第一篇：廢鋁熔煉鋁錠的工藝流程

山東省新泰市鑄友熱處理設備有限公司

再生鋁熔煉工藝特點

再生鋁是以回收來的廢鋁零件或生產鋁制品過程中的邊角料以及廢鋁線等為主要原材料，經熔煉配制生產出來的符合各類標準要求的鋁錠。這種鋁錠采用回收廢鋁，而有較低的生產成本，而且它是自然資源的再利用，具有很強的生命力，特別是在當前科技迅猛發展，人民生活質量不斷改善的今天，產品更新換代頻率加快，廢舊產品的回收及綜合利用已成為人類持續發展的重要課題，再生鋁生產也就是在這樣的形式下應運而生并具有極好的前景。

由于再生鋁的原材料主要是廢雜鋁料，廢雜鋁中有廢鋁鑄件（以Al-Si合金為主）、廢鋁鍛件（Al-Mg-Mn、Al-Cu-Mn等合金）、型材（Al-Mn、Al-Mg等合金）廢電纜線（以純鋁為主）等各種各樣料，有時甚至混雜入一些非鋁合金的廢零件（如Zn、Pb合金等），這就給再生鋁的配制帶來了極大的不便。如何把這種多種成分復雜的原材料配制成成分合格的再生鋁錠是再生鋁生產的核心問題，因此，再生鋁生產流程的第一環節就是廢雜鋁的分選歸類工序。分選得越細，歸類得越準確，再生鋁的化學成分控制就越容易實現。

廢鋁零件往往有不少鑲嵌件，這些鑲嵌件都是些以鋼或銅合金為主的非鋁件，在熔煉過程中不及時地扒出，就會導致再生鋁成分中增加一些不需要的成分（如Fe、Cu等）因此，在再生鋁熔煉初期，即廢雜鋁剛剛熔化時就必須有一道扒鑲嵌件的工序（俗稱扒鐵工序）。把廢雜鋁零件中的鑲嵌件扒出，扒得越及時、越干凈，再生鋁的化學成分就越容易控制。扒鐵時熔液溫度不宜過高，溫度的升高會使鑲嵌件中的Fe、Cu元素溶入鋁液。

各地收集來的廢雜鋁料由于各種原因其表面不免有污垢，有些還嚴重銹蝕，這些污垢和銹蝕表面在熔化時會進入熔池中形成渣相及氧化夾雜，嚴重損壞再生鋁的冶金質量。清除這些渣相及氧化夾雜也是再生鋁熔煉工藝中重要的工序之一。采用多級凈化，即先進行一次粗凈化，調整成分后進行二級稀土精變，再吹惰性氣體進一步強化精煉效果，可有效的去除鋁熔液中的夾雜。

廢鋁料表面的油污及吸附的水分，使鋁熔液中含有大量氣體，不有效的去除這些氣體就使冶金質量大大下降，強化再生鋁生產中的除氣環節以降低再生鋁的含氣量是獲得高質量再生鋁的重要措施。

再生鋁原材料組成

1、廢雜鋁來源

目前我國再生鋁廠利用的廢雜鋁主要來源于兩方面，一是從國外進口的廢雜鋁，二是國內產生的廢雜鋁。

進口廢雜鋁

最近幾年國內大量從國外進口廢雜鋁。就進口廢雜鋁的成分而言，除少數分 類清晰外大多數是混雜的。一般可以分為以下幾大類：

①單一品種的廢鋁

此類廢鋁一般都是某一類廢零部件，如內燃機的活塞，汽車減速機殼、汽車輪轂、汽車前后保險栓。鋁門窗等。這些廢鋁在進口時已經分類清晰，品種單一，且都是批量進口，因此是優質的再生鋁原料。

②廢雜鋁切片

廢雜鋁切片又簡稱切片，是檔次較高的廢雜鋁。之所以稱之為切片，是因為許多發達國家在處理報廢汽車、廢設備和各類廢家用電器時，都采用機械婆娑的方法將其破碎成碎料，然后再進行機械化分選，分選出的廢鋁就是廢鋁切片。另外，回收部門再處理一些較大體積的廢鋁部件時也采用破碎的方法將其破碎成碎料，此類碎料也稱之為廢鋁切片。廢鋁切片運輸方便，且容易分選，質地也比較純凈，也是優質廢鋁料。目前再國際市場的廢鋁貿易中，切片的占有量最大，各類切片正向標準化發展。就切片的成分而言，一般分為幾個檔次，其中檔次高的切片都是比較純凈的各種廢鋁及其合金的混合物，絕大部分不用任何處理即可入爐熔煉，少量的檔次較低的切片含不同數量的其他雜質，一般含廢鋁再80%～90%以上，其中雜質主要時廢鋼鐵和廢銅等有色金屬，還含有少量的廢橡膠等，經人工挑選之后，得到純凈的廢鋁料。廢鋁切片冶煉也比較容易，熔煉時入爐方便，容易除雜，熔劑消耗少，金屬回收率高，能耗低，加工成本亦低，很受用戶歡迎，一般大型再生鋁廠均以切片為主要原料。

優質的廢鋁切片比其他廢鋁價格貴，適應大規模的現代化企業，且在國際市場上很難購到，因此我國除獨資或合資企業自己進口外，一般再生鋁廠很少用此種廢料。

③混雜的廢鋁料

此類廢雜鋁成分復雜，物理形狀各異，除廢雜鋁之外，還含有一定數量的廢鋼鐵、廢鉛、廢鋅等金屬和廢橡膠、廢木料、廢塑料、石子等，有時部分廢鋁和廢鋼鐵機械結合在一起，此類廢料成分復雜，少量廢鋁塊度較大，表面清晰，便于分選。此類廢料在冶煉之前必須經過預分選處理，即人工挑出廢鋼和其他雜質。

