再生铝熔炼过程的除杂技术，你需要知道的技术干货

  再生铝合金的生产过程可分为三个阶段：预处理、熔炼（包括精炼）和铸锭。熔炼过程是将废铝加入熔炼炉中，加热熔化成液体。经过剥渣、温度测量和成分检测，转入精炼炉，加入硅、铜等元素，通过除气、除渣精炼等步骤。再生铝熔体中的有害金属元素主要包括Fe、Mg、Zn、Pb等，针对不同的有害金属元素，需采取不同的去除方法

  1、除铁技术

  铁是再生铝生产中常见的杂志，对铝和铝合金的质量和性能有极其不利的影响。因此，除预处理废铝外，熔化过程中应尽量去除混合铁，防止其微溶于铝和铝合金熔体中。铁夹杂物一般采用以下方法去除。

  1.1加锰除铁法

  锰能有效地在铝合金溶体中形成高熔点的富铁相化合物，并沉积在炉底，从而达到除铁的目的，其反应如下：

  Al9Fe2Si2 Mn→AlSiMnFe

  除去1kg铁用锰量为6.7-8.3kg，而且可以使残留的厚片状、硬脆Al9Fe2Si2相变成片状AlSiMnFe相，从而削弱铁的有害作用。但锰除铁 ** 增加铝合金的锰含量，限制锰含量的铝合金不宜使用，加锰除铁的成本较高。

  1.2加铍除铁法

  铍在铝合金熔体中与Al9Fe2Si2相反应减少了铁的有害影响，其反应如下：Al9Fe2Si2 Be→Al5BeFeSi

  在铝和铝合金熔体中加入0.05%—0.1%的铍能促进片状粗大Al9Fe2Si2相转变为点状的Al5BeFeSi，显著消除了铝合金的脆性。但铍的价格较高，而且铍蒸汽有毒，对人体有害，对工作环境造成污染，因此应谨慎使用。

  1.3沉降除铁法

  采用沉降除铁法Mn、Cr、Ni、Zr四种材料制备的多元中间合金的综合作用与铝合金熔体中的粗富铁化合物相结合，形成新的多元富铁化合物。随着温度的降低，多元富铁化合物逐渐生长。当它们生长到足以克服沉降阻力时，就会产生沉降，从而去除铁。Mn、Cr、Ni、Zr四中物质的用量分别为2.0%、0.8%、1.2%和0.6%时，沉降除铁法处理的铝和铝合金熔体中的铁含量可从1%降至0.2%。锰在沉降除铁法中起着主要的除铁作用。铬虽然不如锰，但具有良好的抗氧化烧损性能。添加镍的主要目的是减少锰和铬残留物产生的脆性。添加锆不仅可以去除铁，还可以细化晶粒。

  1.4过滤除铁法

  过滤除铁法是利用铝合金熔体中富铁相杂质在较低温度和较长保温时间下聚集的原理，采用机械过滤法去除聚集的富铁相物质。过滤除铁法一般在熔体浇筑过程中进行。它不仅可以去除大量的富铁相物质，还可以去除铝和铝合金熔体中的其他大型夹杂物。过滤除铁法通常采用泡沫陶瓷过滤板。

  1.5熔炼直接除铁法

  由于使用成本低，操作简单易行，熔炼直接除铁法已广泛应用于再生铝行业，其方法如下：

  （1）严格控制熔化温度，利用铝和铁熔点沉降铝熔化、铁等高熔点金属杂质，去除铁。倾斜回转炉可以有效地处理各种废铝。

  (2)熔化时，每次搅拌前将铁杂物取出，扒渣时将混合在铝渣中的铁取出。

  (3)根据所选熔炼设备和技术的实际情况，原则上每批熔炼铝废料都应去除沉淀在炉底的渣和铁。

  (4)再生铝企业采用熔炼炉-保温炉生产时，每炉熔化后，派出炉内铝液，在热状态下将铁扒除。

  (5)采用快速熔炼，低温出铝。熔化时，再生铝废料在溶剂的保护下迅速熔化，整个熔化过程约为2-3h。再生铝废物熔化后，熔体温度约为650℃。在此温度下铁在铝及铝合金熔体中的溶解度极小，此时出炉，再生铝废料中夹杂的铁留在炉渣内，随炉渣一起清楚。

