CN102747253A - 一种生产铝锆硼合金并同步产生冰晶石的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生产铝锆硼合金并同步产生冰晶石的方法，包括如下步骤：步骤A：将铝置于反应器中，升温至700至850℃，往反应器中再加入物质的量比为x：y的氟锆酸盐与氟硼酸盐的混合物；步骤B:搅拌4至6小时后，将上层熔融的液体抽出，得到冰晶石；下层为铝锆硼合金；其中，所述铝过量加入。本发明提供的制备铝锆硼合金的方法反应条件温和，容易控制，工艺流程简单，反应完全，产物质量好，并且同步产生的低分子比冰晶石用于铝电解工业，具有合适的电导率，提高了氧化铝的溶解度，从而降低了电解温度，降低电能消耗，提高了电解效率，并且降低了综合生产成本。

Description

一种生产铝锆硼合金并同步产生冰晶石的方法
技术领域
本发明涉及一种生产铝锆硼合金并同步产生冰晶石的方法，尤其涉及一种用于生产铝锆硼合金并同步产生铝电解工业用的冰晶石及其制备方法。
背景技术
铝中间合金主要是用来调整铝熔体中合金成份的一种传统产品，它是一些融化温度较高的金属元素，用熔融法和铝生产成中间体，这种中间体的熔化温度显著降低，从而能使一些熔解温度较高的金属元素在较低的温度下加入到铝液当中，以调解铝熔体的元素含量。锆对纯镁晶粒有明显细化效果，有研究表明锆能有效抑制镁合金晶粒的生长，从而细化晶粒，且有同质异晶转变。并且，在合金中，硼的加入能大幅提高合金耐磨性、耐热性、抗热冲击性。
因此，铝锆硼合金可能改善镁及其合金的高温性能和材料性能，提高变形镁合金的成材率，并使其晶粒细化。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，发明人在电解质的选择以及制备方法方面进行了大量的探索，预料不到地发现，以氟锆酸盐和氟硼酸盐的混合物为原料通过热化学合成法生产铝锆硼合金，制备方法简单，效率高，并且同步产生的低分子比钠冰晶石作为铝电解体系的电解质，可降低铝电解工业的电解温度，从而降低电能消耗，降低综合生产成本。
本发明提供一种生产铝锆硼合金并同步产生冰晶石的方法，包括如下步骤：
步骤A：将铝置于反应器中，升温至700至850℃，往反应器中再加入物质的量比为x：y的氟锆酸盐与氟硼酸盐的混合物；
步骤B: 搅拌4至6小时后，将上层熔融的液体抽出，得到冰晶石；下层为铝锆硼合金；
其中，所述铝过量加入。
优选的，所述铝锆硼合金中，按重量百分比计，锆：1-10%；硼：0.1-3%；余量为铝。
优选的，所述氟锆酸盐为氟锆酸钾，所述氟硼酸盐采用氟硼酸钾。
优选的，所述氟锆酸盐为氟锆酸钠，所述氟硼酸盐采用氟硼酸钠。
优选的，所述步骤B中得到的冰晶石为钾冰晶石，所述钾冰晶石的分子式为                                                
Figure 47624DEST_PATH_IMAGE001
KF·AlF3的钾冰晶石。
优选的，所述步骤B中得到的冰晶石为钠冰晶石，所述钠冰晶石的分子式为
Figure 28481DEST_PATH_IMAGE001
NaF·AlF3的钠冰晶石。
优选的，所述x与y之比为1：2。
优选的，所述x与y之比为1：1。
所涉及到的化学反应式：
Al（过量）+x K2ZrF6+y KBF4→Al·Zr·B（合金）+KF·AlF3
Al（过量）+x Na2ZrF6+y NaBF4→Al·Zr·B（合金）+
Figure 704498DEST_PATH_IMAGE001
NaF·AlF3
现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的制备铝锆硼合金的方法反应条件温和，容易控制，工艺流程简单，反应完全，产物质量好，并且同步产生的低分子比冰晶石（
Figure 356060DEST_PATH_IMAGE001
KF·AlF3和
Figure 339059DEST_PATH_IMAGE001
NaF·AlF3）用于铝电解工业，具有合适的电导率，提高了氧化铝的溶解度，从而降低了电解温度，降低电能消耗，提高了电解效率，并且降低了综合生产成本。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
称取100kg铝置于反应器中，升温至750℃，往反应器中再加入141.5kg氟锆酸钾与62.5kg氟硼酸钾的混合物；搅拌4小时后，将上层熔融的液体为171kg钾冰晶石（
Figure 201210259144X100002DEST_PATH_IMAGE002
KF·AlF3），用虹吸泵抽出后，下层为铝锆硼合金133kg。
实施例2
称取100kg铝置于反应器中，升温至700℃，往反应器中再加入125.5kg氟锆酸钠与54.5kg氟硼酸钠的混合物；搅拌6小时后，将上层熔融的液体抽出151.5kg钠冰晶石（
Figure 425614DEST_PATH_IMAGE002
NaF·AlF3）后，下层为128.5kg铝锆硼合金。
实施例3
称取200kg铝置于反应器中，升温至800℃，往反应器中再加入141.5kg氟锆酸钾与62.5kg氟硼酸钾的混合物；搅拌6小时后，将上层熔融的液体抽出钾冰晶石（
Figure 912090DEST_PATH_IMAGE003
KF·AlF3）后，下层为312kg铝锆硼合金。
实施例4
称取200kg铝置于反应器中，升温至850℃，往反应器中再加入125.5kg氟锆酸钠与109kg氟硼酸钠的混合物；搅拌5小时后，将上层熔融的液体抽出钠晶石（
Figure 187082DEST_PATH_IMAGE003
NaF·AlF3）后，下层为铝锆硼合金300.1kg。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种生产铝锆硼合金并同步产生冰晶石的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：将铝置于反应器中，升温至700至850℃，往反应器中再加入物质的量比为x：y的氟锆酸盐与氟硼酸盐的混合物；
步骤B: 搅拌4至6小时后，将上层熔融的液体抽出，得到冰晶石；下层为铝锆硼合金；
其中，所述铝过量加入。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝锆硼合金中，按重量百分比计，锆：1-10%；硼：0.1-3%；余量为铝。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氟锆酸盐为氟锆酸钾，所述氟硼酸盐采用氟硼酸钾。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氟锆酸盐为氟锆酸钠，所述氟硼酸盐采用氟硼酸钠。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B中得到的冰晶石为钾冰晶石，所述钾冰晶石的分子式为                                               
Figure 201210259144X100001DEST_PATH_IMAGE002
KF·AlF3的钾冰晶石。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B中得到的冰晶石为钠冰晶石，所述钠冰晶石的分子式为
Figure 301022DEST_PATH_IMAGE002
NaF·AlF3的钠冰晶石。
7.如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述x与y之比为1：2。
8.如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述x与y之比为1：1。
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