專利名稱：一種廢鋁高效再生鑄造鋁合金的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于有色金屬冶煉技術領域，具體涉及一種工藝簡單、廢鋁適應性強、鋁合金質量穩(wěn)定、成本低、鋁回收率高的廢鋁高效再生鑄造鋁合金的方法。
背景技術：
鋁及鋁合金密度小、比強度高、耐腐蝕性、抗氧化性、導電和熱性僅次于銀和銅，且加工性好，無毒，還有良好的低溫反射性能，無磁性，不起火花，表面光澤美觀，能表面涂飾等多種特殊性能。被廣泛應用于建筑、運輸、國防、包裝等行業(yè)和日常生活領域。我國是鋁制品的生產和消費大國，然而，我國的鋁土礦資源卻很匱乏，目前鋁土礦可開采年限不足30年。因此，不斷擴大的市場需求與相對貧乏的鋁礦資源已成為我國鋁業(yè)未來發(fā)展的瓶頸環(huán)節(jié)，這一矛盾促進了中國再生鋁工業(yè)的迅速發(fā)展。采用廢鋁生產高品質再生鋁，是我國鋁工業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。鋁硅系合金為共晶成份，具有很小的結晶溫度間隔(硅凝固潛熱為393卡/g，鋁僅為94卡/g)和較大比熱(約0.2卡/g°C )，線收縮系數約為鋁的1/3-1/4，Al-Si共晶體在其凝固點附近有良好的塑性，因此有良好的鑄造性能。其中，Si具有流動性好，改善充型能力，在結晶過程中散發(fā)出大量熱；幾乎不收縮，減少了合金收縮率減少縮孔、縮松及熱裂傾向，提高氣密性；在變質后提高強度，有耐磨性和抗腐蝕性。Fe含量高時形成β相(Al9Fe2Si)和Al8FeMg3-Sif^，鐵相脆而硬，以粗大的針狀穿過晶粒，大大削弱基體，降低合金抗拉強度和延伸率，降低流動性，不利充型，降低抗腐蝕性能，但能改善粘模。目前我國尚沒有形成比較完善的廢鋁回收系統(tǒng)，廢鋁的回收處理較為原始，管理比較混亂，不同品質、不同類型的廢舊金屬材料相互混雜的現(xiàn)象十分普遍。而廣大規(guī)模以下的再生鋁生產企業(yè)不經篩選的熔煉，使再生鋁成分變的極為混雜，污染嚴重，大大降低了再生鋁的利用價值；也有采用 人工分揀雜質，但不能很好的杜絕有害成分鐵的混入，造成再生鋁含鐵量過高，再生鋁抗拉強度和延伸率過低、流動性差，難以達到鑄造鋁合金的技術要求。由于廢鋁的來源和組成非常復雜，因此必須采用合理的技術才能使之獲得有效的處理。鋁合金產品的質量主要取決于熔煉與鑄造環(huán)節(jié)，而除氫、除雜是熔鑄工序的關鍵。我國在過去的幾十年間，相繼引進SNIF、MINT、ALPUR、RDU等國外先進的鋁熔體在線凈化技術，也自主研制了 DDF等技術，在一定程度上提高了我國鋁熔體的精煉水平。但由于引進的先進技術和自主研制的DDF技術對前處理要求較高，對廢鋁的適應能力較弱，而且投資巨大、工藝復雜、成本高，難以適應我國廢鋁再生行業(yè)規(guī)模小、廢鋁來源復雜的現(xiàn)實，是造成大部分廢鋁再生企業(yè)仍然采用原始的冶煉方法，既容易污染環(huán)境，且廢鋁回收率低、再生鋁質量較差、冶煉能耗較高現(xiàn)狀的主要原因。隨著國家對不可再生資源循環(huán)利用的重視，廢鋁的高效再生利用將會是研究和投資的熱點。為此，研制開發(fā)一種工藝簡單、廢鋁適應性強、鋁合金質量穩(wěn)定、成本低、鋁回收率聞的廢招聞效再生鑄造招合金的方法顯得非常有意義，也是解決現(xiàn)有技術難題的關鍵。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、廢鋁適應性強、鋁合金質量穩(wěn)定、成本低、鋁回收率高的廢鋁高效再生鑄造鋁合金的方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:包括篩選、熔煉、合金調配、澆注工序，具體包括:
