《一種新型環保高含量速熔矽及其製備方法》是哈爾濱東盛金屬材料有限公司於2013年10月16日申請的專利，該專利的公布號為CN103484727A，申請公布日為2014年1月1日，發明人是張忠凱、王春陽、張忠華、王曉東、周至陽等。
《一種新型環保高含量速熔矽及其製備方法》是要解決2013年10月之前的製備速熔矽的方法存在的污染環境，影響人體健康，矽在高溫被氧化而引起實收率低，能源消耗大，熔煉時間長的技術問題。製備方法為：一、製備粘矽料；二、製備均勻混合物；三、製備環保助熔劑；四、將均勻混合物進行環保助熔劑的噴塗，然後放入乾燥爐中烘乾，即得到新型環保高含量速熔矽。該發明製備的新型環保高含量速熔矽的產品實收率大於90%，容易獲得成份均勻而準確的合金。該發明套用於速熔矽的製備領域。
2017年12月11日，《一種新型環保高含量速熔矽及其製備方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種新型環保高含量速熔矽及其製備方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種新型環保高含量速熔矽及其製備方法
- 申請人：哈爾濱東盛金屬材料有限公司
- 申請日：2013年10月16日
- 申請號：2013104845943
- 公布號：CN103484727A
- 公布日：2014年1月1日
- 發明人：張忠凱、王春陽、張忠華、王曉東、周至陽、張建國、曲敏、黃小兵、王東省、崔中國、金波、劉濤
- 地址：黑龍江省哈爾濱市平房區平新鎮三家村
- 分類號：C22C21/00(2006.01)I、C22C1/02(2006.01)I
- 代理機構：哈爾濱市松花江專利商標事務所
- 代理人：牟永林
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2013年前傳統速熔矽是矽塊經過具有一定特性的配方塗沾後，在該配方的作用下，矽塊迅速下沉被鋁液包裹以避免氧化並與鋁熔體發生放熱反應，加速矽的融化，從而達到添加和調整元素的目的。
傳統速熔矽雖然解決了矽元素的添加的問題，但由於使用的含有大量的鈉、氯、氟等元素，不僅給環境帶來污染，還嚴重影響人體健康，且鋁合金在加入合金元素時金屬過熱，矽在高溫被氧化而引起實收率低，能源消耗大，熔煉時間長，因此，獲得成份均勻而準確的合金，採用含少量助熔劑或更環保的新型助熔方式的新型速熔矽研製勢在必行。
發明內容
專利目的
《一種新型環保高含量速熔矽及其製備方法》是要解決2013年10月之前的製備速熔矽的方法存在的污染環境，影響人體健康，矽在高溫被氧化而引起實收率低，能源消耗大，熔煉時間長的技術問題，從而提供了一種新型環保高含量速熔矽及其製備方法。
技術方案
《一種新型環保高含量速熔矽及其製備方法》的一種新型環保高含量速熔矽為外形不規則塊體，尺寸粒徑為8毫米～60毫米。
上述的一種新型環保高含量速熔矽的製備方法是按以下步驟進行：
一、粘矽料的製備：將氟化鈣、氟化鋁、氟鋁酸鉀和有機油脂按質量比為（1～3）:（1～3）:（2～5）:1混合攪拌，得到粘矽料；
二、將粒徑為8毫米～60毫米的金屬矽塊和步驟一得到的粘矽料加入到混料機中進行混合攪拌，得到均勻混合物；其中，金屬矽塊和粘矽料的質量比為（80～100）:（5～10）；
三、環保助熔劑的製備：將矽粉、鋁粉、碳氫類粘附劑和矽酸鈉按質量比為（2～5）:（3～6）:1:0.5配製，得到環保助熔劑；
四、將步驟二得到的均勻混合物在溫度為30～70℃下進行步驟三得到的環保助熔劑的噴塗，然後放入乾燥爐中在溫度為50～70℃下烘乾，即得到新型環保高含量速熔矽；其中，均勻混合物與環保助熔劑的質量比為（100～120）:（1～5）。
有益效果
《一種新型環保高含量速熔矽及其製備方法》包括以下有益效果：
1、該發明製備的新型環保高含量速熔矽採用新型助熔方式最新型速熔矽，是由金屬矽、配方的第一部分塗沾後再用配方的第二部分噴塗而成的新型環保助熔劑，它是經過2層包裹完成，包裹均勻、結實、不掉落；
2、該發明減少了助熔劑的使用量，以一種更為環保的助熔方式替代了一部分助熔劑，並且新配方對矽塊進行了2層包裹，更加減少了氧化的發生，外層包裹除完全是環保材料外，還有增加發熱溫度的同時增加矽含量等作用，加速矽熔解的同時增加了矽的實收，新型速熔矽含矽量可達到97%；
3、該發明製備的新型環保高含量速熔矽的熔化溫度低，在730℃即可完全熔化，可減少燒損、降低汽泡率、減少枝晶偏析晶和顯微裂紋等；