④焚燒后的含鋁碎鋁料

此種鋁料是檔次較低的一種含鋁廢料，主要是各種報廢家用電器等的粉碎物，分選出一部分廢鋼后再經焚燒形成的物料。焚燒的目的是除去廢橡膠、廢塑料等可燃物質。這類含鋁廢料一般鋁含量在40%～60%左右，其余主要是垃圾（磚塊石塊）、廢鋼鐵、極其少量的銅（銅線）等有色金屬。鋁的塊度一般在10厘米以下，在焚燒的過程中，一些鋁和熔點低的物質如鋅、鉛、錫等都熔化，與其他物料形成表面玻璃狀的物料，肉眼難以辨別，無法分選。

⑤混雜的碎廢鋁料

此種廢料是檔次最低的廢鋁，其成分十分復雜，其中含各種廢鋁在40%～50%，其余是廢鋼鐵、少量的鉛和銅，大量的垃圾、石子和土、廢塑料、廢紙等，泥土約占25%，廢鋼占10%～20%，石子占3～5％。

2、國內回收的碎廢鋁料

國內回收的廢雜鋁大多純凈，基本不含雜質（人為摻雜除外），基本可分為三大類，即回收部門常說的廢熟鋁，廢生鋁和廢合金鋁，廢生鋁主要是廢鑄造鋁和廢合金鋁。多以廢機器零件（如廢汽車零件、廢模具、廢鑄鋁鍋盆、內燃機活塞等）。廢熟鋁一般指鋁含量在99%以上的廢鋁（如廢電纜、廢家用餐具、水壺等）。廢合金鋁（如廢飛機鋁、鋁框架等）。就生產部門而言，可分為生活廢鋁和

工業廢鋁。

①產生于生活領域的廢鋁 如廢家用餐具、水壺廢鑄鋁鍋盆、廢家用電器中 的廢鋁零件、廢導線、廢包裝物等。報廢機電設備中的鋁及其合金的廢機器零件（如廢汽車零部件、廢飛機鋁、廢模具、廢內燃機活塞、廢電纜、廢鋁管等。

②生產企業產生的廢鋁料 此種廢鋁一般稱為新廢料，主要包括鋁及其合金在生產過程中生的廢鋁，鋁材在加工過程中產生的邊角料、廢次材；機械加工系統產生的鋁及其合金的邊角料、鋁屑末及廢產品；電纜廠的廢鋁電纜以及鑄造行業產生的澆冒口和廢鑄件等，新廢料除粘有油污的屑末之外，都是檔次較高的廢鋁料，如果在企業產生廢料時能清晰的分類保存，利用價值極高。

③熔煉鋁和鋁合金生長過程中產生的浮渣 此種廢料即常說的鋁灰，凡是有熔融鋁的地方就會有鋁灰產生，例如在鋁的生產、熔煉、加工和廢鋁再生過程中都會產生大量鋁灰，尤其以廢雜鋁再生熔煉過程中產生的鋁灰為多，廢雜鋁的成分復雜、雜質越多，表面污染越嚴重，鋁灰就越多。鋁灰的含鋁量與所選用的覆蓋劑和熔煉技術有關，一般含鋁量在10%以下，高的可達20%以上。

3、廢雜鋁的組成特點

廢雜鋁的主要來源是工業廢料、回收料、以及鑄造澆冒系統。其組成相對比較復雜。多數情況下，其中含有較多的外來雜質，包括各種有機質如塑料類物質、水分等，這類物質在熔煉過程進行之前如果不清理干凈，會造成合金熔體嚴重吸 氣，在隨后的凝固過程中產生氣孔、疏松等缺陷。此外一些非鋁金屬的混入同樣會使材料的成分不合格，性能惡化。各種非金屬礦物的混入造成的非金屬夾雜，也會使材料的性能品質下降。正因這樣的特點，在再生鋁生產流程中第一個重要環節就是廢雜鋁的預處理，以盡可能地凈化原料，把不利于再生鋁質量的因素減少到最低程度。

廢雜鋁的預處理

1、國內廢雜鋁預處理基本原則

由于廢雜鋁的組成相當復雜，因此以其作為主要原料進行合金的二次加工必須對原材料進行必要的預處理。

理論上講所有雜質均應該全部去除，實際工業過程中考慮到成本因素，只能解決主要矛盾。通常的處理原則是：

對原材料按照材料成分進行大的分類，分類依據是使其接近某種牌號鋁合金的成分。

對已經分類的鋁合金廢料進行必要的拆解，去除大塊的非鋁金屬或有機雜質。

對原材料進行必要的清潔，包括用水或有機溶劑清洗，噴砂等。

經過以上處理的廢雜鋁就可以作為合金熔煉的基本原料進行使用。

2、廢雜鋁預處理現狀

廢雜鋁的預處理目的一是去除廢雜鋁中夾雜的其他金屬和雜質，二是把廢雜鋁按其成分分類，使其中的合金成分得到最大程度的利用。三是將廢雜鋁表面的油污、氧化物及涂料等處理掉。預處理最終的結果是將廢鋁處理成符合入爐條件的爐料，四是使含鋁廢料中的鋁（含氧化鋁）得到最經濟最合理的利用。

