本實用新型屬于有價金屬回收及固體廢物資源化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金熔煉廢渣快速冷卻回收裝置。

背景技術(shù)：

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。目前鋁合金是應(yīng)用最多的合金。

鋁和鋁合金可以用各種不同的方法熔煉。常使用的是無芯感應(yīng)爐和槽式感應(yīng)爐、坩堝爐和反射式平爐（使用天然氣或燃料油燃燒）以及電阻爐和電熱輻射爐。鋁在熔液表面瞬時形成非常穩(wěn)定的氧化物。氧化的速度隨著溫度的升高和某些合金元素(如鎂和鈹)的存在而增加。而如果鋁熔液表面沒有受到于擾，那么在其表面形成的氧化物膜是自我限制的，任何紊流都會將氧化物膜攪和到大部分的熔液中，并產(chǎn)生新鮮的表面以有利于更多的氧化物形成。生成的氧化物膜和氧化物雜質(zhì)非常有害于鑄鋁件的性能，然而，在合金冶煉、熔化金屬的轉(zhuǎn)運或澆注和鑄型注滿的過程中都會引起紊流。鑄件的氧化膜則形成了極易失效的脆弱面，鑄鋁合金力學(xué)性能的不均勻性恰恰就是由于這些氧化膜的存在而引起的，如果沒有這些氧化膜．不均勻性就會減少，鑄件性能的重復(fù)性就會優(yōu)于鍛件，用X射線檢查時，這些氧化膜通常是不可見的，但必須做到事前預(yù)防而不要等事后發(fā)現(xiàn)時再去修補。在熔融狀態(tài)下，可以利用熔劑的覆蓋來控制氧化物。這些熔劑一般為氯化鎂鹽。它們漂浮在熔液的表而上，當(dāng)熔煉完成，進行澆注前，需要將熔液表面的漂浮液移除，這些移除的漂浮物會帶出一定量的合金熔液，冷卻后形成廢渣，簡稱鋁渣。

鋁渣基本組成及性質(zhì)基本組成:金屬鋁(占渣量的40~60%)，A12O3，F(xiàn)e/Si/Mg的氧化物及K/Na/Ca/Mg等的氯化物等；

基本性質(zhì):鋁渣的溫度較高，遇空氣可發(fā)生氧化反應(yīng)，在鋁渣冷卻的過程中，會造成大量的金屬因為氧化燒損而損耗，同時鋁渣對接觸物腐蝕性強(吸入危害健康)。

我國的鋁渣回收處理技術(shù)工藝起步較晚，設(shè)備和工藝較為落后，很多企業(yè)僅僅采用手工分揀冷卻后直接低價外賣，不但工作勞動強度大，污染嚴重，回收率低浪費大，且對工人的健康造成很多傷害。國外鋁渣處理技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展和完善，已形成了比較有代表性的技術(shù)設(shè)備。

MRM方法日本企業(yè)多數(shù)釆用MRM方法處理鋁渣。該工藝是把熱鋁渣直接送入帶有攪拌裝置的設(shè)備中，使鋁液沉積于設(shè)備底部，這時要加入能產(chǎn)生放熱反應(yīng)的熔劑，使渣保持所需溫度。剩下的鋁渣還可進一步進行篩選、粉碎、熔化回收鋁，為二次回收處理。

IGDC方法從熔爐中取出熱鋁渣，放入冷卻渣盤內(nèi)，通入氮氣防止金屬氧化。特點是氧化損耗少，操作環(huán)境好。缺點是渣量多時要使用多臺設(shè)備。金屬回收后的廢渣可進行二次回收。IGDC方法總金屬回收率相比MRM方法稍低。

AR0S方法將冷卻、破碎、篩選組合在一起，在低氧化氣氛中處理輸送渣部分要密封。滾筒中氧與熱渣中的金屬反應(yīng)將氧消耗掉后，就能維持低氧狀態(tài)。設(shè)備緊湊、適合處理渣量較少的情況。

SPM法是在熱鋁渣的上部施加壓力的方法。鋁的回收率在30%50%,與MRM方法相比稍低些。此方法優(yōu)點是操作環(huán)境好，回收鋁后的渣餅通過破碎后作為鋼鐵用造渣劑。

國內(nèi)代表性處理設(shè)備介紹

國內(nèi)近些年也很多先進的工藝設(shè)備得以應(yīng)用，較具代表性的有如下兩種： 1、壓渣機

壓渣機是一種IGDC技術(shù)改進的熱渣處理設(shè)備，其設(shè)計理念就是快速冷卻，從而減少金屬損耗，增加金屬回收量。工作原理：就是將熱的鋁渣進行強制冷卻和隔離空氣。通過將剛扒出的鋁渣扒入專用壓渣箱內(nèi)，及時壓制并強冷，加快渣中鋁液的凝固速度，同時阻止渣在熱空氣中繼續(xù)氧化，利用液體的收壓流動，部分鋁水會流入下層渣箱，殘余渣中的金屬回收率仍然較高，但需額外設(shè)備進行后續(xù)處理。

