91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

作者：鄭曉敏

  廢鋁原料復(fù)雜，不同類型的廢舊金屬器件往往混雜有多種金屬，這使再生鋁成分中有的元素含量過高而影響使用。因此在熔煉再生鋁合金時(shí)需要采取措施降低某些金屬元素的含量。本試驗(yàn)研究熔劑法去除廢鋁熔體中鎂的工藝。

1  鋁熔體中除鎂工藝研究現(xiàn)狀

    目前常用的除鎂工藝有以下幾種。

    1)自然氧化法。利用高溫下鎂比鋁有更高親氧性的特性，在熔煉鋁合金熔體時(shí)攪拌熔體，使鎂充分與氧發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鎂，以熔渣的形式去除。這種工藝方法簡(jiǎn)單，容易操作，但是除鎂的同時(shí)也使鋁及其他金屬元素嚴(yán)重?zé)龘p。

    2)通入氣體法。主要是通人氯氣，高溫下氯氣和鎂發(fā)生反應(yīng)生成MgC12，其密度較小，能上浮到鋁液表面，以熔渣的形式去除。另外，氯氣還能與鋁液中的氫氣和鈉反應(yīng)，也對(duì)氧化鋁有分解作用，還有良好的除氣、除渣和除鈉作用。但是，氯氣及其反應(yīng)物有毒，污染環(huán)境，腐蝕設(shè)備，而煙塵的收集和處理設(shè)備較為復(fù)雜，成本較高。

    3)添加熔劑法。目前市場(chǎng)上出售的除鎂劑，其主要成分是AIF3劉伯雄等用除鎂劑除去易拉罐再生鋁中雜質(zhì)鎂進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，用除鎂劑少量、多次，以氮?dú)鉃檩d體充入鋁液，溫度在740℃時(shí)，能將鋁熔體的鎂含量由最初的l. 21%降至0.31%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）；將40% NaC1、20% KC1、40%Na3A1F6的混合熔劑在750。C - 800℃時(shí)加在鋁熔體

表面，利用冰晶石與鎂反應(yīng)將鎂除去，這種方法可以使鋁熔體中鎂含量降至0. 05%以下；Escobedo等將Si02從鋁液下方加入，在高溫下Si02將鎂氧化得到氧化鎂，從而以熔渣的形式除去。加入時(shí)的溫度和加入的速度會(huì)影響除鎂的效果，這種方法能將含鎂量從1. 2%降至0.02%。

    4)吸附法。美國(guó)礦務(wù)局( USBM)的科學(xué)家研制了一種向熔融廢鋁中放入一種特制的鈦化鋰化合物捕集劑裝置，能捕集其中的鎂原子，清除鋁廢料中的鎂。

2除鎂工藝設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

2.1除鎂熔劑設(shè)計(jì)

    除鎂熔劑的化學(xué)組成主要以氯化物、氟化鋁和活性炭為主構(gòu)成，各組分的物理特性如表1所示。

    除鎂熔劑中各組分的除鎂作用原理如下：

    1)氯化物

    氯化物加入到廢鋁熔體中，與鋁發(fā)生下列反應(yīng)：

    其中生成的AICl3其沸點(diǎn)為183℃，在鋁熔體中形成氣泡；反應(yīng)產(chǎn)物MgCl2由于密度較小，容易上浮而吸附于A1C13氣泡表面，隨著氣泡逸出而從鋁熔體中排除，達(dá)到降低鎂含量的目的。

  2)氟化鋁

  氟化鋁加入鋁熔體后，可以與鋁發(fā)生反應(yīng)生成高熔點(diǎn)的MgF2（熔點(diǎn)為1248℃）。

    而在熔煉溫度下，鋁易與氟化物（如AIF3等）反應(yīng)產(chǎn)生氣態(tài)AIF。

    形成的A1F3氣泡可以將反應(yīng)生成的MgF2等快速帶出鋁熔體。

    3)活性炭

    活性炭作為熔劑的反應(yīng)原理如下：

    反應(yīng)生成的Mg0熔點(diǎn)為2 852℃，可以形成渣吸附在氣泡表面而被帶出鋁熔體。

2.2工藝試驗(yàn)及檢測(cè)

    廢鋁料的熔煉、熔劑除鎂等試驗(yàn)過程在3 kg感應(yīng)電爐中完成。首先進(jìn)行單一熔劑的除鎂試驗(yàn)，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行熔劑成分優(yōu)化，選擇效果最好的熔劑為主要組分形成復(fù)合熔劑，再用復(fù)合熔劑進(jìn)行試驗(yàn)研究。

    試驗(yàn)中設(shè)計(jì)了A1F3、活性炭、MnC12等不同成分的熔劑以及組合的復(fù)合熔劑，并分別開展了不同的熔劑加入量、熔劑加入后的靜置時(shí)間、加入方法等工藝條件下的除鎂的工藝試驗(yàn)。其中，除鎂率為絕對(duì)除鎂量與鋁原料中鎂含量的比值。