國內廢雜鋁預處理技術還十分簡單和落后，即使在大型的再生鋁廠，對廢雜鋁的預處理也沒有比較先進的技術。從目前來看，主要采用以下幾種預處理技術。

①品種單一或基本不含其他雜質的廢雜鋁一般不作復雜的預處理，只是按廢料的品種和成分分類，單獨堆放，單一品種的廢鋁在利用時只要抽查化驗出一個成分，即可知曉批量的成分，是優質的再生鋁原料，一般不作任何預處理即可入爐熔煉。在熔煉某一合金時，往往選用相應成分和品種的廢鋁直接加入大型反射爐熔煉，這樣可很容易的熔煉成相應牌號的鋁合金。一些含銅、含鋅高的廢鋁，還可作為調整成分用的中間合金。在采用小型反射爐或坩堝爐的企業，則要根據需要對體積大的廢鋁破碎成符合入爐規格的料塊。

②對于檔次較高的廢鋁切片，其中主要成分有鑄造鋁合金、合金鋁、純鋁等，其中前兩項的牌號眾多，目前還很難按牌號分類，在大型再生鋁廠，一般只經過篩分除去混入的泥土等，即直接入爐熔煉。小型再生鋁廠，對此類廢鋁則要人工將其分成鑄造鋁合金、合金鋁和純鋁，然后分別利用。

③對于低檔次的切片和焚燒過的碎廢鋁料（后者大型再生鋁廠一般不用）要進行復雜的分選，因其成分復雜，除廢鋁之外還含有廢銅、廢鋼、廢鉛等金屬，并含有其他廢棄物。對此類廢料的分選主要靠人工，一是篩分篩出泥土和垃圾，然后用手工分選。手工分選大多都在操作臺進行，主要靠工人目測和經驗進行挑選，先分選出非金屬廢料，然后分選廢金屬，其中對廢銅和廢純鋁的挑選格外精心，因廢銅可增加產值，純鋁廢料例如廢鋁線等，都是再生熔煉中調整成分的上等原料。分出的廢鋁是混雜的，一般不再細分。

目前國內廢鋁的預處理基本上還沒有實現機械化和自動化，主要靠人工，使用的工具是磁鐵、鋼銼，憑的是經驗，這種分選方法效率低、質量差、成本高，且廢鋁中的銅等有色金屬大部分都被污染，手工分選難度大，已遠遠落后。急需研究先進的廢鋁預處理技術。

3、先進的廢雜鋁預處理技術

先進的廢雜鋁預處理技術的目的是實現廢雜鋁分選的機械化和自動化，最大限度地去除金屬雜質和非金屬雜質，并使廢雜鋁有效地按合金成分分類分選，最理想的分選方法是按主合金成分把廢鋁分成幾大類，如合金鋁，鋁鎂合金、鋁銅合金、鋁鋅合金、鋁硅合金等。這樣可以減輕熔煉過程中的除雜技術和調整成分的難度，并可綜合利用廢鋁中的合金成分，尤其是含鋅，銅，鎂高的廢鋁，都要單獨存放，可作為熔煉鋁合金調整成分的中間合金原料。目前先進的廢雜鋁預處理技術主要有：

①風選法分離廢紙、廢塑料和塵土。各種廢鋁或多或少地含有廢紙、廢塑料薄膜和塵土，較為理想的工藝是風選法。風選法的工藝簡單，能夠高效率地分離出大部分輕質廢料，但采用風選法需要配備較好地收塵系統，避免灰塵對環境的污染，分選出地廢紙，廢塑料薄膜一般不宜再繼續分選，可作燃料用。

②采用磁選設備分選出廢鋼等磁性廢料。鐵是鋁及其合金中的有害物質，對鋁合金的機械性能的影響最大，因此應在預處理工序中最大限度地分選出雜鋁中的廢鋼鐵。對廢鋁切片和低檔次地廢鋁料。分選廢鋼鐵的較為理想地技術是磁選法。這種方法在國外已經被大量采用，磁選法的設備比較簡單，磁源來自電磁鐵或永磁鐵，工藝的設計有多種多樣，比較容易實現地是傳送帶的十字交叉法。傳送帶上的廢鋁沿橫向運動，當進入磁場之后廢鋼鐵被吸起而離開橫向皮帶，立即被縱向帶帶走，運轉的縱向皮帶離開磁場之后，廢鋼鐵失去了引力而自動落地并被集中起來。磁選法的工藝簡單，投資少，很容易被采用。磁選法處理的廢鋁料的體積不宜過大，一般的切片和碎鋁廢料都比較適合，大塊的廢料要經過破碎之后才能進入磁選工藝。

磁選法分選出的廢鋼鐵還要進一步處理，因有一些廢鋼鐵器件中有機械結合的以鋁為主的有色金屬零部件，很難分開，如廢鋁件上的螺母、電線、鍵、水暖件、小齒輪等，對這部分的分選是十分必要的，因為分選出的有色金屬可以提高價值并提高廢鋼鐵的檔次，但分選難度較大，一般采用手工拆解和分選，但效率低。為提高生產效率，對于分選出的難拆解的鋁和鋼鐵的結合件，最有效的處理辦法是在專用的熔化爐中加熱，使鋁熔化后扒出廢鋼鐵。

