CN1103678A - 用电解法生产铝硅钛多元合金 - Google Patents

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Abstract

一种用电解法生产铝硅钛多元合金,它属于有色 金属及其合金生产技术领域。它是采用电解法直接 从原料(含铝矿物)中生产出铝硅钛多元合金,原料的 组成是氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化铁和稀有元素氧 化物。将以上原料用电解槽在冰晶石体系电解质中 直接电解生产铝硅钛多元合金,电解质的组成为冰晶 石、氟化锂、氟化钙、氟化镁和氯化钠。该工艺大大简 化了生产流程,降低能耗和生产成本,缩短基建投资 和建设周期。

Description

本发明涉及一种用电解法生产铝硅钛多元合金,它属于有色金属及其合金生产技术领域。
目前国内外现有生产铝硅钛合金的方法是纯金属熔配法,即将纯铝、纯钛先熔配成铝钛中间合金,将纯铝、纯硅熔配成铝硅中间合金,再把两个中间合金重熔配成铝硅钛合金。熔配法所需的三种纯金属,它们本身的加工就需要一个复杂的生产工艺过程,需要消耗大量的能源。为了生产纯铝,需经复杂的工艺流程,消耗巨额的能量,除去铝矿中的硅、钛等杂质,制得纯氧化铝,再熔盐电解获得铝。为了生产纯硅、钝钛需分别除去硅矿物中的铝钛和钛矿物中的铝硅。在生产铝硅钛合金时,又通过几次重熔,将这三种金属熔配在一起。该方法工艺流程长,工艺复杂,在金属冶炼和提纯过程中舍弃了大量的有价元素,故能耗高,成本贵,投资费用高,建设周期长。
本发明的目的是针对以上的不足而研制的一种用电解法生产铝硅钛多元合金的生产方法,它是采用电解法直接从含铝矿物中生产出铝硅钛多元合金,大大简化了生产流程,降低能耗和生产成本,缩短基建投资和建设周期。
本发明是这样实现的:用电解法生产铝硅钛多元合金,它是采用含铝矿物作为原料,该原料的化学组成为:
成份  含量
氧化铝(Al2O3) 78-97%
氧化硅(SiO2) 2.0-18%
氧化钛(TiO2) 0.2-3.0%
氧化铁(Fe2O3) 0.1-1.0%
稀有元素氧化物  0-1.0%
将以上原料用电解槽,在冰晶石体系的电解质中直接电解生产铝硅钛多元合金,熔融冰晶石体系电解质的配比为:
组份  含量
氟化钠比氟化铝(NaF:AiF3分子比) 2.5-3.0
冰晶石(Na3AlF650-100%
氟化锂(LiF)  0-25%
氟化钙(CaF2) 0-10%
氟化镁(MgF2) 0-10%
氯化钠(NaCl)  0-10%
将含铝矿物原料用电解槽在冰晶石体系的电解质中直接电解生产铝硅钛多元合金,其操作控制参数为:
电解温度为  925-980℃
工业铝电解槽工作电压  3.5-6.5伏
电极距离  3.0-7.0Cm
氟化钠比氟化铝(分子比)  2.5-3.0
用电解法生产铝硅钛多元合金,其中电解槽可以为侧插自焙阳极电解槽,电解质为熔融冰晶石;电解槽还可以为上插自焙阳极电解槽,电解质为熔融冰晶石;电解槽也可以为预焙阳极电解槽,电解质为熔融冰晶石。
用电解法生产的铝硅钛多元合金为铸造铝合金,可广泛用于各种发动机制造,汽车、摩托车轮毂制造,电机、农业机械、矿山机械、轻工、运输等铝铸造件的制造。用电解法生产铝硅钛多元合金的主要成份范围:
成份  含量
铝(Al)  82-97%
硅(Si)  2.0-15.0%
钛(Ti)  0.1-3.0%
铁(Fe)  0-0.6%
锆、钒、钾、钠、稀土  0-0.5%
(Zr)(V)(k)(Na)(Re)
本发明的积极效果是:
1、本发明采用电解法直接从含铝矿物中生产含有多种微量元素的铝硅钛多元合金,该合金晶粒更加细化,元素分布更加均匀,它不但能提高材料的机械强度、耐磨性、抗蚀性和热稳定性,而且还具有明显的热锻性能和挤压扎制性能及优异的导电性能。
2、本发明与传统的生产方法相比,不仅流程短,节能降耗,工艺简单,而且合理利用了资源。
3、经试验表明该合金生产成本比同类电解槽生产纯铝成本低5-10%,比熔配法生产含钛铝硅合金成本低20%左右。
以下用实施例说明本发明的实施方案:
实施例1
所用原料的化学组成如下:
成份  含量(wt%)
氧化铝(Al2O3) 89.10
氧化硅(SiO2) 8.04
氧化钛(TiO2) 2.31
氧化铁(Fe2O3) 0.44
稀有元素氧化物  微量
用上述原料(含铝矿物)在电解槽中进行电解,采用电解氧化铝生产铝的侧插自焙阳极电解槽,电解质为熔融冰晶石,它的配比为:
组份  含量
氟化钠比氟化铝(NaF:AiF3分子比) 2.6-2.9
冰晶石(Na3AlF694-99%
氟化锂(LiF)  0%
氟化钙(CaF2) 0.5-3%
氟化镁(MgF2) 0.5-3%
氯化钠(NaCl)  0%
其主要工艺技术条件如下:
电流强度  14000安培
电解温度为  950℃
电解槽工作电压  5.5伏
电极距离  4.5Cm
电解所得合金产品的化学组成如下:
成份  含量(wt%)
铝(Al)  89.52
硅(Si)  7.16
钛(Ti)  2.63
铁(Fe)  0.59
稀有元素  微量
每吨合金单耗原料(含铝矿物)1.98吨,每吨合金的电耗比每吨纯铝高5-10%,由于原料(含铝矿物)成本低于工业氧化铝,所以合金成本略低于纯铝,成本下降幅度随电价和氧化铝价格的波动而波动。
实施例2
所用原料的化学组成如下:
成份  含量(wt%)
氧化铝(Al2O3) 86.75
氧化硅(SiO2) 11.85
氧化钛(TiO2) 0.66
氧化铁(Fe2O3) 0.29
稀有元素氧化物  微量
将上述原料(含铝矿物)在电解槽进行电解,采用电解氧化铝生产铝的侧插自焙阳极电解槽,电解质为熔融冰晶石,它的配比为:
组份  含量
氟化钠比氟化铝(NaF:AiF3分子比) 2.6-2.9
冰晶石(Na3AlF694-99%
氟化锂(LiF)  0%
氟化钙(CaF2) 0.5-3%
氟化镁(MgF2) 0.5-3%
氯化钠(NaCl)  0%
其主要工艺技术条件如下:
电流强度  60000安培
电解温度为  950℃
电解槽工作电压  4.5伏
电极距离  4-4.5Cm
电解所得产品的化学组成如下:
成份  含量(wt%)
铝(Al)  88.38
硅(Si)  10.25
钛(Ti)  0.79
铁(Fe)  0.39
稀有元素  微量
每吨合金单耗原料(含铝矿物)1.95-2.0吨,每吨合金的电耗比每吨纯铝高5-10%,由于原料(含铝矿物)成本低于工业氧化铝,所以合金成本略低于纯铝,成本下降幅度随电价和氧化铝价格的波动而波动。

