[发明专利]一种从铝硅铁合金中提取铝硅合金的方法

说明书

本发明公开了一种从铝硅铁合金中提取铝硅合金的方法，步骤为：(1)将铝硅铁合金投入中频炉内进行熔炼，得到铝硅铁合金熔融体；(2)将熔融体在模具中进行浇铸，控制降温速度和时间，让合金相析出、长大，得到一级铝硅铁合金块；(3)将合金块装入带加热装置的超重力离心装置内，低温加热，使铝硅熔融而初晶硅和铁相仍保持固态，启动离心机，在超重力作用下，熔体通过多孔滤板实现分离，熔液经冷却凝固后得到铝硅合金，熔渣为铝硅铁合金，从而实现铝硅铁合金中富铁相的高效分离。本发明流程简单快捷、成本低廉、易于控制，且无工业废料，节能环保，同时铁含量低于0.7％，满足工业用铝硅合金杂质含量要求，适用大规模生产。

技术领域

本发明属于冶炼技术领域，特别是涉及一种从铝硅铁合金中提取铝硅合金的方法。

背景技术

在铝消费中，25％～30％左右用于铸造铝硅合金，铝硅合金具有良好的机械性能和优良的铸造性能，被广泛地应用于航空、交通、建筑、汽车等重要行业，也用于制造低中强度的形状复杂的铸件。目前，生产铝硅合金主要有两种方法，即掺兑法和电热还原法。掺兑法是以电解铝和工业硅为原料，按比例熔配而成，生产成本较高，耗能大，对环境影响大。电热还原法生产的铝硅合金可以直接从含有氧化铝、氧化硅的物料中获得，不仅能够缩短工艺流程，降低生产成本，还可以利用低品位铝土矿和高岭石、蓝晶石、煤矸石、粉煤灰等非铝土矿资源。因此用碳电热还原法生产出来的一次铝硅合金来制取铸造铝硅合金备受国内外重视。

我国开始电热法制取铝硅合金的研究起步较晚，直到60年代开始很多工厂、研究所、高校在不同功率的电弧炉中熔炼铝土矿、高岭土、粘土等制取铝硅合金的研究，只能获得含铝较低的铝硅合金，当铝含量超过50％时熔炼变得困难，常出现塌料容易造成严重的炉底上涨。随着科技进步时代到来，河南登封电厂集团铝合金有限公司于2007年与乌克兰国家冶金国家科学院合作，投资2亿元，研发电热法制取铝硅合金的研究，解决了电炉运行长时间后出现的炉底上涨、合金成分不稳定和电炉操作上不稳定的问题，填补了我国铝冶炼新技术的空白。而后，东北大学又在其基础上，研究了用直流电弧炉生产铝硅合金的技术。然而，电热还原法生产的一次铝硅合金中铁含量较高(又称为铝硅铁合金)，常以脆性的富铁金属间化合物形式存在，使其不能作为价值较高的铸造用硅铝合金使用，而主要作为炼钢脱氧剂被广泛应用于炼钢厂。但由于炼钢脱氧剂用量有限，且价格较低，从而制约了铝硅铁合金的应用市场。如果能对铝硅铁合金进行降铁处理，得到符合工业标准的铸造用铝硅合金，无疑在产品的市场容量上还是在经济价值上均具有极大意义。

现有技术中，专利CN107794390A公开了“再生Al-Si系铝合金除铁方法”，该方法加入的锶进行变质处理，使针状β-铁相产生断裂、分解，并细化初晶硅，使组织分布更加均匀；锰对硼与铁反应产生Fe₂B起到正相关作用，同时锰使β-铁相转变为α-铁相，起到沉淀的作用；硼与杂质铁反应生成的高熔点高密度的Fe₂B化合物与熔液有高的密度差，这些富铁相在重力作用下沉降到坩埚底部，从而去除铝合金中杂质铁元素。专利CN108165810A公开了“一步法去除一次铝硅合金中铁和硅相的装置和工艺”，该方法在交变电磁场的作用下采取金属元素锰作除铁剂，与一次铝硅合金原料混合均匀，加热熔融，冷却后，合金中的硅和富铁相在磁场力和温度效应的联合作用下凝固并富集在底部，倾倒出上部的熔液，经冷却凝固后得到符合工业标准的铸造用铝硅合金，最后将底部的初晶硅相和杂质铁相重熔后即得到底部合金熔液。上述通过重力沉降分离铁相的方法存在着分离效率低、工艺复杂、生产成本高等缺点，很难在实际生产中应用。因此，亟需一种低成本、有效分离的相关方法、技术。