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一种铝硅合金的制备方法,用铝矾土和石英为原料,用煤炭为还原剂,经磨细至粒度为0.1-1mm备料,铝矾土石英煤炭的重量比10.2-0.50.3-0.6配料压块、感应炉中温度1700-2200熔炼,降温,冷却后得到铝硅合金。。
CN200910094744.3
2009.07.21
CN101613815A
2009.12.30
终止
无权
未缴年费专利权终止IPC(主分类):C22C 1/10申请日:20090721授权公告日:20101110终止日期:20130721|||授权|||实质审查的生效|||公开
C22C1/10; C22C1/02; C22C30/00
C22C1/10
昆明理工大学
郁青春; 杨 斌; 徐宝强; 蒋文龙; 刘大春; 马文会; 戴永年; 邓 勇; 秦 博; 曲 涛; 熊 恒; 于文轴; 汪镜福
650031云南省昆明市五华区学府路253号
昆明慧翔专利事务所
周一康
一种铝硅合金的制备方法,用铝矾土和石英为原料,用煤炭为还原剂,经磨细至粒度为0.1-1mm备料,铝矾土∶石英∶煤炭的重量比=1∶0.2-0.5∶0.3-0.6配料压块、感应炉中温度1700-2200℃熔炼,降温,冷却后得到铝硅合金。
1. 一种铝硅合金的制备方法,包括备料、配料压块、熔炼、降温冷却4个步骤,其特征是:1. 1原料成分和备料:原料成分以wt%计为:铝矾土Al2O369SiO28.2CaO0.8Fe2O33.0;石英SiO2≥99%;煤炭固定碳73.52挥发份18.59灰分9.7水分1.89;将铝矾土和石英和煤炭各分别磨碎至粒度为0.1-1mm;1. 2配料压块:将磨好的铝矾土和石英和煤炭按铝矾土∶石英∶煤炭的重量比=1∶0.2-0.5∶0.3-0.6配方混合均匀,在压块机上压块,压强为1-20MPa,然后将制得的压块在温度为80-150℃进行干燥脱水,使水分含量小于0.5wt%;1. 3熔炼:将压块装入石墨坩埚内,放入感应炉,启动冷却水系统,通入保护性气体氩气5-30分钟后,在常压下通电加热,加热过程中仍通入保护性气体,将中频炉升温至温度为500-1000℃后保温1-15分钟,然后继续升温至温度为1700-2200℃,保温30-90分钟;1. 4降温冷却:降温至温度为500-1000℃后保温1-15分钟,然后继续降温至室温,停止通入保护性气体,出炉得到成品,所得铝硅合金成分为铝42-46wt%,硅19-22wt%。
一种铝硅合金的制备方法 一、技术领域 本发明涉及冶金技术领域,主要涉及一种利用铝矾土和石英,用煤炭还原熔炼制备铝硅合金的冶炼方法。 二、背景技术 铝硅合金是用于铸造、冶金等方面的材料。目前硅铝合金的生产方法主要为金属熔配法。用纯铝和纯硅按照一定的比例对摻成为合金。纯硅的生产多用电热还原法,要挑选很纯的硅矿物,在矿热炉中用碳还原得到纯硅。纯铝的生产更为复杂,首先要将铝土矿中的硅、钛、铁等杂质除去,生产纯的的氧化铝,然后再用电解法获得纯铝。我国与国外铝矿资源相比,具有高硅高钛的特点,一水硬铝石型铝矿资源多,高铝硅比铝矾土矿资源少,导致我国电解铝的生产成本较高。因此,硅铝合金采用熔配法生产,存在工艺流程长、原料来源困难、能源消耗多和生产成本高的缺点。 电热法制铝硅合金以含有氧化铝和氧化硅的矿物为原料,以碳质材料为还原剂,经电炉还原熔炼直接制得,省去了先制取氧化铝和混熔的复杂过程。目前,电热法制备铝硅合金主要采用矿热炉生产,具有反应温度高、可连续生产的特点,但设备投资大、底部易形成碳化物造成炉底结瘤上涨,给操作带来不便;感应炉生产铝硅合金具有设备投资小、生产灵活、升温速度快的特点,能够进一步降低电热法生产铝硅合金的成本。 三、发明内容: 本发明的目的是提出一种以铝矾土、石英为原料,用煤炭做还原剂,冶炼铝硅合金的方法,该工艺方法能够降低传统的铝硅合金工艺的生产成本,避免采用矿热炉生产铝硅合金造成炉底上涨问题。 