CN101812590A - 电热法生产铝硅铜合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电热法生产铝硅铜合金的方法，包括以下步骤：原料预处理、配料和制团、电热法制备铝硅铜合金。与现有技术相比，本发明利用煤系高岭土和氧化铜矿作为主要原料，还原剂采用石油焦和烟煤，通过合理配比，采用电热法生产用于熔配铸造铝硅合金的铝硅铜母合金。本发明解决了生产流程长、能耗高、生产成本高和投资大的问题。采用煤系高岭土和氧化铜矿为主要原料生产的铝硅铜母合金的主要成份重量百分比为：铝含量30～45％，硅含量35～55％，铜10～20％。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种利用煤系高岭土和氧化铜矿为主要原料，采用电热法生产铝硅铜母合金的方法。
背景技术
许多牌号的铸造铝硅合金含有铜，铜作为贵重的金属对铸造铝硅合金的生产成本产生较大的影响。为此，生产含铜的铝硅母合金，利用该母合金熔配各类牌号的铝硅系合金，从而生产符合要求的铸造铝硅合金成为关键技术。
目前，世界上生产铝硅系合金有两种方法，即掺和法和电热法。掺和法是将电解生成的金属铝与电热法生产的工业硅熔融掺兑制备得到；电热法是将氧化铝和二氧化硅的矿石在高温下直接还原，得到铝硅母合金，再用铝硅母合金熔配各类牌号的铝硅系合金。目前我国生产的铝硅合金都是采用掺兑制得，生产流程长，能耗高，生产成本高，电解法生产铝需要先将铝土矿制成氧化铝，再电解生产铝，需要建设氧化铝和电解铝厂，投资大。归纳起来，可以看到，掺和法需要氧化铝厂，电解铝厂，电热法生产工业硅厂和铝合金熔炼厂，而电热法生产铝硅合金只需要与电热法生产工业硅相似的工厂和铝合金熔炼厂，其生产流程短，基建投资少，能耗和成本较低。
经对现有技术的文献检索发现，公开号为CN101376937A和CN1077472C的中国专利分别公开了掺和法熔配铝硅铜合金的生产工艺，但未发现以煤系高岭土和氧化铜矿为主要原料，采用电热法生产铝硅铜母合金的报导。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足而提供一种电热法生产铝硅铜合金的方法，用来解决现有生产流程长、能耗高、生产成本高和投资大的问题。
为了实现上述发明目的，本发明的电热法生产铝硅铜合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(4)原料预处理，将煤系高岭土球磨到粒度小于0.5mm；还原剂采用石油焦和烟煤，并将所述石油焦和烟煤球磨到粒径小于1mm；
(5)配料和制团，按照煤系高岭土40～60wt％，氧化铜矿5～30wt％，石油焦0～10wt％，烟煤20～40wt％配比原料，并加入原料重量的15～22wt％的纸浆废液作为结合剂，混合制球，并烘干料球；
(6)电热法制备铝硅铜合金，将干燥后的料球送入矿热炉，在温度2000～2800℃的高温下冶炼，每隔2小时，采用石墨烧穿器打开炉眼，放出铝硅铜母合金，静置除渣后铸锭。
进一步特征为所述煤系高岭土主要成份重量百分比为：Al2O3含量32～38wt％，SiO2含量42～46wt％；氧化铜矿主要成份重量百分比为：CuO含量≥25wt％，SiO2含量40～45wt％；石油焦主要成份重量百分比为：挥发份含量10～15wt％，灰份含量≤1wt％，固定碳含量81～90wt％；烟煤主要成份重量百分比为：挥发份含量27～31wt％，灰份含量≤7wt％，固定碳含量55～65wt％。
进一步，所述步骤(2)中的结合剂采用造纸厂产生的纸浆废液，其中含有效物质木质素磺酸盐含量≥55wt％。
其中，步骤(3)中的温度优选为2000～2200℃。
进一步特征为所述步骤(2)中烘干料球到水份小于2wt％。
本发明的优点为，本发明利用煤系高岭土和氧化铜矿作为主要原料，还原剂采用石油焦和烟煤，通过合理配比，采用电热法生产用于熔配铸造铝硅合金的铝硅铜母合金，生产流程短、能耗低、生产成本低和投资小。
采用煤系高岭土和氧化铜矿为主要原料生产的铝硅铜母合金的主要成份重量百分比为：铝含量30～45wt％，硅含量35～55wt％，铜10～20wt％。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
原料主要成份和粒度：
煤系高岭土主要成份重量百分比：Al2O3含量36.05％，SiO2含量44.52％。将其磨成粒度小于0.5mm。氧化铜矿主要成份重量百分比：CuO含量25.46％，SiO2含量42.23％。将其磨成粒度小于0.5mm。
还原剂主要成份和粒度：
石油焦主要成份重量百分比：挥发份含量12.56％，灰份含量0.28％，固定碳含量84.57％。将其磨成粒度小于1mm。
