废铝再生中降低锌含量的工艺研究
废铝再生中降低锌含量的工艺研究[20200413193607]
摘 要
近几十年来，随着铝市场的需求量逐年增长，废铝的回收和再利用越来越受到世界各国的关注，而废铝来源复杂，污染较重，存在于其中的杂质元素对材料的性能会产生不同程度的影响。而废铝中的锌元素是铝合金的一种常用合金元素，在铸铝中较其它元素活泼。但杂质锌含量的增加会使氢含量增加，与硅形成的强化相会降低再生铝的延伸率，变形抗力增加，加工困难。本课题主要是研究废铝中降低杂质锌的含量并确定一种合适的除锌剂和除锌工艺。通过对熔剂配比、加入量、加入方法和熔炼温度等对铝合金含杂量的影响的研究，从而来寻求高效经济的熔剂以及合适的净化处理熔炼技术，获得高纯净度的铝熔体。通过实验我们可以得出杂质锌的性质和铝差不多，比较难除，除锌效果不太明显。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:废铝再生熔剂除锌熔体净化
目 录
1.绪论 1
1.1 引言 1
1.2 废铝再生工艺现状 2
1.3 废铝再生产工艺及发展现状 2
1.3.1废铝再生产工艺 2
1.3.2 废铝中杂质对其合金性能的影响 4
1.3.3 废铝再生产的发展现状...............................................................................4
1.4 杂质锌在铝中的存在形态及其危害 5
1.4.1 锌在铝中的存在形态 5
1.5 杂质锌的去除方法 5
1.5.1重力沉降法 5
1.6 本课题的选题意义及研究内容 6
2.实验部分 8
2.1 实验方案 8
2.1.1 溶剂法除锌的工艺分析 8
2.1.2 工艺流程图 10
2.1.3 实验预处理 10
2.1.4熔炼 11
2.2 实验药品及仪器 12
2.3 实验仪器使用 13
2.3.1 中频感应加热设备的使用要求 13
2.3.2 SPECTRO光谱仪使用要求 13
3.结果与讨论 14
3.2 不同熔剂对除锌效果的影响 14
3.2.1单一熔剂对除锌效果的影响 14
3.1.2 反应时间对除锌效果的影响 15
3.2.2熔剂混合后加入对除锌效果的影响 17
3.3保温时间对除锌效果的影响 18
3.3.1单一熔剂保温时间对除锌效果的影响 18
3.3.2复合熔剂保温时间对除锌效果的影响 19
3.4 加入方法对除锌效果的影响 21
3.4.1喷粉加入法 21
3.4.2 块状压入法 22
3.5渣相分析 23
4.结论 24
参考文献 25
致谢 26
1.绪论
1.1 引言
目前我国正处在工业化发展的中期，而废铝回收再利用的重要性也变得越来越清晰，再生铝产业的发展也随即成为我国铝工业发展的重中之重，而废铝回收再利用可以从根本上实现我国铝工业的可持续发展和节能减排的要求。采用废铝生产高品质再生铝，是我国铝工业发展的重要环节[1]。铝在使用过程中，其性质很稳定、氧化很少，是优良的可回收材料。与原铝生产工艺相比较，再生铝生产所消耗的能量远远低于原铝生产过程中所消耗的。除此之外，再生铝生产过程中废气排放、水的消耗以及废渣的形成相比都很少，同时再生铝的生产工艺具有很高的经济性和环境友好性。再生铝以废铝为原料，而废铝有很多种种类，不同种类的废铝其组成成分也不同。在熔炼的过程中，添加的配料以及熔炉中的耐火材料都会把一些元素带入铝的熔液中，从而引起铝溶液中的某些元素的含量超标，导致铝合金中杂质元素的形成[2]。
