第一篇：利用煤系高嶺土、粉煤灰、造紙廢液等工業(yè)廢棄物 年產(chǎn)鋁硅鈦中間合金5萬噸項(xiàng)目可研報(bào)告

利用煤系高嶺土、粉煤灰、造紙廢液等工業(yè)廢棄物

采用《礦熱法生產(chǎn)鋁硅鈦中間合金5萬噸/年》項(xiàng)目可研報(bào)告

一、項(xiàng)目優(yōu)點(diǎn)介紹

1、項(xiàng)目背景簡介

礦熱法又稱電熱法，是利用熱化學(xué)還原反應(yīng)的原理，使用含鋁礦物如鋁土礦、高嶺土、粘土、低鐵粉煤灰和還原劑—碳，在礦熱爐中通過電弧產(chǎn)生高溫，進(jìn)行還原反應(yīng)直接制取鋁-硅合金的一種冶煉方法。是一項(xiàng)電解法以外生產(chǎn)鋁合金的工藝技術(shù)；它起源于19世紀(jì)初的鋁化學(xué)冶煉法，用鉀還原無水氯化鋁生成鋁的反應(yīng)即： 后用金屬鎂在反射爐中還原冰晶石來生產(chǎn)鋁：

1884年美國E.H.考列斯兄弟用6000A、30V工業(yè)電弧爐，采用氧化鋁、鐵和銅做原料，木炭做還原劑；用礦熱法冶煉出了含鋁20%的Al-Si-Cu、Al-Si-Fe合金。1884年～1892年美國、英國一直用此法冶煉鋁合金。當(dāng)時(shí)生產(chǎn)1Kg鋁合金需要電能37kw.h。當(dāng)熔鹽電解法研究成功后，礦熱法也和化學(xué)法一樣停止了工業(yè)生產(chǎn)。

隨著時(shí)代的變遷，進(jìn)入21世紀(jì)以來，在全世界范圍內(nèi)對(duì)

“節(jié)能減排”問題引起的高度重視，以及礦熱法生產(chǎn)鋁硅合金具有的上述優(yōu)點(diǎn)，吸引著鋁冶煉工作者們對(duì)此又進(jìn)行了新的研究。

今天，我國已成為鋁業(yè)大國；鋁產(chǎn)量和消費(fèi)量均為全世界第一，據(jù)測(cè)算；我國生產(chǎn)一噸鋁材的能耗為美國的2.65倍、日本的3.8倍。根據(jù)世界銀行《世界發(fā)展報(bào)告》中國1億美元GDP所消耗的能源是12.03萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，大約是日本1億美元GDP所消耗能源的7.20倍、德國的5.62倍、美國的3.52倍、印度的1.18倍、世界平均水平的3.28倍。

因此，中國鋁工業(yè)“節(jié)能減排”工作對(duì)我們是迫在眉睫；而且鋁工業(yè)還必須走資源綜合利用及可持續(xù)發(fā)展之路；才能在“節(jié)能減排”上有所貢獻(xiàn)?！暗V熱法”生產(chǎn)鋁硅鈦合金正是鋁工業(yè)節(jié)能新亮點(diǎn)之一。近年來，我國在鋁硅合金礦熱法生產(chǎn)工藝技術(shù)上有了新的進(jìn)展和突破。

20世紀(jì)初，各國又重新對(duì)熱還原法進(jìn)行了研究，研究的方向是制造純鋁。德國在1935～1945年期間生產(chǎn)了大量的含鋁60%其余以硅為主要元素的鋁硅合金。二戰(zhàn)結(jié)束前的1944年，德國金屬公司煉制出60%Al、40%Si合金，產(chǎn)能10000噸/年。把電熱法向前推進(jìn)了一大步。但當(dāng)時(shí)所用的原料是粉煤灰、高嶺土和摻合著粘土的氧化鋁粉，為了制取有用的鑄造鋁合金，冶煉出來的鋁硅合金用純鋁來進(jìn)行稀釋，生產(chǎn)出鑄造鋁合金在飛機(jī)上使用。

前蘇聯(lián)全俄鋁鎂設(shè)計(jì)院和烏克蘭第聶伯鋁廠于1937年開始試驗(yàn)電熱法，取得了成功，進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)；蘇聯(lián)鋁建設(shè)局，建造了第一個(gè)電熱法熔煉鋁-硅車間，開始了電熱法熔煉鋁-硅合金的長期開發(fā)研究，并形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)，成為全球最大電熱法熔煉鋁硅合金國，先后在伊爾庫斯克鋁廠，斯大林鋁廠、德聶伯鋁廠、列寧格勒鋁廠、納得

沃依茨鋁廠等，建造了電熱法熔煉鋁硅合金車間，并將其技術(shù)出口至印度、匈牙利等國家。其中在烏克蘭第聶伯市建設(shè)的年產(chǎn)5.0萬噸的鋁硅合金生產(chǎn)廠，現(xiàn)仍在生產(chǎn)。目前，俄羅斯全俄鋁鎂設(shè)計(jì)院和烏克蘭國家冶金科學(xué)院仍然掌握著該項(xiàng)工藝技術(shù)，現(xiàn)礦熱法生產(chǎn)鋁硅合金的企業(yè)為；烏克蘭國家工藝合金科學(xué)生產(chǎn)公司，位于烏克蘭的第聶伯市--第聶伯鋁廠。