③水為介質的浮選法分選輕質雜質 廢雜鋁中夾雜的廢塑料、廢木頭、廢橡膠等輕質物料，可以采用以水為介質的浮選法。主要設備是螺旋式的推進器，廢鋁隨螺旋推進器推出，在整個過程中，風選過程中剩余的泥土和灰塵等易溶物質大多溶于水中，并被水沖走，進入沉降池。污水在經過多道沉降澄清之后，返回循環使用，污泥定時清除。此種方法可以全部分離比重小于水的輕質物質，是一種簡便易行的方法。

④從廢鋁中分選銅等重有色金屬的技術。廢鋁中的銅等重有色金屬基本上都被油污所沾污，用人工分選的方法從廢料中分選出重有色金屬的難度較大。有效的方法是拋物選礦法。這種方法利用各種體積基本相同的物體在受到相同的力被拋出時落點不同的原理。可以把廢雜鋁中密度不同的各種廢有色金屬分開。用相同的力沿直線射出密度不同而體積基本相同的物體時，各種物體沿拋物線方向運動，在落地時的落點不同。最簡單的試驗可以在水平的傳送帶上進行，當混雜的廢料在傳送帶隨傳送帶高速運轉，當運轉到盡頭時，廢雜鋁沿直線被拋出，由于各種廢棄物的重力不同，分別在不同點落地，從而達到分選的目的。此種方法可使廢鋁、廢銅、和其他廢物均勻地分開。根據此種原理設計的設備已在國外采用，但昂貴地價格使人望而生畏。國內正處于研究階段。

⑤廢鋁表面涂層的預處理 許多廢鋁的表面都涂有油漆等防護層，尤其使廢鋁包裝容器，數量最大的是廢易拉罐等包裝容器和牙膏皮等。在小型冶煉廠，對此廢料一般不作任何預處理就直接熔煉，漆皮在熔煉過程重燃燒掉。但此類廢料都是薄壁，漆皮在燃燒過程中會使部分鋁氧化，并增加了鋁中的雜質和氣泡。比較先進的再生鋁工藝一般在熔煉之前都要經預處理將涂層處理掉，主要技術有干法和濕法。濕法就是用某種溶劑浸泡廢鋁，使漆層脫落或被溶劑溶掉，此法的缺點是廢液量大，不好處理。一般不宜采用。干法即火法，一般都采用回轉窯焙燒法。

焙燒法的主要設備是回轉窯，其最大的優點是熱效率高，便于廢鋁于碳化物的分離。焙燒的熱源來之加熱爐的熱風和廢鋁漆層炭化過程中產生的熱。生產時，回轉窯以一定速度旋轉，廢鋁表面的漆層在一定的溫度下逐漸炭化，由于回轉窯的旋轉，使得物料之間相互碰撞和震動，最后炭化物從廢鋁上脫落。脫落的炭化物一部分在回轉窯的一端收集，還有一部分在收塵器中回收。

廢雜鋁的預處理是廢鋁再生利用工藝的重要組成部分，隨著再生鋁技術水平的提高，預處理技術將越來越重要。使非鋁物質與廢鋁及其合金完全分離，高效率的將廢鋁按照合金的牌號分類，達到廢雜鋁最有效地綜合利用，這正是再生鋁技術中預處理技術研究的發展方向。

再生鋁的熔煉

1、熔煉的目的

金屬合金熔煉的基本任務就是把某種配比的金屬爐料投入熔爐中，經過加熱和熔化得到熔體，再對熔化后的熔體進行成分調整，得到合乎要求的合金液體。并在熔煉過程中采取相應的措施控制氣體及氧化夾雜物的含量，使符合規定成分（包括主要組元或雜質元素含量），保證鑄件得到適當組織（晶粒細化）高質量合金液。

由于鋁元素的特性，鋁合金有強烈的產生氣孔的傾向，同時也極易產生氧化夾雜。因此，防止和去除氣體和氧化夾雜就成為鋁合金熔煉過程中最突出的問題。為了獲得高質量的鋁合金液，對其熔煉的工藝就必須嚴格把關，并采取措施從各個方面加以控制。

2、熔煉工藝

鋁合金熔煉過程如下：

裝爐→熔化（加銅、鋅、硅等）→扒渣→加鎂、鈹等→攪拌→取樣→調整成分→攪拌→精煉→扒渣→轉爐→精煉變質及靜置→鑄造。

裝爐 正確的裝爐方法對減少金屬的燒損及縮短熔煉時間很重要。對于反射爐，爐底鋪一層鋁錠，放入易燒損料，再壓上鋁錠。熔點較低的回爐料裝上層，使它最早熔化，流下將下面的易燒損料覆蓋，從而減少燒損。各種爐料應均勻平坦分布。

熔化 熔化過程及熔煉速度對鋁錠質量有重要影響。當爐料加熱至軟化下榻時應適當覆蓋熔劑，熔化過程中應注意防止過熱，爐料熔化液面呈水平之后，應適當攪動熔體使溫度一致，同時也利于加速熔化。熔煉時間過長不僅降低爐子生產效率，而且使熔體含氣量增加，因此當熔煉時間超長時應對熔體進行二次精煉。

扒渣 當爐料全部熔化到熔煉溫度時即可扒渣。扒渣前應先撒入粉狀熔劑（對高鎂合金應撒入無鈉熔劑）。扒渣應盡量徹底，因為有浮渣存在時易污染金屬并增加熔體的含氣量。

加鎂與加鈹 扒渣后，即可向熔體中加入鎂錠，同時應加熔劑進行覆蓋。對于高鎂合金，為防止鎂燒損，應加入0.002%～0.02%的鈹。鈹可利用金屬還原法從鈹氟酸鈉中獲得，鈹氟酸鈉是與熔劑混合加入。

