随着石油和天然气资源的日渐紧缺，油页岩作为一种重要的替代能源资源显示出其重要性。我国油页岩资源查明储量达到1183亿t，但油页岩含渣量高，我国每年排放的油页岩渣在1.5亿t左右，这部分渣不加以利用不仅会浪费资源，而且污染环境。目前，油页岩渣主要用于生产一些低附加值的产品（砖、水泥），而铝硅合金具有较高的经济价值及使用价值，电热还原油页岩渣制备一次铝硅合金具有重要意义。
本文以油页岩渣为原料，烟煤为还原剂，对电热还原法制备一次铝硅合金的工艺进行了研究。按Al30％-Si45％成分进行配料计算，配料比为油页岩渣∶烟煤∶氧化铝∶纸浆干粉∶水=100∶52.3∶6.2∶14.3∶16.2。在此基础上，以抗压强度和气孔率作为衡量球团性能的指标，采用单因素试验考察了制团压力、粘结剂含量、配水量及粒度对球团性能的影响。获得的制取生团块的最佳工艺条件为:物料按比例混合球磨3h后制团，制团压力为25MPa、粘结剂添加量为9％，配水量为11％，此时获得的球团性能较好，抗压强度为26.35MPa，气孔率为18.15％，满足电弧炉冶炼要求。同时，考察了烧结条件对球团性能的影响，结果表明随着温度的升高和保温时间的延长，球团的气孔率逐渐上升;抗压强度逐渐下降，特别是800℃以后，抗压强度下降幅度很大;球团在500℃下几乎不导电，之后随温度升高电阻率迅速下降，较快的升温速度对电热法冶炼铝硅合金是十分必要的。
热力学计算表明，电热还原油页岩渣制备铝硅合金需要在较高的温度下进行，其合适的反应温度约为2000～2100℃。当电压为24～27V、电流460～470A，配碳量为94％时，冶炼过程顺利，炉况较好，所得的合金纯度较高。所获合金由四个相组成，主要为一次铝硅合金相，合金的主要成分为:Al25.4％; Si33.6％; Fe17.1％，Al、Si的实收率分别为85.73％、68.34％。烟气的主要成分为SiO2、 Al2O3。
对电弧炉还原过程分析发现，球团在由温度低的区域向电弧中心区域移动的过程中，首先是油页岩渣在较低的温度下分解，原料中的氧化硅开始与碳反应生成SiC和少量的Si，团块进入电弧炉中心区域后，原料中的氧化铝才开始与碳发生反应，生成Al-Si合金。
以一次铝硅合金为还原剂进行热法炼镁实验，结果表明一次铝硅合金热法炼镁具有可行性。制团压力为30MPa，氟化钙添加量为3％，还原剂过量10％时，在1200℃、还原时间120min下镁的还原率达到89.92％;1150℃，还原时间为150min下镁的还原率达到84.98％。
- 作 者：
- 穆晓辉
- 学科专业：
- 有色金属冶金
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 东北大学
- 导师姓名：
- 罗洪杰
- 学位年度：
- 2013
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
