[发明专利]一种铝硅合金及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种铝硅合金及其制备方法和应用，属于固废资源高值化利用以及合金铸造技术领域。本发明采用粉煤灰作为提供氧化硅和氧化铝的原料，采用废电极炭块作为提供碳的原料，通过前期对粉煤灰进行浮选，对废电极炭块进行酸碱处理，将氧化铝、氧化硅和碳富集，将原料纯度提高，降低铝硅合金杂质含量，进行高温冶炼还原制备铝硅合金，并进行精炼，进一步降低了铝硅合金中的杂质含量，提高了铝硅合金的品质。实施例的结果显示，采用本发明提供的制备方法制备得到的铝硅合金中铝硅元素的质量含量超过80％，可以作为脱氧剂应用于炼钢产业。

技术领域

本发明涉及固废资源高值化利用以及合金铸造技术领域，尤其涉及一种铝硅合金及其制备方法和应用。

背景技术

铝硅合金是一种以铝、硅为主要成分的铸造合金，在冶炼钢的过程中使用铝硅合金可以减少钢产生气泡的敏感性，从而提高钢的质量。目前，我国有两种生产铝硅合金的方法，第一种方法是用纯铝、纯硅熔炼后掺兑成硅铝合金，即用电解法生产的金属铝和产业硅作原料，经过重新熔炼，按比例混合熔融制得。这样从矿石到铝硅合金成品要经过氧化铝厂、电解铝厂、产业硅厂、铝合金厂等多个企业多道工序才能完成，生产流程长，工艺复杂，能耗高，成本高，对环境影响大；第二种方法是用高品位的铝土矿在矿热炉中炼成铝硅合金，由于生产所用的高品位的铝土矿稀缺而贵，导致原料紧张，成本高。因此，上述两种方法生产的铝硅合金价格居高不下，迫使钢铁冶炼企业在炼钢时只得以硅铁来代替铝硅合金做脱氧剂，致使钢的质量有所下降。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废弃物之一，主要应用于建筑建材、聚合物复合材料、农林牧业等领域。由于粉煤灰中铝元素含量较高，一些高校及公司开展了采用高铝粉煤灰，利用电热法生产硅铝合金技术的相关研究和实验，但是由于技术不够成熟，制备的硅铝合金中铝硅元素含量低、杂质成分含量多，例如《碳还原粉煤灰制取硅铝合金的研究》(昆明理工大学，硕士学位论文，李紫勇)中公开了利用粉煤灰制取铝硅合金，但是铝硅合金中铝硅含量最高仅能够达到70％左右，杂质含量高，加入到钢铁冶炼会导致钢中杂质成分变多，进而导致钢的质量下降，需要增加新的除杂工艺，反而导致了生产成本的进一步增加，因此采用高铝粉煤灰，利用电热法生产硅铝合金的技术无法投入到商业化应用。所以如何降低采用高铝粉煤灰生产的硅铝合金中杂质的含量、提高硅铝合金的铝硅元素含量成为需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝硅合金及其制备方法和应用，本发明提供的铝硅合金中杂质含量低，能够作为脱氧剂应用于炼钢产业中，且脱氧效果较好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铝硅合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)对粉煤灰进行浮选，得到氧化硅和氧化铝的混合物；

(2)将废电极炭块依次进行碱浸和酸浸，得到还原剂；

(3)将所述步骤(1)得到的混合物与所述步骤(2)得到的还原剂以及添加剂、粘结剂混合，得到混合体；

(4)对所述步骤(3)得到的混合体依次进行熔炼和精炼，得到铝硅合金；

所述步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序。

优选地，所述步骤(1)中的浮选包括以下步骤：先将粉煤灰配制成矿浆，然后向所述矿浆中依次加入捕收剂和起泡剂后进行分离。

优选地，以粉煤灰的用量为1t计，所述捕收剂的用量为450～750g/t，所述起泡剂的用量为150～250g/t。

优选地，所述步骤(2)中废电极炭块为电解槽废阴极炭块和/或阳极炭渣。

优选地，所述步骤(2)中碱浸的固液比为1：15～25g/L，酸浸的固液比为1：15～25g/L。

优选地，所述步骤(3)中的添加剂为氧化铝和/或氧化硅。