A、篩選:去除廢鋁中的雜質和水分；
B、熔煉:將經篩選后的廢鋁裝爐后熔解并攪拌，去除熔渣；
C、合金調配:在去雜后的廢鋁溶液溫度達680 740°C時，加入重量百分比為9 11%的Si和0.8 1.1%的Fe，攪拌均勻后保溫并去除爐渣；
D、澆注:經去渣后的鋁液澆注入鑄模得到鑄造鋁合金錠或鋁合金鑄件。本發(fā)明通過前期篩選去除廢鋁中的雜質和水分，特別是采用磁選去除鐵質雜質，能有效降低和控制最終鑄造鋁合金的鐵質含量，既有利于提高鑄造鋁合金的延伸性和流動性，又能改善鑄造粘模特性；而且前期篩選還能增強再生工藝對廢鋁的適應能力，也能夠通過控制廢鋁水分，顯著降低成品的有害成分氫。通過合金調配中增加容易氧化燒損的Si，達到保持成品Si的合理含量；另外，合金調配中增加Fe，除保證成品具有良好的脫模性能外，也能在可控范圍內提高成品強度，特別是提高合金的高溫強度；而且，常規(guī)冶煉時Fe以粗大針片狀β相存在，并在精細的氧化鋁夾雜物上生核，會對基體會產生割裂作用，極易產生應力集中，從而降低合金的力學性能，大大降低其伸長率，本發(fā)明進一步在澆注前使富含鐵的鋁合金熔體在1000°C左右條件下過熱并保溫，而在充分過熱條件下，這種精細氧化鋁是不存在的，所以能顯著地減少有害富鐵相的形核，從而在保證Fe相有益效果的同時，能有效的降低Fe相的有害作用。通過前期篩選和后期合金調整，以及進一步的溶劑去雜、除氫和高溫過熱，能夠有效保證成品的質量穩(wěn)定性，又能提高成品的強度，而且整體工藝相對簡單、成本低；通過 可控的冶煉工藝，能夠降低鋁的燒損，從而提高鋁的回收率。


圖1為本發(fā)明方法典型工藝流程框圖。圖中:100-篩選，110-分選，120-磁選，130-脫水除油，200-熔煉，300-溶劑脫雜，400-合金調配，410-過熱保溫，420-隨爐降溫，500-澆注。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護范圍。如附圖1所示，本發(fā)明包括篩選、熔煉、合金調配、澆注工序，具體包括:
A、篩選:去除廢鋁中的雜質和水分；
B、熔煉:將經篩選后的廢鋁裝爐后熔解并攪拌，去除熔渣；
C、合金調配:在去雜后的廢鋁溶液溫度達680 740°C時，加入重量百分比為9 11%的Si和0.8 1.1%的Fe，攪拌均勻后保溫并去除爐渣；
D、澆注:經去渣后的鋁液澆注入鑄模得到鑄造鋁合金錠或鋁合金鑄件。所述篩選工序中去除廢鋁的雜質是將廢鋁磁選去除鐵質，磁選和/或手工分揀去除其它雜質。所述篩選工序中經去除雜質后的廢鋁在200 400°C下脫水除油。所述廢鋁為鋁屑，所述鋁屑篩選后壓成塊狀或餅狀。所述熔煉工序后和合金調配工序前還包括添加溶劑的步驟，所述添加溶劑的步驟是向經除渣后的鋁溶液中添加鋁液重量百分比為0.3 0.6%的堿金屬和/或堿金屬鹵素鹽類的混合物。所述溶劑為NaCl和KCl的共晶混合物，或NaCl、KCl和氟鹽的混合物。所述NaCl和KCl的共晶混合物為質量百分百為45%的NaCl和55%的KCl的混合物。所述NaCl、KC1和氟鹽的混合物為在NaCl和KCl的共晶混合物中加入1.5%的CaF2或 3 5% 的 Na3AlF615 所述溶劑包括質量百分百為6 8%的C和34 42%的NaN03、23 28%的NaCl、26 32%的耐火磚碎屑，各組分質量百分比之和不大于100%。

所述合金調配工序中的保溫為經去粗爐渣后的鋁液繼續(xù)升溫至950 1050°C后保溫0.5 1.5h。所述鋁液保溫后隨爐冷卻至720 760°C后去除爐渣并出爐。作為優(yōu)選，所述升溫和/或保溫和/或隨爐冷卻過程中保持鋁液表層靜止，防止水汽和空氣中的H2進入鋁液。所述澆注工序中的鑄模澆注前加熱至130 180°C。所述攪拌為機械攪拌、電磁攪拌或永磁攪拌。實施例1