    采用德國(guó)斯派克分析儀器公司生產(chǎn)的SLABM10型SPECTRO光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分的測(cè)試，利用日本Rigaku公司D/MAX-2200/PC型X射線粉末衍射儀進(jìn)行渣相分析，定性分析去除鎂的反應(yīng)機(jī)制。

3試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1  單一熔劑的除鎂效果

    分別開展了AIF3、活性炭、MnCl2、CaCl2等不同單一熔劑的除鎂工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)中AIF3、活性炭等熔劑均為粉末狀，借助氮?dú)獠捎脟姺厶幚矸绞綄⑷蹌﹪娚涞?40℃- 760℃的鋁合金熔體中，并在反應(yīng)過程中輔以攪拌。反應(yīng)完成后取樣分析其含鎂量。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。可以看出，四種熔劑中MnC12’的除鎂效果為最好，活性炭的除鎂效果最差。

    MnC12加入熔體后短時(shí)間內(nèi)即發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量渣。主要原因在于，該熔劑中的氯元素一方面與鋁熔體中鎂發(fā)生反應(yīng)生成MgC12渣，另一方面與Al發(fā)生反應(yīng)生成AIC13氣體，MgC12渣吸附在氣泡表面被帶出鋁熔體，因此除鎂效率較高。由于MnC12粉末的密度與鋁熔體的接近，在鋁熔體中不易上浮或下沉，隨著加入的MnC12質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，MnC12熔劑的反應(yīng)量增加，因此除鎂率具有升高的趨勢(shì)，參見圖1。取渣樣進(jìn)行X-衍射分析，渣相中出現(xiàn)了較為明顯的MnC12峰，如圖2。說明MnC12加入熔體后發(fā)生了較為明顯的除鎂反應(yīng)效果，而且反應(yīng)產(chǎn)物較為容易從熔體中排除。渣相分析中Mg0的產(chǎn)生應(yīng)為MnC12加入熔體后反應(yīng)劇烈，造成熔體中的鎂發(fā)生氧化所致。

    CaC12熔劑的反應(yīng)原理與MnC12的類似，但由于CaC12的密度較小，加入鋁熔體后快速?gòu)娜垠w中上浮，它的熔點(diǎn)較高，加入鋁熔體后未能快速發(fā)生反應(yīng)，因此降低了除鎂的效果。

    活性炭的密度較小，而且與鋁液潤(rùn)濕性差，活性炭難以進(jìn)入熔體與鎂發(fā)生相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，無法達(dá)到除鎂的效果。

    在AIF3加入鋁熔體后迅速發(fā)生反應(yīng)，并產(chǎn)生了大量氣泡。其渣相分析中也發(fā)現(xiàn)了MgF2的成分，如圖3，證明AIF3作為熔劑發(fā)生了有效的除鎂作用。其中出現(xiàn)的Mg0成分是因?yàn)槿垠w中的鎂元素氧化所致。但由于AIF3熔點(diǎn)較高，達(dá)1 040℃，在試驗(yàn)溫度條件下不能與鋁熔體充分反應(yīng)；另一方面，AIF3的密度較小，攪拌過程中容易上浮到表面。因此，單一組分的AIF3熔劑除鎂效率有限。

3.2加入復(fù)合熔劑的除鎂效果

    根據(jù)單一熔劑除鎂試驗(yàn)的效果，設(shè)計(jì)了以MnC12為主要成分的復(fù)合熔劑，采用噴粉法加入，鋁熔體溫度在740℃～760℃，結(jié)果如圖4。

    比較三種復(fù)合熔劑的除鎂率可知，MnC12+A1F3的效果最佳。一方面，MnC12和A1F3混合加入，使復(fù)合熔劑的密度與鋁熔體的基本相當(dāng)，因此熔劑加入鋁熔體內(nèi)不易上浮或下沉，使熔劑的反應(yīng)更為徹底；該復(fù)合熔劑的兩種主要成分都可以生成氣體，有助于固體反應(yīng)產(chǎn)物MnC12與MgF3被快速浮出熔體，在一定程度上促進(jìn)了除鎂反應(yīng)的進(jìn)行。因此MnC12+

AIF，復(fù)合熔劑除鎂反應(yīng)較為完全。

    而MnC12+CaC12和MnC12+活性炭?jī)山M的復(fù)合熔劑除鎂效果不佳，主要原因在于：①CaC12的密度相對(duì)較小，復(fù)合熔劑加入后CaC12迅速逸出熔體，未起到有效的除鎂作用；②CaC12逸出熔體后迅速吸濕，形成了黏度較大的浮渣，這些渣對(duì)熔劑中的MnC12也有一定的吸附作用，弱化了MnC12的除鎂效果；③活性炭的加入也未能起到促進(jìn)CaC12除鎂反應(yīng)的作用，與CaC12相似，其快速逸出熔體時(shí)會(huì)吸附帶出一部分MnC12，對(duì)MnC12除鎂反應(yīng)不利。