4、該發明製備的新型環保高含量速熔矽的熔化速度快，比2013年前採用的95速熔矽融化速度快15%；
5、該發明製備的新型環保高含量速熔矽的產品實收率高，製得的97速熔矽實收率大於90%，節約金屬元素；
6、該發明製備的新型環保高含量速熔矽容易獲得成份均勻而準確的合金。
附圖說明
圖1為試驗一製備的新型環保高含量速熔矽的形狀圖。
附圖說明
權利要求
1.一種新型環保高含量速熔矽，其特徵在於新型環保高含量速熔矽為外形不規則塊體，尺寸粒徑為8毫米～60毫米。
2.如權利要求1所述的一種新型環保高含量速熔矽的製備方法，其特徵在於新型環保高含量速熔矽的製備方法是按以下步驟進行：
一、粘矽料的製備：將氟化鈣、氟化鋁、氟鋁酸鉀和有機油脂按質量比為（1～3）:（1～3）:（2～5）:1混合攪拌，得到粘矽料；
二、將粒徑為8毫米～60毫米的金屬矽塊和步驟一得到的粘矽料加入到混料機中進行混合攪拌，得到均勻混合物；其中，金屬矽塊和粘矽料的質量比為（80～100）:（5～10）；
三、環保助熔劑的製備：將矽粉、鋁粉、碳氫類粘附劑和矽酸鈉按質量比為（2～5）:（3～6）:1:0.5配製，得到環保助熔劑；
四、將步驟二得到的均勻混合物在溫度為30～70℃下進行步驟三得到的環保助熔劑的噴塗，然後放入乾燥爐中在溫度為50～70℃下烘乾，即得到新型環保高含量速熔矽；其中，均勻混合物與環保助熔劑的質量比為（100～120）:（1～5）。
3.根據權利要求2所述的一種新型環保高含量速熔矽的製備方法，其特徵在於步驟一中將氟化鈣、氟化鋁、氟鋁酸鉀及有機油脂按質量比為2:2:5:1混合攪拌。
4.根據權利要求2所述的一種新型環保高含量速熔矽的製備方法，其特徵在於步驟二中金屬矽塊和粘矽料的質量比為100:8。
5.根據權利要求2所述的一種新型環保高含量速熔矽的製備方法，其特徵在於步驟三中將矽粉、鋁粉、碳氫類粘附劑和矽酸鈉按質量比為5:3.5:1:0.5配製。
6.根據權利要求2所述的一種新型環保高含量速熔矽的製備方法，其特徵在於步驟四中在溫度為60℃下進行環保助熔劑的噴塗。
7.根據權利要求2所述的一種新型環保高含量速熔矽的製備方法，其特徵在於步驟四中在溫度為65℃下烘乾。
8.根據權利要求1所述的一種新型環保高含量速熔矽的製備方法，其特徵在於步驟四中均勻混合物與環保助熔劑的質量比為100:3.5。
實施方式
具體實施方式一：該實施方式的一種新型環保高含量速熔矽為外形不規則塊體，尺寸粒徑為8毫米～60毫米。
具體實施方式二：該實施方式的一種新型環保高含量速熔矽的製備方法是按以下步驟進行：
一、粘矽料的製備：將氟化鈣、氟化鋁、氟鋁酸鉀和有機油脂按質量比為（1～3）:（1～3）:（2～5）:1混合攪拌，得到粘矽料；
二、將粒徑為8毫米～60毫米的金屬矽塊和步驟一得到的粘矽料加入到混料機中進行混合攪拌，得到均勻混合物；其中，金屬矽塊和粘矽料的質量比為（80～100）:（5～10）；
三、環保助熔劑的製備：將矽粉、鋁粉、碳氫類粘附劑和矽酸鈉按質量比為（2～5）:（3～6）:1:0.5配製，得到環保助熔劑；
四、將步驟二得到的均勻混合物在溫度為30～70℃下進行步驟三得到的環保助熔劑的噴塗，然後放入乾燥爐中在溫度為50～70℃下烘乾，即得到新型環保高含量速熔矽；其中，均勻混合物與環保助熔劑的質量比為（100～120）:（1～5）。
具體實施方式三：該實施方式與具體實施方式二相同的是：步驟一中將氟化鈣、氟化鋁、氟鋁酸鉀及有機油脂按質量比為2:2:5:1混合攪拌。其它與具體實施方式二相同。
具體實施方式四：該實施方式與具體實施方式二或三相同的是：步驟二中金屬矽塊和粘矽料的質量比為100:8。其它與具體實施方式二或三相同。
具體實施方式五：該實施方式與具體實施方式二至四之一相同的是：步驟三中將矽粉、鋁粉、碳氫類粘附劑和矽酸鈉按質量比為5:3.5:1:0.5配製。其它與具體實施方式二至四之一相同。
具體實施方式六：該實施方式與具體實施方式二至五之一相同的是：步驟四中在溫度為60℃下進行環保助熔劑的噴塗。其它與具體實施方式二至五之一相同。
具體實施方式七：該實施方式與具體實施方式二至六之一相同的是：步驟四中在溫度為65℃下烘乾。其它與具體實施方式二至六之一相同。
具體實施方式八：該實施方式與具體實施方式二至七之一相同的是：步驟四中均勻混合物與環保助熔劑的質量比為100:3.5。其它與具體實施方式二至七之一相同。
通過以下試驗驗證該發明的有益效果：
試驗一：該試驗的一種新型環保高含量速熔矽的製備方法是按以下步驟進行：
一、粘矽料的製備：將氟化鈣、氟化鋁、氟鋁酸鉀和有機油脂按質量比為2:2:5:1混合攪拌，得到粘矽料；