本发明的技术方案通过以下步骤来完成:(1)原料成分和备料:原料成分以wt%计为:铝矾土Al2O3 69 SiO2 8.2 CaO 0.8 Fe2O3 3.0;石英SiO2≥99%;煤炭 固定碳 73.52 挥发份 18.59 灰分9.7 水分 1.89;将铝矾土和石英和煤炭各分别磨碎至粒度为0.1-1mm;(2)配料压块:将磨好的铝矾土和石英和煤炭按铝矾土∶石英∶煤炭的重量比=1∶0.2-0.5∶0.3-0.6配方混合均匀,在压块机上压块,压强为1-20MPa,然后将制得的压块在温度为80-150℃进行干燥脱水,使水分含量小于0.5wt%;(3)熔炼:将压块装入石墨坩埚内,放入感应炉,启动冷却水系统,通入保护性气体氩气5-30分钟后,在常压下通电加热,加热过程中仍通入保护性气体,将中频炉升温至温度为500-1000℃后保温1-15分钟,然后继续升温至温度为1700-2200℃,保温30-90分钟;(4)降温冷却:降温至温度为500-1000℃后保温1-15分钟,然后继续降温至室温,停止通入保护性气体,出炉得到成品,所得铝硅合金成分为铝42-46wt%,硅19-22wt%。 发明的积极效果 (1)本发明直接用铝矾土、石英为原料,煤炭为还原剂在感应炉制备得到铝硅合金,工艺简单,省去了分别制备金属铝和金属硅的复杂工艺过程。(2)依据本发明生产铝硅合金能耗小、成本低,具有较好的经济效益。 四、附图说明 图1为工艺流程示意图。 五、具体实施方式 结合实施例对本发明做进一步说明,实施例中所用原料成分如下: (1)铝矾土主要成分 成分 Al2O3 SiO2 CaO Fe2O3 含量wt% 69 8.2 0.8 3.0(2)煤炭成分 成分 固定碳 挥发分 灰分 水分 含量wt% 73.52 18.59 9.70 1.89(3)石英SiO2≥99wt%。 实施例1: 分别将铝矾土、石英和煤炭破碎,研磨至粒度为0.5mm。将研磨好的铝矾土和石英和煤炭按重量比=1∶0.3∶0.4混合均匀后,放入压块机中进行压块,压强为10MPa,压块直径12mm,高10mm;将制得的压块在温度为90℃进行干燥,使压块的水分含量小于0.5wt%;然后将干燥后的压块放入石墨坩埚中,再放入感应炉内;启动水冷系统;通入保护性气体氩气20min,将炉内的空气除净;准备工作完毕后,在常压下通电加热。加热过程中一直通入保护性气体,将中频炉升温至温度为700℃后保温10分钟,然后继续升温至1800℃,保温60分钟。反应完毕后冷却降温,当温度降至700℃保温10分钟,然后继续降温至室温,停止通入保护性气体,出炉得到成品。所得铝硅合金含铝46wt%,含硅22wt%。 实施例2: 分别将铝矾土和石英和煤炭破碎,研磨至粒度为0.5mm,将研磨好的铝矾土矿、石英和煤炭按重量比=1∶0.4∶0.5混合均匀后,放入压块机在压强为10MPa进行压块,压块直径12mm,高10mm;将制得的压块在温度为90℃进行干燥,使压块的水分含量小于0.5wt%。然后将干燥后的压块装入石墨坩埚内,再放入感应炉中,启动水冷系统,通入保护性气体20min,将炉内的空气除净。准备工作完毕后,在常压下通电加热,加热过程中通入保护性气体,将中频炉升温至700℃后保温10分钟,然后继续升温至2000℃,保温60分钟。反应完毕后冷却降温,当温度降至700℃保温10分钟,然后继续降温至室温,停止通入保护性气体氩气,出炉得到成品。所得铝硅合金含铝45wt%,含硅20wt%。 实施例3: 分别将铝矾土和石英和煤炭破碎,研磨至粒度为0.5mm。将研磨好的铝土矿、石英和煤炭按重量比=1∶0.5∶0.6混合均匀后,放入压块机中在压强10MPa下进行压块,压块直径12mm,高10mm;将制得的压块在温度为90℃进行干燥,使压块的水分含量小于0.5wt%,然后将干燥后的压块装入石墨坩埚中,再放入感应炉中,启动水冷系统;通入保护性气体氩气20min,将炉内的空气除净。准备工作完毕后,在常压下通电加热,加热过程中一直通入保护性气体。将中频炉升温至700℃后保温10分钟,然后继续升温至2200℃,保温60分钟。反应完毕后冷却降温,当温度降至700℃保温10分钟,然后继续降温至室温,停止通入保护性气体,出炉得到成品。所得铝硅合金含铝42wt%,含硅19wt%。
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