高铝煤基固废熔盐电共析法制取铝硅合金关键技术

发布时间:2025-07-11 来源:鄂尔多斯科技成果转化平台
  • 持有单位:蒙泰集团
  • 联系方式:15229365531
  • 技术应用领域:能源
  • 技术成熟度:产业化
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成果介绍

鄂尔多斯市作为国家重要能源基地,在凭借丰富煤炭资源大量供给能源的同时,也产生了数量可观的煤矸石、粉煤灰等矿业、工业固废。这些固废因其成分复杂、处理难度大,使固废中赋存的铝及稀有金属资源不能得到有效利用,同时也成为了企业及当地环境的沉重负担。据不完全统计,仅我区每年产生的高铝煤基固废量就高达3000--6000万吨,且地区治理固废的投入在不断攀升。

面对这一困境,蒙泰集团组建科研团队,历经多年艰苦研发,攻克重重难关,研发出高铝煤基固废熔盐电共析法制取高品质/高性能铝硅合金新产品的国际领先的创新技术,为高铝煤基固废高质资源化利用开辟了全新路径。

该技术以煤基固废铝硅协同利用提取特殊物相结构的铝硅氧化物(新原料产品)为原料,在成分复杂的熔盐体系中完成化学、电化学及热还原等复合反应,实现在高温环境下使高铝煤基固废中的铝和硅元素在电极上共析,短流程生产出金相组织及力学性能优异的高品质/高性能铝硅合金。这一过程突破了传统煤基固废铝硅分离提取铝及熔配法(二次重熔金属铝+工业硅)制备铝硅合金的局限,实现了从复杂固废到高价值铝硅合金材料的直接转化。关键熔盐电共析技术的突破,达到共析工艺过程稳定运行、铝硅合金中硅含量及其他合金成分在一定范围内精准调控,实现铝硅合金组织高度的均匀、致密,大幅度提高铝硅合金的铸造性能、机械性能及耐热性。

熔盐共析法生产的铝硅合金在汽车制造领域,可加工制造轮毂、一体化高压铸造免热处理大型铸件、发动机缸体、活塞等关键零部件。相较于传统铝硅合金材料,显著提升汽车零部件综合性能,实现汽车的整体性能提高及减重效果,降低加工制造、维修成本与能耗。而其轻质高强的特性同样能满足航空、航天材料的严苛要求,使其应用于航天、航空、军工等高端特殊领域。

在电子信息及电力输送领域,熔盐共析高品质、高性能的铝硅合金,因其良好的热导率及耐热、高强度、高导电特性,在制造电子封装材料及超高压电网建设及运行领域均具有广泛应用。

2024年8月21日,中国有色金属工业协会组织院士及相关行业专家对该技术进行深入、全面技术评价(鉴定),得出评价结论:该技术创新程度高,技术、经济指标先进,整体技术水平国际领先,形成了符合我国经济结构转型和高质量发展要求的新质生产力。建议加开工程化开发及产业化推广与应用。

2023年,我国铝硅合金市场需求为1100余万吨。目前传统铝硅合金生产为二次重熔金属铝及工业硅。而采用熔盐电共析法生产100万吨铝硅合金,相较熔配法可降低二氧化碳排放125万吨以上;消纳煤基固废250余万吨;节省优质铝土矿240余万吨;减少重熔工业硅10万吨以上;相较煤基固废提取氧化铝可减少近100万吨硅副产物。

围绕这一关键技术攻关,研发团队已申请专利51项,其中发明专利26项,构建了完善的知识产权保护体系。项目研发及工程化验证团队由400余人组成,为全技术路线的研发及工业化中试提供强有力保障。同时蒙泰集团积极与国内高等院校及大型企业开展合作洽谈,通过合作研发和中试试验等形式进行成果转化,通过年产100万吨铝硅合金的产业化示范,形成技术、经济成熟稳定的产业化技术。在行业领域应用该新质生产力,推动高铝煤基固废的高质资源化利用进程,降低我国铝土矿资源对外依存度;使铝硅合金产业实现资源循环利用、节能、降耗、减排绿色高质量发展。


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