取500kg回收鋁屑，人工分揀去除雜物，經電磁篩選去除鐵屑，再經200°C烘烤IOmin后出爐，壓制得到預制鋁塊；將預制鋁屑加入圓形頂開蓋熔鋁爐中加熱熔解并采用機械攪拌均勻，去除表層未熔雜質和浮渣；然后加入1.35kg的NaCl和1.65kg的KCl共晶混合物作為溶劑；待溶劑全部融化后，加熱鋁液溫度達680°C時，加入50kg的Si和4.5kg的Fe，采用電磁攪拌使其均勻熔入鋁液后，繼續(xù)靜止加熱鋁液至1000°C，靜止保溫Ih后隨爐靜止冷卻至鋁液溫度為740°C時去除漂浮爐渣；鋁液出爐澆注入鋁錠鑄模，得到再生鑄造鋁合金錠。實施例2
取300kg回收鋁屑和900kg回收雜鋁塊，人工分揀去除雜物，分別經電磁篩選去除鐵屑，再經300°C烘烤6min后出爐，鋁屑壓制得到預制鋁塊；將預制鋁屑和雜鋁塊交替放入反射爐中加熱熔解并采用永磁攪拌均勻，去除表層未熔雜質和浮渣；然后加入1.6kg的NaCl、
1.85kg的KC1、0.15kg的Na3AlF6混合物作為溶劑；待溶劑全部融化后，加熱鋁液溫度達740°C時，加入108kg的Si和13kg的Fe，采用電磁攪拌使其均勻熔入鋁液后，繼續(xù)靜止加熱鋁液至950°C，靜止保溫1.5h后隨爐靜止冷卻至鋁液溫度為720°C時去除漂浮爐渣；鋁液出爐澆注入預熱溫度為150°C鋁鑄模，去模后得到鋁合金鑄件。實施例3
取800kg回收雜鋁，經機械破碎后人工分揀去除雜物，并經電磁篩選去除鐵屑，再經250°C烘烤12min后出爐；將預制雜鋁加入反射爐中加熱熔解并采用電磁攪拌均勻，去除表層未熔雜質和浮禮:;然后加入0.3kg的石墨、1.5kg的NaNO3Ukg的NaCl和1.2kg的耐火磚碎屑混合物作為溶劑；待溶劑全部融化后，加熱鋁液溫度達700°C時，加入80kg的Si和6.4kg的Fe，采用電磁攪拌使其均勻熔入鋁液后，繼續(xù)靜止加熱鋁液至1030°C，靜止保溫0.8h后隨爐靜止冷卻至鋁液溫度為760°C時去除漂浮爐渣；鋁液出爐澆注入預熱溫度為130°C鋁鑄模，去模后得到鋁合金鑄件。實施例4
取600kg回收雜鋁，經拆解、機械破碎后人工分揀去除雜物，并經永磁篩選去除鐵屑，再經350°C烘烤5min后出爐；將預制雜鋁加入坩堝中加熱熔解并采用機械攪拌均勻，去除表層未熔雜質和浮洛；然后加入0.15kg的石墨、Ikg的NaN03、0.55kg的NaCl、0.63kg的耐火磚碎屑及余量的六氯乙烷混合物作為溶劑；待溶劑全部融化后，加熱鋁液溫度達720°C時，加入66kg的Si和6kg的Fe，采用電磁攪拌使其均勻熔入鋁液后，繼續(xù)靜止加熱鋁液至970°C，靜止保溫1.2h后隨爐靜止冷卻至鋁液溫度為750°C時去除漂浮爐渣；鋁液出爐澆注入預熱溫度為180°C鋁鑄模，去模后得到鋁合金鑄件。實施例5
取2000kg回收雜鋁，經拆解、機械破碎后人工分揀去除雜物，并經永磁篩選去除鐵屑，再經400°C烘烤5min后出爐；將預制雜鋁加入矩形熔鋁爐中加熱熔解并采用電磁攪拌均勻，去除表層未熔雜質和浮渣；然后加入2.6kg的NaCl、3.3kg的KC1、0.1kg的CaF2混合物作為溶劑；待溶劑全部融化后，加熱鋁液溫度達690°C時，加入180kg的Si和16kg的Fe，采用電磁攪拌使其均勻熔入鋁液后，繼續(xù)靜止加熱鋁液至1050°C，靜止保溫0.5h后隨爐靜止冷卻至鋁液溫度為730°C時去除漂浮爐渣；鋁液出爐澆注入鋁錠鑄模，得到再生鑄造鋁合金錠。實施例6
