CN1718807A - 粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，在粉煤灰中含有大量的铝硅元素，其特征在于：采用矿热炉直接从粉煤灰中提取铝硅合金，提取过程：将粉煤灰、添加剂、还原剂、粘结剂等物料计量称重，粉煤灰10吨，焦炭粉和烟煤1.8吨，铝土矿2.4吨，粘结剂0.7吨计量称重后，按比例混合搅拌均匀，辊压成高强度的球团，经过养护干燥后，置于矿热炉中在1600℃－2200℃温度下熔炼，4小时以后陆续出炉，在精炼炉中加入精炼剂，经过0.3－1小时的精炼,温度为1400－1800℃，然后真空过滤除渣、铸锭，原料中的Al2O3含量在20％－60％以上，SiO2在20％－60％以上，熔炼后成品锭中的铝硅总含量大于70％。

Description

粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法
技术领域：
本发明涉及利用粉煤灰中的铝硅元素，采用矿热炉或高炉直接提取铝硅合金技术领域，特别是一种：粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法。
背景技术：
目前，燃煤电厂产生的大量粉煤灰，其处理的途径一般很少一部分用来制作空心砖，大部分作为废弃物进行掩埋，电厂要按每吨30元支付环保废弃物处理费，对于电厂来说，这是一笔不小的费用，更主要的是粉煤灰处理要占用很大的耕地面积，本来我国土地资源就很贫乏，按全国所有电厂生产产生的粉煤灰计算，每年占用的耕地就达数十万亩，以至国际上也没有很好地解决这个问题；另外，粉煤灰的掩埋仍然会造成极大的水土污染，其后患无穷。
发明内容：
为了解决粉煤灰处理难的技术问题，本发明的目的是提供一种：粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，通过从粉煤灰中提取铝硅合金，一是解决电厂粉煤灰处理难的问题，二是使电厂有了新的经济增长点，三是使铝硅合金的原料有了新的来源，四是缓解了汽车工业、航天工业铝硅合金的材料紧张和价格居高不下的局面。
本发明采用如下技术方案，实现上述发明目的：
所述的粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，经无数次的试验，在粉煤灰中含有大量的铝硅元素，采用矿热炉、高炉直接从粉煤灰中提取铝硅合金，提取过程：将粉煤灰、添加剂、还原剂、粘结剂等物料计量称重，按比例混合搅拌均匀，辊压成高强度的球团，经过养护干燥后，置于矿热炉或高炉中在1600℃-2200℃温度下熔炼，4小时以后陆续出炉，在精炼炉中加入精炼剂，经过0.3-1小时的精炼，温度为1400-1800℃，然后真空过滤除渣、铸锭，原料中的Al2O3含量在20％-60％以上，SiO2在20％-60％以上，熔炼后成品锭中的铝硅总含量大于70％。
所述的粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其所采用的还原剂，要求在高温中除具有较高的电阻率和还原能力外，灰分有害杂质要少，制团性能要高，其粒度在≤2mm范围内，其中2mm的≤10％，1-2mm≤35％，1mm以下的≥55％，还原剂与粉煤灰的比例为25-10∶75-90；添加剂的粒度在≤1mm范围内，其中1mm的≤10％，0.5-1mm≤35％，0.5mm以下的≥55％，添加剂与粉煤灰的比例根据粉煤灰的铝、硅实际含量以及铝硅合金牌号标准来确定；粘结剂采用有机的成分如纤维素类有机粘结剂，烘干后球团水分≤1％，采用无机的成份如水泥熟料类无机粘结剂，保养干燥后球团水分≤1％，粘结剂与粉煤灰的比例为10-5∶90-95，制成的球团要有较高的还原速度和反应能力，球团干燥后的强度≥1500N/个，在冶炼炉1600-2200℃还原气氛的高温中，球团不得粉化；所用矿热炉的功率≥16500KVA，高炉容量大于30立方米，精炼炉是多个，必须与矿热炉或高炉的生产能力匹配；所用精炼剂在精炼时按比例添加，采用真空过滤除渣、铸锭。
所述粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其中还原剂是烟煤、无烟煤、石油沥青或焦炭粉，与粉煤灰的比例为25-10∶75-90。
所述粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其中添加剂是铝土矿，铝土矿是提炼铝的主要原料，添加比例根据粉煤灰的铝、硅实际含量以及铝硅合金牌号标准来确定。由于其中常常含有镓、锗、铀、镍、铬、铌等微量稀有元素，因此，是很有经济价值的矿产资源。我国的铝土矿床，大多产于石炭纪和二叠纪的地层中，形成于海洋沉积环境。
所述粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其中添加剂也可以是高岭土，添加比例根据粉煤灰的铝、硅实际含量以及铝硅合金牌号标准来确定。
铝土矿的矿物成分主要是铝的氢氧化物：
表1  铝土矿主要化学成分及矿物成分
化学成分(％)
