[发明专利]利用铝灰和煤矸石复合废弃物生产铝硅合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种冶金技术领域的生产铝硅合金的方法，具体是一种利用铝灰和煤矸石复合废弃物生产铝硅合金的方法。

背景技术

目前，世界上生产铝硅系合金有两种方法，即掺兑法和电热法。掺兑法是将电解生成的金属铝与电热法生产的工业硅熔融掺兑制备得到；电热法是将含氧化铝和二氧化硅的原料在高温下直接还原，得到一次铝硅合金，再经精炼，然后配制各类牌号的铝硅系合金。目前我国生产的铝硅合金都是采用掺兑制得，能耗高，生产成本高。电解法生产铝需要先将铝土矿制成氧化铝，再电解生产铝，需要建设氧化铝和电解铝厂，投资大。

电热法生产铝硅合金原料主要有高岭土、铝矾土和工业氧化铝，还原剂主要是烟煤和石油焦。高岭土中氧化铝含量低于氧化硅，电热法通常生产含铝量为50～60％的铝硅合金时，要配入工业氧化铝或铝矾土，工业氧化铝和铝矾土的成本较高，大大提高了铝硅合金的造价。生产工业氧化铝的主要原料是铝土矿，尤其是我国铝土矿资源有限，据国土资源部统计，截止到2003年底，全国探明储量5.4亿吨，占世界总储量的不足2％，再加上近几年电解铝项目和氧化铝项目不断上马，对铝矾土原料的需求成倍增长，按此发展速度，不需要多少年，我国铝矾土资源将面临枯竭。铝渣是熔炼精致铝材过程中产生的熔渣和浮皮，刚出炉的铝渣通常含有60％～70％的金属铝，经过铝回收后，剩余的铝灰中仍含有15-30％的金属铝，因品位低不值得进一步提取铝而废弃。据统计，每生产1000吨铝，就要产生25吨左右的铝灰，仅上海地区每年就产生5万吨左右的铝灰，其成分中铝含量折算成三氧化二铝为70％左右，处于铝矾土中三氧化二铝含量范围之内，铝灰中存在的金属铝无需还原，可直接进入铝硅合金，减少了还原剂的加入量，降低了生产成本。煤矸石是一种固体废弃物，其灰份的主要成分含二氧化硅和三氧化二铝，即为高岭土成分，而且煤矸石还含有固定碳，这样能减少还原剂的加入量，进一步降生产成本。

经对现有技术的文献检索发现，公开号为CN100999790A的中国专利公开了从煤矸石中精制铝硅合金的方法，将从矿热炉中还原得到的高硅合金加锰进行精炼除硅、铁等元素，得到共晶成分的铝硅合金。由于煤矸石硅含量过高，生产的高硅合金要精炼和过滤，增加了工序和成本；加锰精炼过程，大量的由矿热炉还原出来的金属硅与锰形成合金而被除去，工序重复；精炼得到铝含量在共晶成分附近的铝硅合金，限制了一次铝硅合金的使用范围。检索中还发现，公开号为CN10088622A的中国专利公开了利用铝渣制造合金的方法，由于铝渣成分的局限性，即铝含量过高，因而配入硅石、硅砂、粘土和膨润土调整原料成分。硅石、硅砂、粘土和膨润土和铝灰带入的杂质含量较高，再加上采用自焙烧电极所带入的金属铁，使得铝硅合金中铁含量过高，该产品只能用于炼钢的脱氧剂，无法用来熔配铝硅合金。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出了一种利用铝灰和煤矸石复合废弃物生产铝硅合金的方法，使其克服了单独一种固体废弃物成分的局限性，既降低了铝硅合金的成本，又消耗了容易造成环境污染的废弃物。

本发明通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：

第一步，备料及原材料预处理

①对铝灰进行磁选除铁预处理，经过预处理后铝灰成份重量百分比：Al₂O₃含量25～50％，Al含量15～30％，SiO₂含量5～15％，MgO含量5～10％，TiO₂含量1～3％，Fe₂O₃含量＜2％，CaO含量2～6％。

②优选煤矸石，将其磨成粒度小于40目，进行磁选除铁预处理。经预处理后煤矸石主要成份重量百分比：Al₂O₃含量20～33％，SiO₂含量26～39％，TiO₂含量0.20～0.45％，Fe₂O₃含量0.20～0.5％，CaO含量0.1～0.4％，固定碳8～25％。

如果煤矸石中的固定碳含量不足，可以利用后续步骤中的石油焦和稻壳炭来补充。

第二步，配料和制团

按照重量百分比配料：铝灰5～25％、煤矸石60～95％和石油焦0～15％。按照原料重量的15～20％加入纸浆废液作为结合剂，混合制球，烘干到水份小于2％。

所述石油焦中碳固定碳＞98％，粒度＜40目。

所述稻壳炭中固定碳＞40％，粒度1～6cm。