取1500kg回收雜鋁，經拆解、機械破碎后人工分揀去除雜物，并經永磁篩選去除鐵屑，再經300°C烘烤Smin后出爐；將預制`雜鋁加入坩堝中加熱熔解并采用電磁攪拌均勻，去除表層未熔雜質和浮洛；然后加入0.5kg的石墨、2.6kg的NaN03、2.1kg的NaCl、2.3kg的耐火磚碎屑混合物作為溶劑；待溶劑全部融化后，加熱鋁液溫度達710°C時，加入165kg的Si和13kg的Fe，采用電磁攪拌使其均勻熔入鋁液后，繼續(xù)靜止加熱鋁液至980°C，靜止保溫1.1h后隨爐靜止冷卻至鋁液溫度為740°C時去除漂浮爐渣；鋁液出爐澆注入鋁錠鑄模，得到再生鑄造招合金錠。
權利要求
1.一種廢鋁高效再生鑄造鋁合金的方法，其特征在于包括篩選、熔煉、合金調配、澆注工序，具體包括: A、篩選:去除廢鋁中的雜質和水分； B、熔煉:將經篩選后的廢鋁裝爐后熔解并攪拌，去除熔渣； C、合金調配:在去雜后的廢鋁溶液溫度達680 740°C時，加入重量百分比為9 11%的Si和0.8 1.1%的Fe，攪拌均勻后保溫并去除爐渣； D、澆注:經去渣后的鋁液澆注入鑄模得到鑄造鋁合金錠或鋁合金鑄件。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述篩選工序中去除廢鋁的雜質是將廢鋁磁選去除鐵質，磁選和/或手工分揀去除其它雜質。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述篩選工序中經去除雜質后的廢鋁在200 400°C下脫水除油。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述熔煉工序后和合金調配工序前還包括添加溶劑的步驟，所述添加溶劑的步驟是向經除渣后的鋁溶液中添加鋁液重量百分比為0.3 0.6%的堿金屬和/或堿金屬 齒素鹽類的混合物。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述溶劑為NaCl和KCl的共晶混合物，或NaCUKCl和氟鹽的混合物。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述NaCl和KCl的共晶混合物為質量百分百為45%的NaCl和55%的KCl的混合物。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述NaCl、KCl和氟鹽的混合物為在NaCl和KCl的共晶混合物中加入1.5%的CaF2或3 5%的Na3AlF60
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述合金調配工序中的保溫為經去粗爐渣后的鋁液繼續(xù)升溫至950 1050°C后保溫0.5 1.5h。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于所述鋁液保溫后隨爐冷卻至720 760V后去除爐渣并出爐。
10.根據權利要求1、4或8所述的方法，其特征在于所述攪拌為機械攪拌、電磁攪拌或永磁攪拌。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢鋁高效再生鑄造鋁合金的方法，包括篩選、熔煉、合金調配、澆注工序，具體包括篩選去除廢鋁中的雜質和水分；熔煉將經篩選后的廢鋁裝爐后熔解并攪拌，去除熔渣；合金調配在去雜后的廢鋁溶液溫度達680～740℃時，加入重量百分比為9～11%的Si和0.8～1.1%的Fe，攪拌均勻后保溫并去除爐渣；澆注經去渣后的鋁液澆注入鑄模得到鑄造鋁合金錠或鋁合金鑄件。本發(fā)明通過廢鋁的篩選和合金調配，使廢鋁達到鑄造鋁合金的技術要求，具有工藝簡單、廢鋁適應性強、鋁合金質量穩(wěn)定、成本低、鋁回收率高的優(yōu)點。
文檔編號C22C21/00GK103205586SQ20131016877
公開日2013年7月17日 申請日期2013年5月9日 優(yōu)先權日2013年5月9日
發(fā)明者方春富 申請人:云南奧凱科技開發(fā)有限責任公司