一种用硅渣制备硅铝合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种用硅渣制备硅铝合金的方法，包括如下步骤：对硅渣进行破碎处理，随后将破碎后的硅渣、铝粒及造渣剂按照所需比例充分混合；将铝粉与上述步骤所得粉体按照所需比例混合，随后置入混料机中；随后将适量的水及粘结剂置入混合料机中，与上述混合体进行充分的混合；将混合后的物料置于压块机中压块成型，随后进行干燥处理；将上述块体置于惰性气体保护下进行熔炼操作，熔炼后的产物进行时效强化得到最终的铝基复合材料。该一种用硅渣制备硅铝合金的方法不仅可以变废为宝，实现硅渣的高值化应用，而且可以降低铝硅合金的生产成本。同时该方法工艺简单、易于操作，具有工业化应用前景。应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用硅渣制备硅铝合金的方法


[0001]本专利技术涉及金属硅生产
，具体为一种用硅渣制备硅铝合金的方法。

技术介绍

[0002]在金属硅生产领域，会产生大量的硅渣，硅渣根据来源主要可分为两种：第一种是工业硅冶炼产生的硅渣固废。工业硅生产的主流工艺是以硅石和碳质还原剂作为原料，在矿热炉中进行高温冶炼生产出工业硅。由于原料中含有少量杂质，包括Fe2O3、Al2O3、CaO和MgO等。冶炼时Fe2O3大部分被碳还原会进入硅液中，而Al2O3、CaO和MgO只能被部分还原而后进入硅液中或变为蒸汽后进入尾气中。未被还原的Al2O3、CaO、SiO2、MgO等氧化物与部分夹杂在其中的Si形成了硅渣固废。硅渣产量约占硅产量的12～15％，硅渣中Si含量约为10～15wt.％。2022年我国工业硅产量接近300万吨，产生的硅渣固废约36～45万吨。第二种是光伏晶硅切割废料炼硅所产生的硅渣。目前，光伏晶硅切割废料也成为了一种工业硅的生产原料。光伏切割废料是光伏行业中最主要的固废，目前我国每年产生的切割废料(按干基计)约为20万吨。切割废料主要成分为Si，此外还含有约15wt.％的SiO2及少量金属杂质。
[0003]目前，工业化回收切割废料的方法为将切割废料造渣重熔制备工业硅，采用该种方法废料的回收率可达到～75％。同时加入的造渣剂、废料中的SiO2以及夹杂的Si会一起形成硅渣固废，因此硅渣的主要成分为Si和金属氧化物。硅渣中含Si约20～40wt.％。
[0004]现有技术存在以下缺陷或问题：
[0005]现有的晶体硅金刚线切割废料制备铝基复合材料的方法无法实现晶体硅金刚线切割废料的二次利用，如果可以进一步回收硅渣中的Si，不仅可以实现废渣的有效利用，而且可以创造较大的经济价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种用硅渣制备硅铝合金的方法，以解决
技术介绍
中所提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用硅渣制备硅铝合金的方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：对硅渣进行破碎处理，随后将破碎后的硅渣、铝粒及造渣剂按照所需比例充分混合；
[0009]步骤二：将铝粉与上述步骤所得粉体按照所需比例混合，随后置入混料机中；随后将适量的水及粘结剂置入混合料机中，与上述混合体进行充分的混合；将混合后的物料置于压块机中压块成型，随后进行干燥处理；
[0010]步骤三：将上述块体置于惰性气体保护下进行熔炼操作，熔炼后的产物进行时效强化得到最终的铝基复合材料。
[0011]作为本专利技术的优选技术方案，所述造渣剂具体为有机溶液，所述有机溶液包含乙醇、丙酮中的一种，所述酸洗除杂所用酸采用盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)中的一种或几种，所
述酸洗条件具体为酸浓度为5
‑
50％，酸洗温度为20
‑
90摄氏度，酸洗时间控制为30
‑
300min，固液比为1:2
‑
10，且通过外加辅助，具体为机械搅拌、超声及微波进行强化酸洗。
[0012]作为本专利技术的优选技术方案，所述混合物料中水的配入量不超过20％，所述粘结剂的配入量不超过5％。
[0013]作为本专利技术的优选技术方案，所述压块成型采用模压成型或冷等静压成型，所述压块成型压力控制为5
‑
300MPa，所述保压时间为5
‑
300s。
[0014]作为本专利技术的优选技术方案，所述熔炼温度控制在750
‑
1000摄氏度，且熔炼时间为2
‑
8h。
