一種泡沫鎂的回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于泡沫金屬材料再生領(lǐng)域，特別涉及一種泡沫鎂的回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]泡沫鎂是一種在鎂合金基體中含有大量均勻分散氣孔的多孔泡沫金屬。它具有低密度、高比強度和比剛度、良好的阻尼減振性、尺寸穩(wěn)定性、易加工成形和可回收等性能，同時還具備優(yōu)越的過濾性、吸音隔音、電磁屏蔽和導熱散熱等性能。因此，泡沫鎂在冶金、化工、建筑、交通運輸、機械制造、航空航天和國防軍事等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。因而，近年來，泡沫鎂的研究受到了國內(nèi)外研究人員的高度關(guān)注。
[0003]泡沫鎂具有眾多的優(yōu)異性能，隨著泡沫鎂研發(fā)的深入和生產(chǎn)成本的降低，泡沫鎂將得到越來越廣泛的應(yīng)用。由此帶來的泡沫鎂廢料的回收將成為社會的一大難題，必須解決。迄今為止，國內(nèi)外關(guān)于泡沫金屬回收的文獻還很少，在國內(nèi)對于泡沫鎂回收的研究更是鮮有。在泡沫鎂回收領(lǐng)域，國內(nèi)僅有CN 104032135 A公開了一種廢泡沫鎂回收的方法。該方法將底熔劑和精煉劑配合，成功實現(xiàn)了泡沫鎂的回收，使泡沫鎂的回收率達到了80%以上。
[0004]傳統(tǒng)泡沫金屬的回收，通常采用較多的鹽熔劑，鹽熔劑在高溫下會分解產(chǎn)生有毒氣體，不僅污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備，還會危害人體健康。因此，有必要改進回收工藝，發(fā)明一種成本低、更加環(huán)保的回收方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是在于對目前泡沫鎂回收過程中，會產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境和危害人體的問題，提供一種泡沫鎂回收的方法。該方法通過加入六氯乙烷和鋁粉混合壓制成的變質(zhì)塊，進行聚渣和變質(zhì)，鋁粉作為配重使用，使六氯乙烷可以沉入鎂熔體底部，從而避免氯氣直接從熔體表面散發(fā)出來，危害環(huán)境和人體；同時通過CaF2為助熔劑降低熔渣的熔化溫度，以及通過氬氣精煉的方式，得到純凈的鎂液，從而實現(xiàn)回收。該方法成本較低，危害極小，是一種更加環(huán)保的回收方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007 ] 一種泡沫鎂回收的方法，包括如下步驟:
[0008]第一步:將泡沫鎂的表面清洗干凈，烘干至水分完全蒸發(fā)后稱重；
[0009]第二步:將六氯乙烷和純鋁粉混合，壓制成密度為2.3?2.7g/cm3的變質(zhì)塊;其中，六氯乙烷質(zhì)量為烘干后泡沫鎂質(zhì)量的0.1%?0.5%，純鋁粉質(zhì)量為烘干后泡沫鎂質(zhì)量的
0.5%?2% ；
[0010]第三步:將烘干后的泡沫鎂放入坩禍中，同時在泡沫鎂表面鋪上一層助熔劑CaF2,其質(zhì)量為烘干后泡沫鎂質(zhì)量分數(shù)的10 %?30 %，將坩禍溫度升至680?750 V，同時通入CO2和SF6保護氣體，將泡沫鎂熔化并保溫10?20min;
[0011]第四步:放入攪拌槳，并以100?300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2?3min使熔渣分散，然后將第二步所制的變質(zhì)塊加入到熔體中；
[0012]第五步:往熔體中通入Ar氣(純度99.999% )進行精煉，使用流量為0.02?0.6MPa/s，精煉時間為3?5min，精煉完后，靜置2?3min，然后扒渣，得到純凈鎂液；
[0013]第六步:將精煉后的純凈鎂液澆注成鑄錠。
[0014]所述的保護氣體為CO2和SF6的混合氣體，CO2和SF6的體積比為1:1?100:1 ；
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
