熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝的製作方法
2023-10-09 19:35:09 3
本發明涉及一種合金的製取工藝，特別是涉及一種熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝。
技術背景
金屬鎂的工業化生產，除電解法煉鎂外，主要採用矽熱法，即以(Si＞75％)矽鐵為還原劑，在高溫、高真空還原罐內進行還原，該工藝方法能耗高，還原時間長，金屬鎂還原效率低。如何得到還原率更高，並且降低還原溫度，提高金屬鎂收益率的新型還原劑一直是熱法煉鎂研究的課題。目前，研究發現一種新型還原劑「高矽鋁合金」，用該高矽鋁合金代替矽鐵(Si＞75％)作為還原金屬鎂的還原劑，還原效率可由原來的76％提高到90％，減少鎂礦石用量，降低還原溫度100℃～150℃，並且生產的渣還可做為高鋁水泥的摻和料，具有很好的經濟價值和環保價值。專利號為200410048372.8的發明專利公開了一種用於電熱法製取鋁矽合金的原料，主要包括：高嶺土精礦、氧化鋁、煙煤和木質磺酸鹽粘結劑，其生產的鋁矽合金的成分為鋁55～61％、矽34～40％及其它雜質，其用途主要為生產鑄造鋁矽合金，不適宜用作煉鎂的還原劑。
技術實現要素：
本發明熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝，包括步驟：
(1)物料的製備
A、按照重量百分比選配，含Fe2O3≤3％的高嶺土60～65％、煙煤20～25％、石油焦4～7％、木質素磺酸鹽8～11％；
B、粉碎所需高嶺土至粒度≤200目，並乾燥至含水重量≤2％；
C、粉碎煙煤至粒度≤40目，並乾燥至含水重量≤3％；
D、粉碎石油焦至粒度≤40目；
E、配置密度為1.100-1.200克/釐米3的木質素磺酸鹽溶液；
F、將粉碎、乾燥後的高嶺土、煙煤和石油焦放入料倉中進行混合，將配置好的木質素磺酸鹽溶液放入保溫原料罐內；
(2)球團的壓制
G、將混合物料和木質素磺酸鹽溶液按重量百分比8.5∶1送入混捏機進行混合攪拌；
H、將攪拌均勻的混合物料送入壓球機，在壓強100～150MPa範圍內壓製成球團；
I、對球團進行乾燥，乾燥至含水重量≤2％；
(3)冶煉
J、將乾燥後的球團送入16500KVA以上的三相交流電弧爐中進行冶煉，得到液態的高矽鋁合金；
(4)澆注與精整
K、將液態的高矽鋁合金澆注在鑄造錠模中，冷卻後經破碎機破碎成直徑≤20mm的顆粒。
本發明熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝，其中所述步驟J的冶煉過程要使爐面氣體均勻，不產生刺火；電極插入爐料中，電極表面裝有電極糊，使電極乾淨不粘爐料；採用連續出爐或用電燒穿器捅眼、氧氣吹眼使爐眼通暢。
本發明熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝，其中所述步驟K中在鑄鐵錠模中加入高嶺土粉、矽粉或玻璃水作脫模劑，其中破碎機為顎式破碎機。
本發明熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝，其中所述高嶺土為天然煤系高嶺土，其成分為(重量百分比)：Al2O336～40％、SiO242～44％、Fe2O3≤3％、CaO≤1％、TiO2≤1.5％、900～950℃的灼減量10～14％、其他雜質≤1％。
本發明熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝，其中所述煙煤中所含灰分5～10％、揮發份35～38％、固定碳52～55％、水分1～3％。
本發明熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝，其中所述石油焦所含灰分1～3％、揮發份7～12％、水分1～2％、固定碳82～85％、含硫量0.5～3％。