3.3保溫時(shí)間對(duì)除鎂效果的影響

    試驗(yàn)條件為：在740℃ -760℃溫度范圍內(nèi)加入除鎂熔劑，待反應(yīng)完畢、液面保持平穩(wěn)后，分別靜置15 min、30 min、60 min后取樣分析鎂含量。試驗(yàn)結(jié)果如圖5、6所示。

    無論是單一組分熔劑，還是復(fù)合熔劑均呈現(xiàn)了大致相同的趨勢(shì)，即：隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)，鎂含量不斷下降，除鎂率不斷上升，但在30 min之后基本上趨于平緩：①熔劑剛加入到鋁熔體中時(shí)的溫度相對(duì)較低，熔劑被加熱需要一定的時(shí)間，因此熔劑加入初期的時(shí)間內(nèi)反應(yīng)較為平和；②熔劑被加熱一定溫度后即發(fā)生較為激烈的反應(yīng)，但由于有的熔劑密度較小，隨時(shí)間增加也在逐漸上浮，因此在30 min后的除鎂效率基本趨于平緩，除鎂反應(yīng)趨于停滯；③對(duì)于MnC12單一組分熔劑，因?yàn)镸nC12粉末的密度與鋁熔體的比較接近，它在鋁合金熔體中下沉較慢，所以MnC12粉末的除鎂反應(yīng)可維持較長(zhǎng)時(shí)間，其在30 min后仍具有較大的除鎂效果；④由MnC12+A1F3組成的復(fù)合熔劑，其密度與鋁熔體的大致相當(dāng)，因此該熔劑的上浮速度慢，除鎂反應(yīng)更為徹底，除鎂效果達(dá)到最佳。

3.4加入時(shí)熔體溫度對(duì)除鎂效果的影響

    熔劑加入時(shí)熔體溫度對(duì)除鎂效率的影響規(guī)律如圖7。溫度較低時(shí)，熔體的黏性較大，流動(dòng)性差，熔劑難以達(dá)到均勻分布，因此反應(yīng)效果差；在過高溫度下，熔劑加入后迅速發(fā)生飛濺現(xiàn)象，熔劑短時(shí)間內(nèi)即浮出熔體，無法參與除鎂過程；最佳的熔劑加入溫度在740℃~760℃，此時(shí)反應(yīng)較為平穩(wěn)，而且反應(yīng)較為完全。

3.5熔劑加入方法對(duì)除鎂效果的影響

    采用噴粉法加入粉末狀熔劑，受到操作技巧的影響以及熔劑吸濕造成的堵塞等影響，使得除鎂過程不穩(wěn)定。因此試驗(yàn)了壓塊加入熔劑的方法，即將水玻璃、水與熔劑混合均勻，輕壓成塊，完全烘干后將熔劑塊壓入鋁熔體中。由圖8可知，噴粉法加入的除鎂效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過壓塊法的。主要原因在于，噴粉法可以使熔劑粉末與鋁熔體充分接觸，反應(yīng)較為完全；而壓塊熔劑加入鋁熔體后，只有表面的熔劑參與反應(yīng)，生成的鋁渣黏附在熔劑塊表面，導(dǎo)致內(nèi)部的熔劑不再參與反應(yīng)，大大降低了其利用率，因此除鎂效果不佳。

4結(jié)  論

    通過對(duì)熔劑組分、靜置時(shí)間、加入溫度以及加入方法等不同工藝條件下的鋁熔體除鎂試驗(yàn)與分析，得出如下結(jié)論：

    1)復(fù)合熔劑的除鎂效果優(yōu)于單一組分熔劑的；在單一熔劑中以MnC12的效果最佳；使用復(fù)合熔劑時(shí)，MnC12+A1F3（質(zhì)量比為2:1）的效果最佳，除鎂率可達(dá)98. 3%。

2)最佳工藝條件為：采用MnC12+A1F3復(fù)合熔劑，加入量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，采用噴粉法加入，加入時(shí)鋁熔體溫度為740℃ - 760℃，靜置時(shí)間超過30 min。

5摘要：廢鋁料中常常鎂含量較高，在將廢鋁料熔煉成再生鋁合金時(shí)，較高的鎂含量有時(shí)不符合要求。試驗(yàn)研究了熔劑法去除廢鋁熔體中鎂元素的工藝原理，并設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案、開展了工藝試驗(yàn)。結(jié)果表明，用A1F3和MnC12(質(zhì)量比1:2)組成的復(fù)合熔劑，加入量為1%~1.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），并靜置30 min左右時(shí)間的條件下，可以達(dá)到較為理想的除鎂效果。