[发明专利]一种铝锰合金的制备方法

说明书

本发明提供一种以锰的氧化物为主要原料，在铝电解槽中电解，得到铝锰合金的制备方法。本发明仅利用现有的预焙阳极铝电解槽，在不增加任何设备投入的情况下，实现用铝电解槽工业化批量连续生产铝锰合金。本方法可以有效将原料加入后反应激烈引起的电解生产过程波动控制在合理范围内，并能精准控制铝锰合金中的锰含量。锰的氧化物原料利用率高，获得的铝锰合金具有含量高、偏析小、成分均匀的特点。

技术领域：

本发明涉及一种铝锰合金的制备方法，特别是涉及一种用铝电解槽制备铝锰合金的方法。

背景技术：

目前，工业化生产铝锰合金一般采用两种方法，即对掺法、铝热还原法。其中对掺法又有两种方式：一是使用含锰的锰添加剂与纯铝对掺，锰添加剂由纯锰和助燃剂构成，该方法的缺点是：由于锰添加剂在加入过程中燃烧强烈，会产生大量烟气，造成严重污染；二是使用纯锰和纯铝对掺，该方法的缺点是锰原料利用率低、成分偏析严重，成份含量不容易控制；且由于金属锰价格较高，因此对掺法存在原料成本高的问题。铝热还原法则是使用锰的氧化物为原料，使用金属铝作为还原剂，在高温下发生还原反应生产铝锰合金，但该方法置换出的氧化铝为渣体，导致铝损失严重，同时除渣困难，导致熔体质量偏差，生产的铝锰合金缺陷严重。

目前处于实验室阶段的生产铝锰合金的方法也分两种：一是含锰阳极电解法，一种是采用坩埚或其它小容器的熔盐电解法。含锰阳极电解法是将锰的氧化物添加到阳极配料中，制成碳阳极，在电解过程中，锰的氧化物随析出，随着阳极的消耗而进入到电解质中，再经过电解，与铝共同在阴极析出，形成铝锰合金，该方法的缺点是：锰原料利用率低、成分偏析严重，成份含量不容易控制，阳极电阻大、耗能高，由于锰元素的加入，阳极的抗压强度小，阳极质量差，且消耗量增加，生产成本增大，铝锰合金的锰含量低。采用坩埚或其它小容器的熔盐电解法，无法实现工业化生产。

专利CN201610104761公开了利用铝还原合金氧化物在铝电解槽内生产合金铝的工艺，其是在铝电解生产过程中，穿过电介质层向铝电解槽中的铝液内加入所需合金元素的氧化物。合金元素是氧化性强于铝的合金元素；所述合金元素的氧化物投入铝液中的方法是：在换极时由提开的阳极开口处加入、从火眼口中加入或另行开口加入。

存在的问题有：一是氧化性强于铝的合金元素中，如锰、铬等与铝反应剧烈，过大的加料量容易造成电解工艺技术条件变化，影响正常电解生产；同时由于电解生产过程中，每日都需要从电解槽的存量铝中抽取一定的原铝液进行铸造，是一个动态平衡的过程，需要进行全面考虑才能使存量铝中金属元素的含量获得稳定的提升。针对上述情况，需要设计科学合理的加料量去稳定生产过程，同时使存量铝中金属元素的含量按照预期进行提升。而该专利中没有明确给出加料量的控制以及计算方法，用该方法不易实现其专利所述的目的。

二是其提到穿过电介质层向铝电解槽中的铝液内加入所需合金元素的氧化物，而实际情况是，在电解槽中铝液层的上面是电解质层，该电解质层是流动的，同时具有温度高、腐蚀性强等特点。能实现稳定的连续的能穿过电解质层加入到铝液层的抗腐蚀、抗高温装置，目前未见有报道，该专利所提及的内容不易实现。

三是加料的时间点，由于每日都需要从电解槽的存量铝中抽取一定的原铝液进行铸造，是一个动态平衡的过程，如果加料时间不当，加入的金属元素氧化物会在没有反应完全的情况下，被随同每日的原铝抽取而去，造成原料不必要的消耗，导致原铝液的污染以及成本的上升。

发明内容：

为克服背景技术中存在的诸多不足，本发明的目的在于提供一种充分利用正在生产的预焙阳极铝电解槽，在铝电解过程中直接添加锰的氧化物，实现用铝电解槽工业化批量连续生产铝锰合金的方法。该方法具有生产稳定、能耗低、效率高、质量高的优点。