铝合金品种繁多，因此废铝的种类不同其成分也各不相同，而我国是世界上铝合金的生产和消费大国，但对再生铝的生产重视度不够，再生的生产能力和工艺水平相对低下，同时我国尚没有形成比较完善的废铝回收系统，回收处理方法很原始，管理混乱，不同品质、不同类型的废旧金属材料相互混杂的现象十分普遍，这使再生铝成分变的极为混杂，可能存在的元素有近20种(Cu、Mg、Mn、Si、Ag、Ti、Zn、Sn、Ni、Cr、Pb、Bi、Fe、Co)[3]，其中的某些杂质元素会大大降低再生铝的性能，导致很多铝合金只能降级使用，这也是再生铝多用于生产铸造铝合金，而生产变形铝合金比较少的原因。因此，在再生铝的生产过程中，研究再生铝中杂质元素的含量如何降低，具有更高的应用价值。
目前欧美的一些国家中，已经具备有最先进的废铝回收技术，并且已经可以生产出性能几乎与原铝成分相当的再生铝产品，甚至一部分产品被用于航天领域。而我国从上世纪末，也相继引进国外先进的废铝回收再利用净化技术，并陆续自主研制DDF等相关的熔炼技术，在一定程度上提高了我国的废铝再生精炼水平。
再生铝项目是属于提高资源综合利用率的循环经济项目，是国家支持的重点领域。近年来，我国再生铝生产技术取得进了步，但与发达国家相比仍存在差距。根据资料显示，我国再生铝的年产量至不低于百万吨，进口废铝就占一半以上。为了提高废铝再生的经济效益，必须开发与研究回收率高、节能降污的先进铝再生技术，特别是利用废铝再生技术生产变形铝合金，提高产品的附加值，从而提高再生铝企业的经济效益。以利用废铝制备合格的新罐料为基础，研究与开发废旧铝的表面处理技术、杂质元素分离技术以及改善结晶特性技术等工艺，从而达到预期的化学成分和组织特征等要求，获得高质量的废铝再生产品。
1.2 废铝再生工艺现状
随着社会的快速发展，铝合金的市场需求量也日趋攀高，废铝的回收再利用受到业界的广泛关注也变得越来越显著。而占原生有色金属重要百分比的再生有色金属，也将变成人类的第二宝贵资源。而废铝回收再利用的生产工艺简单，相比用原生铝配制生产的铝，不仅具有显著的节能效果，而且生产周期短经济效果显著。
目前，我国废铝再生在生产技术方面与世界发达国家相比的差距是非常大的，主要体现在以下几个方面：
（1）同国外再生铝企业平均年产5万吨的规模相比，我国目前再生铝企业平均年产只有500t左右；国内大部分企业采用“土法”熔炼，不仅技术含量相对低，而且废铝的实际回收率只有70～80％，而发达国家则在90％以上；
（2）我国再生铝生产企业大多数普遍采用的是普通的反射炉(燃油或燃气)，熔炼技术不仅落后，而且产品耗能很高。
（3）预处理技术比较水平低，大部分靠人工挑选与分类，使得再生铝的成分极为混杂，大大降低了再生铝的利用价值。
（4）由于缺乏科学的预处理，加上熔炼、烟尘处理技术落后，油污、塑料、包装纸等外来杂物带入熔体，在生产过程中产生大量有毒物质，不仅铝液质量差，同时对环境也造成严重的污染。
1.3 废铝再生产工艺及发展现状
1.3.1废铝再生产工艺
铝合金熔炼的基本方法就是把一定种配比的铝料投入熔炉中，通过加热和熔化得到熔体，然后对熔化后的熔体进行成分调整，得到合乎要求的铝合金液体。并在熔炼过程中采取相对应的熔炼措施，尤其是吹入气体的控制和溶液便面被氧化的氧化夹杂物的含量，确保其符合规定要求，包括主要的组元或杂质含量，来确保铸件时得到相应的组织（晶粒细化）。为了获得高质量的铝合金液，对其熔炼的工艺要严格把关，并从各个方面采取措施加以控制[7]。
铝合金熔炼过程如图1.1：
图1.1再生铝熔炼工艺
（1）装炉?
正确的装炉方法能减少金属的烧损，还能缩短熔炼时间。操作中反射炉要特别注意，装炉前炉底要铺上一层铝锭，然后再放入易烧损料，最后再压上铝锭。回炉料中熔点较低的装上层，方便其最早熔化，熔化的熔体将易烧损料覆盖，从而降低熔料的烧损。各种炉料应平坦均匀分布。
（2）熔化?
