制备铝硅合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备铝硅合金的方法，该方法包括：(1)将煤矸石进行酸浸处理，以便得到酸浸煤矸石和含铁酸浸后液；(2)将所述酸浸煤矸石进行烘干处理，以便得到干燥酸浸煤矸石；(3)将所述干燥酸浸煤矸石与铝灰和还原剂混合，以便得到混合物料；(4)将所述混合物料进行冶炼处理，以便得到铝硅合金。该方法实现了煤矸石和铝灰两种固废的资源化利用，且无需另外配加硅石即可得到铝硅合金。

【技术实现步骤摘要】
制备铝硅合金的方法
本专利技术属于冶金领域，具体而言，本专利技术涉及制备铝硅合金的方法。
技术介绍
煤矸石是煤炭的一种共伴生矿物，产生于煤炭的开采和洗选加工过程。其热值一般低于6.3MJ/kg，含有Al2O3、SiO2、碳酸铁等无机灰分，且无机灰分的总含量达到煤矸石总量的60％～95％，目前，煤矸石因难以利用而成为一种工业固体废弃物。工业废弃物铝灰是一种以含铝废料和回收的废旧铝制品为原料生产铝材过程中产生的废渣，其外观是一种银灰色粉状物，其主要成分为二氧化硅和三氧化二铝。目前，还没有综合处理煤矸石和铝灰的技术。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种制备铝硅合金的方法。该方法实现了煤矸石和铝灰两种固废的资源化利用，且无需另外配加硅石即可得到铝硅合金。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备铝硅合金的方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将煤矸石进行酸浸处理，以便得到酸浸煤矸石和含铁酸浸后液；(2)将所述酸浸煤矸石进行烘干处理，以便得到干燥酸浸煤矸石；(3)将所述干燥酸浸煤矸石与铝灰和还原剂混合，以便得到混合物料；(4)将所述混合物料进行冶炼处理，以便得到铝硅合金。根据本专利技术实施例的制备铝硅合金的方法，因煤矸石中的铁主要以碳酸盐形式存在，通过将煤矸石进行酸浸，煤矸石中的铁很容易与酸进行反应，生成可溶性铁盐，经进一步过滤可将煤矸石中的铁除去，然后将所得到的酸浸煤矸石经烘干后与铝灰和还原剂混合，在冶炼过程中，混合物料中的二氧化硅、氧化铝和碳发生反应，得到铝硅合金。由此，采用该方法可以实现煤矸石和铝灰两种固废的资源化利用，且无需另外配加硅石即可得到铝硅合金。另外，根据本专利技术上述实施例的制备铝硅合金的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述煤矸石中氧化铝与二氧化硅的摩尔比不小于0.19，TFe含量不大于3wt％。由此，有利于实现煤矸石中硅和铝的回收利用。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述酸浸处理的液固比为(3～4)：1。由此，有利于提高煤矸石的浸出效率。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述酸浸处理的酸为浓度为16wt％～19wt％的硫酸。由此，可进一步提高煤矸石的浸出效率，同时提高酸浸煤矸石中的铝含量。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述酸浸处理的温度为47～60摄氏度，时间为4.5～6h。由此，有利于提高煤矸石的除铁效率。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述铝灰中氧化铝的含量不低于50wt％，金属铝含量不低于15wt％。由此，有利于满足铝硅合金所需的铝硅比。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述混合物料中碳与氧的摩尔比为(1.4～2.0)：1。由此，有利于提高铝硅合金的品质。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述氧为混合物料中二氧化硅和三氧化二铝中的氧的总和。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述混合物料中铝元素与硅元素的摩尔比为(4.3～9)：1。由此，可进一步提高铝硅合金的品质。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4)中，所述冶炼处理的温度为1900～2200摄氏度，时间为40～80min。由此，可进一步提高铝硅合金的品质。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的制备铝硅合金的方法流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备铝硅合金的方法，根据本专利技术的实施例，参考图1，该方法包括：S100：将煤矸石进行酸浸处理该步骤中，将煤矸石进行酸浸处理，以便得到酸浸煤矸石和含铁酸浸后液。