铝硅合金作为一种常见的铸造合金,具有流动性好、热导率高、力学性能好等优点,被广泛应用。电热法是目前很有前景的一种铝硅合金生产技术,不仅生产能耗低,还可以用低品位铝土矿和非铝土矿资源作为原料。内蒙古准格尔煤田产出大量高铝煤矸石,其氧化铝含量最高可达50%,为典型的高铝煤系固废资源,可以替代铝土矿作为电热法生产一次铝硅合金的原料。然而,以高铝煤系固废为原料生产的一次铝硅合金中铁含量较高,导致其不能直接用作铸造合金,而只能作为廉价的炼钢脱氧剂使用。因此,本文提出利用超重力分离技术对一次铝硅合金中铁相进行分离,既能有效降低合金中的铁含量,生产出满足工业要求的高价值铸造铝硅合金,同时也能低成本生产出工业硅,从而实现一次铝硅合金的高值化应用。基于高铝煤系固废生产的一次铝硅合金成分特点,配制了Al-42.5 wt.%Si-2.5wt.%Fe合金,研究了其结晶规律。结果表明,初晶硅颗粒的粒径会随温度的降低而变小,但颗粒数量会有所增加;初晶硅颗粒会随着结晶时间的增加而变大,直到生长到一定程度后停止;铁相颗粒的粒径会随着温度的降低而变大,会随着结晶时间的增加更加均匀分散于铝基体中。一次铝硅合金结晶规律的研究为后续的铁相分离实验奠定了理论基础。在合金结晶规律的认识基础上,对一次铝硅合金进行了超重力分步离心分离研究。首先对一次铝硅合金熔体进行超重力离心,使合金中的初晶硅析出后留在离心上层合金中,剩余熔体进入下层,实现初晶硅的初步分离。通过离心上层合金的产率与元素含量来研究各因素对初晶硅的分离效果。确定了最佳工艺条件:结晶温度为800℃、结晶时间为2 h、超重力系数为G=403、离心时间为7 min。在此条件下离心上层合金中铝铁含量有所降低,硅含量从42.5%提升至86.67%。其次是对离心下层合金熔体进行进一步离心分离,使合金中密度较大的铁相富集在合金底部,以达到除铁的目的。通过离心后合金各部分的组织形貌与铁含量来研究各因素对熔体的离心分离效果。确定了最佳的工艺条件:结晶温度为750℃、结晶时间为30 min、超重力系数为G=70。在此条件下离心后合金上半部分中铁元素含量低于0.7%,满足了铸造铝硅合金标准。为了进一步提升离心上层富硅合金的利用价值,使用酸溶法对离心上层合金进行提纯。研究结果表明,酸溶时间和固液比对铝铁溶出率影响较大,盐酸浓度及酸溶时间影响较小;当盐酸浓度10%、固液比1:5、酸溶时间3 h、酸溶温度60℃时,离心上层富硅合金中铝铁杂质溶出率均可达到94%以上,获得了满足国家标准的工业硅。在上述试配合金的分离研究基础上,对高铝煤矸石中试生产出的一次铝硅合金进行了分离提纯的实践应用。以内蒙古准格尔煤田产出的高铝煤矸石作为原料,利用电热法规模化生产了一次铝硅合金,利用前述研究得出的最佳工艺路线对一次铝硅合金进行铁相分离处理。结果表明:该工艺路线可以成功将一次铝硅合金中的铁相进行分离,得到满足国标要求的工业硅和铸造铝硅合金产品,从而实现了一次铝硅合金的高值化应用,具有较高的实际应用价值。