铝还原四氟化硅制备铝-硅合金和氟化铝的方法涉及材料技术领域，特别涉及一种由四氟化硅与铝反应制备铝-硅合金和氟化铝的方法，本发明专利技术包括以下步骤：a.将100-110kg的工业铝粉在石墨坩埚中熔融，并保持温度在800℃-900℃；b.将20-100kg的工业四氟化硅气体以3-5kg/min的速度通入石墨坩埚中与熔融铝反应，得到氟化铝固体和熔融态的铝-硅合金；c.将得到的氟化铝固体与熔融态铝-硅合金分离。避免了传统工艺路线产生的“三废”和高能耗等问题，环境负荷较小，环境效益较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料
，特别涉及一种由四氟化硅与铝反应制备铝-硅合金和氟化铝的方法。
技术介绍
铝-硅合金是一种强复合脱氧剂，在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率， 并可净化钢液，提高钢材质量。用铝脱氧的钢锭，一般称为镇定钢，由于铝脱氧后会被氧化成氧化铝，氧化铝可以细化奥氏体晶粒，所以铝脱氧的钢具有较好的综合力学性能。铝-硅合金密度小，热膨胀系数低，铸造性能和抗磨性能好，用其铸造的合金铸件具有很高的抗击冲击能力和很好的高压致密性，可大大提高使用寿命。铝-硅合金作为一种新型E车材料、 高级技电子产E材料、航天材料，在E车变速箱、发动机壳体、E阀、方向E、活塞、轮毂、高级技电子产E和高温环境下的航空E件上有广阔的应用前景，常用其生产航天飞行器和汽车零部件。氟化铝在铝电解工业中用以降低电解质的熔化温度和提高导电率，用作非铁金属的熔剂，陶瓷釉和搪瓷釉的助熔剂和釉药的组分，以及精油生产中副发酵作用的抑止剂。酒精生产中用作起副发酵作用的抑制剂。在新能源材料工业中，制备锂电池正极材料-锰酸锂的过程中，添加1%的氟化铝，可以提高锰酸锂电池的高温循环性能。铝-硅合金是应用最广的铸造铝合金，目前世界各国所用的铝-硅合金均是纯铝与纯硅混熔掺兑生产的。生产纯铝需要高品位的铝土矿，我国铝土矿的静态保障年限只有十多年，且该方法生产铝-硅合金工艺流程长而复杂，能耗高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种利用磷肥企业副产四氟化硅制备高附加值的铝-硅合金，且过程中不会产生难以处理的废弃物，高效地利用磷肥企业中副产的四氟化硅，采用熔融态铝与四氟化硅反应制备铝-硅合金和氟化铝的方法。本专利技术所述的，包括以下步骤a.将IOO-IlOkg的工业铝粉在石墨坩埚中熔融，并保持温度在800°C-900°C ；b.将20-100kg的工业四氟化硅气体以3-5kg/min的速度通入石墨坩埚中与熔融铝反应，得到氟化铝固体和熔融态的铝-硅合金；c.将得到的氟化铝固体与熔融态铝-硅合金分离。步骤a中石墨坩埚放置于带加热的密闭反应釜中。步骤a中工业铝粉必须过量2. 3-10. 3倍。步骤b中工业四氟化硅气体预先干燥、且四氟化硅的纯度必须在98%wt.以上、O2 含量不超过10mg/kg。步骤b反应时间在15min-60min之间，反应温度在660°C _1100°C之间。步骤b中的缓慢通入，其速度通过减压阀和流量计进行控制。步骤C所述的分离为溢流分离的方式。最后通过溢流的方式将氟化铝固体和熔融态的铝-硅合金分离。本专利技术所述的，是利用四氟化硅与铝反应，在铝过量的情况下，控制不同的摩尔比、反应时间及反应温度，得到硅含量不同的铝-硅合金。本专利技术的原理可根据下列反应方程式进行描述和说明 3SiF4 + 4A1 — 4A1F3 + 3Si当Al过量时形成Al-Si合金。本专利技术的突出优点是它的经济和环境价值。经济价值在于延伸了磷肥企业副产四氟化硅的产业链，将四氟化硅与铝反应得到高附加值产品铝-硅合金和氟化铝，使磷肥企业特有的氟、硅资源得到了充分、高效的利用。本专利技术的环境价值在于为磷肥企业提供了一种有别于传统氟、硅资源利用的环境友好型创新工艺方法，四氟化硅与铝反应、控制不同的摩尔比，制备硅含量不同的铝-硅合金和氟化铝产品，避免了传统工艺路线产生的“三废”和高能耗等问题，环境负荷较小，环境效益较高。本专利技术的创新工艺方法可采用现有的技术、并且经过大规模工业生产验证的单元设备来实施和实现。具体实施例方式本专利技术所述的四氟化硅制备铝-硅合金和氟化铝的方法将在下述实施例中加以详细说明，但不限于实施例。