当加热炉料到软化下榻时立刻覆盖熔剂，同时要保持温度稳定，防止过热，熔料基本上完全熔化后，适当的搅动熔体，让溶液内温度均匀，加速铝锭的全部熔化。熔炼时间不能过长，不然会降低炉子生产效率，而且使熔体内含气量增加，影响熔炼效果，所以当熔炼时的间超长时应对熔体进行二次精炼。
摘 要
近几十年来，随着铝市场的需求量逐年增长，废铝的回收和再利用越来越受到世界各国的关注，而废铝来源复杂，污染较重，存在于其中的杂质元素对材料的性能会产生不同程度的影响。而废铝中的锌元素是铝合金的一种常用合金元素，在铸铝中较其它元素活泼。但杂质锌含量的增加会使氢含量增加，与硅形成的强化相会降低再生铝的延伸率，变形抗力增加，加工困难。本课题主要是研究废铝中降低杂质锌的含量并确定一种合适的除锌剂和除锌工艺。通过对熔剂配比、加入量、加入方法和熔炼温度等对铝合金含杂量的影响的研究，从而来寻求高效经济的熔剂以及合适的净化处理熔炼技术，获得高纯净度的铝熔体。通过实验我们可以得出杂质锌的性质和铝差不多，比较难除，除锌效果不太明显。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:废铝再生熔剂除锌熔体净化
目 录
1.绪论 1
1.1 引言 1
1.2 废铝再生工艺现状 2
1.3 废铝再生产工艺及发展现状 2
1.3.1废铝再生产工艺 2
1.3.2 废铝中杂质对其合金性能的影响 4
1.3.3 废铝再生产的发展现状...............................................................................4
1.4 杂质锌在铝中的存在形态及其危害 5
1.4.1 锌在铝中的存在形态 5
1.5 杂质锌的去除方法 5
1.5.1重力沉降法 5
1.6 本课题的选题意义及研究内容 6
2.实验部分 8
2.1 实验方案 8
2.1.1 溶剂法除锌的工艺分析 8
2.1.2 工艺流程图 10
2.1.3 实验预处理 10
2.1.4熔炼 11
2.2 实验药品及仪器 12
2.3 实验仪器使用 13
2.3.1 中频感应加热设备的使用要求 13
2.3.2 SPECTRO光谱仪使用要求 13
3.结果与讨论 14
3.2 不同熔剂对除锌效果的影响 14
3.2.1单一熔剂对除锌效果的影响 14
3.1.2 反应时间对除锌效果的影响 15
3.2.2熔剂混合后加入对除锌效果的影响 17
3.3保温时间对除锌效果的影响 18
3.3.1单一熔剂保温时间对除锌效果的影响 18
3.3.2复合熔剂保温时间对除锌效果的影响 19
3.4 加入方法对除锌效果的影响 21
3.4.1喷粉加入法 21
3.4.2 块状压入法 22
3.5渣相分析 23
4.结论 24
参考文献 25
致谢 26
1.绪论
1.1 引言
目前我国正处在工业化发展的中期，而废铝回收再利用的重要性也变得越来越清晰，再生铝产业的发展也随即成为我国铝工业发展的重中之重，而废铝回收再利用可以从根本上实现我国铝工业的可持续发展和节能减排的要求。采用废铝生产高品质再生铝，是我国铝工业发展的重要环节[1]。铝在使用过程中，其性质很稳定、氧化很少，是优良的可回收材料。与原铝生产工艺相比较，再生铝生产所消耗的能量远远低于原铝生产过程中所消耗的。除此之外，再生铝生产过程中废气排放、水的消耗以及废渣的形成相比都很少，同时再生铝的生产工艺具有很高的经济性和环境友好性。再生铝以废铝为原料，而废铝有很多种种类，不同种类的废铝其组成成分也不同。在熔炼的过程中，添加的配料以及熔炉中的耐火材料都会把一些元素带入铝的熔液中，从而引起铝溶液中的某些元素的含量超标，导致铝合金中杂质元素的形成[2]。