2、熱渣處理回收裝置

是一種在MRM技術(shù)改進的設(shè)備，其設(shè)計理念就是增加了冷卻、破碎、篩分組合，方便用戶最大限度的回收和處理鋁渣。工作原理：該線由鋁液回收機和冷卻破碎機組合而成，通過對熱態(tài)鋁渣進行碾壓、攪拌來分離出液態(tài)鋁液，再對分離完鋁液后的灰渣進行冷卻、破碎、 篩分，從而得到3種粒度的固體物質(zhì) 。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供一種節(jié)能環(huán)保、高效、簡便的一種鋁合金熔煉廢渣快速冷卻回收裝置，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種鋁合金熔煉廢渣快速冷卻回收裝置，包括惰性氣體保護系統(tǒng)、冷卻水套底座、密封蓋、內(nèi)桶、蒸汽導(dǎo)排管，加水管及控制閥；

所述所述惰性氣體保護系統(tǒng)，包括惰性氣體儲罐、連接軟管、減壓閥；所述惰性氣體儲罐通過減壓閥、連接軟管以及進氣閥與冷卻水套底座上的惰性氣體進氣口相連接；所述惰性氣體進氣口設(shè)置在冷卻水套底座的底部；

進一步的，所述惰性氣體儲罐上設(shè)有壓力表，（當(dāng)儲罐壓力低于0.15MPa時需更換，所用惰性氣體一般為氬氣）；

所述冷卻水套底座四周由雙層不銹鋼板焊接而成，雙層不銹鋼板中間使用時注入水；冷卻水套底座內(nèi)部形成空腔結(jié)構(gòu)，底部密封，頂部開口；

在冷卻水套底座頂部由上至下安裝有蒸汽導(dǎo)排管、加水管；在冷卻水套底座底部安裝有排水管并加裝閥門；

在冷卻水套底座頂部設(shè)置有開口槽，該開口槽使用時注入水或油脂等，用于密封；

進一步的，在冷卻水套底座頂部設(shè)置有叉車孔；

進一步的，冷卻水套底座頂部的開口槽寬5~10cm，深10~20cm；

所述密封蓋，由不銹鋼板焊接而成，與冷卻水套底座頂部開口大小互相適合；

所述密封蓋中心開有一個圓孔，在孔外沿焊接有兩個套筒，同時在套筒上部設(shè)置一個可以移除的小蓋，小蓋四周圍垂直焊接有不銹鋼邊沿，使用時，小蓋剛好可以嵌入套筒內(nèi)，同時套筒內(nèi)可以注入80%的水或油脂等，用于密封；

進一步的，所述密封蓋四周對稱設(shè)置4個掛環(huán)。

所述內(nèi)桶：由不銹鋼板焊接而成，其大小與冷卻水套底座內(nèi)部空腔相互適合，低于冷卻水套底座內(nèi)部空腔的高度；

進一步的，在所述冷卻水套底座和密封蓋上，可開孔焊接不銹鋼管以安裝測溫、測氧氣濃度的傳感器等；

進一步的，所用到的惰性氣體控制閥、自來水加水控制閥可更換成電磁閥，系統(tǒng)可用PLC控制系統(tǒng)控制。

本實用新型的工作原理為：在惰性氣體保護下，鋁合金熔煉熔液通過輻射將熱量傳遞給四周水套中的水，將水加熱變成蒸汽，通過水套上部的蒸汽導(dǎo)出管，導(dǎo)出室外或加以利用，從而實現(xiàn)對鋁合金熔煉廢渣的快速冷卻。

本實用新型的有益效果是：設(shè)備簡單、可靠、可實現(xiàn)快速冷卻、防止氧化。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是冷卻水套底座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是密封蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是內(nèi)桶的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)號說明： 1、冷卻水套底座內(nèi)部空腔；2、開口槽；3、蒸汽導(dǎo)排管；4、加水管；5、惰性氣體進氣口；6、排水管；7、水。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例進行詳細說明，如圖所示，一種鋁合金熔煉廢渣快速冷卻回收裝置，包括惰性氣體保護系統(tǒng)、冷卻水套底座、密封蓋、內(nèi)桶、蒸汽導(dǎo)排管3，加水管4及控制閥；

所述惰性氣體保護系統(tǒng)，由惰性氣體儲罐、連接軟管、減壓閥、進口管組成。惰性氣體儲罐帶壓力表，當(dāng)儲罐壓力低于0.15MPa時需更換，所用惰性氣體一般為氬氣；惰性氣體儲罐通過減壓閥、連接軟管以及進氣閥與冷卻水套底座上的惰性氣體進口5相連接；

