一种基于废玻璃的硅铝合金及其生产方法与流程

1.本发明涉及合金技术领域，尤其涉及一种基于废玻璃的硅铝合金及其生产方法。


背景技术：

2.铝硅合金具有良好的流动性，热导性，比强度和比刚度等性能，被广泛应用于车辆制造、航天航空、空间技术和便携式电子器件等高技术领域。目前生产铝硅合金的技术主要有熔融法，电热法和电解法。
3.熔融法生产的铝硅合金主要是用电解生产的高温原铝液和工业硅按比例混合，在高温下经过熔炼、精炼等工序制得，但由于在熔炼精炼温度下金属硅极易被氧化，因此容易影响铝硅合金的产品质量以及导致金属硅实收率较低，也减慢了金属硅在铝合金液中的溶解速度，且用该熔融法生产铝硅合金需要加热熔化，存在能耗高，生产成本高等问题。
4.电热法生产的铝硅合金的冶炼在1000
°
c以上的高温中进行，铝和硅容易被氧化而造成铝硅合金的损失较大，同时也存在产品质量较低等不足。
5.熔盐电解法生产的铝硅合金是在正常运行的电解槽内添加专用的添加剂（包括氧化硅、氧化钛的复合氧化铝）生产制得，但会降低电解槽的电流效率，不适合生产高硅含量的铝硅合金。现有技术通过在铝电解槽中添加硅石粉的方法直接制取铝硅合金，因添加河砂或硅石粉致使电流效率下降了5%以上，因而用此工艺生产铝硅合金耗电量很大，在保证其他工艺技术不变的条件下，电流效率下降5%，造成电耗会增加600-800kwh/t-al，势必会大大增加铝硅合金的生成成本。因此，有必要提供一种新的铝硅合金的生产方法来克服上述技术问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明提供一种工艺简单、生产能耗及成本较低、质量较高、适合生产高、低硅含量产品的铝硅合金的方法。
7.首先将废玻璃进行分类、粉碎除杂处理，所述玻璃主要为硅酸盐玻璃（建筑建材用玻璃），其主要成分是二氧化硅和硅酸钙，同时可根据合金硅含量要求混入适当的食品级包装玻璃或钢化玻璃，所述粉碎过程采用玻璃粉碎设备进行粉碎，所述除杂过程采用分拣等方法彻底清除玻璃表面的污垢；然后将所述玻璃均匀的加入铝电解槽，并根据电解槽运行指标情况添加稳定剂。
8.本发明的技术方案具体如下：一种基于废玻璃的硅铝合金生产方法，包括如下步骤：将回收的废玻璃按照玻璃用途和成份分类、分别将不同种类的废玻璃去杂物后进行粉粹，粉碎后的粒度为10-20mm；均匀加入铝电解槽；保持电解槽两水平工艺技术条件不变，出铝量按照铝电解槽工艺操作规程原则进行计划；增加氟化铝投入量，确保分子比控制在2.6以内；分析电解槽铝液中硅铁含量和电解质中的lif、kf、caf2、mgf2含量，调整caf2含量不高于8%，保证铝电解槽稳定生产硅含量为0.5%-1.7%的高硅铝合金。
9.进一步地，分类的类型包括建筑建材用玻璃、食品级包装玻璃、钢化玻璃。分类主要是根据废玻璃的成份进行分类，成分不一样对电解槽氟化铝添加用量不一样，处理工艺一样。
10.进一步地，将经过分拣后的玻璃置于加料容器中，分别在多部位少量多次添加，包括电解槽出铝口及烟道端扒渣口。
11.进一步地，所述加料容器为电解车间常用加料工具；少量多次添加取决于电解槽中铝液硅含量及电解质的分子比、钙含量等。
12.添加废玻璃后主要是提升铝液中的硅含量，添加后对电解槽的分子比影响较大需要通过添加氟化铝中和添加后氟化钠含量升高提升分子比，确保电解槽分子比稳定控制，从而实现电解槽的稳定控制；其次，一次性添加量较大会导致电解槽短期内温度急剧下降降低电解槽氧化铝的溶解度及电流效率，因此采用少量多次添加方法进行添加，每班加一次，每次添加10~50kg。
13.进一步地，每次加入量为20kg，每隔4-8小时添加一次。
14.本发明还涉及的上述的方法生产得到的高硅铝合金。
15.本发明中：玻璃处理：将回收的废玻璃按照建筑建材用玻璃、食品级包装玻璃、钢化玻璃等类型进行分类，然后采用分拣等方法去除玻璃杂物；所述粉碎过程采用外购玻璃粉碎机实现，粒度为10-20mm。
16.玻璃添加：将经过分拣后的玻璃置于加料容器中，分别在电解槽出铝口及烟道端扒渣口等多部位少量多次添加。所述加料容器为电解车间常用加料工具；所述少量多次添加取决于电解槽中铝液硅含量及电解质的分子比、钙含量等。
17.工艺管理：玻璃添加完成后，首先保持电解槽两水平工艺技术条件不变，出铝量按照铝电解槽工艺操作规程原则进行计划；其次增加氟化铝投入量，确保分子比控制在2.6以内；通过分析电解槽铝液中硅铁含量和电解质中的lif、kf、caf2、mgf2含量，调整caf2含量不高于8%；适当增加电解槽钢窗温度监测频率，确保电解槽运行安全。