在60年代由撫順鋁廠進(jìn)行礦熱法熔煉鋁硅合金的研制工作時(shí)；其研究工作目標(biāo)是為了從鋁硅合金中提取純鋁，或者采用大量純鋁進(jìn)行配制、勾兌，當(dāng)時(shí)純鋁資源奇缺，從而陷入技術(shù)難點(diǎn)。黃珂寧等人又在湖北通山縣，設(shè)計(jì)建造了一座8000KVA直流礦熱爐，擬投產(chǎn)后先煉工業(yè)硅，然后轉(zhuǎn)產(chǎn)鋁硅合金。由于受技術(shù)工藝水平所限，單耗達(dá)16500kwh，高出當(dāng)時(shí)國外平均單耗15000kwh的10%。未能按計(jì)劃轉(zhuǎn)產(chǎn)鋁硅合金，使我國礦熱法熔煉鋁硅合金試驗(yàn)再次受挫。因而停止了研制工作。

直到1997年11月，河南登封電業(yè)集團(tuán)又將該項(xiàng)目上報(bào)，由國家計(jì)委以“科技1997【2167號(hào)】文件”批復(fù)立項(xiàng)，列為國家“九五火炬計(jì)劃”獲得國家4000萬元資金支持。2007年項(xiàng)目試驗(yàn)初步成功。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國鋁工業(yè)的快速發(fā)展，鋁-硅合金在應(yīng)用數(shù)量及消費(fèi)領(lǐng)域品種上發(fā)生了極大變化?，F(xiàn)在，國內(nèi)已經(jīng)形成鑄造合金產(chǎn)銷市場(chǎng)（上海金屬交易所有Al-Si合金掛牌價(jià)）并不斷擴(kuò)大，含Si20%的鋁-硅合金每年消費(fèi)量為40萬噸左右，國家還制訂了鋁-

硅中間合金標(biāo)準(zhǔn)（GB8735-88、YS/T282-2000）。含硅鋁鑄造合金的用量還在不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)消費(fèi)以年8～10%的速度增加。

目前國內(nèi)所有的鋁硅中間合金均以“重熔兌摻法”進(jìn)行生產(chǎn)；利用99.5%純固態(tài)鋁和99.5%工業(yè)純硅，經(jīng)高溫將純鋁熔化過熱到

900℃左右，加入純硅充分熔解攪拌后，澆入鑄模。制成含硅20%、含鋁80%的鋁中間合金。由于鋁的熔點(diǎn)在660℃、而純硅的熔點(diǎn)為1410℃，兩種金屬熔點(diǎn)差異較大，鋁合金中硅含量在>20%時(shí)，合金熔煉困難（參看鋁硅合金相圖.本文72頁圖8）。因此，鋁硅中間合金的硅含量一般不大于20%。當(dāng)配制含硅較高的鋁合金如A356、ZL102等合金；含硅量為6.5～12%、1.0噸Al-Si20中間合金只能配制1.5～3.4噸左右的ZL102、A356合金；需要的Al-Si20中間合金數(shù)量非常之大。

由于合金配制是二次高溫過熱重熔；鋁過熱損失2～3%，造成很大的鋁及能源的浪費(fèi)。不包括原鋁、工業(yè)硅冶煉時(shí)能耗，噸鋁硅合金配制需耗能150kg～200kg標(biāo)準(zhǔn)煤?！皟稉椒ā背拇罅磕茉赐猓€易造成鋁液過熱燒損及合金成分偏析。

隨著我國鋁加工產(chǎn)品市場(chǎng)逐年擴(kuò)大，工業(yè)純硅在鋁產(chǎn)品中的用量不斷增加，僅鋁加工行業(yè)每年合金配制；需要工業(yè)純硅約在25～30萬噸。鋁硅合金可用來制造汽車的缸體、缸蓋、活塞及結(jié)構(gòu)件等，2010年我國汽車產(chǎn)量達(dá)到1800萬輛，按每輛車用鋁150kg計(jì)算；僅汽車工業(yè)則需用鑄造鋁合金270萬噸。由此可見鋁-硅中間合金在國內(nèi)有

巨大的消費(fèi)市場(chǎng)（詳看本文第七章市場(chǎng)分析）。而且，目前使用的鋁硅鑄造合金全部是用“重熔兌摻法”生產(chǎn)的。

近年來，國內(nèi)的一些有識(shí)之士也看到了礦熱法生產(chǎn)鋁硅合金對(duì)中國鋁工業(yè)發(fā)展的重要性，以及前景廣闊的市場(chǎng)商機(jī)，也深入地了解了礦熱法生產(chǎn)鋁硅合金的工藝過程；許多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了充分的研究，一些省市地區(qū)政府和企業(yè)還進(jìn)行了國外考察及和工業(yè)化試驗(yàn)。其中，江蘇省沭陽縣政府、山西省朔州計(jì)委、河南登封電業(yè)集團(tuán)、山西晉能集團(tuán)朔州鋁合金廠、山西晉陽機(jī)電公司、北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院、沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究總院、中冶東方公司等都對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行過試驗(yàn)或研究。

《未完待續(xù)》