烟煤主要成份重量百分比：挥发份含量29.3％，灰份含量6.71％，固定碳含量59.6％。将其磨成粒度小于1mm。
按重量百分比煤系高岭土50％、氧化铜矿15％、石油焦8％和烟煤27％配料，外加原料重量的18％的纸浆废液，混合均匀，制球，干燥。干燥后的料球放入矿热炉，在温度2100℃的高温下冶炼。每隔2小时，采用石墨烧穿器打开炉眼，放出铝硅铜母合金，静置除渣后铸锭。
生产出的铝硅铜母合金中主要元素重量百分比为：铝含量35.35％，硅含量46.55％，铜含量13.29％。
实施例2
原料主要成份和粒度：
煤系高岭土主要成份重量百分比：Al2O3含量36.05％，SiO2含量44.52％。将其磨成粒度小于0.5mm。氧化铜矿主要成份重量百分比：CuO含量25.46％，SiO2含量42.23％。将其磨成粒度小于0.5mm。
还原剂主要成份和粒度：
石油焦主要成份重量百分比：挥发份含量12.56％，灰份含量0.28％，固定碳含量84.57％。将其磨成粒度小于1mm。
烟煤主要成份重量百分比：挥发份含量29.3％，灰份含量6.71％，固定碳含量59.6％。将其磨成粒度小于1mm。
按重量百分比煤系高岭土55％、氧化铜矿10％、石油焦6％和烟煤29％配料，外加原料重量的20％的纸浆废液，混合均匀，制球，干燥。干燥后的料球放入矿热炉，在温度2200℃的高温下冶炼。每隔2小时，采用石墨烧穿器打开炉眼，放出铝硅铜母合金，静置除渣后铸锭。
生产出的铝硅铜母合金中主要元素重量百分比为：铝含量39.17％，硅含量47.02％，铜含量10.09％。
实施例3
原料主要成份和粒度：
煤系高岭土主要成份重量百分比：Al2O3含量36.05％，SiO2含量44.52％。将其磨成粒度小于0.5mm。氧化铜矿主要成份重量百分比：CuO含量25.46％，SiO2含量42.23％。将其磨成粒度小于0.5mm。
还原剂主要成份和粒度：
石油焦主要成份重量百分比：挥发份含量12.56％，灰份含量0.28％，固定碳含量84.57％。将其磨成粒度小于1mm。
烟煤主要成份重量百分比：挥发份含量29.3％，灰份含量6.71％，固定碳含量59.6％。将其磨成粒度小于1mm。
按重量百分比煤系高岭土45％、氧化铜矿20％、石油焦10％和烟煤25％配料，外加原料重量的16％的纸浆废液，混合均匀，制球，干燥。干燥后的料球放入矿热炉，在温度2050℃的高温下冶炼。每隔2小时，采用石墨烧穿器打开炉眼，放出铝硅铜母合金，静置除渣后铸锭。
生产出的铝硅铜母合金中主要元素重量百分比为：铝含量32.15％，硅含量44.97％，铜含量18.23％。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种电热法生产铝硅铜合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料预处理，将煤系高岭土球磨到粒度小于0.5mm；还原剂采用石油焦和烟煤，并将所述石油焦和烟煤球磨到粒径小于1mm；
(2)配料和制团，按照煤系高岭土40～60wt％，氧化铜矿5～30wt％，石油焦0～10wt％，烟煤20～40wt％配比原料，并加入原料重量的15～22wt％的纸浆废液作为结合剂，混合制球，并烘干料球；
(3)电热法制备铝硅铜合金，将干燥后的料球送入矿热炉，在温度2000～2800℃的高温下冶炼，每隔2小时，采用石墨烧穿器打开炉眼，放出铝硅铜母合金，静置除渣后铸锭。
2.根据权利要求1所述的一种电热法生产铝硅铜合金的方法，其特征在于，所述煤系高岭土主要成份重量百分比为：Al2O3含量32～38wt％，SiO2含量42～46wt％；氧化铜矿主要成份重量百分比为：CuO含量≥25wt％，SiO2含量40～45wt％；石油焦主要成份重量百分比为：挥发份含量10～15wt％，灰份含量≤1wt％，固定碳含量81～90wt％；烟煤主要成份重量百分比为：挥发份含量27～31wt％，灰份含量≤7wt％，固定碳含量55～65wt％。
3.根据权利要求1所述的一种电热法生产铝硅铜合金的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的结合剂采用造纸厂产生的纸浆废液，该纸浆废液中有效物质木质素磺酸盐含量不低于55wt％。
4.根据权利要求1所述的一种电热法生产铝硅铜合金的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的温度为2000～2200℃。
5.根据权利要求1所述的一种电热法生产铝硅铜合金的方法，其特征在于，所述步骤(2)中烘干料球到水份小于2wt％。
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