科创中国

行业领域

新材料技术,高技术服务业,新能源及节能技术

需求背景

目前已有的铝硅铁合金的生产方法有两种，即掺兑法和电热还原法。掺兑法是将电解生成的金属铝与电热法生产的工业硅铁熔融掺兑制得。但这种方法生产流程长，工艺复杂，生产成本高，耗能大，对环境影响大。电热还原法是以铝硅酸盐矿物为原料，以碳质材料为还原剂，经过电弧炉还原熔炼制备合金。该方法能够缩短工艺流程，降低生产成本。但电热还原法的原料主要为铝土矿、高岭石等含铝硅酸盐矿物，其生产受我国矿石资源的分布、储量、矿石特性等的影响。目前，我国铝土矿资源短缺，矿石资源紧缺不仅会增加生产成本，而且直接影响生产进行。因此，积极开拓非传统铝矿物生产铝硅铁合金，对于促进铝工业可持续发展具有十分重要的社会经济意义。

粉煤灰是大宗工业固体废物，由于不能完全利用，我国每年有大量的粉煤灰堆存。在对粉煤灰利用相关的法律法规和政策文件、利用技术进行梳理的基础上，对粉煤灰的利用现状进行了分析。我国粉煤灰的利用率近年没有发生太大变化，在75%左右，利用方式以水泥、混凝土和建材深加工产品为主，筑路、回填等其他利用途径较少。近年来，建设美丽中国是新时代中国特色社会主义建设的重要组成部分，粉煤灰的综合利用显得尤为重要。当前粉煤灰的利用现状如下：建筑材料的应用。将粉煤灰制作成建筑材料，包括水泥、混凝土、烧结砖、砌块等。这部分利用量占总利用量的比例为80%～90%。因其制备的材料质量高、成本低、用量大，因而这种方式在建材工业方面得到广泛的应用。农业方面的应用。粉煤灰在农业方面的应用主要是通过改善土壤的理化性质，对黏质、酸性土壤进行改良。研究发现，未改良的对比田亩产248 kg，加了3 t粉煤灰基改良材料的稻田，亩产高达*** kg，比没有改良的稻田的亩产（248 kg）增加了近2倍。化工领域的应用。粉煤灰中含有硅、铝、铁、碳、镓、锗等多种有用元素，利用粉煤灰为原料提取有价元素是实现粉煤灰高附加值利用的重要途径。特别是在如今碳达峰、碳中和的背景下，对粉煤灰进行综合利用是实现工业化是未来该领域发展的趋势。

需解决的主要技术难题

现有技术中，从粉煤灰制得的铝硅铁合金中铁含量较高，常以脆性的富铁金属间化合物形式存在，使其不能作为价值较高的铸造用硅铝合金使用，而主要作为炼钢脱氧剂被广泛应用于炼钢厂。但由于炼钢脱氧剂用量有限，且价格较低，从而制约了铝硅铁合金的应用市场。

期望实现的主要技术目标

研究粉煤灰制备铝硅铁合金并分级提纯的技术：

1、开发一种粉煤灰制备铝硅铁合金制备方法；

2、申报专利3项；

3、发表论文3篇。

需求解析

解析单位：“科创中国”双碳支撑产业科技服务团（中国化学会） 解析时间：2022-11-13

焦斌

中科院化学所，中国化学会产学研合作与促进工作委员会

常务副主任

综合评价

需求清晰，企业诉求合理。

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解析单位：“科创中国”煤炭清洁高效利用产业服务团（中国煤炭学会） 解析时间：2022-11-07

熊楚安13796058465 化工与环境学院院长 黑龙江科技大学

黑龙江科技大学

化工与环境学院院长

综合评价

技术需求描述比较清晰，需要进一步明确以下几点： （1）需要明确公司装备及生产工艺，不同的装备及生产工艺决定了新技术的应用及投入成本； （2）需明确成本控制要求，成本控制直接决定产品利润空间。

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处理进度