所述冷卻水套底座，由若干不銹鋼板焊接而成，結(jié)構(gòu)如下：

1、內(nèi)部形成較大的內(nèi)部空腔，底部密封，頂部開口；

2、底部至頂部3/4位置在外壁設(shè)置密封的空腔，安裝頂部加水管，頂部蒸汽導(dǎo)排管以及底部排水管并加裝閥門；

3、頂部設(shè)置寬5~10cm，深10~20cm的開口槽2，使用時，該開口槽需注入80%的水或油脂等，用于密封；

4、底座頂部設(shè)置叉車孔；

5、整個冷卻水套底座外形可以任意形狀；

所述密封蓋，由若干不銹鋼板焊接而成，結(jié)構(gòu)如下：

1、密封蓋由一塊厚度1cm，形狀與冷卻水套底座頂部開口一致的不銹鋼板加工制作而成；

2、在上述不銹鋼板邊沿四周焊接上一圈厚度2mm的不銹鋼，其長度比冷卻水套底座頂部開口槽深長2cm；

3、在上述不銹鋼板中心開一個直徑15~20cm的圓孔，在此孔上焊接上同一規(guī)格的不銹鋼圓筒，厚度2mm，高3~4cm，在此不銹鋼圓筒外面再焊接一個直徑比此筒大4~5cm的不銹鋼圓筒，厚度，高度一致，使用時，兩圓筒間需注入80%的水或油脂等，用于密封；

4、密封蓋上部設(shè)置可以移除的小蓋，小蓋為圓形，下部焊接豎向不銹鋼，其位置正好可以嵌入兩圓筒間的空隙；

5、密封蓋對稱設(shè)置4個掛環(huán)。

所述內(nèi)桶：由若干不銹鋼板焊接而成，結(jié)構(gòu)如下：

1、所用不銹鋼厚度在5cm以上；

2、其形狀與冷卻水套底座內(nèi)部空腔1類似，比冷卻水套底座內(nèi)部空腔1矮2cm左右；

3、設(shè)置粗1cm的提手。

所述蒸汽導(dǎo)排管3為不銹鋼管，加水管為軟管，兩者長度視現(xiàn)場情況而定；

所述冷卻水套底座和密封蓋上適當(dāng)位置，可開孔焊接不銹鋼管以安裝測溫、測氧分壓的傳感器等；

所用到的惰性氣體控制閥、自來水加水控制閥可更換成電磁閥，系統(tǒng)可用PLC控制系統(tǒng)控制。

本實用新型的工作原理為：在惰性氣體保護下，鋁合金熔煉熔液通過輻射將熱量傳遞給四周水套中的水，將水加熱變成蒸汽，通過水套上部的蒸汽導(dǎo)出管，導(dǎo)出室外或加以利用，從而實現(xiàn)對鋁合金熔煉廢渣的快速冷卻。

其操作步驟為：

1、將水套中注入自來水至有水自溢出孔（自來水接口可當(dāng)溢出孔）流出為止，關(guān)閉所有的自來水接口閥門，檢查蒸汽導(dǎo)出管是否連通；

2、在冷卻水套底座頂部開口槽中注入80%的自來水；

3、將內(nèi)桶放入冷卻水套底座內(nèi)部空腔中心位置；

4、將密封蓋放在冷卻水套底座上部，其下部豎向不銹鋼板嵌入冷卻水套底座上部的開口槽中，將其上部小蓋拿開；

5、檢查惰性氣體儲罐壓力，壓力滿足要求的情況下，打開減壓閥和控制閥，向冷卻水套底座通入惰性氣體；

6、在密封蓋頂部開口點燃1根火柴，當(dāng)火柴熄滅后，再通惰性氣體1分鐘后，在密封蓋頂部兩圓筒間注入80%的水，蓋好小蓋，關(guān)掉通入惰性氣體控制閥；

7、當(dāng)需要向裝置內(nèi)傾倒鋁合金熔煉熔液時，先打開惰性氣體控制閥，向裝置內(nèi)通入惰性氣體，拿掉密封蓋頂部的小蓋，快速地將鋁合金熔煉熔液傾倒入裝置中，蓋好小蓋，關(guān)閉惰性氣體控制閥；

8、當(dāng)需要取出內(nèi)桶中已經(jīng)冷卻的廢渣時，先用行車等設(shè)備，吊起密封蓋放一邊，再吊出內(nèi)桶，將內(nèi)桶中的廢渣倒出即可。

以上是對本實用新型進行了示例性的描述，顯然本實用新型的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進將本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。