本發明熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝，其中所述木質素磺酸鹽所含揮發份60～65％、固定碳18～23％、灰分10～14％、水分6～8％。
採用本發明熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝所生產的矽鋁合金主要成分為矽45～55％、鋁40～48％、鐵、鈣、鈦等其他雜質總和2～10％，其中矽含量較高，鐵、鈣、鈦等其他雜質含量較低，是一種最適宜作為熱法煉鎂的還原劑。高嶺土選用含鐵較少的天然煤系高嶺土，不需選礦加工，原材料來源廣，造價低。
具體實施方式
本發明熱法煉鎂所用還原劑高矽鋁合金的製取工藝包括如下
(1)物料的製備
A、按照重量百分比選配，含Fe2O3≤3％的高嶺土60～65％、煙煤20～25％、石油焦4～7％、木質素磺酸鹽8～11％；
其中高嶺土為天然煤系高嶺土，其成分為(重量百分比)：Al2O336～40％、SiO242～44％、Fe2O3≤3％、CaO≤1％、TiO2≤1.5％、900～950℃的灼減量10～14％、其他雜質≤1％；
煙煤中所含灰分5～10％、揮發份35～38％、固定碳52～55％、水分1～3％；
石油焦所含灰分1～3％、揮發份7～12％、水分1～2％、固定碳82～85％、含硫量0.5～3％；
木質素磺酸鹽所含揮發份60～65％、固定碳18～23％、灰分10～14％、水分6～8％。
B、用磨機粉碎所需高嶺土至粒度≤200目，經滾筒乾燥機乾燥至含水重量≤2％；
C、用磨機粉碎煙煤至粒度≤40目，經滾筒乾燥機乾燥至含水重量≤3％；
D、用磨機粉碎石油焦至粒度≤40目；
E、配置密度為1.100-1.200克/釐米3的木質素磺酸鹽溶液；
F、將粉碎、乾燥後的高嶺土、煙煤和石油焦放入料倉中進行混合，將配置好的木質素磺酸鹽溶液放入保溫原料罐內；
(2)球團的壓制
G、將混合物料和木質素磺酸鹽溶液按重量百分比8.5∶1送入混捏機進行混合攪拌；
H、將攪拌均勻的混合物料送入壓球機，在壓強100～150MPa範圍內壓製成球團；
I、對球團進行乾燥，乾燥至含水重量≤2％；
(3)冶煉
J、將乾燥後的球團送入16500KVA的三相交流電弧爐中進行冶煉，得到液態的高矽鋁合金；冶煉過程要使爐面氣體均勻，不產生刺火；電極插入爐料中，電極表面裝有電極糊，使電極乾淨不粘爐料；採用連續出爐或用電燒穿器捅眼、氧氣吹眼使爐眼通暢。
(4)澆注與精整
K、將液態的高矽鋁合金澆注在鑄造錠模中，鑄鐵錠模中加入高嶺土粉、矽粉或玻璃水作脫模劑，冷卻後經顎式破碎機破碎成直徑≤20mm的顆粒，包裝，既可作為商品出售。
實施例1
取高嶺土60噸、煙煤22噸、石油焦7噸、木質素磺酸鹽11噸，按照上述步驟A至F準備好物料，木質素磺酸鹽溶液的密度為1.120克/釐米3。然後按照步驟G至K製取出直徑為20mm的顆粒狀高矽鋁合金，高矽鋁合金中下列元素的重量百分比組成包括：矽48、鋁45、鐵、鈣、鈦等其他雜質總和7。
實施例2
取高嶺土65噸、煙煤20噸、石油焦6噸、木質素磺酸鹽9噸，按照上述步驟A至F準備好物料，木質素磺酸鹽溶液的密度為1.190克/釐米3。然後按照步驟G至K製取出直徑為10mm的顆粒狀高矽鋁合金，高矽鋁合金中下列元素的重量百分比組成包括：矽45、鋁47、鐵、鈣、鈦等其他雜質總和8。
實施例3
取高嶺土62噸、煙煤25噸、石油焦5噸、木質素磺酸鹽8噸，按照上述步驟A至F準備好物料，木質素磺酸鹽溶液的密度為1.110克/釐米3。然後按照步驟G至K製取出直徑為5mm的顆粒狀高矽鋁合金，高矽鋁合金中下列元素的重量百分比組成包括：矽49、鋁48、鐵、鈣、鈦等其他雜質總和3。
實施例4
取高嶺土64噸、煙煤23噸、石油焦4噸、木質素磺酸鹽9噸，按照上述步驟A至F準備好物料，木質素磺酸鹽溶液的密度為1.150克/釐米3。然後按照步驟G至K製取出直徑為18mm的顆粒狀高矽鋁合金，高矽鋁合金中下列元素的重量百分比組成包括：矽55、鋁41、鐵、鈣、鈦等其他雜質總和4。
以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。