攪拌 在取樣之前和調整成分之后應有足夠的時間進行攪拌。攪拌要平穩，不破壞熔體表面氧化膜。

取樣 熔體經充分攪拌后，應立即取樣，進行爐前分析。

調整成分 當成分不符合標準要求時，應進行補料或沖淡。

熔體的轉爐 成分調整后，當熔體溫度符合要求時，扒出表面浮渣，即可轉爐。

熔體的精煉 變質成分不同，凈化變質方法也各有不同。

3、成分調整

在熔煉過程中，金屬中各元素均由于它們自身的氧化而減少，它們被氧化程度的多少，不僅與本身對氧的親和力的大小有關之外，還與該元素在液體合金中的濃度（活度）、生成氧化物的性質、以及所處的溫度等因素有關。一般來說，對氧親和力較大的元素損失多些，鋁、鎂、硼、鈦和鋯等對氧親和力很強；碳、硅、錳等其次；鐵、鈷、鎳、銅及鉛等較弱。所以，在熔煉合金中對氧親和力較強的元素，將要被“優先氧化”而造成過多的損耗；相反，那些對氧親和力較弱的元素，則能相對的受到“保護”而損耗少些。

通過熔煉后，合金化學成分中某元素因氧化損耗而使其含量增加或降低，應視該元素與基體金屬元素的相對損耗而定。相對損耗多的元素其含量將降低，稱為“燒損”；相對損耗少的元素，含量將增加，可稱“燒增”；為能正確控制熔體的化學成分，在選配金屬爐料時，應考慮到熔煉后的變化，在各元素加入量上進行相應的補償。

在實際的熔煉中，合金中元素的燒損程度，還受原材料品質、熔劑及爐渣、操作技術、特別是生成氧化物的性質的影響。

4、熔煉過程中氣體和氧化物的防止

前面已經談到，鋁液中氣體及氧化夾雜的主要來源是H2O，而H2O則是從攪入鋁液的表面氧化膜上、爐料表面（特別是受潮氣腐蝕的爐料）、熔化澆注工具以及精煉劑、變質劑中帶入鋁液。而攪入鋁液的氧化膜以及夾雜物較多的低品級爐料（如濺渣、碎塊重熔錠）將在鋁液中形成氧化物夾雜物。為此，應從熔煉澆注過程中注意下列各點：

①坩鍋和熔化澆注工具

使用前應仔細地除去粘附在表面的鐵銹、氧化渣、舊涂料層等臟物，然后涂上新涂料，預熱烘干后方可使用。熔化澆注工具和轉運鋁液的坩鍋在使用前均應充分預熱。

②爐料

爐料在使用前應保存在干燥處，如爐料已經受潮氣腐蝕則在配料前進行吹砂以除去表面腐蝕層。回爐料表面常常粘附砂子（SiO2），部分SiO2和鋁液會發生下列反應：Al ＋ 3 SiO2 → 2 Al2O3 ＋ 3 Si

所生成的Al2O3及剩余SiO2均在鋁液中形成氧化夾雜，故在加這類料前也應經吹砂后使用。由切屑、濺渣等重熔鑄成錠的三級回爐料中常含有較多氧化夾雜物及氣體，故其使用量應受到嚴格的限制，一般不超過爐料總量的15%，對重要鑄件則應完全不用。爐料表面也不應有油污、切削冷卻液等物，因為各種油脂都是具有復雜結構的碳氫化合物，油脂受熱而帶入氫。

爐料在加入鋁液時必須預熱至150～180℃以上，預熱的目的一方面時是為了安全，防止鋁液與凝結在冷爐料表面上的水分相遇而發生爆炸事故；另一方面是為防止將氣體和夾雜物帶入鋁液。

③精煉劑、變質劑

因其中有些組元很易吸收大氣中的水分而潮解，有些則本身含有結晶水。因此，在使用前應經充分烘干，某些物質如ZnCl2則需經重熔去水份后方能使用。

④熔化、澆注過程的操作

熔化攪拌鋁液應平穩，盡量不使表面氧化膜及空氣攪入鋁液中。應盡量減少鋁液的轉注次數，轉注時應減低液流的下落高度和減少飛濺。澆注時澆包嘴應盡量接近澆口杯以減少液流的下落高度，并應勻速澆注，使鋁液的飛濺及渦流減至最少。在澆注完鑄件后，勺中剩下的鋁液不應倒回坩堝而澆入錠模，否則將使鋁液中氧化夾雜不斷增加。在坩堝底部約50～100mm深處的鋁液中沉積有較多量的Al2O3等夾雜物，因此不能用來澆注鑄件。

⑤熔煉溫度、熔煉及澆注過程的持續時間

升高溫度將加速鋁液與H2O、O2之間反應，氫在鋁液的溶解度也隨熔煉溫度的升高而急劇增加，當溫度高于900℃時，鋁液表面氧化膜成為不致密的，更使上述反應顯著加劇，故大多數鋁合金的熔煉溫度一般不超過760℃。至于鋁液表面氧化保護膜疏松的鋁－鎂合金，鋁液與H2O、O2間的反應對溫度的升高更為敏感，因此對鋁鎂合金的熔煉溫度限制更嚴（一般不超過700℃）。