成分量比     Al2O363.94     SiO24.11   Fe2O314.00   TiO23.50   CaO0.092   Na2O0.080   K2O0.090   MgO0.052     灼减14.00
矿物成分(％)
成分量比     一水硬铝石70.44     三水铝石1.50   针铁矿10.6   赤铁矿4.50   高岭石5.50   锐钛矿2.90   金红石0.60   伊利石2.0   绿泥石1.0   石英0.4
所述粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其中粘结剂与粉煤灰的比例为10-5∶90-95。
所述粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其中精炼剂为氟铝酸钠、氟化钠和氯化锌，比例为2-1∶0.9-0.6∶0.7-0.3，总用量为吨合金的5％-10％。
所述粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其工艺流程：还原剂、添加剂经破碎、粉磨制备后，与粉煤灰、粘结剂计量称重，按比例放入搅拌机混合揉捏均匀，经高中压压球机辊压成球团，其中辊压机压成球团的强度必须大于1500N/个。其中矿热炉功率大于16500KVA，高炉产量大于30T由低温干燥器保养干燥为水分≤1％后，送入矿热炉或高炉在1600℃-2200℃温度下熔炼，4小时以后陆续出炉，在精炼炉中加入精炼剂，经过0.3-1小时的精炼，然后真空过滤除渣、铸锭，待冷却后清理转运入库。
采用本发明后的社会效果和经济效益非常大，经多年来，无数次的试验证明：粉煤灰的化学成分和矿物组成是一很大的能源资源：
因为粉煤灰的化学成分是由原煤的成分和燃烧条件决定的；根据我国40个大型电厂的资料变动范围    如表1所示：
成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 烧失量
变化范围   20-62   10-60   3-19   1-45   0.2-5   0.02-4   0.6-51
SiO2和AlO2是粉煤灰的主要活性成分。我国多数电厂粉煤灰的SiO2+Al2O3均在70％以上。粉煤灰中的有害成分是未燃尽碳粒，其吸水性大，强度低，易风化，是有害成分。粉煤灰的矿物组成主要是玻璃体、莫来石、石英和少量其他矿物。由SEM可见，主要为形状不规则的颗粒和一部分空心微球组成。玻璃体的化学成分中含硅较高SiO2为60％-65％，含铝量较低Al2O3为12％-20％。
本发明解决了电厂粉煤灰处理难的问题，占有限地资源面积问题，环境污染问题目；使电厂有了新的经济增长点，减少了电厂每年需交纳的排污费，总算起来也是个不小的数字；使铝硅合金的原料有了新的来源，节约了矿石资源，是一造福于千万代人类的非常大的贡献；缓解了汽车工业、航天工业铝硅合金的材料紧张和价格居高不下的局面。
该发明粉煤灰提取硅铝合金后的副产品，熔渣可以用作水泥产品的生产用料。
具体实施方式一：
将粉煤灰10吨，焦炭粉和烟煤1.8吨，铝土矿2.4吨，粘结剂0.7吨计量称重后，按比例放入搅拌机混合揉捏均匀，经高中压压球机辊压成球团，由低温干燥器保养干燥为水分≤1％后，送入矿热炉在1900℃-2200℃温度下熔炼，4小时以后陆续出炉，在精炼炉中加入0.3吨的氟铝酸钠、氟化钠和氯化锌组成的精炼剂，经过0.8小时的精炼，然后真空过滤除渣、铸锭，冷却后成为含Al50.16％，含Si23.27％的铝硅合金。
具体实施方式二：
粉煤灰2吨，焦炭粉和烟煤0.4吨，高岭土0.5吨，粘结剂0.15吨计量称重后，按比例放入搅拌机混合揉捏均匀，经高中压压球机辊压成球团，由低温干燥器保养干燥为水分≤1％后，送入高炉在1600℃-1800℃温度下熔炼，4小时以后陆续出炉，在精炼炉中加入0.07吨的氟铝酸钠、氟化钠和氯化锌组成的精炼剂，经过0.5小时的精炼，然后真空过滤除渣、铸锭，冷却后成为含Al 60.77％，含Si20.14％的铝硅合金。

Claims (10)

1、一种粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，经无数次的试验，在粉煤灰中含有大量的铝硅元素，其特征在于：采用矿热炉直接从粉煤灰中提取铝硅合金，提取过程：将粉煤灰、添加剂、还原剂、粘结剂等物料计量称重，粉煤灰10吨，焦炭粉和烟煤1.8吨，铝土矿2.4吨，粘结剂0.7吨计量称重后，按比例混合搅拌均匀，辊压成高强度的球团，经过养护干燥后，置于矿热炉中在1600℃-2200℃温度下熔炼，4小时以后陆续出炉，在精炼炉中加入精炼剂，经过0.3-1小时的精炼，温度为1400-1800℃，然后真空过滤除渣、铸锭，原料中的Al2O3含量在20％-60％以上，SiO2在20％-60％以上，熔炼后成品锭中的铝硅总含量大于70％。
