[发明专利]一种电解制备铝硅合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解制备铝硅合金的方法。

背景技术

铝硅合金广泛应用与交通运输、电力、汽车和航空灯领域，目前普遍采用纯铝和纯硅熔配法生产铝硅合金，合金生产环节多，周期长，能耗高，投资规模大。

我国是一个石油资源紧缺的国家，近年我国的石油进口依赖度已经达到了50％-60％左右，而随着石油资源的紧张，依托于石油生产的炭素阳极原材料之一的石油焦也变得紧缺。

我国拥有相当丰富的煤炭储量，价格方面也远比石油焦低廉，使用煤炭制备铝用炭阳极在原料成本方面拥有非常明显的优势。但是，由于铝用炭阳极对灰分有严格的要求，而煤炭中通常含有较高的灰分，因此，需要对煤炭进行脱灰处理。目前，利用酸碱法、氢氟酸法、溶剂抽提和油团浮选法等技术虽然可以将煤中的灰分降低到1％以下，但是这些脱灰工艺具有流程长和成本高等缺点。

专利CN1376813A公开了一种“用电解法生产铝硅钛多元合金”的方法，将氧化铝、氧化硅和氧化钛等氧化物添加到电解槽直接电解生产铝硅钛多元合金，但是硅和钛在铝液中偏析严重，电流效率低，对电解槽的正常生产也造成很大的难度。

专利CN101255572A公开了“一种利用煅后无烟煤制备铝用炭阳极的方法”，选用灰分小于5％的低灰无烟煤进行煅烧，然后掺配煅后石油焦制备铝用炭阳极。由于该无烟煤没有进行脱灰处理，灰分仍然较高，所以替代石油焦的比例较低，此外，低灰无烟煤的储量并不丰富，原料的来源依然有限。

专利CN101225530A公开了“低灰炭质原料在制备预焙阳极中的应用”方法，选用低灰无烟煤、烟煤、竹炭、木炭、废塑料或废橡胶炭化后的残炭作为生产预焙阳极的辅助原料，专利要求上述残炭灰分含量不超过2.8％，在该灰分含量要求下，显然可以提高炭质原料的掺配比例，但是相应的低灰炭质原料来源更加稀缺。

专利CN101698947A公开了“一种铝电解炭阳极的制备方法”，将浮选脱灰煤与粉状生石油焦混合进行煅烧，制得复合煅烧焦炭，用来替换部分或全部石油焦制作铝用炭阳极。专利要求浮选脱灰煤的灰分含量小于2.5％，对煤炭的可选性要求很高，只有很少一部分煤炭满足需求。

因此，目前铝电解用炭素阳极一般采用灰分较少的炭素材料进行生产，以石油焦为骨料，采用煤沥青作为粘结剂，制备而成。而现有工艺中涉及到炭阳极均是如何去除所有的杂质，并采用何工艺尽可能的降低原料中的灰分处理。但是由于种种原因，采用的脱灰工艺脱灰效率差，脱灰的工作量大。但目前随着我国进口国外劣质原油和重质原油比重不断上升，导致优质石油焦的供应量有一定程度的下降，从而加剧铝用优质石油焦的供应紧张。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可在不需要复杂的除灰工艺的基础上得到的炭阳极的电解制备铝硅合金的方法。

本发明的技术方案是：

电解制备铝硅合金过程中，采用的是由煤炭在内的原料制备得到的炭阳极作为铝硅合金中的硅源，所述的炭阳极的制备包括如下工艺步骤：

a.将煤炭粉碎至100目以下，加入质量百分比浓度为10-37％的盐酸在120-220℃下进行酸浸反应，酸浸反应溶出压力为0.3-3Mpa，反应完全后经固液分离和洗涤，得到清洁煤和酸浸液；

b.将步骤a所得的清洁煤在1200-2000℃进行煅烧得到煅后煤；

c.以含硅煅后煤和煅后石油焦为骨料，与粘结剂煤沥青混捏，经成型和焙烧，制得炭阳极。

所述步骤a中煤炭原料包括具有无烟煤、烟煤和/或褐煤。

盐酸与煤炭的加入量比值为0.5-5L/Kg。

所述的酸浸反应时间为0.5-5.0小时。

含硅煅后煤作为生产预焙炭阳极的掺配原料，其掺配量与煅后石油焦质量比为5:95-50:50。

所述步骤c中与粘结剂煤沥青混捏过程中，粘结剂的质量占阳极糊料总重的13％-18％。

所述步骤b.中，煅烧时间1-3小时。

所述的d.步酸浸液进行蒸发结晶，得到固态氯化物，同时收集蒸发过程产生的氯化氢气体，用水吸收后，重新返回步骤a用于酸浸反应。

本发明中特别优选的是所述步骤a中加入质量百分比浓度为15-25％的盐酸，180-200℃下进行酸浸反应，酸浸反应溶出压力为1.0-2.0Mpa，酸浸反应时间为2-3小时。

本发明所述步骤a中煤炭原料无烟煤、烟煤和/或褐煤等；煤炭原料中二氧化硅含量为3％～50％为宜。通过本发明的酸浸工艺处理后使得硅选择性的保留在煤炭中，而其它杂质被除去。