熔煉及澆注過程的持續時間（尤其是精煉后至澆注完畢相距的時間）越長，則鋁液中之氣體及氧化夾雜物含量也越高。因此，應盡量縮短熔煉及澆注的持續時間，特別是應盡量縮短精煉至澆注完畢的時間，工廠中一般要求規定在精煉后2小時內澆完，如澆不完則應重新精煉，在天氣潮濕地區以及鑄件要求針孔度級別較高，或是易產生氣孔、夾雜的合金，則澆注時間應限制得更短。

再生鋁的精煉

當金屬熔化成分調整完畢后，接下來就是鋁液的精煉工序。鋁合金精煉的目的是經過采取除氣、除雜措施后獲得高清潔度的、低含氣量的合金液。精煉有下列幾種方法：

加入氯化物（ZnCl2、MnCl2、AlCl3、C2Cl6、TiCl4等）;

通氣法（通入N2、、Cl2 或N2 和Cl2 混合物）；

真空處理法；

添加無毒精煉劑法；

超聲波處理

按其原理來說，精煉工序有二方面的功能：對溶解態的氫，主要依靠擴散作用使氫脫離鋁液；對氧化物夾雜，主要通過加入熔劑或氣泡等介質表面的吸附作用來去除。

1、除氣

一般都是采用浮游法來除氣，其原理是在鋁液中通入某種不含氫的氣體產生氣泡，利用這些氣泡在上浮過程中將溶解的氫帶出鋁液，逸入大氣。為了得到較好的精煉效果，應使導入氣體的鐵管盡量壓入熔池深處，鐵管下端距離坩鍋底部100～150毫米，以使氣泡上浮的行程加長，同時又不至于把沉于鋁液底部的夾雜物攪起。通入氣體時應使鐵管在鋁液內緩慢地橫向移動，以使熔池各處均有氣泡通過。盡量采用較低地通氣壓力和速度，因為這樣形成的氣泡較小，擴大了氣泡的表面積，且由于氣泡小，上浮速度也慢，因而能去除較多的夾雜和氣體。同時，為保證良好的精煉效果，精煉溫度的選擇應適當，溫度過高則生成的氣泡較大而很快上浮，使精煉效果變差。溫度過低時鋁液的粘度較大，不利于鋁液中的氣體充分排出，同樣也會降低精煉效果。

用超聲波處理鋁液也能有效地除氣。它的原理是通過向鋁液中通入彈性波，在鋁液內引起“空穴”現象，這樣就破壞了鋁液結構的連續性，產生了無數顯微真空穴，溶于鋁液中的氫就迅速地逸入這些空穴中成為氣泡核心，繼續長大后呈氣泡狀逸出鋁液，從而達到精煉效果。

2、除雜

對于非金屬夾雜，使用氣體精煉方法能夠有效去除，對于要求較高的材料還可以在澆注過程中采用過濾網的方法或使熔體通過熔融熔劑層進行機械過濾等來去除。

對于金屬雜質，一般的處理方法是化有害因素為有利因素。即通過合金化方法將其變為有益的第二相，以利于材料性能的發揮。如果一定要去除的，多數情況下是利用不同元素沸點差異進行高溫低壓選擇性蒸餾，來達到除去金屬雜質的目的。

由含鋁廢料熔煉成的鋁合金往往含有超標的金屬元素，應盡量將其除去。可以采用選擇性氧化，可將與氧親和力比鋁與氧親和力大的各種金屬雜質從熔體中除去。例如，鎂、鋅、鈣、鋯等元素，通過攪拌熔體而加快這些雜質元素的氧化，這些金屬氧化物不溶于鋁液中而進入渣中，這樣就可以通過撇渣而將其從鋁熔體中去除。

還可以利用溶解度的差異的方法來除去合金中的金屬雜質。例如將被雜質污染的鋁合金與能很好溶解鋁而不溶解雜質的金屬共熔，然后用過濾的方法分離出鋁合金液體，然后用真空蒸餾法將加入的金屬除去。通常用加入鎂、鋅、汞來除去鋁中的鐵、硅和其他雜質，然后用真空蒸餾法脫除這些加入的金屬。例如將被雜質污染的鋁合金與30%的鎂共熔后，在近于共晶溫度下將合金靜置一段時間，濾去含鐵和硅的初析出晶相，再在850℃下真空脫鎂，此時蒸氣壓高的雜質如鋅、鉛等也與鎂一起脫除，除鎂后的純凈鋁合金即可鑄錠。

為了進一步提高鋁合金液質量，或者某些牌號鋁合金要求嚴格控制含氫量及夾雜物時，可采用聯合精煉法，即同時使用兩種精煉方法。比如氯鹽－過濾聯合精煉，吹氬－熔劑聯合精煉等方法都能獲得比單一精煉更好的效果。

組織控制與變質處理

1、亞共晶和共晶型鋁硅合金的變質處理

鋁硅合金共晶體中的硅相在自發生長條件下會長成片狀，甚至出現粗大的多角形板狀硅相，這些形態的硅相將嚴重的割裂Al基體，在Si相的尖端和棱角處引起應力集中，合金容易沿晶粒的邊界處，或者板狀Si本身開裂而形成裂紋，使合金變脆，機械性能特別是延伸率顯著降低，切削加工功能也不好。為了改變硅的存在狀態，提高合金的力學性能，長期以來一直采用變質處理技術。