二、將粒徑為8毫米～60毫米的金屬矽塊和步驟一得到的粘矽料加入到混料機中進行混合攪拌，得到均勻混合物；其中，金屬矽塊和粘矽料的質量比為100:8；
三、環保助熔劑的製備：將矽粉、鋁粉、碳氫類粘附劑和矽酸鈉按質量比為5:3.5:1:0.5配製，得到環保助熔劑；
四、將步驟二得到的均勻混合物在溫度為60℃下進行步驟三得到的環保助熔劑的噴塗，然後放入乾燥爐中在溫度為65℃下烘乾，即得到新型環保高含量速熔矽；其中，均勻混合物與環保助熔劑的質量比為100:3.5。
該試驗製備的新型環保高含量速熔矽的外形圖如圖1所示，從圖1可以看出，該試驗製備的新型環保高含量速熔矽為外形不規則塊體。
（一）該試驗製備的新型環保高含量速熔矽與金屬矽融化速度比較
第一組，鋁熔液重量：3公斤
溫度 | 數量 | 投料方式 | 反應狀態 | 10分鐘融化情況 |
730度 | 取速熔矽30克 | 直接投入 | 至17秒完全下沉到鋁熔液中 | 至10分鐘，無不熔物 |
730度 | 取553金屬矽30克 | 直接投入 | 在上面飄著 | 至10分鐘，還有 17克未化開 |
第二組，鋁熔液重量：3公斤
溫度 | 數量 | 投料方式 | 反應狀態 | 10分鐘融化情況 |
730度 | 取速熔矽27克 | 直接投入 | 至20秒完全下沉到鋁熔液中 | 至10分鐘，無不熔物 |
730度 | 取553金屬矽27克 | 直接投入 | 在上面飄著 | 至10分鐘，還有 19.5克未化開 |
（二）該試驗製備的新型環保高含量速熔矽同95速熔矽熔化速度對比
日期： | 編號 | 沾矽料 | 速熔矽重量 | 投料方式 | 熔化的時長 | 熔化的比例 |
2013年2月21日 | 第一組 （二塊一同加入） | 新速熔矽 | 36.4克 | 直接 投入 | 728度加入，7分鐘取出，餘4克 | 89.010% |
正常95速熔矽 | 36克 | 直接 投入 | 728度加入，7分鐘取出，餘10.8克 | 70.000% | ||
2013年2月21日 | 第二組 （二塊一 同加入） | 新速熔矽 | 39.3克 | 直接 投入 | 728度加入，7分鐘取出，餘6.3克 | 83.970% |
正常95速熔矽 | 39.8克 | 直接 投入 | 728度加入，7分鐘取岀，餘11.6克 | 70.850% | ||
2013年2月21日 | 第三組 （二塊一同加入） | 新速熔矽 | 41.5克 | 直接 投入 | 728度加入，7分鐘取出，餘5.3克 | 87.230% |
正常95速 熔矽 | 45.2 | 直接 投入 | 728度加入，7分鐘取出，餘7克 | 84.510% |
（三）該試驗製備的新型環保高含量速熔矽的實收率
第一組：
速熔矽 （克） | 矽含量 | 投入速熔矽重量（克） | 矽重量 （克） | 鋁錠重量 （克） | 未加鈦劑前鋁水重量 | 加矽後鋁液總重量（克） | 理論投入錳含量 |
111.5 | 97.00% | 111.5 | 108.155 | 10000 | 10000 | 10108.155 | 1.06998% |
第一組熔化情況：
實收率數據 | 目標含量 | 原始樣 | 分鐘 | 分鐘 | 35分鐘 |
化驗錳含量% | 1.06998% | 0.12000% | / | / | 1.12000% |
各時間點實際含量 | / | / | / | / | 1.00000% |
實收率 | / | / | / | / | 93.46% |
第二組：
速熔矽 （克） | 矽含量 | 投入速熔 矽重量（克） | 矽重量 （克） | 鋁錠重量 （克） | 未加鈦劑前鋁水重量 | 加矽後鋁液 總重量（克） | 理論投入 錳含量 |
111.5 | 97.00% | 111.5 | 108.15 5 | 10000 | 10000 | 10108.155 | 1.06998% |
第二組熔化情況：
實收率數據 | 目標含量 | 原始樣 | 分鐘 | 分鐘 | 35分鐘 |
化驗錳含量% | 1.06998% | 0.12000% | / | / | 1.14000% |
各時間點實際含量 | / | / | / | / | 1.02000% |
實收率 | / | / | / | / | 95.33% |
榮譽表彰
2017年12月11日，《一種新型環保高含量速熔矽及其製備方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
