％～28％含量范围之内的，各种含铁的称之为粘土、矾土、铝土、铝矾土、耐火粘土、高岭土的矿物。
3.第一条权力所述的用铁矾土冶炼硅铝铁合金，是指用矿热炉冶炼。包括单相交流电弧炉，两相交流电弧炉，三相交流电弧炉，直流电弧炉和其它种类的电弧炉进行冶炼。
4.第一条权力所述的用铁矾土冶炼硅铝铁合金，是指冶炼工艺中，使用烟煤和(或)木屑与焦炭联合作为还原剂，可以提高还原的活度，增大坩埚区，容易结壳焖烧，使硅铝铁的还原反应顺利进行。使用的炭量是理论用炭的90％。
5.第一条权力所述的用铁矾土冶炼硅铝铁合金，是指其在配方时，同时参考以下三个公式所用原料包括铁矾土、铝矾土、焦炭、烟煤、钢屑硅石。
全文摘要
铁矾土是冶金工业一种重要的矿物原料。本发明用途主要是作为冶炼硅铝铁合金的原料。铁矾土就是一种Fe
文档编号C22C33/00GK1142544SQ9510797
公开日1997年2月12日 申请日期1995年8月8日 优先权日1995年8月8日
发明者张成山, 牛庆常, 刘钦浦, 孙善海, 王法营, 阎庚太, 董春明, 王君 申请人:北京颗粒学会, 新汶矿务局泉沟煤矿