[0016]在泡沫鎂的制備過程中，由于高溫下鎂合金的自身氧化及增粘劑、發(fā)泡劑的引入，使熔體中容易產(chǎn)生眾多氧化物，在重新加熱重熔時，各種氧化物形成熔渣。熔渣中氧化物具有高熔點的特性，且在廢料中，鎂與熔渣聚集在一起，造成熔體與熔渣不容易分離，泡沫鎂重熔時的這些特點，造成了泡沫鎂回收的困難。傳統(tǒng)的回收工藝，均采用氯鹽為熔劑和精煉劑，雖然可以使氧化物熔化，使熔體和熔渣分離，從而實現(xiàn)回收，但是回收過程中產(chǎn)生的氯氣等有害氣體，不僅污染環(huán)境，腐蝕設(shè)備，而且還會危害人體健康，因此這種方法不符合安全生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的要求。本發(fā)明針對上述問題，采取了相應(yīng)的有效措施，提供了一種回收率高、成本較低、更加環(huán)保的回收方法。
[0017]1、本發(fā)明采用CaF2作為助熔劑，可以顯著地降低熔渣中氧化物(如Mg0、Ca0、Al203等)的熔點，使熔渣體系的的熔化溫度降低，這不僅使熔渣更快熔化，而且使回收時熔化的能耗成本降低，并減小了坩禍的消耗。不僅如此，由于CaF2能使熔渣中的復雜陰離子解體，降低熔渣的黏度，根據(jù)斯托克斯公式可知，這可以加速熔渣和熔體的分層；除此之外，CaF2還是熔渣的表面活性物質(zhì)，可以使熔渣的表面張力降低，在熔體表面張力不變的情況下，相當于增大了熔體與熔渣之間的界面張力，使熔體和熔渣更容易分離，從而便于回收。
[0018]2、采用六氯乙烷與純鋁配重，并壓制成塊。由于壓制塊的密度比鎂(密度為1.74g/cm3)大，可以沉入底部，在下沉過程中六氯乙烷快速分解產(chǎn)生氯氣和C原子，可以與熔體中的鎂和鋁產(chǎn)生MgCl2和Al4C3 ,MgCl2能對鎂合金熔體中的氧化鎂、氮化鎂、氧化鈣等熔渣具有良好的潤濕作用，可以吸附這些熔渣沉積到坩禍底部，使熔渣聚集;Al4C3能作為形核質(zhì)點，促進非均質(zhì)形核，增大了晶體的形核率，使鎂合金基體得到細化。通過控制六氯乙烷的含量，可以達到無污染，無公害的目的。
[0019]3、采用通入氬氣精煉的方式，一方面能打破熔體中的絮狀熔渣，另一方面能促使與鎂合金熔體密度差較小的MgCl2充分攪動，從而使MgCl2充分與熔渣接觸，達到更好的潤濕和吸附的效果，從而更容易實現(xiàn)扒渣。而且，Ar氣精煉能有效降低鎂熔體中氣體的含量，達到改善鎂合金力學性能的效果。傳統(tǒng)的精煉通常采用加入氯鹽的方式，容易污染環(huán)境和危害人體，并對設(shè)備腐蝕嚴重，采用氬氣精煉，有效避免了上述問題。
[0020]綜上所述，本發(fā)明通過采取有效措施，成功實現(xiàn)了廢舊泡沫鎂的回收，使回收率達到了80%。在確保泡沫鎂成功回收的同時，還使回收過程能耗降低，成本下降，安全環(huán)保，是一種符合生產(chǎn)實踐要求的泡沫鎂的回收方法。
【附圖說明】
[0021]圖1為泡沫鎂回收之前的樣品圖
[0022]圖2為泡沫鎂回收后鎂錠樣品圖具體實施方案
[0023]實施例一:
[0024]第一步:將泡沫鎂的表面清洗干凈，烘干至水分完全蒸發(fā)，稱量其質(zhì)量為100g;
[0025]第二步:將占泡沫鎂總質(zhì)量分數(shù)0.3%的六氯乙烷和I%純鋁粉混合，壓制成密度為2.4g/cm3的變質(zhì)塊；
[0026]第三步:將烘干好的泡沫鎂放入坩禍中，同時在泡沫鎂表面鋪上一層助熔劑CaF2,其質(zhì)量為占泡沫鎂質(zhì)量分數(shù)的20%，將坩禍溫度升至720°C，同時通入體積比為100:1的CO2和SF6保護氣體，將泡沫鎂熔化并保溫1min使熔體溫度均勻；
[0027]第四步:放入攪拌槳，并以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2min使熔渣分散，然后將第二步所制的變質(zhì)塊加入到熔體中；
[0028]第五步:往熔體中通入Ar氣(純度99.999%)進行精煉，使用流量為0.02MPa/s，精煉時間為3min，精煉完后，靜置2min，然后扒渣，得到純凈鎂液。
[0029]第六步:將精煉后的純凈鎂液澆注成鑄錠，冷卻至室溫后稱量其質(zhì)量為802克。
[0030]圖1為泡沫鎂回收之前的樣品圖。從圖中可以看出，待回收的泡沫鎂表面有的有氧化層，有的有油污，需要清洗干凈，之后烘干水分，再稱量其質(zhì)量。
[0031 ]圖2為泡沫鎂回收后鎂錠樣品圖。由圖可知，回收后的鎂錠表面有一層正常的氧化膜，錠塊呈現(xiàn)鎂的金屬光澤，且表面干凈清潔，幾乎沒有熔渣吸附，說明本發(fā)明方法能對泡沫鎂進行有效回收。
[0032]實施例二:
[0033]第一步:將泡沫鎂的表面清洗干凈，烘干至水分完全蒸發(fā)，稱量其質(zhì)量為1205g;
