廢鋁重?zé)捜コs質(zhì)的方法

1、除鐵技術(shù)鐵是再生鋁生產(chǎn)中常見雜志，對(duì)鋁及鋁合金的質(zhì)量及性能產(chǎn)生極不利的影響。因此，除在對(duì)廢鋁經(jīng)過預(yù)處理除鐵外，在熔煉過程中要盡量清除夾雜的鐵，防止其微溶于鋁和鋁合金熔體中。一般采用以下幾種方法除掉鐵夾雜物。1.1加錳除鐵法錳在鋁合金溶體中能有效的形成高熔點(diǎn)的富鐵相化合物并沉積在爐底，從而達(dá)到除鐵的目的，其發(fā)生的反應(yīng)如下：Al9Fe2Si2+Mn→AlSiMnFe除去1kg的鐵的用錳量為6.7-8.3kg，而且能使殘留的粗大片狀、既硬又脆的Al9Fe2Si2相轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺畹腁lSiMnFe相，從而削弱鐵的有害作用。但加錳除鐵法會(huì)使鋁合金的含錳量增加，對(duì)錳含量有限制的鋁合金不宜采用，并且加錳除鐵法的成本較高。1.2加鈹除鐵法鈹在鋁合金熔體中與Al9Fe2Si2相發(fā)生反應(yīng)，從而降低鐵的有害影響，其發(fā)生的反應(yīng)如下：Al9Fe2Si2+Be→Al5BeFeSi在鋁及鋁合金熔體中加入0.05%—0.1%的鈹，可促使粗大片狀的Al9Fe2Si2相轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)狀的Al5BeFeSi，明顯消除鋁合金的脆性。但鈹?shù)膬r(jià)格較高，且鈹蒸汽有毒，對(duì)人體有傷害，對(duì)工作環(huán)境造成污染，因此加鈹除鐵法應(yīng)慎用。1.3沉降除鐵法沉降除鐵法是利用Mn、Cr、Ni、Zr四種物質(zhì)配制的多元中間合金的綜合作用，與鋁合金熔體中粗大的富鐵化合物發(fā)生作用，形成新的多元富鐵化合物。多元富鐵化合物隨著溫度的降低逐步長大，當(dāng)長大到足以克服沉降阻力后，就會(huì)產(chǎn)生沉降，從而除去鐵。當(dāng)Mn、Cr、Ni、Zr四中物質(zhì)的用量分別為2.0%、0.8%、1.2%和0.6%時(shí)，經(jīng)過沉降除鐵法處理的鋁及鋁合金熔體中含鐵量可以由1%降至0.2%。錳在沉降除鐵法中起主要除鐵作用，鉻雖然在除鐵作用上不及錳，但其抗氧化燒損的性能較好，加入鎳的主要目的是降低錳、鉻殘留所產(chǎn)生的脆性，加入鋯除了能起除鐵的作用之外，還兼有細(xì)化晶粒的作用。1.4過濾除鐵法過濾除鐵法是利用鋁合金熔體中的富鐵相雜質(zhì)在較低的溫度和較長的保溫時(shí)間下發(fā)生偏聚的原理，采用機(jī)械過濾的方法將聚集長大的富鐵相物質(zhì)除去。過濾除鐵法一般在熔體澆注時(shí)進(jìn)行，它不但可以除去大塊的富鐵相物質(zhì)，同事能夠除去鋁及鋁合金熔體中的其他尺寸較大的夾雜物，過濾除鐵法通常采用泡沫陶瓷過濾板。1.5熔煉直接除鐵法熔煉直接除鐵法因使用成本低，操作簡單易行，在再生鋁行業(yè)取得了廣泛的應(yīng)用，其方法簡述如下：（1）嚴(yán)格控制熔煉溫度，利用鋁及鐵熔點(diǎn)的不同，將鋁熔化，鐵等高熔點(diǎn)金屬雜質(zhì)沉降爐底，從而將鐵除去，傾斜式回轉(zhuǎn)爐可較高效地對(duì)各種廢雜鋁進(jìn)行處理的熔煉爐。（2）在熔煉時(shí)，要在每次攪拌前將鐵雜物扒出，扒渣時(shí)將混于鋁渣中的鐵帶出。（3）根據(jù)選用的熔煉設(shè)備和技術(shù)的實(shí)際情況，原則上每熔煉一批鋁廢料，應(yīng)扒出沉淀于爐底的渣和鐵。（4）當(dāng)再生鋁企業(yè)采用熔煉爐—保溫爐生產(chǎn)時(shí)，每爐熔化后，派出爐內(nèi)的鋁液，在熱狀態(tài)下將鐵扒除。（5）采用快速熔煉，低溫出鋁。熔煉時(shí)，再生鋁廢料在溶劑的保護(hù)下，進(jìn)行快速熔煉，整個(gè)熔化過程約2—3h。當(dāng)再生鋁廢料熔化后，熔體此時(shí)的溫度約650℃。在此溫度下鐵在鋁及鋁合金熔體中的溶解度極小，此時(shí)出爐，再生鋁廢料中夾雜的鐵留在爐渣內(nèi)，隨爐渣一起清楚。2、除鎂技術(shù)鎂也是再生鋁生產(chǎn)中常見的一種雜質(zhì)，通常采用如下幾種方法除去廢鋁熔體中的鎂。2.1氧化除鎂法氧化除鎂法是利用鎂與氧的親和力比其他金屬大的原理，在熔煉過程中鎂首先與氧氣發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，其氧化物不溶于鋁及鋁合金熔體而上浮，然后從鋁及鋁合金熔體表面撇去。