專利名稱：硅鋁合金的制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅或鋁作次主要成分的硅鋁合金的制造。
鋁具有質(zhì)輕、強度好、耐銹蝕、易加工、導(dǎo)電與導(dǎo)熱性佳等優(yōu)點，故其應(yīng)用范圍極廣。若再加入其它元素如硅，銅，鎂，鐵，錳，鎳等而制成鋁合金錠使用，則更可提高其性能，增加其用途。
以生產(chǎn)硅鋁合金為例，已有的方法是將硅與鋁二者一同加入熔解爐中(一般冶煉操作溫度約500～900℃)，再加入其它原料(如Cu，Mg，Mn，Ni……或回收的鋁料等)一起冶煉。因金屬鋁的熔點(約660℃)較低，故先熔化成液體，再藉鋁液將高熔點(約為1414℃)的硅熔解出來，最后形成鋁合金液，再經(jīng)檢驗、澆鑄成鋁合金錠。但由于硅的熔點極高，欲將之熔化，需花費較長的時間，并耗用大量的燃料等能源。另外在制造該合金的加熱過程中，硅易于表面形成氧化物(SiO2)，此氧化物會影響硅的熔化程度，故硅無法完全熔化出來，剩余下無法再使用的小硅塊，使硅的耗損率高達10%～20%，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率與成本。而就生產(chǎn)硅和鋁(普鋁)而言，是分別將硅石礦與鋁礬土(含Al2O3的礦物)加入碳質(zhì)還原劑如焦炭，石油焦，煤等于高爐中冶煉，分別還原出硅與金屬鋁。
本發(fā)明的目的旨在提供一種直接將硅石礦與鋁礬土加上碳質(zhì)還原劑一起于高爐中一次完成硅鋁合金的制造方法，簡化兩種礦物分開冶煉的繁復(fù)制造方法。
本發(fā)明是將硅石礦與鋁料加上碳質(zhì)還原劑一起于高爐中高溫冶煉，使硅、鋁的氧化物被還原劑還原成液態(tài)的硅及金屬鋁，在高溫下還原出來的硅與鋁仍為液態(tài)，故兩者直接混合成液態(tài)的硅鋁合金，再經(jīng)檢驗、澆鑄成型。冶煉溫度1500℃以上。
硅鋁合金中硅鋁二者含量的比例可依不同用途的需要任意調(diào)整入料，范圍很大，其中硅的含量又以5%～85%之間為較佳。
所說的碳質(zhì)還原劑可為焦炭，石油焦，煤等。
硅鋁合金可澆鑄成塊狀，條狀，粒狀，碎狀等固態(tài)形狀。
所說的鋁料是鋁礬土礦，也可以加上普鋁或經(jīng)篩選的鋁廢料或回收廢料。也可以在冶煉過程中全部直接加入普鋁，或者經(jīng)過篩選的鋁廢料或回收鋁料，以代替鋁礬土，使硅鋁合金的制造過程更為精簡。
本發(fā)明將硅鋁合金的生產(chǎn)一步完成，簡化兩種礦物分開冶煉的繁復(fù)過程，可節(jié)省大量能源和降低成本。而以本發(fā)明所制成的硅鋁合金在作為生產(chǎn)鋁合金錠之原料時，因為硅鋁合金較硅的熔點大為降低，因此可節(jié)省制造鋁合金錠的熔融時間，且能提高硅的回收率，節(jié)省物料。


圖1為本發(fā)明的制造流程圖。
圖2為硅鋁合金的平衡相圖。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的內(nèi)容及其優(yōu)點作進一步的說明。
實施例1如圖1所示，將含SiO2的(1)及含Al2O3的鋁礬土礦(2)兩種礦物先分別經(jīng)過精煉程序(3)，使其SiO2及Al2O3之含量在97%以上，將其粉碎(4)，篩分(5)后，加上碳質(zhì)還原劑(6)如焦炭、石油焦、煤等，可先行以回收之排氣熱源預(yù)熱(7)，再添加適當(dāng)之助熔劑(8)，一齊于高爐中。在1500℃以上之高溫冶煉(9)，使硅、鋁之氧化物被還原劑還原成液態(tài)硅(Si)及金屬鋁(Al)，因還原出來之金屬硅與金屬鋁在高溫下仍為液態(tài)，故二者直接混合成液態(tài)的硅鋁合金，再送入配料爐(10)中靜置及保溫，接著使用除渣劑以除去雜質(zhì)、氧化物及多余之氣體，并攪拌均勻(11)，再經(jīng)取樣檢驗(12)，若其純度及硅、鋁之含量比例符合生產(chǎn)要求，即可進行澆鑄(13);若含量比例不合要求，可再添加鋁純度在98%以上的普鋁、廢鋁、回收鋁料(14)等，以達到硅鋁含量比例;澆鑄后之合金令其快速冷卻(15)，避免因硅、鋁的凝固點不同而結(jié)晶不均之情況，最后經(jīng)精整程序(16)即成，而以本發(fā)明所產(chǎn)制的硅鋁合金并可依用戶需要，處理成塊狀、條狀、粒狀、碎狀等固態(tài)形狀(17)。則藉上述之產(chǎn)制之方法，一次完成硅鋁合金的產(chǎn)制，可簡化二種金屬礦分開冶煉之繁復(fù)程序，更可節(jié)省大量能源、燃料及產(chǎn)制成本。
