[发明专利]生产硅铝钡合金的方法

说明书

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。

其中，上述粉煤灰中的主要化学成分优选为：SiO₂ 45～55wt％，Al₂O₃ 25～30wt％、Fe₂O₃2～5wt％，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≤0.03wt％，余量为铁和不可避免的杂质，碳化物夹杂少，不粉化。