一步電解法生產鋁-Me中間合金的方法
2023-05-20 14:47:51 5
專利名稱：一步電解法生產鋁-Me中間合金的方法
技術領域：
本發明涉及在鋁電解槽中加入可被鋁還原的金屬氧化物,生產鋁中間合金 的方法。
背景技術：
現有中間合金中Al-Si合金、Al-Mn-Si合金、Al-Mn合金、Al-Zr合金和 Al-Ti等合金在鋁加工、鑄造和鋼鐵行業中有著廣泛的應用。目前市場上該類型 合金生產普遍採用的方法有a.採用重熔用鋁錠和其他組成合金成分的純金屬 在合金化溫度下直接攪拌熔煉、澆鑄；b.採用重熔用鋁錠熔化後用鋁熱法還原 另一組分金屬鹽或金屬氧化物。
第一種方法對熔化組分熔點差高、比重差高和生產高含量組分的中間合金 有困難，同時使用的材料都是純金屬，都要重熔，並造成二次汙染,增加能耗；第 二種方法獲取穩定成分的還原產物難，環境汙染大,對鋁熱還原過程工藝控制要 求高。
發明內容
本發明的目的是，針對現有技術存在的缺陷，提出一種一步電解法生產鋁 -Me中間合金的方法，它以可以被鋁還原的廉價金屬氧化物為原料，可以顯著 降低Al-Me中間合金的生產成本；由於使用去雜標準不高的原料使資源利用率 得到極大提高，原料提純堆浸排放減少，減低了二次重熔的能耗。
本發明的技術方案是，所述一步電解法生產鋁-Me中間合金的方法為在 現有鋁電解槽內，利用現有電解鋁工藝條件，以可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A為原料，根據所要製備的鋁-Me中間合金的成分而添加含有相應成分的金 屬氧化物B，生產鋁-Me中間合金。 以下對本發明做出進一步說明。
在現有鋁電解槽中，利用現有電解鋁工藝條件，將高鋁礬土(原料標準 A1203: Si02〉5%，八1203>80%)與Si02按一定比例混合後的混合物加入電解質熔 層下部，可以製備Al-Si合金，控制工藝含Si量可以從1% 20%。
在現有鋁電解槽中，利用現有電解鋁工藝條件，將電解氧化鋁與Mn02(原 料標準Mn〉40n/。)按一定比例混合後的混合物加入電解熔層與熔融鋁液交界處， 可以生產Al-Mn-Fe; Mn含量從1%~20%，鐵含量根據加入的Mn02粉中含FeO 量確定。
本發明所述一步電解法生產鋁-Me中間合金的方法包括生產能被鋁還原的 MeO組成的Al-Me中間合金。例如，使用金紅石原料(TiO〉90。/。)能在通用鋁電 解工藝下生產Al-Ti合金；使用金紅石和氟硼酸鹽能以同樣的工藝生產Al-Ti-B 合金；使用添加錳礬鈦礦(金屬含量〉80%)可以生產Al-Mn-V-Ti合金；使用添加 鐵礦石可以生產Al-Fe合金等。
本發明創造的技術原理是，對鋁可以還原的金屬氧化物而言，在電解槽中 同時發生氧化鋁電解、MeO電解、鋁熱還原Me的反應，其中鋁熱還原MeO 的反應是放熱反應；根據這一原理，原來需要維持97(TC左右槽溫的能耗可以 部分由放熱反應維持，電解槽溫的控制可以維持在更高溫度而不增加能耗。電 解槽溫度升高可以允許電解質中溶解氧化物比例升高，單位時間產量增加。
由以上可知，本發明為一步電解法生產鋁-Me中間合金的方法，它以可以 被鋁還原的廉價金屬氧化物為原料，可以顯著降低A1-Me中間合金的生產成本； 由於使用去雜標準不高的原料使資源利用率得到極大提高，原料提純堆浸排放減少，減低了二次重熔的能耗。
具體實施例方式
實施例h生產Al—10。/。Si合金，往現有鋁電解槽中加入的原料配比為 可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A:鋁礬土(成分的重量比含量A1203
80%， Si0215%， Fe203 5%);
金屬氧化物B: Si02(成分的重量比含量Si0295%， Fe203 5%);
啟槽時，以重量比按可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A80。/。、金屬氧化物 B20M投料；當槽前檢驗Si含量達到10%時，以重量比按可以被鋁還原的廉價 金屬氧化物A95。/。、金屬氧化物B5。/。投料，穩定生產出A1—SilO。/。一Fel。/。合 金，噸產品電耗為16000度/噸；
本實施例採用自焙陽極實驗電解槽生產，電解技術參數如下
槽工作電壓4.2V， 電解溫度:95(TC，
極距4.0cm， 分子比2.6，
添加劑(重量比)氟化鈣3%、氟化鎂3%，
氧化鋁重量比含量7%，
電解質水平18cm，
鋁液水平26cm，
效應係數0.3次/(槽*天)，