专利技术人发现，因煤矸石中的铁主要以碳酸盐形式存在，通过将煤矸石进行酸浸，煤矸石中的铁很容易与酸进行反应，生成可溶性铁盐，经进一步过滤可将煤矸石中的铁除去，达到分离铁的目的。涉及的反应式为：FeCO3+H2SO4＝FeSO4+CO2+H2O。根据本专利技术的一个实施例，煤矸石中氧化铝与二氧化硅的摩尔比不小于0.19，TFe含量不大于3wt％。专利技术人发现，若煤矸石中氧化铝与二氧化硅的摩尔比过小，则后期需要加入大量的含Al2O3的物质，导致煤矸石的利用率偏低；若煤矸石中的铁含量较高，则会降低煤矸石中硅铝的含量。根据本专利技术的再一个实施例，酸浸处理的液固比可以为(3～4)：1。专利技术人发现，若酸浸处理的液固比过低，煤矸石中铁的浸出反应变慢，影响煤矸石的除铁率；若酸浸处理的液固比过高，则酸用量过多，造成酸的浪费及后期处理含铁酸浸后液的费用增加。根据本专利技术的又一个实施例，酸浸处理的酸可以为浓度16wt％～19wt％的硫酸。专利技术人发现，若硫酸的浓度过低，会影响煤矸石酸浸的效果；若硫酸的浓度过高，又会将煤矸石中的铝转换成可溶性硫酸盐，造成铝的损失。根据本专利技术的又一个实施例，酸浸处理的温度可以为47～60摄氏度，时间可以为4.5～6h。专利技术人发现，在此温度范围内，可以加快H+与铁矿物的反应速率，提高煤矸石的除铁效率。若酸浸处理的时间过短，则酸只能浸润煤矸石颗粒表面，煤矸石颗粒内部的铁无法分离出来，除铁效果明显不足；若酸浸处理的时间过长，则溶液中的亚铁离子会逐渐被氧化为三价铁，同时游离酸含量下降，导致三价铁水解而吸附在煤矸石上，同样降低除铁效率。由此，采用上述酸浸处理的温度和时间可显著优于其他提高煤矸石的除铁效率。S200：将酸浸煤矸石进行烘干处理该步骤中，将酸浸煤矸石进行烘干处理，以便得到干燥酸浸煤矸石。由此，有利于除去酸浸煤矸石中的水分，进而可提高后续冶炼工艺的冶炼效率，同时降低冶炼处理的能耗。S300：将干燥酸浸煤矸石与铝灰和还原剂混合该步骤中，将干燥酸浸煤矸石与铝灰和还原剂混合，以便得到混合物料。根据本专利技术的一个实施例，铝灰中氧化铝的含量不低于50wt％，金属铝含量不低于15wt％。专利技术人发现，铝灰中还含有一定量的二氧化硅，若铝灰中的铝含量过低，则无法满足硅铝合金所需的硅铝比。根据本专利技术的再一个实施例，混合物料中碳与氧的摩尔比可以为(1.4～2.0)：1。其中，碳是指还原剂中的固定碳，氧是指干燥酸浸煤矸石中的三氧化二铝、二氧化硅和铝灰中的二氧化硅、三氧化二铝这些氧化物中氧的总和。还原剂中的碳用于在后续冶炼过程中与二氧化硅和氧化铝生成铝硅合金，因此还原剂的加入量应根据干燥酸浸煤矸石中氧化铝的含量、二氧化硅的含量以及配给的铝灰含量确定。专利技术人发现，若混合物料中碳与氧的摩尔比过低，则不足以在冶炼过程中将硅、铝充分还原生成铝硅合金；若混合物料中碳与氧的摩尔比过高，则过多的还原剂在熔炼和冶炼过程中没法被消耗，也影响铝硅合金的生成。因此，采用上述碳与氧的摩尔比可以显著优于其他提高铝硅合金的产率和品质。需要说明的是，还原剂可以为还原煤。根据本专利技术的又一个实施例，混合物料中铝元素与硅元素的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备铝硅合金的方法，其特征在于，包括：(1)将煤矸石进行酸浸处理，以便得到酸浸煤矸石和含铁酸浸后液；(2)将所述酸浸煤矸石进行烘干处理，以便得到干燥酸浸煤矸石；(3)将所述干燥酸浸煤矸石与铝灰和还原剂混合，以便得到混合物料；(4)将所述混合物料进行冶炼处理，以便得到铝硅合金。

【技术特征摘要】
1.一种制备铝硅合金的方法，其特征在于，包括：(1)将煤矸石进行酸浸处理，以便得到酸浸煤矸石和含铁酸浸后液；(2)将所述酸浸煤矸石进行烘干处理，以便得到干燥酸浸煤矸石；(3)将所述干燥酸浸煤矸石与铝灰和还原剂混合，以便得到混合物料；(4)将所述混合物料进行冶炼处理，以便得到铝硅合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述煤矸石中氧化铝与二氧化硅的摩尔比不小于0.19，TFe含量不大于3wt％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述酸浸处理的液固比为(3～4)：1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述酸浸处理的酸为浓度16wt％～19wt％的硫酸。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，王欣，刘占华，陈文亮，丁银贵，王岩，曹志成，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32