18.与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：（1）本发明实现将废旧玻璃添加到铝电解槽中生产高硅铝合金，在保证铝电解槽稳定运行，电流效率降低控制在0.5%以内，电解槽电耗增加控制在60-80kwh/t-al以内的情况下，实现了对废旧玻璃的资源化利用。
19.（2）本发明可根据玻璃添加量控制，生产不同硅含量的铝硅合金，在大宗原材料价格上涨的过程中，有效降低铝硅合金生产成本。
20.（3）本发明可结合下游合金硅含量调整铝液中的硅含量，减少合金生产金属硅添加工序，降低合金生产能耗，提高合金生产效率，降低合金生产成本。
21.（4）本发明可置换生产高钙及高分子比电解质用于铝电解槽焙烧启动，降低铝电解槽焙烧启动氟化钙及纯碱的添加，降低铝电解焙烧启动成本。
22.（5）本发明的方法实施过程操作简单，铝电解槽运行管理容易控制。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明
进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
24.本发明除非另有说明，否则百分号代表的均为质量分数。比例为质量比例，浓度为质量浓度。
25.实施例1本实施例的基于废玻璃的硅铝合金生产方法，包括如下步骤：a.将玻璃按照建筑建材用玻璃、食品级包装玻璃、钢化玻璃等类型进行分类；然后分别将玻璃进行破碎分拣作业；经过锤式破碎机破碎至粒度为10mm。
26.b.将经过干燥后的玻璃置于铝电解辅助材料加料容器中，分别在240ka电解槽出铝口及烟道端扒渣口等多部位少量多次将玻璃添加至铝电解槽。每次加入量为20kg，每隔4小时添加一次。
27.c.玻璃添加完成后，首先保持电解槽铝水平24-28cm，电解质水平16-20cm工艺技术条件不变，出铝量按照铝电解槽工艺操作规程每天出铝1750-1850kg计划进行；其次增加氟化铝投入量，确保分子比控制在2.6以内，调整工艺，保持电流效率不低于93%，对电解槽电耗增加影响不大；通过分析电解槽铝液中硅铁含量和电解质中的lif、kf、caf2、mgf2含量，调整caf2含量不高于8%，保证铝电解槽稳定生产硅含量为1.3%-1.7%的高硅铝合金。
28.实施例2本实施例的基于废玻璃的硅铝合金生产方法，包括如下步骤：a.将玻璃按照建筑建材用玻璃、食品级包装玻璃、钢化玻璃等类型进行分类；然后分别将将玻璃进行破碎分拣作业；经过锤式破碎机破碎至粒度为15mm。
29.b.将经过干燥后的玻璃置于铝电解辅助材料加料容器中，分别在电解槽出铝口及烟道端扒渣口等多部位少量多次将玻璃添加至240ka铝电解槽。每次加入量为20kg，每隔6小时添加一次。
30.c.玻璃添加完成后，首先保持电解槽铝水平24-28cm，电解质水平16-20cm工艺技术条件不变，出铝量按照铝电解槽工艺操作规程每天出铝1750-1850kg计划进行；其次增加氟化铝投入量，确保分子比控制在2.6以内，保持电流效率不低于93%，对电解槽电耗增加影响不大；通过分析电解槽铝液中硅铁含量和电解质中的lif、kf、caf2、mgf2含量，调整caf2含量不高于8%，保证铝电解槽稳定生产硅含量为0.8%-1.2%的高硅铝合金。
31.实施例3本实施例的基于废玻璃的硅铝合金生产方法，包括如下步骤：a.将玻璃按照建筑建材用玻璃、食品级包装玻璃、钢化玻璃等类型进行分类；然后分别将玻璃进行破碎分拣作业；经过锤式破碎机破碎至粒度为20mm。
32.b.将经过干燥后的玻璃置于铝电解辅助材料加料容器中，分别在电解槽出铝口及烟道端扒渣口等多部位少量多次将玻璃添加至240ka铝电解槽。每次加入量为20kg，每隔8小时添加一次。
33.c.玻璃添加完成后，首先保持电解槽铝水平24-28cm，电解质水平16-20cm工艺技术条件不变，出铝量按照铝电解槽工艺操作规程每天出铝1750-1850kg计划进行；其次增加
氟化铝投入量，确保分子比控制在2.6以内，保持电流效率不低于93%，对电解槽电耗增加影响不大；通过分析电解槽铝液中硅铁含量和电解质中的lif、kf、caf2、mgf2含量，调整caf2含量不高于8%，保证铝电解槽稳定生产硅含量为0.5%-0.8%的高硅铝合金。
34.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。