[0034]第二步:將占泡沫鎂總質(zhì)量分數(shù)0.5 %的六氯乙烷和2 %純鋁粉混合，壓制成密度為2.7g/cm3的變質(zhì)塊；
[0035]第三步:將烘干好的泡沫鎂放入坩禍中，同時在泡沫鎂表面鋪上一層助熔劑CaF2,其質(zhì)量為占泡沫鎂質(zhì)量分數(shù)的30%，將坩禍溫度升至720°C，同時通入體積比為50:1的⑶2和SF6的保護氣體，將泡沫鎂熔化并保溫15min使熔體溫度均勻；
[0036]第四步:放入攪拌槳，并以300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌3min使熔渣分散，然后將第二步所制的變質(zhì)塊加入到熔體中；
[0037]第五步:往熔體中通入Ar氣(純度99.999%)進行精煉，使用流量為0.03MPa/s，精煉時間為4min，精煉完后，靜置3min，然后扒渣，得到純凈鎂液。
[0038]第六步:將精煉后的純凈鎂液澆注成鑄錠，冷卻至室溫后稱量其質(zhì)量為970克。
[0039]實施例三:
[0040]第一步:將泡沫鎂的表面清洗干凈，烘干至水分完全蒸發(fā)，稱量其質(zhì)量為850g;
[0041 ]第二步:將占泡沫鎂總質(zhì)量分數(shù)0.4%的六氯乙烷和1.5%純鋁粉混合，壓制成密度為2.5g/cm3的變質(zhì)塊；
[0042]第三步:將烘干好的泡沫鎂放入坩禍中，同時在泡沫鎂表面鋪上一層助熔劑CaF2,其質(zhì)量為占泡沫鎂質(zhì)量分數(shù)的15%，將坩禍溫度升至750 0C，同時通入SF6和CO2保護氣體，將泡沫鎂熔化并保溫I Omin使熔體溫度均勻；
[0043]第四步:放入攪拌槳，并以100r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2min使熔渣分散，然后將第二步所制的變質(zhì)塊加入到熔體中；
[0044]第五步:往熔體中通入Ar氣(純度99.999%)進行精煉，使用流量為0.02MPa/s，精煉時間為4min，精煉完后，靜置3min，然后扒渣，得到純凈鎂液。
[0045]第六步:將精煉后的純凈鎂液澆注成鑄錠，冷卻至室溫后稱量其質(zhì)量為684克。
[0046]本發(fā)明未盡事宜為公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種泡沫鎂的回收方法，其特征為包括如下步驟: 第一步:將泡沫鎂的表面清洗干凈，烘干至水分完全蒸發(fā)后稱重； 第二步:將六氯乙烷和純鋁粉混合，壓制成密度為2.3?2.7g/cm3的變質(zhì)塊;其中，六氯乙烷質(zhì)量為烘干后泡沫鎂質(zhì)量的0.1%?0.5%，純鋁粉質(zhì)量為烘干后泡沫鎂質(zhì)量的0.5%?2%； 第三步:將烘干后的泡沫鎂放入坩禍中，同時在泡沫鎂表面鋪上一層助熔劑CaF2，其質(zhì)量為烘干后泡沫鎂質(zhì)量分數(shù)的10%?30%，將坩禍溫度升至680?750 °C，同時通入CO2和SF6保護氣體，將泡沫鎂熔化并保溫10?20min ； 第四步:放入攪拌槳，并以100?300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌2?3min使熔渣分散，然后將第二步所制的變質(zhì)塊加入到熔體中； 第五步:往熔體中通入Ar氣(純度99.999%)進行精煉，使用流量為0.02?0.6MPa/s，精煉時間為3?5min，精煉完后，靜置2?3min，然后扒渣，得到純凈鎂液； 第六步:將精煉后的純凈鎂液澆注成鑄錠。2.如權(quán)利要求1所述的泡沫鎂回收的方法，其特征為所述的保護氣體為CO2和SF6的混合氣體，CO2和SF6的體積比為1:1?100:1。
【專利摘要】本發(fā)明為一種泡沫鎂的回收方法。該方法通過CaF2為助熔劑降低熔渣的熔化溫度，再加入六氯乙烷和鋁粉混合壓制成的變質(zhì)塊，進行聚渣和變質(zhì)，最后通過氬氣精煉的方式，得到純凈的鎂液，從而實現(xiàn)回收。本發(fā)明通過采取有效措施，成功實現(xiàn)了泡沫鎂的回收，使回收率達到了80%。在確保泡沫鎂成功回收的同時，還使回收過程能耗降低，成本下降，安全環(huán)保，是一種符合生產(chǎn)實踐要求的泡沫鎂的回收方法。
【IPC分類】C22B7/00, C22B26/22
【公開號】CN105671320
【申請?zhí)枴緾N201610196093
【發(fā)明人】趙維民, 邱傳榮, 夏興川, 姜慶
【申請人】河北工業(yè)大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月30日