[发明专利]一步电解法生产铝－Me中间合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在铝电解槽中加入可被铝还原的金属氧化物，生产铝中间合金的方法。

背景技术

现有中间合金中Al-Si合金、Al-Mn-Si合金、Al-Mn合金、Al-Zr合金和Al-Ti等合金在铝加工、铸造和钢铁行业中有着广泛的应用。目前市场上该类型合金生产普遍采用的方法有：a.采用重熔用铝锭和其他组成合金成分的纯金属在合金化温度下直接搅拌熔炼、浇铸；b.采用重熔用铝锭熔化后用铝热法还原另一组分金属盐或金属氧化物。

第一种方法对熔化组分熔点差高、比重差高和生产高含量组分的中间合金有困难，同时使用的材料都是纯金属，都要重熔，并造成二次污染，增加能耗；第二种方法获取稳定成分的还原产物难，环境污染大，对铝热还原过程工艺控制要求高。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种一步电解法生产铝-Me中间合金的方法，它以可以被铝还原的廉价金属氧化物为原料，可以显著降低Al-Me中间合金的生产成本；由于使用去杂标准不高的原料使资源利用率得到极大提高，原料提纯堆浸排放减少，减低了二次重熔的能耗。

本发明的技术方案是，所述一步电解法生产铝-Me中间合金的方法为：在现有铝电解槽内，利用现有电解铝工艺条件，以可以被铝还原的廉价金属氧化物A为原料，根据所要制备的铝-Me中间合金的成分而添加含有相应成分的金属氧化物B，生产铝-Me中间合金。

以下对本发明做出进一步说明。

在现有铝电解槽中，利用现有电解铝工艺条件，将高铝矾土(原料标准：Al₂O₃∶SiO₂＞5％，Al₂O₃＞80％)与SiO₂按一定比例混合后的混合物加入电解质熔层下部，可以制备Al-Si合金，控制工艺含Si量可以从1％～20％。

在现有铝电解槽中，利用现有电解铝工艺条件，将电解氧化铝与MnO₂(原料标准Mn＞40％)按一定比例混合后的混合物加入电解熔层与熔融铝液交界处，可以生产Al-Mn-Fe；Mn含量从1％～20％，铁含量根据加入的MnO₂粉中含FeO量确定。

本发明所述一步电解法生产铝-Me中间合金的方法包括生产能被铝还原的MeO组成的Al-Me中间合金。例如，使用金红石原料(TiO＞90％)能在通用铝电解工艺下生产Al-Ti合金；使用金红石和氟硼酸盐能以同样的工艺生产Al-Ti-B合金；使用添加锰矾钛矿(金属含量＞80％)可以生产Al-Mn-V-Ti合金；使用添加铁矿石可以生产Al-Fe合金等。

本发明创造的技术原理是，对铝可以还原的金属氧化物而言，在电解槽中同时发生氧化铝电解、MeO电解、铝热还原Me的反应，其中铝热还原MeO的反应是放热反应；根据这一原理，原来需要维持970℃左右槽温的能耗可以部分由放热反应维持，电解槽温的控制可以维持在更高温度而不增加能耗。电解槽温度升高可以允许电解质中溶解氧化物比例升高，单位时间产量增加。

由以上可知，本发明为一步电解法生产铝-Me中间合金的方法，它以可以被铝还原的廉价金属氧化物为原料，可以显著降低Al-Me中间合金的生产成本；由于使用去杂标准不高的原料使资源利用率得到极大提高，原料提纯堆浸排放减少，减低了二次重熔的能耗。

具体实施方式

实施例1：生产Al-10％Si合金，往现有铝电解槽中加入的原料配比为：

可以被铝还原的廉价金属氧化物A：铝矾土(成分的重量比含量：Al₂O₃80％，SiO₂15％，Fe₂O₃5％)；

金属氧化物B：SiO₂(成分的重量比含量：SiO₂95％，Fe₂O₃5％)；

启槽时，以重量比按可以被铝还原的廉价金属氧化物A 80％、金属氧化物B 20％投料；当槽前检验Si含量达到10％时，以重量比按可以被铝还原的廉价金属氧化物A 95％、金属氧化物B 5％投料，稳定生产出Al-Si10％-Fe1％合金，吨产品电耗为16000度/吨；

本实施例采用自焙阳极实验电解槽生产，电解技术参数如下：

槽工作电压：4.2V，          电解温度：950℃，