第一篇：利用煤系高嶺土、粉煤灰、造紙廢液等工業廢棄物 年產鋁硅鈦中間合金5萬噸項目可研報告

利用煤系高嶺土、粉煤灰、造紙廢液等工業廢棄物

采用《礦熱法生產鋁硅鈦中間合金5萬噸/年》項目可研報告

一、項目優點介紹

1、項目背景簡介

礦熱法又稱電熱法，是利用熱化學還原反應的原理，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生高溫，進行還原反應直接制取鋁-硅合金的一種冶煉方法。是一項電解法以外生產鋁合金的工藝技術；它起源于19世紀初的鋁化學冶煉法，用鉀還原無水氯化鋁生成鋁的反應即： 后用金屬鎂在反射爐中還原冰晶石來生產鋁：

1884年美國E.H.考列斯兄弟用6000A、30V工業電弧爐，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。當時生產1Kg鋁合金需要電能37kw.h。當熔鹽電解法研究成功后，礦熱法也和化學法一樣停止了工業生產。

隨著時代的變遷，進入21世紀以來，在全世界范圍內對

“節能減排”問題引起的高度重視，以及礦熱法生產鋁硅合金具有的上述優點，吸引著鋁冶煉工作者們對此又進行了新的研究。

今天，我國已成為鋁業大國；鋁產量和消費量均為全世界第一，據測算；我國生產一噸鋁材的能耗為美國的2.65倍、日本的3.8倍。根據世界銀行《世界發展報告》中國1億美元GDP所消耗的能源是12.03萬噸標準煤，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“節能減排”工作對我們是迫在眉睫；而且鋁工業還必須走資源綜合利用及可持續發展之路；才能在“節能減排”上有所貢獻?！暗V熱法”生產鋁硅鈦合金正是鋁工業節能新亮點之一。近年來，我國在鋁硅合金礦熱法生產工藝技術上有了新的進展和突破。

20世紀初，各國又重新對熱還原法進行了研究，研究的方向是制造純鋁。德國在1935～1945年期間生產了大量的含鋁60%其余以硅為主要元素的鋁硅合金。二戰結束前的1944年，德國金屬公司煉制出60%Al、40%Si合金，產能10000噸/年。把電熱法向前推進了一大步。但當時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行稀釋，生產出鑄造鋁合金在飛機上使用。

前蘇聯全俄鋁鎂設計院和烏克蘭第聶伯鋁廠于1937年開始試驗電熱法，取得了成功，進行了工業化生產；蘇聯鋁建設局，建造了第一個電熱法熔煉鋁-硅車間，開始了電熱法熔煉鋁-硅合金的長期開發研究，并形成規模產業，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，并將其技術出口至印度、匈牙利等國家。其中在烏克蘭第聶伯市建設的年產5.0萬噸的鋁硅合金生產廠，現仍在生產。目前，俄羅斯全俄鋁鎂設計院和烏克蘭國家冶金科學院仍然掌握著該項工藝技術，現礦熱法生產鋁硅合金的企業為；烏克蘭國家工藝合金科學生產公司，位于烏克蘭的第聶伯市--第聶伯鋁廠。

在60年代由撫順鋁廠進行礦熱法熔煉鋁硅合金的研制工作時；其研究工作目標是為了從鋁硅合金中提取純鋁，或者采用大量純鋁進行配制、勾兌，當時純鋁資源奇缺，從而陷入技術難點。黃珂寧等人又在湖北通山縣，設計建造了一座8000KVA直流礦熱爐，擬投產后先煉工業硅，然后轉產鋁硅合金。由于受技術工藝水平所限，單耗達16500kwh，高出當時國外平均單耗15000kwh的10%。未能按計劃轉產鋁硅合金，使我國礦熱法熔煉鋁硅合金試驗再次受挫。因而停止了研制工作。

直到1997年11月，河南登封電業集團又將該項目上報，由國家計委以“科技1997【2167號】文件”批復立項，列為國家“九五火炬計劃”獲得國家4000萬元資金支持。2007年項目試驗初步成功。

進入21世紀以來，隨著我國鋁工業的快速發展，鋁-硅合金在應用數量及消費領域品種上發生了極大變化。現在，國內已經形成鑄造合金產銷市場（上海金屬交易所有Al-Si合金掛牌價）并不斷擴大，含Si20%的鋁-硅合金每年消費量為40萬噸左右，國家還制訂了鋁-

硅中間合金標準（GB8735-88、YS/T282-2000）。含硅鋁鑄造合金的用量還在不斷擴大，市場消費以年8～10%的速度增加。

目前國內所有的鋁硅中間合金均以“重熔兌摻法”進行生產；利用99.5%純固態鋁和99.5%工業純硅，經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。由于鋁的熔點在660℃、而純硅的熔點為1410℃，兩種金屬熔點差異較大，鋁合金中硅含量在>20%時，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。不包括原鋁、工業硅冶煉時能耗，噸鋁硅合金配制需耗能150kg～200kg標準煤?！皟稉椒ā背拇罅磕茉赐?，還易造成鋁液過熱燒損及合金成分偏析。

隨著我國鋁加工產品市場逐年擴大，工業純硅在鋁產品中的用量不斷增加，僅鋁加工行業每年合金配制；需要工業純硅約在25～30萬噸。鋁硅合金可用來制造汽車的缸體、缸蓋、活塞及結構件等，2010年我國汽車產量達到1800萬輛，按每輛車用鋁150kg計算；僅汽車工業則需用鑄造鋁合金270萬噸。由此可見鋁-硅中間合金在國內有

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

近年來，國內的一些有識之士也看到了礦熱法生產鋁硅合金對中國鋁工業發展的重要性，以及前景廣闊的市場商機，也深入地了解了礦熱法生產鋁硅合金的工藝過程；許多科研機構和企業對該項目進行了充分的研究，一些省市地區政府和企業還進行了國外考察及和工業化試驗。其中，江蘇省沭陽縣政府、山西省朔州計委、河南登封電業集團、山西晉能集團朔州鋁合金廠、山西晉陽機電公司、北京鋼鐵設計研究總院、沈陽鋁鎂設計研究總院、中冶東方公司等都對該項目進行過試驗或研究。

《未完待續》