一种用光伏切割废料制备铝硅合金的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用光伏切割废料制备铝硅合金的方法，其包括：S1，采用光伏切割废料制备硅料的方法制备脱水脱有机物的料块；S2，冶炼预处理：取一次冶炼所需的脱水脱有机物的料块，分为若干份或整体用铝箔包裹住，制成包铝料块；将待冶炼的铝原料融化成铝液，并将铝液升温到800至1500℃；将石墨钟罩预热到150至400℃；S3，冶炼得到铝硅合金铸锭。本发明专利技术提供的利用光伏切割废料制备铝硅合金的方法，具有制备成本低、污染少的优点。

A Method of Preparing Al-Si Alloy from Photovoltaic Cutting Waste

【技术实现步骤摘要】
一种用光伏切割废料制备铝硅合金的方法
本专利技术涉及二次资源利用
，尤其是一种用光伏切割废料制备铝硅合金的方法。
技术介绍
铝合金拥有众多优点，如质量轻，比强度高，是应用最广泛的有色金属合金。其中，铝硅合金是铝加工行业必不可少的中间合金，市场需求旺盛。2014年1～7月，我国铝硅合金行业产值达256.16亿元，同比增长29.2％。铝硅系合金可分为变形Al-Si合金和铸造Al-Si合金两大类。其中，变形Al-Si合金的Si含量一般为4.5％～13.5％，主要通过锻造或压铸工艺成型；铸造Al-Si合金的Si含量多为4％～22％，主要由常规铸造方式成型。据2010年统计显示，汽车用铝合金中铸造Al-Si合金占比可达50％，其中金属硅用量达7％～12％。铝硅系合金具有优良的铸造性能和较小的体积变化系数，比重小、强度高、导热好，且耐磨性能较佳，故而被广泛地应用于航空、交通、建筑、汽车等重要行业，也用于制造低、中强度的形状复杂的铸件，如盖板、电机壳、托架等。目前铝硅合金主要有两种生产方法：熔配法和电热还原法。1、熔配法以工业纯硅与纯铝为原料，通过熔炼的方法进行铝硅合金的生产。该工艺简单，适用性广。根据生产过程的不同，该工艺可以分为以下几类：(1)高温加硅法将铝块融化，然后将碎硅块(粒度为15～20mm)使用铝箔包裹，然后用预热的石墨钟罩将其压入到铝液中，保温一定时间后降温，除气除渣后浇成铸锭待用。Si的熔点高达1414℃，且硅的密度小于铝，在制备合金时硅会浮于铝液表面并在表面会生成一层二氧化硅膜，其熔点温度高达1703℃，隔绝硅与铝液的接触，使得合金不能顺利形成。(2)共熔法硅块与铝块同时放在冶炼炉的底部，共同升温融化制备合金，是应用最普遍的一种方法，由于铝的熔点比硅低很多，所以铝率先融化，当铝融化后，并覆盖在硅的上面，硅在铝液的包裹下慢慢熔化。此种方法的优点为铝液包裹住硅块以后，隔绝了硅与空气的接触，从而防止了硅块的氧化，硅的氧化损失减小，提高了合金制备效率。但硅在400℃就会发生剧烈氧化，虽然铝块融化后会对硅块起到保护作用，但是铝的熔点为660℃，故在铝块融化之前并不能对硅块起到保护作用，生成的二氧化硅不仅影响了合金的纯度，而且对合金的力学性能与表面质量产生影响，而且会缩短模具寿命。(3)搅拌熔铸法搅拌铸造的基本原理为：硅颗粒投入到融化的铝液中，通过搅拌使硅迅速融化并分散到铝液中。液态金属搅拌铸造法是如今主流的合金制备方法，操作简单成本低廉等优点促使其迅速发展。搅拌熔铸法存在的问题主要是为了增大溶解的速度，一般硅颗粒会加工的较细，由于硅粒与铝液的湿润性较差，不易进入到铝液中形成合金，此外硅粒易团聚，造成合金中硅分布不均匀和偏析严重。2、电热还原法在电弧炉上，以高岭土、氧化铝或铝土矿和蓝晶石矿等为原料，烟煤和石油焦为还原剂，酸法纸浆废液或粘土为粘结剂制取铝硅合金的工艺。电热法制取铝硅合金没有得到大范围推广的主要原因是，熔炼过程难掌握，原因如下：(1)在较低的温度下，碳与氧化硅首先生产碳化硅，并且分解温度高于还原反应所需要的温度。碳和氧化铝在低于碳与氧化铝生成金属铝的温度时，会生成铝的碳化物。正是由于还原过程中碳化硅易生成难分解，给冶炼过程带来很大困难，很容易造成炉底上涨，实际生成过程中碳化硅的对冶炼造成影响程度比铝的碳化物更大。(2)在2000℃高温下熔炼，操作不当，易造成Al和Si及其低价氧化物气态挥发损失，而使得铝、硅的回收率低。(3)需要使用低铁铝土矿，否则产品中铁含量高，获得的铝硅合金不能直接用于生产铸造合金，只能用作炼钢脱氧剂等。铁含量高的原料，冶炼前需要预处理，获得的粗铝硅合金要进行精炼，除去熔体中的氧化物熔渣。目前电热法生产铝硅与熔配法相比，尚缺乏市场竞争力，因此现有铝硅合金的生产工艺多以电解原铝液和硅锭为原料，通过熔配法制得。同时，由于现有熔配法采用纯铝和纯单质硅为原料，因而，生产成本较高。光伏行业切割纯硅棒成片时，切口处会产生大量切割废料，切割废料成粉状、细粒状、屑状等，体积大、密度小，极为蓬松。现有切割废料脱水脱有机物时表面积比较大，氧化率较高。废气处理工艺粗放。熔炼铝硅合金时，存在切割废料与铝液的湿润性较差，不易进入到铝液中形成合金，切割废料团聚造成合金中硅分布不均匀和偏析严重等问题，