[0015]与现有技术相比，本专利技术提供了一种用硅渣制备硅铝合金的方法，具备以下有益效果：
[0016]该一种用硅渣制备硅铝合金的方法，对硅渣进行破碎处理，随后将破碎后的硅渣、铝粒及造渣剂按照所需比例充分混合；将铝粉与上述步骤所得粉体按照所需比例混合，随后置入混料机中；随后将适量的水及粘结剂置入混合料机中，与上述混合体进行充分的混合；将混合后的物料置于压块机中压块成型，随后进行干燥处理；将上述块体置于惰性气体保护下进行熔炼操作，熔炼后的产物进行时效强化得到最终的铝基复合材料，本专利技术一种用硅渣制备硅铝合金的方法，实现了晶体硅金刚线切割废料的二次利用。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]实施例一中，一种用硅渣制备硅铝合金的方法，包括如下步骤：
[0019]步骤一：对硅渣进行破碎处理，随后将破碎后的硅渣、铝粒及造渣剂按照所需比例充分混合；
[0020]步骤二：将铝粉与上述步骤所得粉体按照所需比例混合，随后置入混料机中；随后将适量的水及粘结剂置入混合料机中，与上述混合体进行充分的混合；将混合后的物料置于压块机中压块成型，随后进行干燥处理；
[0021]步骤三：将上述块体置于惰性气体保护下进行熔炼操作，熔炼后的产物进行时效强化得到最终的铝基复合材料。
[0022]需要注意的是,造渣剂具体为有机溶液，有机溶液包含乙醇、丙酮中的一种，酸洗除杂所用酸采用盐酸(HCl)，酸洗条件具体为酸浓度为20％，酸洗温度为30摄氏度，酸洗时间控制为150min，固液比为1:4，且通过外加辅助，具体为机械搅拌、超声及微波进行强化酸洗；混合物料中水的配入量不超过20％，粘结剂的配入量不超过5％；压块成型采用模压成型或冷等静压成型，压块成型压力控制为150MPa，保压时间为150s；熔炼温度控制在750摄氏度，且熔炼时间为5h。
[0023]实施例二中，一种用硅渣制备硅铝合金的方法，包括如下步骤：
[0024]步骤一：对硅渣进行破碎处理，随后将破碎后的硅渣、铝粒及造渣剂按照所需比例充分混合；
[0025]步骤二：将铝粉与上述步骤所得粉体按照所需比例混合，随后置入混料机中；随后将适量的水及粘结剂置入混合料机中，与上述混合体进行充分的混合；将混合后的物料置于压块机中压块成型，随后进行干燥处理；
[0026]步骤三：将上述块体置于惰性气体保护下进行熔炼操作，熔炼后的产物进行时效强化得到最终的铝基复合材料。
[0027]需要注意的是,造渣剂具体为有机溶液，有机溶液包含乙醇、丙酮中的一种，酸洗除杂所用酸采用硫酸(H2SO4)，酸洗条件具体为酸浓度为35％，酸洗温度为80摄氏度，酸洗时间控制为260min，固液比为1:8，且通过外加辅助，具体为机械搅拌、超声及微波进行强化酸洗；混合物料中水的配入量不超过20％，粘结剂的配入量不超过5％；压块成型采用模压成型或冷等静压成型，压块成型压力控制为260MPa，保压时间为250s；熔炼温度控制在800摄氏度，且熔炼时间为7h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用硅渣制备硅铝合金的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：对硅渣进行破碎处理，随后将破碎后的硅渣、铝粒及造渣剂按照所需比例充分混合；步骤二：将铝粉与上述步骤所得粉体按照所需比例混合，随后置入混料机中；随后将适量的水及粘结剂置入混合料机中，与上述混合体进行充分的混合；将混合后的物料置于压块机中压块成型，随后进行干燥处理；步骤三：将上述块体置于惰性气体保护下进行熔炼操作，熔炼后的产物进行时效强化得到最终的铝基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种用硅渣制备硅铝合金的方法，其特征在于：步骤一中，所述造渣剂具体为有机溶液，所述有机溶液包含乙醇、丙酮中的一种，所述酸洗除杂所用酸采用盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)中的一种或几种，所述酸洗条件具体为酸浓度为5
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50％，酸洗温度为20
‑
90摄氏度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏冬卉，邢鹏飞，高中明，张照阳，高德全，王耀萱，王帅，庄艳歆，
申请(专利权)人：扬州盈航硅业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：