Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột nhôm kim loại để sản xuất các hợp kim bằng phương pháp nhiệt kim

Tóm tắt: Việc sản xuất một số hợp kim fero như titan, zirconi từ quặng ilmenite hoặc quặng zircon cho ngành chế tạo máy trong nước được thực hiện bằng phương pháp nhiệt nhôm. Tuy nhiên cho đến nay chưa có cơ sở nào sản xuất bột nhôm cho mục đích này. Các nghiên cứu nhằm xác định phương pháp sản xuất bột nhôm và áp dụng vào việc sản xuất hai loại fero titan, fero zirconi.
 
Tổng quan
 
Bột kim loại được sử dụng ngày càng nhiều trong các lĩnh vực sản xuất: sản xuất các chi tiết máy, các loại dao cắt, nguyên liệu cho các ngành hóa chất, luyện kim.... Tùy theo tính chất từng kim loại và mục đích sử dụng có thể lựa chọn một số phương pháp tạo bột kim loại khác nhau: Phương pháp hoàn nguyên; Phương pháp phun; Phương pháp cơ học; Phương pháp bốc hơi và ngưng tụ; Phương pháp điện phân.

* Sử dụng bột kim loại trong lĩnh vực luyện kim
 
Bột một số kim loại có tính hoạt động hóa học mạnh có thể dùng làm chất hoàn nguyên. Dùng bột kim loại làm chất hoàn nguyên để thực hiện một số công việc như hàn các chi tiết bằng thép ở hình dạng phức tạp hoặc không thể thực hiện bình thường, hoàn nguyên một số kim loại mà không thể hoàn nguyên bằng các chất hoàn nguyên thông thường như C, khí tự nhiên...

Khi sản xuất ferotitan sử dụng bột nhôm làm chất hoàn nguyên, quá trình này thể hiện qua các phương trình hóa học sau:
 
2TiO2 4/3Al = 2TiO 2/3Al2O3
2TiO 4/3Al = 2Ti 2/3Al2O3

Khi sản xuất các hợp kim zirconi như ferosilico zirconi hoặc ferozirconi cũng sử dụng bột nhôm làm chất hoàn nguyên. Quá trình xảy ra với phản ứng chính sau:

ZrO2 4/3 Al = Zr 2/3 Al2O3

Một phần silic (trong quặng zircon) cũng bị hoàn nguyên cùng với lượng fero silic trong nguyên liệu sẽ tạo thành hợp kim ferosilico zircon.

Cấp hạt bột nhôm dùng cho sản xuất hợp kim fero

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ- Luyện kim đã tiến hành nghiên cứu quá trình chế tạo bột nhôm kim loại dùng cho sản xuất các hợp kim fero. Kết quả như sau:

1. Đã nghiên cứu phun bột nhôm kim loại cho sản xuất hợp kim fero trên thiết bị tự  chế tạo với thông số tối ưu:
- Áp suất không khí phun 300 kPa;
- Nhiệt độ nhôm lỏng 800 oC;
- Đường kính dòng nhôm lỏng 4 mm.
Bột nhôm thu được có các cấp hạt phù hợp với sản xuất hợp kim fero. Cấp hạt -1,5 mm khoảng 65%; cấp hạt 1,5÷ -3,0 mm khoảng 18 %.

2. Đã sử dụng bột nhôm để sản xuất thử fero titan và ferosilico zirconi. Kết quả đạt chất lượng tương đương mác FeTi-30 và FeSiZr- 30.

​