專利名稱：用電解法生產鋁硅鈦多元合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用電解法生產鋁硅鈦多元合金，它屬于有色金屬及其合金生產技術領域。
目前國內外現有生產鋁硅鈦合金的方法是純金屬熔配法，即將純鋁、純鈦先熔配成鋁鈦中間合金，將純鋁、純硅熔配成鋁硅中間合金，再把兩個中間合金重熔配成鋁硅鈦合金。熔配法所需的三種純金屬，它們本身的加工就需要一個復雜的生產工藝過程，需要消耗大量的能源。為了生產純鋁，需經復雜的工藝流程，消耗巨額的能量，除去鋁礦中的硅、鈦等雜質，制得純氧化鋁，再熔鹽電解獲得鋁。為了生產純硅、鈍鈦需分別除去硅礦物中的鋁鈦和鈦礦物中的鋁硅。在生產鋁硅鈦合金時，又通過幾次重熔，將這三種金屬熔配在一起。該方法工藝流程長，工藝復雜，在金屬冶煉和提純過程中舍棄了大量的有價元素，故能耗高，成本貴，投資費用高，建設周期長。
本發明的目的是針對以上的不足而研制的一種用電解法生產鋁硅鈦多元合金的生產方法，它是采用電解法直接從含鋁礦物中生產出鋁硅鈦多元合金，大大簡化了生產流程，降低能耗和生產成本，縮短基建投資和建設周期。
本發明是這樣實現的用電解法生產鋁硅鈦多元合金，它是采用含鋁礦物作為原料，該原料的化學組成為成份 含量氧化鋁(Al2O3) 78-97%氧化硅(SiO2) 2.0-18%氧化鈦(TiO2) 0.2-3.0%
氧化鐵(Fe2O3) 0.1-1.0%稀有元素氧化物 0-1.0%將以上原料用電解槽，在冰晶石體系的電解質中直接電解生產鋁硅鈦多元合金，熔融冰晶石體系電解質的配比為組份 含量氟化鈉比氟化鋁(NaFAiF3分子比) 2.5-3.0冰晶石(Na3AlF650-100%氟化鋰(LiF) 0-25%氟化鈣(CaF2) 0-10%氟化鎂(MgF2) 0-10%氯化鈉(NaCl) 0-10%將含鋁礦物原料用電解槽在冰晶石體系的電解質中直接電解生產鋁硅鈦多元合金，其操作控制參數為電解溫度為 925-980℃工業鋁電解槽工作電壓 3.5-6.5伏電極距離 3.0-7.0Cm氟化鈉比氟化鋁(分子比) 2.5-3.0用電解法生產鋁硅鈦多元合金，其中電解槽可以為側插自焙陽極電解槽，電解質為熔融冰晶石;電解槽還可以為上插自焙陽極電解槽，電解質為熔融冰晶石;電解槽也可以為預焙陽極電解槽，電解質為熔融冰晶石。
用電解法生產的鋁硅鈦多元合金為鑄造鋁合金，可廣泛用于各種發動機制造，汽車、摩托車輪轂制造，電機、農業機械、礦山機械、輕工、運輸等鋁鑄造件的制造。用電解法生產鋁硅鈦多元合金的主要成份范圍成份 含量鋁(Al) 82-97%硅(Si) 2.0-15.0%鈦(Ti) 0.1-3.0%鐵(Fe) 0-0.6%鋯、釩、鉀、鈉、稀土 0-0.5%(Zr)(V)(k)(Na)(Re)本發明的積極效果是1、本發明采用電解法直接從含鋁礦物中生產含有多種微量元素的鋁硅鈦多元合金，該合金晶粒更加細化，元素分布更加均勻，它不但能提高材料的機械強度、耐磨性、抗蝕性和熱穩定性，而且還具有明顯的熱鍛性能和擠壓扎制性能及優異的導電性能。
2、本發明與傳統的生產方法相比，不僅流程短，節能降耗，工藝簡單，而且合理利用了資源。
3、經試驗表明該合金生產成本比同類電解槽生產純鋁成本低5-10%，比熔配法生產含鈦鋁硅合金成本低20%左右。
以下用實施例說明本發明的實施方案實施例1所用原料的化學組成如下成份 含量(wt%)氧化鋁(Al2O3) 89.10氧化硅(SiO2) 8.04氧化鈦(TiO2) 2.31
氧化鐵(Fe2O3) 0.44稀有元素氧化物 微量用上述原料(含鋁礦物)在電解槽中進行電解，采用電解氧化鋁生產鋁的側插自焙陽極電解槽，電解質為熔融冰晶石，它的配比為組份 含量氟化鈉比氟化鋁(NaFAiF3分子比) 2.6-2.9冰晶石(Na3AlF694-99%氟化鋰(LiF) 0%氟化鈣(CaF2) 0.5-3%氟化鎂(MgF2) 0.5-3%氯化鈉(NaCl) 0%其主要工藝技術條件如下電流強度 14000安培電解溫度為 950℃電解槽工作電壓 5.5伏電極距離 4.5Cm電解所得合金產品的化學組成如下成份 含量(wt%)鋁(Al) 89.52硅(Si) 7.16鈦(Ti) 2.63鐵(Fe) 0.59稀有元素 微量每噸合金單耗原料(含鋁礦物)1.98噸，每噸合金的電耗比每噸純鋁高5-10%，由于原料(含鋁礦物)成本低于工業氧化鋁，所以合金成本略低于純鋁，成本下降幅度隨電價和氧化鋁價格的波動而波動。