2、如权利要求1所述的粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其特征在于：其还可以采用高炉直接从粉煤灰中提取铝硅合金，采用的还原剂，要求在高温中除具有较高的电阻率和还原能力外，灰分有害杂质要少，制团性能要高，其粒度在≤2mm范围内，其中2mm的≤10％，1-2mm≤35％，1mm以下的≥55％，还原剂与粉煤灰的比例为25-10∶75-90；添加剂的粒度在≤1mm范围内，其中1mm的≤10％，0.5-1mm≤35％，0.5mm以下的≥55％，添加剂与粉煤灰的比例根据粉煤灰的铝、硅实际含量以及铝硅合金牌号标准来确定；粘结剂采用有机的成分如纤维素类有机粘结剂，烘干后球团水分≤1％，采用无机的成份如水泥熟料类无机粘结剂，保养干燥后球团水分≤1％，粘结剂与粉煤灰的比例为10-5∶90-95，制成的球团要有较高的还原速度和反应能力，球团干燥后的强度≥1500N/个，在冶炼炉1600-2200℃还原气氛的高温中，球团不得粉化；所用矿热炉的功率≥16500KVA，高炉容量大于30立方米，精炼炉是多个，必须与矿热炉或高炉的生产能力匹配；所用精炼剂在精炼时按比例添加，采用真空过滤除渣、铸锭。
3、如权利要求1所述的粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其特征在于：其还原剂是烟煤、无烟煤、石油沥青或焦炭粉，与粉煤灰的比例为25-10∶75-90
4、如权利要求1所述粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其特征在于：其添加剂是铝土矿，铝土矿是提炼铝的主要原料，添加比例根据粉煤灰的铝、硅实际含量以及铝硅合金牌号标准来确定。
铝土矿的矿物成分主要是铝的氢氧化物：
表1铝土矿主要化学成分及矿物成分                                                    化学成分(％)   成分量比   Al2O363.94   SiO24.11   Fe2O314.00   TiO23.50   CaO0.092   Na2O0.080   K2O0.090   MgO0.052   灼减14.00                                                    矿物成分(％)   成分量比   一水硬铝石70.44   三水铝石1.50   针铁矿10.6   赤铁矿4.50   高岭石5.50   锐钛矿2.90   金红石0.60   伊利石2.0   绿泥石1.0   石英0.4
5、如权利要求1所述粉煤灰所述粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其特征在于：其添加剂也可以是高岭土，添加比例根据粉煤灰的铝、硅实际含量以及铝硅合金牌号标准来确定。
6、如权利要求1所述的粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其特征在于：其中粘结剂与粉煤灰的比例为10-5∶90-95。
7、如权利要求1所述的粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其特征在于：其中精炼剂为氟铝酸钠、氟化钠和氯化锌，比例为2-1∶0.9-0.6∶0.7-0.3，总用量为吨合金的5％-10％。
8、如权利要求1所述的粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其特征在于：其提取的工艺流程：还原剂、添加剂经破碎、粉磨制备后，与粉煤灰、粘结剂计量称重，按比例放入搅拌机混合揉捏均匀，经高中压压球机辊压成球团，其中辊压机压成球团的强度必须大于1500N/个；其中矿热炉功率大于16500KVA，高炉产量大于30T由低温干燥器保养干燥为水分≤1％后，送入矿热炉或高炉在1600℃-2200℃温度下熔炼，4小时以后陆续出炉，在精炼炉中加入精炼剂，经过0.3-1小时的精炼，然后真空过滤除渣、铸锭，待冷却后清理转运入库。
9、如权利要求1所述的粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其特征在于：将粉煤灰10吨，焦炭粉和烟煤1.8吨，铝土矿2.4吨，粘结剂0.7吨计量称重后，按比例放入搅拌机混合揉捏均匀，经高中压压球机辊压成球团，由低温干燥器保养干燥为水分≤1％后，送入矿热炉在1900℃-2200℃温度下熔炼，4小时以后陆续出炉，在精炼炉中加入0.3吨的氟铝酸钠、氟化钠和氯化锌组成的精炼剂，经过0.8小时的精炼，然后真空过滤除渣、铸锭，冷却后成为含Al 50.16％，含Si23.27％的铝硅合金。
10、如权利要求1所述的粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法，其特征在于：粉煤灰2吨，焦炭粉和烟煤0.4吨，高岭土0.5吨，粘结剂0.15吨计量称重后，按比例放入搅拌机混合揉捏均匀，经高中压压球机辊压成球团，由低温干燥器保养干燥为水分≤1％后，送入高炉在1600℃-1800℃温度下熔炼，4小时以后陆续出炉，在精炼炉中加入0.07吨的氟铝酸钠、氟化钠和氯化锌组成的精炼剂，经过0.5小时的精炼，然后真空过滤除渣、铸锭，冷却后成为含Al 60.77％，含Si20.14％的铝硅合金。
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