[发明专利]一种用煤矸石制备硅铝铁合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁合金制备技术领域，尤其涉及一种用煤矸石制备硅铝铁合金的方法。

背景技术

目前国内生产硅铝铁合金大都采用铝土矿为原料加上还原剂在矿热电炉中冶炼而成。但是我国铝土矿储量仅占世界总量的2.4％，但年开采量却占世界开采总量的8％，开采、消耗的速度大于探明储量的增速，造成国内铝土矿资源的缺乏。

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低，比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分是SiO₂、Al₂O₃，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅和微量稀有元素。煤矸石排放量相当于当年煤炭产量的10％左右，目前已累积堆存50亿吨，占地约15万公顷，是目前我国排放量最大的工矿业固体废弃物之一。煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，煤矸石淋水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。随着国家环保粒度的不断加大，人们对环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题越来越突出，很多国家开始重视煤矸石的处理和利用。经过文献检索，关于利用煤矸石制备硅铝铁合金的方法未见相同的公开报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用煤矸石制备硅铝铁合金的方法，生产流程短，能耗低，充分利用采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物为原料，成本低，节约能源，同时解决煤矸石污染环境的问题。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种用煤矸石制备硅铝铁合金的方法，包括以下步骤：

(1)将煤矸石粉碎至粒度为50-100mm；将碳质还原剂粉碎至粒度为10-20mm；

(2)将粉碎后的煤矸石与碳质还原剂均匀混合，对混合好的物料加粘结剂进行压球，然后干燥，干燥温度为300-500℃，干燥至物料中水分按重量百分比小于5％，所述碳质还原剂按煤矸石重量的30-50％配入；

(3)将混合后的物料加入到矿热电弧炉中，炉内温度控制在1950-2150℃，物料在炉内冶炼3-5小时；

(4)间隔3-5小时从出铁口想中间包放出冶炼好的硅铝铁合金液体，然后铸锭，即得到硅铝铁合金。

步骤(2)中所述的碳质还原剂为烟煤和石油焦的混合物，烟煤和石油焦的配料比为6-8:1-2。

与已有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的用煤矸石制备硅铝铁合金的方法，生产流程短，能耗低，充分利用采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物为原料，以化学活性好、比电阻高和烧结性良好的烟煤和石油焦为还原剂制备硅铝铁合金，成本低，节约能源，同时解决煤矸石污染环境的问题。本发明制备的硅铝铁合金化学成分按重量百分比如下：硅含量30-55％、铝含量15-55％、铁余量、其它杂质＜1％。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不仅限于这些实施例，在未脱离本发明宗旨的前提下，所作的任何改进均落在本发明的保护范围之内。

实施例1：

一种用煤矸石制备硅铝铁合金的方法，包括以下步骤：

(1)将煤矸石粉碎至粒度为50mm；将碳质还原剂粉碎至粒度为10mm；

(2)将粉碎后的煤矸石与碳质还原剂均匀混合，对混合好的物料加粘结剂进行压球，然后干燥，干燥温度为300℃，干燥至物料中水分按重量百分比小于5％，所述碳质还原剂按煤矸石重量的30％配入；所述的碳质还原剂为烟煤和石油焦的混合物，烟煤和石油焦的配料比为6:1。

(3)将混合后的物料加入到矿热电弧炉中，炉内温度控制在1950℃，物料在炉内冶炼5小时；

(4)间隔3小时从出铁口想中间包放出冶炼好的硅铝铁合金液体，然后铸锭，即得到硅铝铁合金。

实施例2：

一种用煤矸石制备硅铝铁合金的方法，包括以下步骤：

(1)将煤矸石粉碎至粒度为80mm；将碳质还原剂粉碎至粒度为20mm；