Claims (5)

1、一种用电解法生产铝硅钛多元合金,其特征在于:
a、它是采用含铝矿物作为原料,该原料的化学组成为:
成份            含量
氧化铝(Al2O3) 78-97%
氧化硅(SiO2) 2.0-18%
氧化钛(TiO2) 0.2-3.0%
氧化铁(Fe2O3) 0.1-1.0%
稀有元素氧化物  0-1.0%
b、将以上原料用工业铝电解槽,在冰晶石体系的电解质中直接电解生产铝硅钛多元合金,冰晶石体系电解质的配比为:
组份                            含量
氟化钠比氟化铝(NaF∶AlF9分子比) 2.5-3.0
冰晶石(Na9AlF6) 50-100%
氟化锂(LiF)                     0-25%
氟化钙(CaF2) 0-10%
氟化镁(MgF2) 0-10%
氯化钠(NaCl)                    0-10%
C、将含铝矿物原料用电解槽在冰晶石体系的电解质中直接电解生产铝硅钛多元合金,其操作控制参数为:
电解温度为              925-980℃
工业铝电解槽工作电压    3.5-6.5伏
电极距离                3.0-7.0Cm
氟化钠比氟化铝(分子比)  2.5-3.0。
2、根据权利要求1所述的用电解法生产铝硅钛多元合金,其特征在于:电解槽可以为侧插自焙阳极电解槽,电解质为熔融冰晶石,其配比为:
组份  含量
氟化钠比氟化铝(NaF:AiF3分子比) 2.6-2.9
冰晶石(Na3AlF694-99%
氟化锂(LiF)  0%
氟化钙(CaF2) 0.5-3%
氟化镁(MgF2) 0.5-3%
氯化钠(NaCl)  0%
3、根据权利要求1所述的用电解法生产铝硅钛多元合金,其特征在于:电解槽还可以为上插自焙阳极电解槽,电解质为熔融冰晶石。
4、根据权利要求1所述的用电解法生产铝硅钛多元合金,其特征在于:电解槽也可以为预焙阳极电解槽,电解质为熔融冰晶石。
5、用电解法生产的铝硅钛多元合金为铸造铝合金,可广泛用于各种发动机制造,汽车、摩托车轮毂制造,电机、农业机械、矿山机械、轻工、运输等铝铸造件的制造,用电解法生产铝硅钛多元合金的主要成份范围:
成份  含量
铝(Al)  82-97%
硅(Si)  2.0-15.0%
钛(Ti)  0.1-3.0%
铁(Fe)  0-0.6%
锆、钒、钾、钠、稀土  0-0.5%
(Zr)(V)(k)(Na)(Re)
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