  2、除镁技术

  镁也是再生铝生产中常见的杂质，通常采用以下方法去除废铝熔体中的镁。

  2.1氧化除镁法

  氧化镁去除法是利用镁与氧的亲和力大于其他金属的原理。在熔化过程中，镁首先与氧气发生强烈反应，其氧化物不溶于铝和铝合金熔体，然后从铝和铝合金熔体表面移除。为了加速镁的氧化过程，可以使用工具搅拌铝和铝合金熔体。氧化镁去除效果随着搅拌时间的延长而增加，但该方法也造成了铝、硅等元素的燃烧氧化损失，一般不适合使用。

  2.2氯化除镁法

  回收铝熔体中常用的氯作为氧化剂，与熔体中的镁等活性金属发生氯化反应，产生氯化物。由于镁对氯的亲和力大于铝，当氯进入铝和铝合金熔体时，会发生以下化学反应：

  Mg Cl2==MgCl2

  2Al 3Cl2==2AlCl3

  3Mg 2AlCl3==3MgCl2 2Al

  所产生的氯化镁溶于溶剂层中，镁和氯气反应放出大量热，使铝及铝合金熔体加热。

  氯化镁去除效果明显，可将铝和铝合金熔体中的镁含量降至0.3%—0.4%，操作方便，具有除气除渣的功能。但氯是一种剧毒物质，对人体健康和环境危害很大。此外，氯除镁后的铝和铝合金熔体晶粒较厚，机械性能降低。

  2.3氯气盐除镁法

  氯化铝主要用于回收铝熔体除镁。该方法利用一定压力的氮气将氯化铝喷入铝和铝合金熔体中，使氯化铝与镁发生以下反应：

  2AlCl3 3Mg==3MgCl2 Al

  根据这种方法，氯不易进入大气，无反应氯化铝被氯化钠、氯化钾溶剂吸收，可降低铝和铝合金熔体的镁含量0.1—0.2%。

  2.4冰晶石除镁法

  冰晶石与镁发生反应，产生不溶于铝和铝合金熔体中的化合物，去除镁。冰晶石相对便宜，使冰晶石镁去除方法广泛应用于再生铝行业。冰晶石和镁在铝和铝合金熔体中发生以下化学反应：

  3Na3AlF6 3Mg==2Al 6NaF 3MgF2

  冰晶石的理论消耗量为6kg/kg—Mg，实际用量为理论用量的1.5-2倍，反应温度为850-900℃，镁含量可降至0.05%。为降低冰晶石除镁温度，含40%NaCl、20%KCl熔体表面撒上冰晶石。

  3.除锌、铅等技术

  氯化除锌法可用于铝和铝合金熔体中的除锌。该方法是利用锌对氧的亲和力大于铝的原理，在熔化过程中用工具搅拌铝和铝合金熔体，促进锌与氧的反应，从而达到除锌的目的。但是，除锌的效果非常有限，在除锌过程中容易造成铝等元素的氧化烧伤，也会吸收铝和铝合金熔体，产生大量的混合物。一般不建议采用氧化除锌法。

  铝和铝合金熔体中锌、铅等重金属杂质的去除采用沉降法。沉降法是延长铝和铝合金熔体的静置时间，利用锌、铅密度高的原理，使锌、铅沉入炉底，稳定液流，使锌、铅等重金属首先流出并附着在几个铸锭下，选择其他处理。

  溶析结晶法也可用于去除非铝金属夹杂物。该方法是根据冷却过程中非铝金属夹杂物在铝液中溶解度变化的原理精炼铝和铝合金熔体。但溶析结晶法使用成本高，操作复杂，大型再生铝工业很少使用。

  无论采用何种方法去除铝和铝合金熔体中的非铝金属夹杂物，都会增加再生铝的生产成本。提高铝和铝合金废料的直接利用率，充分合理利用铝和铝合金废料中的有价值元素，选择上述先进高效的预处理工艺对再生铝的生产具有重要的现实意义。

  4.除钠、钾、氢、钙等技术

  国外发展LARS熔体在线技术可生产高纯度要求的航天航空优质铝合金铝锭。该技术处于世界领先地位，其重要特点是：

  (1)除气率高，使用该设备可使熔体在线氢含量为0.39mL/100×10-6降低到0.1mL/100g除气率在75%以上。

  (2)有效去除金属和非金属杂质。

  (3)使用后有效去除碱金属K 、Ca 、Li 、Na ×10-六、有效去除各种化合物。

  使用后，产品通过美国航空航天工业A级或AA以及7075合金等探伤A97%的级控合格率，AA等级控伤合格率达92%。