對共晶硅有變質效果的元素有：鈉(Na)，鍶(Sr)，硫(S)，鑭(La)，鈰(Ce)，銻(Sb)，碲（Te）等。目前研究主要集中在鈉，鍶，稀土等幾種變質劑上。

一：鈉變質（Na）

鈉是最早而最有效的共晶硅變質元素，加入方式有金屬鈉，鈉鹽及碳酸鈉三種。

金屬鈉 最初采用的變質劑是金屬Na，鈉的變質效果最佳，可以有效的細化共晶組織，加入較小的量（約0.005％～0.01％），即可把共晶硅相從針狀變質成為完全均勻的纖維狀。但采用金屬Na變質存在一些缺點，首先變質溫度為740℃，已接近Na的沸點（892℃），因此鋁液容易沸騰，產生飛濺，促使鋁液氧化吸氣，操作不安全，其次，Na比重小（0.97），變質時富集在鋁液表面層，使上層鋁液變質過度，底部則變質不足，變質效果極不穩定.同時，Na極易與水氣反應生成氫氣，增加鋁液的含氣量。Na化學性質非常活潑，在空氣中極易和氧氣等反應，一般要浸泡在煤油中保存，在使用前必須除去煤油，這也是一件難度很大的事情，但不除去又會給鋁液中帶入氣體和夾雜。

鈉鹽 生產中一般應用的變質劑是含NaF等鹵鹽的混合物，利用鈉鹽和鋁反應生成鈉而起變質作用。但這些鈉鹽極易帶入水氣，會增大合金吸氣氧化傾向，同時這些鈉鹽對環境具有腐蝕作用，對身體健康有損害。

碳酸鈉 以碳酸鈉為主的變質劑是應克服采用上述鈉鹽變質的環保問題而開發的無公害變質劑。也即利用碳酸鈉和鋁、鎂在高溫下反應，生成鈉而起到變質作用，此反應過程和反應產物都是無毒的。同樣，這類無公害變質劑也存在著吸水而增加鋁合金吸氣氧化傾向的問題。

采用鈉變質的還有一個不容忽視的缺點就是變質效果維持時間短，即是一種非長效變質劑。Na鹽變質劑的有效期只有30～60min，超過此時間，變質效果自行消失，溫度愈高，失效也愈快，因此，要求變質過的鋁液必須在短時間內用掉，重熔時，必須重新變質。而且，精確控制鈉變質過程是困難的。所以，目前在不少場合，鈉變質正逐漸被一些長效變質方法所取代。

二：鍶變質（Sr）

鍶（Sr）是一種長效變質劑,變質效果與Na相當,且不存在Na變質的缺點,是頗有前途的變質劑。英國、荷蘭等國從80年代初就開始推廣應用鍶（Sr）變質方法。目前,對于鍶變質，國內外做了不少研究,我國使用鍶（Sr）代替Na或Na鹽的規模也在日益擴大。Sr變質有如下優點：①變質效果良好,有效期長；②變質操作時，無煙，無毒，不污染環境，不腐蝕設備、工具，不損害健康，操作方便；③易獲得滿意的力學性能；④回爐料有一定的重熔變質效果；⑤鑄件成品率高,綜合經濟效益顯著。但是，實踐表明,變質后的合金易產生縮松，并會增加鑄件的針孔度,降低合金的致密性，出現力學性能衰退的現象。

三：銻變質（Sb）

銻（Sb）可使共晶硅由針狀變為層片狀。為獲得層片狀，其最佳加入范圍通常為0.15％～0.2％。它的變質效果不如Na和Sr。加銻變質一個突出優點是變質時間長（8小時以上）。銻的熔點630.5℃，密度為6.68g/Cm3,所以，比較容易控制銻含量，不易造成變質不足和過變質現象，也不增大鋁液的吸氣與氧化夾雜傾向，但它的變質效果受冷卻速度的影響較大，對金屬型和冷卻較快的鑄件有較好的變質效果,但對緩冷的厚壁砂型鑄件變質效果不明顯，所以使用上受到一定限制。

四：碲變質（Te）

碲是國內研究成的變質劑，碲變質的作用和銻變質相似，其作用是促使硅以片狀分枝方式被細化，而不能變為纖維狀，但變質效果比銻強。其變質效果具有長效性，變質后經8小時或重熔效果不變。同樣的，它的變質效果受冷卻速度的影響也較大。

五：鋇變質

Ba對共晶Si具有良好的變質作用。與Na，Sr，Sb相比較,Ba的變質效果比較長效,加入量范圍寬,加入0.017%到0.2%的Ba,都能獲得良好的變質組織。加入Ba后，合金的抗拉強度明顯提高,連續重熔,變質效果仍能保持,其變質效果令人滿意。采用Ba變質的不足之處是對鑄件的壁厚敏感性大,對厚壁鑄件的變質效果差，為了獲得良好的變質效果,必須快冷。同時，Ba對氯化物敏感，一般不用氯氣或氯鹽來精煉。

六：稀土變質

稀土在鋁及鋁合金中應用較早的國家是德國，德國早在第一次世界大戰期間就成功的使用了含稀土的鋁合金。稀土元素可以達到與鈉、鍶相似的變質效果，即可使共晶硅由片狀變成短棒狀和球狀，改善合金的性能。而且稀土的變質作用具有相對長效性和重熔穩定性，其變質效果可維持5～7小時，張啟運等人對La變質壽命進行檢驗，含La0.056%的變質合金，經反復熔化-凝固10次仍有變質效果。

稀土由于其化學性質的活潑性，極易與O2、N2、H2等發生反應，從而起到脫氫、脫氧、去氧化皮等作用，因而可以凈化鋁液。

總之，稀土在Al-Si合金中兼有精煉和變質的雙重效果，變質效果具有相當長效性和重熔穩定性.稀土元素的加入提高了合金的流動性,改善了合金的鑄造性能,優化了合金的內在質量。還有一個最大的優點就是加入稀土不產生煙氣，對環境不造成污染，順應了時代發展的需要。