為加速鎂的氧化過程，可采用工具對(duì)鋁及鋁合金熔體進(jìn)行攪拌。氧化法除鎂的效果，隨攪拌時(shí)間的延長而提高，但該法在除鎂的同時(shí)，也造成了鋁、硅等元素的燃燒氧化損失，一般情況下不宜采用。2.2氯化除鎂法再生鋁熔體除鎂常用氯氣作為氧化劑與熔體中的鎂等活潑金屬發(fā)生氯化反應(yīng)，生成氯化物。因鎂對(duì)氯氣親和力比鋁大，當(dāng)氯氣通入鋁及鋁合金熔體時(shí)，發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：Mg+Cl2==MgCl22Al+3Cl2==2AlCl33Mg+2AlCl3==3MgCl2+2Al所產(chǎn)生的氯化鎂溶于溶劑層中，鎂和氯氣反應(yīng)放出大量熱，使鋁及鋁合金熔體加熱。氯化除鎂法的除鎂效果比較明顯，可使鋁及鋁合金熔體中的鎂含量降至0.3%—0.4%，而且操作方便，同時(shí)兼有除氣、除渣的作用，但氯氣是劇毒物質(zhì)，對(duì)人體健康和環(huán)境的損害較大，且經(jīng)氯氣除鎂后的鋁及鋁合金熔體晶粒粗大，力學(xué)性能降低。2.3氯氣鹽除鎂法再生鋁熔體除鎂常用的氯鹽多為氯化鋁。該法利用一定壓力的氮?dú)鈱⒙然X噴入鋁及鋁合金熔體中，使氯化鋁與鎂發(fā)生如下反應(yīng)：2AlCl3+3Mg==3MgCl2+Al按照此法，氯氣不逸入大氣，未反應(yīng)的氯化鋁被上面的氯化鈉、氯化鉀溶劑所吸收，該法可將鋁及鋁合金熔體的鎂含降低0.1—0.2%。2.4冰晶石除鎂法冰晶石與鎂反應(yīng)，生成不溶于鋁及鋁合金熔體中的化合物而將鎂去除。冰晶石相對(duì)廉價(jià)易得而使冰晶石除鎂法在再生鋁工業(yè)得到了較廣泛應(yīng)用。冰晶石與鎂在鋁及鋁合金熔體中發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：3Na3AlF6+3Mg==2Al+6NaF+3MgF2冰晶石的理論耗量為6kg/kg—Mg，實(shí)際用量為理論耗量的1.5—2倍，反應(yīng)溫度為850—900℃，可將鎂含量降到0.05%。為了降低冰晶石除鎂的溫度，將含40%NaCl、20%KCl的冰晶石撒在熔體表面上。3、除鋅、鉛等的技術(shù)鋁及鋁合金熔體中除鋅可選用氯化除鋅法。該法是利用鋅對(duì)氧親和力比鋁大的原理，在熔煉過程中采用工具對(duì)鋁及鋁合金熔體進(jìn)行攪拌，促使鋅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到除鋅的目的，但改法除鋅的效果非常有限，且在除鋅的過程易造成鋁及其他元素的氧化燒損，還會(huì)使鋁及鋁合金熔體吸氣，產(chǎn)生大量的夾雜，一般不推薦采用氧化除鋅法。鋁及鋁合金熔體中鋅、鉛等重金屬雜質(zhì)的去除采用沉降法。沉降法是延長鋁及鋁合金熔體的靜置時(shí)間，利用鋅、鉛密度較大的原理，使熔煉時(shí)鋅、鉛可沉入爐底；放流時(shí)穩(wěn)定液流，可使鋅、鉛等重金屬首先流出并附著在最先澆注的幾塊鑄錠的下面，這幾塊鑄錠挑選出另外處理即可。去除非鋁金屬夾雜物也可采用溶析結(jié)晶法。這種方法是根據(jù)冷卻時(shí)非鋁金屬夾雜物在鋁液中的溶解度變化的原理精煉鋁及鋁合金熔體。但溶析結(jié)晶法使用成本較高，操作復(fù)雜，大規(guī)模的再生鋁工業(yè)很少使用。無論采用哪一種方法去除鋁及鋁合金熔體中的非鋁金屬夾雜物，都會(huì)增加再生鋁的生產(chǎn)成本。提高鋁及鋁合金廢料的直接利用率，充分合理利用鋁及鋁合金廢料中得有價(jià)值元素，選用前述的先進(jìn)高效的預(yù)處理工藝對(duì)再生鋁生產(chǎn)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。4、除鈉、鉀、氫、鈣等的技術(shù)國外開發(fā)了“LARS”熔體在線技術(shù)，可以生產(chǎn)高純潔度要求的航天航空用優(yōu)質(zhì)鋁合金鋁錠，該技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位，其重要特性有：（1）除氣率高，使用該裝備可使熔體在線氫含量由0.39mL/100×10-6降低到0.1mL/1