[发明专利]铝电解用磷生铁添加剂

说明书

技术领域 本发明属于铝冶炼技术领域，具体涉及一种铝电解阳极组装用磷生铁添加剂。

背景技术 铝电解用预焙阳极炭块组由炭块、钢爪和铝导杆三部分组成，钢爪与炭块之间通过磷生铁浇注连接在一起。从目前铝电解磷生铁的成分变化的趋势看，磷生铁从传统的碳3.0～3.5％、硅1.8～2.5％、锰0.5～1.0％、磷1.2～1.0％、硫<0.1％(越低越好)(《铝电解》邱竹贤冶金工业出版设2005.7第6次印刷)，向碳3.6～3.8％、硅1.4～1.5％、锰0.3～0.5％、硫≦0.05、磷≦0.1％(《预焙槽炼铝》邱竹贤冶金工业出版设2005.3)的方向发展，在发展变化的过程中存在如下问题：

①磷生铁在反复熔炼后，由于压脱的磷铁环中残存有氟盐，促进了碳和硅的氧化，碳当量降低，铁水的流动性变差，石墨核心数量减少，白口倾向增加，碳化物数量增加，高电阻相增加，使铁-炭压降升高。

②磷生铁由于碳当量降低，白口倾向增加，石墨化膨胀不足，使磷生铁与阳极炭碗之间产生间隙，引起松动，同时磷铁环收缩时产生裂纹，造成废品或铁-炭压降升高；

③磷生铁经反复熔炼后，在碳含量降低的同时夹杂物数量增加，有害气体含量增加，磷铁环中产生夹杂、气孔的倾向增加，在减少导电面积的同时，粘爪倾向增加；

④传统的磷生铁和改进的磷生铁都要求较高的含碳量，而目前的增碳剂没有办法达到规范要求，造成大量的磷生铁在使用较少次数后碳量降低被淘汰或大量补充新材料使磷生铁总量增加；

⑤由于世界原油价格在不断攀升，生产阳极用石油焦随着炼油技术的提高，可用的优质石油焦数量越来越少，大量高硫含量的石油焦被用于炭阳极的制造，电解过程中，阳极块中的硫在长时间的高温下渗入到磷生铁中，使磷生铁增硫，很多情况下硫含量远远超过规范的要求，使高阻值的硫化物的数量增加，铁水流动性降低，磷生铁本身的电阻增加，铁-炭压降升高；另一方面，目前使用的脱硫剂效率低并且侵蚀炉衬，操作困难。

由于上述问题的存在，降低磷生铁铁-炭压降，改善磷生铁的组织及减少磷生铁污染，节能降耗，减少粘爪数量越来越受到广泛地关注。

近年来，国内外对降低铁-炭压降进行了大量的研究工作，取得了很大的进展，在磷生铁方面申请专利有：由中国铝业股份有限公司申请的“一种铝电解磷生铁增碳方法(200610090900.5)”、“一种预焙阳极浇注用磷生铁水脱硫技术(200510019991.9)”。广西平果铝业公司申请的“铝电解阳极组装用磷生铁(99104248.4)”，由于存在元素烧损和增碳率低的问题，同时存在炉内脱硫效率低、侵蚀炉衬、操作困难、产生大量脱硫渣，造成二次污染的问题；为了改性加入的有色金属价格高、熔点低，易形成大量低熔点相，有色金属汽化点低，再次熔炼时会造成环境污染。

发明内容 本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种消除硫的有害作用，改善磷生铁凝固后组织，能够有效降低铁-炭压降、同时增加磷生铁脆性的铝电解用磷生铁添加剂。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种铝电解用磷生铁添加剂，其特征在于所述添加剂按重量百分比计量，其成分为：稀土2.0～4.5％、钙2.5～4.5％、钡1.5～3.5％、铝2.0～3.5％、铋1.0～2.5％、锰1.5～4.5％、硅35.0～45.0％、其余为铁、其它杂质≤1％。

所述的添加剂适用的磷生铁成分按重量百分比计量，其组成为：碳1.8～3.8％、硅1.8～3.0％、锰0.20～1.5％、磷0.1～1.5％、硫小于1.0％，其余为铁，其它杂质≤1％(其中包含了与本案同日申请的一种铝电解用新型磷硫生铁)。

所述的添加剂按磷生铁铁水重量的0.5～1.0％加入。

所述的添加剂是通过将各合金组分破碎至15mm以下经机械混合而成；或将配好的各合金组分预热后装入电弧炉中熔化、浇注并破碎至15mm以下而成。

为了现场易于实施和控制，所述添加剂按需要量进行包装，当磷生铁碳含量≤2.8％时，按磷生铁铁水重量的1.0％加入；当磷生铁碳含量>2.8％时，按磷生铁铁水重量的0.5％加入。

所述的添加剂采用冲入法加入，经充分搅拌后扒渣，在铁水上覆盖膨胀珍珠岩。

为改善磷生铁铁水的纯净度，使添加剂充分吸收，磷生铁熔炼温度控制在1470～1500℃，并在炉内降温静置，降温至1430～1450℃再出炉浇注。

本发明提供的上述铝电解用磷生铁添加剂，首次采用添加剂对磷生铁进行处理，扩大了磷生铁化学成分范围，使用性能有以下特点：