[发明专利]铝灰预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法

权利要求书

1.铝灰预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，按目标铝硅铁合金的成分确定二次铝灰、粉煤灰和废阴极炭块的用量，以废阴极炭块中所含固定碳为还原剂按化学计量比计算还原二次铝灰中Al₂O₃、SiO₂氧化物产生的金属铝、硅的量，再计算用废阴极炭块还原粉煤灰的Al₂O₃、SiO₂氧化物所得到的金属铝、硅的量，用还原粉煤灰得到的铝、硅量调配还原二次铝灰得到的金属铝、硅的量，即得到所配制铝硅铁合金中的铝、硅的成分，以及二次铝灰、粉煤灰和废阴极炭块的用量；所述的二次铝灰的成分按质量比为：Al₂O₃ 40～80％，AlN≤20％，Al≤10％，SiO₂≤5％，Na₂O≤5％，Fe₂O₃≤5％，氯化物≤10％，氟化物≤10％；粉煤灰的成分按质量比为：Al₂O₃ 15～50％，SiO₂30～50％，Fe₂O₃≤10％，CaO≤5％，MgO≤5％，Na₂O≤3％，K₂O≤3％，TiO₂≤3％，其它单个金属氧化物含量＜1％；将二次铝灰、废阴极炭块和纸浆干粉一起放入球磨机中磨碎并混合均匀，然后利用压球机将混合料压制成球团；

步骤2，再将球团装入真空容器中进行高温真空蒸馏，蒸馏温度为900-1100℃，蒸馏时间为2-10h，真空度为0.1-100Pa；挥发的氟化物、氯化物和金属钠进入冷凝系统，而蒸馏渣留在真空容器内；

步骤3，将蒸馏渣从真空容器中取出并用粉碎机粉碎，并使蒸馏渣粉体与粉煤灰的均匀混合；

步骤4，启动电弧炉并逐渐提高炉内温度，当底部弧区温度为1900-2300℃时，将混合均匀的物料通过空心电极送入到电弧炉内；当熔炼过程达到2-6h后从电弧炉底部放出形成的铝硅铁合金。

2.根据权利要求1所述的铝灰预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法，其特征在于，废阴极炭块的成分按质量比为：C 60～80％，Al₂O₃≤3％，Na 4～10％，氟化物电解质10～20％。

3.根据权利要求1所述的铝灰预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法，其特征在于，纸浆干粉的成分按质量比为：木质素磺酸钙≥90％，干基水分≥8％。

4.根据权利要求1所述的铝灰预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法，其特征在于，纸浆干粉加入量为二次铝灰与粉煤灰质量之和的6-10％。

5.根据权利要求1所述的铝灰预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法，其特征在于，步骤1，在球团压制过程中，所述的二次铝灰、废阴极炭块球磨后粉体粒度均小于100目，压球机压制压力100-200MPa，球团直径30-50mm。

6.根据权利要求1所述的铝灰预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法，其特征在于，步骤2，所述的蒸馏渣粉碎后粒度小于100目。

7.根据权利要求1所述的铝灰预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法，其特征在于，步骤4，在电弧炉冶炼过程中，空心电极中间的空心通道与输送粉状物料的压缩气体管路相连，以压缩气体为载体将粉状物料经空心通道送到电弧反应区，完成快速熔炼反应；所述空心通道的直径为20mm-200mm；所述压缩气体的压力控制在0.1-0.8MPa之间。

8.根据权利要求7所述的铝灰预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法，其特征在于，所述的压缩气体是氩气、空气、一氧化碳中的一种。