实施例1先将102kg工业铝粉置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚放入密闭反应釜加热使工业铝粉熔融，并保持温度在800°C -900°C之间。然后将^kg干燥的工业四氟化硅气体缓慢通入石墨坩埚中与熔融铝反应，温度保持700°C、反应30min，得到^kg氟化铝固体和IOOkg熔融态的铝-硅合金，其中硅含量为7%。最后通过溢流的方式将氟化铝固体和熔融态的铝-硅合金分1 ο实施例2先将103. 6kg工业铝粉置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚放入密闭反应釜加热使工业铝粉熔融，并保持温度在800°C -900°C之间。然后将46. 4kg干燥的工业四氟化硅气体缓慢通入石墨坩埚中与熔融铝反应，温度保持800°C、反应20min，得到50kg氟化铝固体和IOOkg 熔融态的铝-硅合金，其中硅含量为12. 5%。最后通过溢流的方式将氟化铝固体和熔融态的铝-硅合金分离。实施例3先将104. 3kg工业铝粉置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚放入密闭反应釜加热使工业铝粉熔融，并保持温度在800°C -900°C之间。然后将55. 7kg干燥的工业四氟化硅气体缓慢通入石墨坩埚中与熔融铝反应，温度保持900°C、反应15min，得到60kg氟化铝固体和IOOkg 熔融态的铝-硅合金，其中硅含量为15%。最后通过溢流的方式将氟化铝固体和熔融态的铝-硅合金分离。实施例4先将105. 7kg工业铝粉置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚放入密闭反应釜加热使工业铝粉熔融，并保持温度在800°C -900°C之间。然后将74. 3kg干燥的工业四氟化硅气体缓慢通入石墨坩埚中与熔融铝反应，温度保持750°C、反应40min，得到80kg氟化铝固体和IOOkg 熔融态的铝-硅合金，其中硅含量为20%。最后通过溢流的方式将氟化铝固体和熔融态的铝-硅合金分离。实施例5先将107. Ikg工业铝粉置于石墨坩埚中，再将石墨坩埚放入密闭反应釜加热使工业铝粉熔融，并保持温度在800°C -900°C之间。然后将92. 9kg干燥的工业四氟化硅气体缓慢通入石墨坩埚中与熔融铝反应，温度保持850°C、反应25min，得到IOOkg氟化铝固体和IOOkg 熔融态的铝-硅合金，其中硅含量为25%。最后通过溢流的方式将氟化铝固体和熔融态的铝-硅合金分离。权利要求1.，其特征在于包括以下步骤a.将IOO-IlOkg的工业铝粉在石墨坩埚中熔融，并保持温度在800°C-900°C ；b.将20-100kg的工业四氟化硅气体以3-5kg/min的速度通入石墨坩埚中与熔融铝反应，得到氟化铝固体和熔融态的铝-硅合金；c.将得到的氟化铝固体与熔融态铝-硅合金分离。2.如权利要求1所述的，其特征在于， 步骤a中石墨坩埚放置于带加热的密闭反应釜中。3.如权利要求1所述的，其特征在于， 步骤a中工业铝粉必须过量2. 3-10. 3倍。4.如权利要求1所述的，其特征在于， 步骤b中工业四氟化硅气体预先干燥、且四氟化硅的纯度必须在98%wt.以上、O2含量不超过 10mg/kgo5.如权利要求1所述的，其特征在于， 步骤b反应时间在15min-60min之间，反应温度在660°C _1100°C之间。6.如权利要求1所述的，其特征在于， 步骤b中的缓慢通入，其速度通过减压阀和流量计进行控制。7.如权利要求1所述的，其特征在于， 步骤c所述的分离为溢流分离的方式。全文摘要涉及材料
，特别涉及一种由四氟化硅与铝反应制备铝-硅合金和氟化铝的方法，本专利技术包括以下步骤a.将100-110kg的工业铝粉在石墨坩埚中熔融，并保持温度在800℃-900℃；b.将20-1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁雪松，肖勇，吴立群，
申请(专利权)人：云南省化工研究院，
类型：发明
国别省市：
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