沈阳废铝回收分享再生铝的精炼除杂

分享再生铝的精炼除杂

  当金属熔化成分调整完毕后，接下来就是铝液的精炼工序。铝合金精炼的目的是经过采取除气、除杂措施后获得高清洁度的、低含气量的合金液。精炼有下列几种方法：

  加入氯化物（ZnCl2、MnCl2、AlCl3、C2Cl6、TiCl4等）；通气法（通入N2、Cl2或N2和Cl2混合物）；真空处理法；添加无毒精炼剂法；超声波处理。

  按其原理来说，精炼工序有两方面的功能：对溶解态的氢，主要依靠扩散作用使氢脱离铝液；对氧化物夹杂，主要通过加入熔剂或气泡等介质表面的吸附作用来去除。

（一）除气

  一般都是采用浮游法来除气，其原理是在铝液中通入某种不含氢的气体产生气泡，利用这些气泡在上浮过程中将溶解的氢带出铝液，逸入大气。为了得到较好的精炼效果，应使导入气体的铁管尽量压入熔池深处，铁管下端距离坩锅底部100mm～150mm，以使气泡上浮的行程加长，同时又不至于把沉于铝液底部的夹杂物搅起。

  通入气体时应使铁管在铝液内缓慢地横向移动，以使熔池各处均有气泡通过。尽量采用较低地通气压力和速度，因为这样形成的气泡较小，扩大了气泡的表面积，且由于气泡小，上浮速度也慢，因而能去除较多的夹杂和气体。

   同时，为保证良好的精炼效果，精炼温度的选择应适当，温度过高则生成的气泡较大而很快上浮，使精炼效果变差。温度过低时铝液的粘度较大，不利于铝液中的气体充分排出，同样也会降低精炼效果。

  用超声波处理铝液也能有效地除气。它的原理是通过向铝液中通入弹性波，在铝液内引起“空穴”现象，这样就破坏了铝液结构的连续性，产生了无数显微真空穴，溶于铝液中的氢就迅速地逸入这些空穴中成为气泡核心，继续长大后呈气泡状逸出铝液，从而达到精炼效果。

（二）除杂

  对于非金属夹杂，使用气体精炼方法能够有效去除，对于要求较高的材料还可以在浇注过程中采用过滤网的方法或使熔体通过熔融熔剂层进行机械过滤等来去除。

  对于金属杂质，一般的处理方法是化有害因素为有利因素。即通过合金化方法将其变为有益的第二相，以利于材料性能的发挥。如果一定要去除的，多数情况下是利用不同元素沸点差异进行高温低压选择性蒸馏，来达到除去金属杂质的目的。

  由含铝废料熔炼成的铝合金往往含有超标的金属元素，应尽量将其除去。可以采用选择性氧化，可将与氧亲和力比铝与氧亲和力大的各种金属杂质从熔体中除去。例如，镁、锌、钙、锆等元素，通过搅拌熔体而加快这些杂质元素的氧化，这些金属氧化物不溶于铝液中而进入渣中，这样就可以通过撇渣而将其从铝熔体中去除。

  还可以利用溶解度的差异的方法来除去合金中的金属杂质。例如将被杂质污染的铝合金与能很好溶解铝而不溶解杂质的金属共熔，然后用过滤的方法分离出铝合金液体，再用真空蒸馏法将加入的金属除去。通常用加入镁、锌、汞来除去铝中的铁、硅和其他杂质，然后用真空蒸馏法脱除这些加入的金属。

  例如将被杂质污染的铝合金与30%的镁共熔后，在近于共晶温度下将合金静置一段时间，滤去含铁和硅的初析出晶相，再在850℃下真空脱镁，此时蒸气压高的杂质如锌、铅等也与镁一起脱除，除镁后的纯净铝合金即可铸锭。

  为了进一步提高铝合金液质量，或者某些牌号铝合金要求严格控制含氢量及夹杂物时，可采用联合精炼法，即同时使用两种精炼方法。比如氯盐-过滤联合精炼，吹氩-熔剂联合精炼等方法都能获得比单一精炼更好的效果。

（三）组织控制与变质处理

1、亚共晶和共晶型铝硅合金的变质处理

  铝硅合金共晶体中的硅相在自发生长条件下会长成片状，甚至出现粗大的多角形板状硅相，这些形态的硅相将严重的割裂Al基体，在Si相的尖端和棱角处引起应力集中，合金容易沿晶粒的边界处，或者板状Si本身开裂而形成裂纹，使合金变脆，机械性能特别是延伸率显著降低，切削加工功能也不好。为了改变硅的存在状态，提高合金的力学性能，长期以来一直采用变质处理技术。

2、变质元素

  对共晶硅有变质效果的元素有：钠（Na），锶（Sr），硫（S），镧（La），铈（Ce），锑（Sb），碲（Te）等。目前研究主要集中在钠，锶，稀土等几种变质剂上。

（1）钠变质（Na）

钠是最早而最有效的共晶硅变质元素，加入方式有金属钠，钠盐及碳酸钠三种。

  金属钠最初采用的变质剂是金属钠，钠的变质效果最佳，可以有效的细化共晶组织，加入较小的量（约0.005%～0.01%），即可把共晶硅相从针状变质成为完全均匀的纤维状。但采用金属Na变质存在一些缺点，首先变质温度为740℃，已接近钠的沸点（892℃），因此铝液容易沸腾，产生飞溅，促使铝液氧化吸气，操作不安全。其次，钠比重小（0.97），变质时富集在铝液表面层，使上层铝液变质过度，底部则变质不足，变质效果极不稳定。同时，钠极易与水气反应生成氢气，增加铝液的含气量。钠化学性质非常活泼，在空气中极易和氧气等反应，一般要浸泡在煤油中保存，在使用前必须除去煤油，这也是一件难度很大的事情，但不除去又会给铝液中带入气体和夹杂。

  钠盐。生产中一般应用的变质剂是含NaF等卤盐的混合物，利用钠盐和铝反应生成钠而起变质作用。但这些钠盐极易带入水气，会增大合金吸气氧化倾向，同时这些钠盐对环境具有腐蚀作用，对身体健康有损害。

  碳酸钠。以碳酸钠为主的变质剂是应克服采用上述钠盐变质的环保问题而开发的无公害变质剂。也即利用碳酸钠和铝、镁在高温下反应，生成钠而起到变质作用，此反应过程和反应产物都是无毒的。同样，这类无公害变质剂也存在着吸水而增加铝合金吸气氧化倾向的问题。

  采用钠变质还有一个不容忽视的缺点，就是变质效果维持时间短，是一种非长效变质剂。钠盐变质剂的有效期只有30min～60min，超过此时间，变质效果自行消失，温度愈高，失效愈快。因此，要求变质过的铝液必须在短时间内用掉，重熔时，必须重新变质。而且，精确控制钠变质的过程是比较困难的，所以目前钠变质正逐渐被一些长效变质方法所取代。