上述硅鋁合金中硅、鋁二者含量的比例可依入料量任意調(diào)整之，范圍很大，而能廣泛應(yīng)用于各式用途，而其中硅的含量又以于5%～85%之間為較佳，參閱圖2硅鋁合金之平衡相圖，純鋁(A點)之熔點為660.37℃，純硅(B點)的熔點則為1414℃，當(dāng)硅鋁合金中硅的含量為12.6%(C點)時，該合金的熔融溫度可降低至577℃;又若硅的含量為30%(D點)時(鋁的含量則為70%)，該合金的熔融溫度便可降低至約820℃，該等溫度遠(yuǎn)較金屬硅的熔融溫度(1414℃)為低，即當(dāng)硅鋁合金中硅、鋁的含量比約為3∶7時，該合金約于820℃時即可熔化，大幅縮短了如已有方法以分別加入足量的硅、鋁及其它元素產(chǎn)制鋁合金錠所需花費的操作時間，并降低了操作溫度。且硅以合金之形態(tài)出現(xiàn)時，其均勻混合于鋁中，減少其氧化物(SiO)的生成機會，故于制造過程中，硅(Si)的耗損率便大幅降低至5%以下，提高了硅(Si)的回收率，故以本發(fā)明所產(chǎn)制之硅鋁合金作為生產(chǎn)鋁合金錠之原料時，能降低燃料、能源的耗費，并提高原料的回收率，而節(jié)省大量的原料及制造成本，極富經(jīng)濟價值。
實施例2本發(fā)明也可于冶煉過程中直接加入如表1所示之高純度的普鋁錠或經(jīng)過篩選之純度較高的鋁廢料或回收鋁料，而不一定加入鋁礬土，使硅鋁合金的產(chǎn)制過程更為精簡，并充分利用鋁資源。
就以生產(chǎn)硅(30%)、鋁(70%)之硅鋁合金一噸而言，可以硅石(SiO2，850Kg)及鋁礬土(Al2O3，3500Kg)，或硅石(SiO2，850Kg)、鋁礬土(Al2O3，1000Kg)及鋁料(Al，500Kg)，以上述之方法，共同于1500℃以上(以1700～1900℃較佳)之溫度下熔煉，處理過程約需6小時，且硅石(SiO2)、鋁礬土(Al2O3)及鋁料(Al)等入料之成份的純度含量最好控制在99%以上，才容易達到商業(yè)性生產(chǎn)價值，且其入料量的比例在初期尚不必很準(zhǔn)確，只需于配料爐中再調(diào)控鋁料的添加量即可，以制成適合于所需成分比例的硅鋁合金。同時由高爐析出的合金溫度仍高達1400℃以上，而因鋁的熔點僅約660℃，故在配料爐中添加鋁料來調(diào)配合金成分比例時，不需再另加熱源，可節(jié)省大量能源。
上述制造過程中的含量比例調(diào)整以及碳質(zhì)還原劑的使用均屬已有技術(shù)，在此不予贅述。
表1 普鋁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)級 代 化學(xué)成份含鋁量 雜質(zhì)含量不大于(%)別 號 不小于(%) Si Fe Si-Fe Cu 雜質(zhì)總和高五級 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 99.80 0.13 0.13 0.18 0.005 0.20特一級 AOO 99.70 0.13 0.16 0.26 0.005 0.30特二級 AO 99.60 0.18 0.25 0.36 0.006 0.40一級 A1 99.50 0.25 0.30 0.45 0.015 0.50二級 A2 99.00 0.45 0.50 0.90 0.020 1.00三級 A3 98.00 1.00 1.10 1.80 0.050 2.00
權(quán)利要求
1.硅鋁合金的制法，主要成分有硅和鋁，其特征在于將硅石礦與鋁料加上碳質(zhì)還原劑一起于高爐中高溫冶煉，使硅、鋁的氧化物被還原劑還原成液態(tài)的硅及金屬鋁并直接混合成液態(tài)的硅鋁合金，再經(jīng)檢驗、燒鑄成型，冶煉溫度1500℃以上。
2.如權(quán)利要求1所述的硅鋁合金的制法，其特征在于硅鋁二者的含量比例為硅的含量是5%～85%。
3.如權(quán)利要求1所述的硅鋁合金的制法，其特征在于所說的鋁料是鋁礬土礦。
4.如權(quán)利要求1所述的硅鋁合金的制法，其特征在于所說的鋁料是鋁礬土礦加上普鋁或者經(jīng)篩選的鋁廢料或回收鋁料。
5.如權(quán)利要求1所述的硅鋁合金的制法，其特征在于所說的鋁料是普鋁或者經(jīng)過篩選的鋁廢料或回收鋁料。
6.如權(quán)利要求1所述的硅鋁合金的制法，其特征在于硅鋁合金澆鑄成塊狀，條狀，粒狀，碎狀等固態(tài)形狀。
全文摘要
涉及一種硅或鋁作次主要成分的硅鋁合金的制法。它將硅石礦與鋁料加上碳質(zhì)還原劑一起于高爐中高溫冶煉，使硅、鋁的氧化物被還原劑還原成液態(tài)的硅及金屬鋁，在高溫下還原出的硅與鋁仍為液態(tài)，兩者直接混合成液態(tài)的硅鋁合金，再經(jīng)檢驗、澆鑄成型。鋁料為鋁礬土或/和普鋁(或經(jīng)篩選的鋁廢料或回收鋁料)?？梢淮瓮瓿晒桎X合金的產(chǎn)制，簡化兩種礦物分開冶煉的繁復(fù)過程，并節(jié)省大量能源，縮短時間，提高硅的回收率。
文檔編號C22C1/02GK1093118SQ94103710
公開日1994年10月5日 申請日期1994年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月31日
發(fā)明者陳丁福 申請人:陳丁福