陽極電流密度0.9A/平方釐米。
實施例2:生產Al—10Mn—Fe合金，往電解槽中加入的原料配比為 可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A:軟錳礦(成分的重量比含量Mn02 75%， FeO20%， Si02 5%);
金屬氧化物B:電解氧化鋁；啟槽時只加可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A，槽前檢驗Mn達到10%後， 以重量比按可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A 10%、金屬氧化物B 90%投料， 穩定生產出A1—MnlO。/。一Fe2。/。合金；噸產品電耗為15000度/噸。
本實施例採用自焙陽極實驗電解槽生產，電解技術參數如下
槽工作電壓4.2V， 電解溫度980°C，
極距4.0cm， 分子比2.6，
添加劑(重量比)氟化鈣3%、氟化鎂3%， 氧化鋁重量比含量7%，
電解質水平18cm， 鋁液水平26cm，
效應係數0.3次/(槽 天)。
權利要求
1、一種一步電解法生產鋁-Me中間合金的方法，其特徵是，該方法為在現有鋁電解槽內，利用現有電解鋁工藝條件，以可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A為原料，根據所要製備的鋁中間合金的成分添加含有相應成分的金屬氧化物B，生產鋁-Me中間合金。
2、 根據權利要求1所述一步電解法生產鋁-Me中間合金的方法，其特徵是， 所述可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A為鋁礬土，該鋁礬土成分的重量比含量 為Al2O3 80%， Si0215%， Fe203 5%;所述金屬氧化物B為Si02，其成分的重 量比含量Si0295%， Fe203 5%;啟槽時，以重量比按可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A80。/。、金屬氧化物 B20。/。投料；當槽前檢驗Si含量達到10%時，以重量比按可以被鋁還原的廉價 金屬氧化物A95。/。、金屬氧化物B5。/。投料，生產Al—SilO。/。一Fel。/。合金；採用自焙陽極實驗電解槽，電解技術參數如下槽工作電壓4.2V， 電解溫度:950。C，極距4.0cm，分子比2.6，添加劑(重量比)氟化鈣3%、氟化鎂3%， 氧化鋁重量比含量7%， 電解質水平18cm，鋁液水平26cm， 效應係數0.3次/(槽'天)，陽極電流密度0.9A/平方釐米。
3、根據權利要求1所述一步電解法生產鋁-Me中間合金的方法，其特徵是, 所述可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A為軟錳礦，該軟錳礦成分的重量比含量 為Mn0275%， FeO20%， Si02 5%;所述金屬氧化物B為電解氧化鋁；啟槽時，加入可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A，槽前檢驗Mn達到10c/。 後，以重量比按可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A10。/。、金屬氧化物B90。/。投 料，穩定生產出Al—MnlOM—Fe2。/。合金；採用自焙陽極實驗電解槽，電解技 術參數如下槽工作電壓4.2V， 電解溫度980°C，極距4.0cm， 分子比2.6，添加劑(重量比)氟化鈣3%、氟化鎂3%，氧化鋁重量比含量7%， 電解質水平18cm，鋁液水平26cm， 效應係數0.3次/(槽 天)，陽極電流密度0.9A/平方釐米。
全文摘要
本發明公開了一步電解法生產鋁-Me中間合金的方法，該方法為在現有鋁電解槽內，利用現有電解鋁工藝條件，以可以被鋁還原的廉價金屬氧化物A為原料，根據所要製備的鋁中間合金的成分添加含有相應成分的金屬氧化物B，生產鋁-Me中間合金。本發明方法可以顯著降低Al-Me中間合金的生產成本；由於使用去雜標準不高的原料使資源利用率得到極大提高，原料提純堆浸排放減少，減低了二次重熔的能耗。
文檔編號C25C3/36GK101298684SQ20081003046
公開日2008年11月5日 申請日期2008年1月11日 優先權日2008年1月11日
發明者劉志宏, 李啟厚, 超 熊 申請人:超 熊