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种用光伏切割废料制备铝硅合金的方法，制备成本低、污染少。(二)技术方案为了达到上述目的本专利技术提供一种用光伏切割废料制备铝硅合金的方法其包括：S1，采用光伏切割废料制备硅料的方法制备脱水脱有机物的料块；S2，冶炼预处理：取一次冶炼所需的脱水脱有机物的料块，分为若干份或整体用铝箔包裹住，制成包铝料块；将待冶炼的铝原料融化成铝液，并将铝液升温到800至1500℃；将石墨钟罩预热到150至400℃；S3，冶炼得到铝硅合金铸锭。优选地，步骤S3还包括如下子步骤：S3.1，用预热过的钟罩将包铝料块压入升温后的铝液；S3.2，搅拌铝液与包铝料块的混合液，混合液保温2至5h，得到熔融的铝硅合金；S3.3，对熔融的铝硅合金除气除渣后，浇铸得到铝硅合金铸锭。优选地，步骤S1还包括如下子步骤：S1.1，将光伏切割废料：水：粘接剂按质量比100:9～31:2～9混合均匀，得到混合料；S1.2，将混合料压制成料块；S1.3，将料块脱水、脱有机物，得到脱水脱有机物的料块，脱水脱有机物的料块即硅料。优选地，步骤S1.3包括，S1.31，将料块脱水得到脱水的料块；S1.32，将脱水的料块置于115至320℃下，直至脱水的料块不再挥发烟雾，得到脱水脱有机物的料块。优选地，在S1.31中，将料块使用加热的方式脱水，脱水温度为70至130℃，脱水时间6至24h。优选地，在S1.32后还包括，燃烧烟雾中的有机物。优选地，将燃烧后产生的热气输送回S1.31中料块所在的脱水空间。优选地，所述粘接剂包括淀粉、糊精、膨润土和纤维素中的一种或若干种。优选地，所述光伏切割废料：水：粘接剂的质量比为105:22:6。优选地，在S1.2中，压制的压力为20～45MPa。(三)有益效果本专利技术提供一种用光伏切割废料制备铝硅合金的方法，能够减少环境污染。降低了铝硅合金生产时的原料成本。制备的铝硅合金材质均匀，反应时间短。附图说明图1为一种用光伏切割废料制备铝硅合金的方法的流程图。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合图1，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。实施例1S1.1，将光伏切割废料：水：纤维素按质量比100:9:2混合均匀，得到混合料；S1.2，用10MPa的压力将混合料压制成料块，料块的大小为2mm、形状为粒状；S1.3，将料块置于115℃下脱水、脱有机物，料块不再挥发烟雾后，得到脱水脱有机物的料块，脱水脱有机物的料块即硅料。实施例2如实施例1的方法制作的硅料，硅含量98％以上。可以用于各类硅合金的冶炼。如硅铁合金，硅镁合金，硅锰合金。实施例3S1，制备硅料：S1.1，将光伏切割废料：水：膨润土按质量比100:31:9混合均匀，得到混合料；S1.2，用20MPa的压力将混合料压制成料块，料块的大小为10mm、形状为方块；也可以依据压模的形态，压成条、片或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用光伏切割废料制备铝硅合金的方法，其特征在于，其包括：S1，采用光伏切割废料制备硅料的方法制备脱水脱有机物的料块；S2，冶炼预处理：取一次冶炼所需的脱水脱有机物的料块，分为若干份或整体用铝箔包裹住，制成包铝料块；将待冶炼的铝原料融化成铝液，并将铝液升温到800至1500℃；将石墨钟罩预热到150至400℃；S3，冶炼得到铝硅合金铸锭。

【技术特征摘要】
1.一种用光伏切割废料制备铝硅合金的方法，其特征在于，其包括：S1，采用光伏切割废料制备硅料的方法制备脱水脱有机物的料块；S2，冶炼预处理：取一次冶炼所需的脱水脱有机物的料块，分为若干份或整体用铝箔包裹住，制成包铝料块；将待冶炼的铝原料融化成铝液，并将铝液升温到800至1500℃；将石墨钟罩预热到150至400℃；S3，冶炼得到铝硅合金铸锭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3还包括如下子步骤：S3.1，用预热过的钟罩将包铝料块压入升温后的铝液；S3.2，搅拌铝液与包铝料块的混合液，混合液保温2至5h，得到熔融的铝硅合金；S3.3，对熔融的铝硅合金除气除渣后，浇铸得到铝硅合金铸锭。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1还包括如下子步骤：S1.1，将光伏切割废料：水：粘接剂按质量比100:9～31:2～9混合均匀，得到混合料；S1.2，将混合料压制成料块；S1.3，将料块脱水、脱有机物，得到脱水脱有...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奎仁，王飞，李斌川，陈建设，韩庆，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21