實施例2所用原料的化學組成如下成份 含量(wt%)氧化鋁(Al2O3) 86.75氧化硅(SiO2) 11.85氧化鈦(TiO2) 0.66氧化鐵(Fe2O3) 0.29稀有元素氧化物 微量將上述原料(含鋁礦物)在電解槽進行電解，采用電解氧化鋁生產鋁的側插自焙陽極電解槽，電解質為熔融冰晶石，它的配比為組份 含量氟化鈉比氟化鋁(NaFAiF3分子比) 2.6-2.9冰晶石(Na3AlF694-99%氟化鋰(LiF) 0%氟化鈣(CaF2) 0.5-3%氟化鎂(MgF2) 0.5-3%氯化鈉(NaCl) 0%其主要工藝技術條件如下電流強度 60000安培電解溫度為 950℃電解槽工作電壓 4.5伏電極距離 4-4.5Cm
電解所得產品的化學組成如下成份 含量(wt%)鋁(Al) 88.38硅(Si) 10.25鈦(Ti) 0.79鐵(Fe) 0.39稀有元素 微量每噸合金單耗原料(含鋁礦物)1.95-2.0噸，每噸合金的電耗比每噸純鋁高5-10%，由于原料(含鋁礦物)成本低于工業氧化鋁，所以合金成本略低于純鋁，成本下降幅度隨電價和氧化鋁價格的波動而波動。
權利要求
1.一種用電解法生產鋁硅鈦多元合金，其特征在于a、它是采用含鋁礦物作為原料，該原料的化學組成為成份含量氧化鋁(Al2O3) 78-97%氧化硅(SiO2) 2.0-18%氧化鈦(TiO2) 0.2-3.0%氧化鐵(Fe2O3) 0.1-1.0%稀有元素氧化物 0-1.0%b、將以上原料用工業鋁電解槽，在冰晶石體系的電解質中直接電解生產鋁硅鈦多元合金，冰晶石體系電解質的配比為組份含量氟化鈉比氟化鋁(NaF∶AlF9分子比) 2.5-3.0冰晶石(Na9AlF6) 50-100%氟化鋰(LiF) 0-25%氟化鈣(CaF2) 0-10%氟化鎂(MgF2) 0-10%氯化鈉(NaCl)0-10%C、將含鋁礦物原料用電解槽在冰晶石體系的電解質中直接電解生產鋁硅鈦多元合金，其操作控制參數為電解溫度為 925-980℃工業鋁電解槽工作電壓3.5-6.5伏電極距離3.0-7.0Cm氟化鈉比氟化鋁(分子比) 2.5-3.0。
2.根據權利要求1所述的用電解法生產鋁硅鈦多元合金，其特征在于電解槽可以為側插自焙陽極電解槽，電解質為熔融冰晶石，其配比為組份 含量氟化鈉比氟化鋁(NaFAiF3分子比) 2.6-2.9冰晶石(Na3AlF694-99%氟化鋰(LiF) 0%氟化鈣(CaF2) 0.5-3%氟化鎂(MgF2) 0.5-3%氯化鈉(NaCl) 0%
3.根據權利要求1所述的用電解法生產鋁硅鈦多元合金，其特征在于電解槽還可以為上插自焙陽極電解槽，電解質為熔融冰晶石。
4.根據權利要求1所述的用電解法生產鋁硅鈦多元合金，其特征在于電解槽也可以為預焙陽極電解槽，電解質為熔融冰晶石。
5.用電解法生產的鋁硅鈦多元合金為鑄造鋁合金，可廣泛用于各種發動機制造，汽車、摩托車輪轂制造，電機、農業機械、礦山機械、輕工、運輸等鋁鑄造件的制造，用電解法生產鋁硅鈦多元合金的主要成份范圍成份 含量鋁(Al) 82-97%硅(Si) 2.0-15.0%鈦(Ti) 0.1-3.0%鐵(Fe) 0-0.6%鋯、釩、鉀、鈉、稀土 0-0.5%(Zr)(V)(k)(Na)(Re)
全文摘要
一種用電解法生產鋁硅鈦多元合金，它屬于有色金屬及其合金生產技術領域。它是采用電解法直接從原料(含鋁礦物)中生產出鋁硅鈦多元合金，原料的組成是氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、氧化鐵和稀有元素氧化物。將以上原料用電解槽在冰晶石體系電解質中直接電解生產鋁硅鈦多元合金，電解質的組成為冰晶石、氟化鋰、氟化鈣、氟化鎂和氯化鈉。該工藝大大簡化了生產流程，降低能耗和生產成本，縮短基建投資和建設周期。
文檔編號C25C3/36GK1103678SQ9411623
公開日1995年6月14日 申請日期1994年9月28日 優先權日1994年9月28日
發明者楊冠群, 顧松青, 田庚有, 李求成 申請人:鄭州輕金屬研究院