铝合金品种繁多，因此废铝的种类不同其成分也各不相同，而我国是世界上铝合金的生产和消费大国，但对再生铝的生产重视度不够，再生的生产能力和工艺水平相对低下，同时我国尚没有形成比较完善的废铝回收系统，回收处理方法很原始，管理混乱，不同品质、不同类型的废旧金属材料相互混杂的现象十分普遍，这使再生铝成分变的极为混杂，可能存在的元素有近20种(Cu、Mg、Mn、Si、Ag、Ti、Zn、Sn、Ni、Cr、Pb、Bi、Fe、Co)[3]，其中的某些杂质元素会大大降低再生铝的性能，导致很多铝合金只能降级使用，这也是再生铝多用于生产铸造铝合金，而生产变形铝合金比较少的原因。因此，在再生铝的生产过程中，研究再生铝中杂质元素的含量如何降低，具有更高的应用价值。
目前欧美的一些国家中，已经具备有最先进的废铝回收技术，并且已经可以生产出性能几乎与原铝成分相当的再生铝产品，甚至一部分产品被用于航天领域。而我国从上世纪末，也相继引进国外先进的废铝回收再利用净化技术，并陆续自主研制DDF等相关的熔炼技术，在一定程度上提高了我国的废铝再生精炼水平。
再生铝项目是属于提高资源综合利用率的循环经济项目，是国家支持的重点领域。近年来，我国再生铝生产技术取得进了步，但与发达国家相比仍存在差距。根据资料显示，我国再生铝的年产量至不低于百万吨，进口废铝就占一半以上。为了提高废铝再生的经济效益，必须开发与研究回收率高、节能降污的先进铝再生技术，特别是利用废铝再生技术生产变形铝合金，提高产品的附加值，从而提高再生铝企业的经济效益。以利用废铝制备合格的新罐料为基础，研究与开发废旧铝的表面处理技术、杂质元素分离技术以及改善结晶特性技术等工艺，从而达到预期的化学成分和组织特征等要求，获得高质量的废铝再生产品。
1.2 废铝再生工艺现状
随着社会的快速发展，铝合金的市场需求量也日趋攀高，废铝的回收再利用受到业界的广泛关注也变得越来越显著。而占原生有色金属重要百分比的再生有色金属，也将变成人类的第二宝贵资源。而废铝回收再利用的生产工艺简单，相比用原生铝配制生产的铝，不仅具有显著的节能效果，而且生产周期短经济效果显著。
目前，我国废铝再生在生产技术方面与世界发达国家相比的差距是非常大的，主要体现在以下几个方面：
（1）同国外再生铝企业平均年产5万吨的规模相比，我国目前再生铝企业平均年产只有500t左右；国内大部分企业采用“土法”熔炼，不仅技术含量相对低，而且废铝的实际回收率只有70～80％，而发达国家则在90％以上；
（2）我国再生铝生产企业大多数普遍采用的是普通的反射炉(燃油或燃气)，熔炼技术不仅落后，而且产品耗能很高。
（3）预处理技术比较水平低，大部分靠人工挑选与分类，使得再生铝的成分极为混杂，大大降低了再生铝的利用价值。
（4）由于缺乏科学的预处理，加上熔炼、烟尘处理技术落后，油污、塑料、包装纸等外来杂物带入熔体，在生产过程中产生大量有毒物质，不仅铝液质量差，同时对环境也造成严重的污染。
1.3 废铝再生产工艺及发展现状
1.3.1废铝再生产工艺
铝合金熔炼的基本方法就是把一定种配比的铝料投入熔炉中，通过加热和熔化得到熔体，然后对熔化后的熔体进行成分调整，得到合乎要求的铝合金液体。并在熔炼过程中采取相对应的熔炼措施，尤其是吹入气体的控制和溶液便面被氧化的氧化夹杂物的含量，确保其符合规定要求，包括主要的组元或杂质含量，来确保铸件时得到相应的组织（晶粒细化）。为了获得高质量的铝合金液，对其熔炼的工艺要严格把关，并从各个方面采取措施加以控制[7]。
铝合金熔炼过程如图1.1：
图1.1再生铝熔炼工艺
（1）装炉?
正确的装炉方法能减少金属的烧损，还能缩短熔炼时间。操作中反射炉要特别注意，装炉前炉底要铺上一层铝锭，然后再放入易烧损料，最后再压上铝锭。回炉料中熔点较低的装上层，方便其最早熔化，熔化的熔体将易烧损料覆盖，从而降低熔料的烧损。各种炉料应平坦均匀分布。
（2）熔化?
当加热炉料到软化下榻时立刻覆盖熔剂，同时要保持温度稳定，防止过热，熔料基本上完全熔化后，适当的搅动熔体，让溶液内温度均匀，加速铝锭的全部熔化。熔炼时间不能过长，不然会降低炉子生产效率，而且使熔体内含气量增加，影响熔炼效果，所以当熔炼时的间超长时应对熔体进行二次精炼。
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