粉煤灰生产铝硅合金可行性分析.doc

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1、粉煤灰生产铝硅合金可行性分析一、电厂粉煤灰简介：粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主，另外有少量黄铁矿、方解石、石英等矿物。因此粉煤灰化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主(氧化硅含量在50%左右，氧化铝含量在27%左右)，其它成分为三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机质(烧失量)。不同来源的煤和不同燃烧条件下产生的粉煤灰，其化学成分差别很大。目前粉煤灰用于铝行业的较多，国家发改委批准内蒙古蒙西集团粉煤灰提取氧化铝，经过近十年的研发，现已投产，由于近

2、期氧化铝价格较低，经济效益并不乐观。有的利用粉煤灰或者铝矿粉加入粘结剂做成球状，以焦粒做还原剂，用电热还原法生产铝硅铁合金，需要投资建设大直流或者大交流电弧炉，原理是在高温下用碳将铝硅铁还原，耗电量低于铝锭。表1 我国35种粉煤样品的化学成分平均值及范围化学成分平均值（%）范围（%）SiO2AL2O3F2O3CaOMgONa2OK2OSO3LL(1000℃）可溶性SiO2可溶性AIO350.627.17.12.81.20.51.30.38.21.53.433.9-59.716.5-35.41.5-19.70.8

3、-10.40.7-1.90.2-1.10.6-2.90-1.11.2-23.60.8-2.11.3-11.7二、铝硅合金或者铝硅铁合金简介铝硅合金分为铸造用铝硅中间合金和炼钢用铝硅铁合金，目前市场行情较好，国内年需求量约100万吨，价格略高于铝锭。铸造Al-Si合金又称为硅铝明，它能够有效地调整铝合金中硅元素的含量，并提高铝合金的铸造性能，如流动性好、气密性好、收缩率小和热裂倾向小,经过变质和热处理之后，具有良好的力学性能、物理性能、耐腐蚀性能和中等的机加工性能，是铸造铝中间合金品种最多、用途最广的一类中间合金

4、。根据用户要求，规格分为Al-Si10、Al-Si12、Al-Si20、Al-Si 25、Al-Si 35、Al-Si 45、Al-Si55等铝硅中间合金锭，其杂质含量要求为Fe0.50%max,Cu0.2%max,Mn0.4%max,Mg0.5%max,Cr0.1%max,Ni0.15%max,Zn0.20%max,Ca0.15%max,AlBalance。炼钢用铝硅铁合金适应于炼钢过程中作脱氧剂，是目前代替硅铁的一种效果较好的理想复合脱氧剂，有益元素为铝和硅，铝硅铁合金在钢液中加入量为0.1%，有时也会根据

5、铝硅含量不同进行调整，钢液复合脱氧剂(铝硅铁合金)化学成分表：成分 铝硅锌铜碳硫磷铁含量%45-55     15-20＜0.3＜0.3＜0.3＜0.03＜0.05余量含量%25-3515-20＜0.3＜0.3＜0.3＜0.03＜0.05余量目前生产铝硅合金或者铝硅铁合金的方法有电热法和兑掺法，电热法前已有述，兑掺法又分为两种，一种是用铝锭和粉状工业硅放置在感应电炉内高温熔化混合（较多），另一种是在电解槽中加入粉状工业硅生产（较少）。三、粉煤灰生产铝硅合金或者铝硅铁合金设想根据以上所述，铝硅合金中有益元素是铝和

6、硅，铝硅铁合金中有益元素是铝、硅和铁，而粉煤灰中铝硅铁三元素含量超过80%，而铝硅铁均可在电解槽中用碳将其电解还原，同时电解槽中含有较多碳渣对电解铝生产不利，粉煤灰中含有8%左右未燃尽碳，经粗略计算，电解槽中碳渣和粉煤灰中未燃尽碳正好可将铝硅铁还原。根据生产铝硅或者铝硅铁合金规格的不同，可以考虑粉煤灰中铝硅铁含量的差异，调整粉煤灰和氧化铝粉的添加比例。若生产铝硅合金，铁含量可能较高，可采用除铁剂（硼砂熔剂、氯化锰熔剂）进行除铁，若生产铝硅铁合金，则不需要除铁。其它金属元素可经过高温烧损或者加入精炼剂、除渣剂除去

7、。电解槽中反应方程式为：SiO2＋2C→2CO＋Si(还原)3SiO2＋4Al→2Al2O3＋3Si（还原）Al2O3＋3C→3CO＋2Al（电解）Fe2O3＋3C→3CO＋2Fe（还原）四、粉煤灰电解还原过程中主要元素收益若按粉煤灰中含二氧化硅50%、三氧化二铝27%、三氧化二铁8%考虑，1000Kg粉煤灰理论上可产出单质硅233Kg，金属铝143Kg，金属铁56Kg，若其收益率按90%考虑，分别产出单质硅209.7Kg，金属铝128.7Kg，金属铁50.4Kg。若氧化铝和粉煤灰加入量为1：1，则产出的铝硅铁

8、合金化学成分约为：Al70%Si24%Fe5.6%。五、应关注的问题1、粉煤灰要干燥，避免混入其它杂质。2、适当提高槽温，提高还原性。3、降低铝液水平，减少铝硅铁熔体的电阻率。4、检测粉煤灰中各成分含量，根据要生产产品的成分，推测氧化铝、粉煤灰的加入量。5、铸造过程中要加入精炼剂、除渣剂除杂，并单独铸造。6、真实记录生产过程（槽温、原材料加入量、铝合金化学成分、压降等），不断总结生产经