2、變質劑的選擇

目前鋁合金鑄造生產中應用最廣的是鈉鹽變質劑，由鈉和鉀的鹵素鹽類組成。這類變質劑使用可靠，效果穩定。變質劑的組成中，NaF能起變質作用。與鋁液接觸后發生如下反應：

3NaF + Al → AlF3 + 3Na

反應生成的鈉進入鋁液中，即起變質作用。由于NaF熔點高（992℃），為了降低變質溫度，以減少高溫下鋁液的吸氣和氧化，在變質劑中加入NaCl、KCl。加入一定量的NaCl、KCl組成的三元變質劑，其熔點在800℃以下，在一般變質溫度下，處于熔融狀態，有利于變質的進行，提高變質速度和效果。此外，呈熔融狀態的變質劑容易在液面形成一層連續的覆蓋層，提高了變質劑的覆蓋作用。為此，NaCl、KCl又稱為助熔劑。

有的變質劑中加入一定量的冰晶石（Na3AlF6），這種變質劑具有變質、精煉、覆蓋作用，一般稱為“通用變質劑”。澆注重要鑄件或對鋁液的冶金質量要求較高時常采用此變質劑。

在生產中，變質工序一般多在精煉之后、澆注之前進行。變質溫度應稍高于澆注溫度，而變質劑的熔點最好介于變質溫度和澆注溫度之間，這樣使變質劑在變質時處于液態，并且變質后即可進行澆注，免得停放時間長，造成變質失效。此外，在變質處理完畢后，變質后的熔渣已經變為很稠的固體，便于扒去，不致把殘留的熔劑澆入鑄型中，形成熔劑夾渣。

選擇變質劑時，一般根據所要求的澆注溫度來確定變質劑的熔點和變質溫度，接著就可以按照所選的變質劑熔點選擇合適的變質劑成分。

3、變質工藝因素的影響

變質工藝因素主要為：變質溫度、變質時間、變質劑種類及用量。

變質溫度

溫度高些，對變質反應進行有利，鈉的回收率高，變質速度快，效果好，但變質溫度不能過高，否則會急劇增加的鋁液的氧化和吸氣，并使鋁液中鐵雜質增加，降低坩堝的使用壽命。一般來說，變質溫度應選擇在稍高于澆注溫度為宜。這樣避免了變質溫度過高，可以減少變質后調整溫度的時間，有利于提高變質效果和鋁液的冶金質量。

變質時間

變質溫度越高以及鋁液和變質劑接觸的狀況越好，則所需的變質時間就越短。變質時間應按具體情況，在實驗的基礎上確定。變質時間太短，則變質反應進行不完全；變質時間過長，會增加變質劑的燒損，增加合金的吸氣和氧化。

變質時間由兩部分組成：變質劑覆蓋時間一般為10～15分鐘，壓入時間一般為2～3分鐘。

變質劑種類及用量

應根據合金的種類、鑄造工藝及對組織控制的具體要求，來選擇合適的變質劑種類及用量。選擇無毒、無污染并有長效變質效果的變質劑是目前鋁合金熔煉工藝的發展方向。

在生產實踐中，應考慮到變質劑反應可能進行不完全，所以變質劑用量不能過少，否則變質效果不好。但變質劑用量也不宜過多，否則會產生過變質現象。因此，變質劑用量一般規定為占爐料重量的1～3%。在生產中，通常加入2%就可以保證良好的變質效果。對于金屬型鑄造的鑄件，變質劑用量可適當減少。當采用通用變質劑時，除了考慮變質效果外，還要考慮對這種變質劑的覆蓋、精煉能力的要求，通常其變質劑用量為鋁液重量的2～3%。

4、變質處理的爐前檢驗

澆注試樣，冷卻后敲開，根據斷口形狀判斷變質效果。

若變質不足，則晶粒粗大，斷口呈灰暗色，并有發亮光的硅晶粒可見。

若變質正常，則晶粒較細，斷口呈白色絲絨狀，沒有硅晶粒亮點。

若變質過度，則晶粒也粗大，斷口呈現藍灰色，有硅的亮晶點。

4.5.2過共晶鋁硅合金變質處理

過共晶Al-Si合金由于含硅量多，使合金的熱膨脹系數降低，耐磨性提高，適用于內燃機活塞等耐磨零件。過共晶Al－Si合金組織中存在板狀初晶硅和針狀共晶硅。初晶硅作為硬質點可提高合金得耐磨性，但因為它硬而脆，對合金機械性能不利，并使合金的切削加工性能變壞，因此，過共晶Al－Si合金中的共晶硅和初晶硅都要進行變質處理。

長期以來，初晶硅的細化得到了深入的研究。采用超聲波振動結晶法，急冷法，過熱熔化，低溫鑄造等都能取得一定效果。但是效果最穩定，在工業上最有使用價值的還是加入變質劑。

目前，實際用于生產的變質劑是磷單質。赤磷使用最早，當加入量為合金重量的0.5％時，即可使初晶硅細化。但由于磷的燃點低（240℃），運送不安全，變質時，磷會激烈燃燒，產生大量煙霧，污染空氣，同時也使鋁液吸收更多的氣體，所以磷多與其他化合物混合使用。現在工業上比較常用的方法是以Cu－P中間合金形式加入。中間合金含磷量一般為8％～10％。加入量在0.5％～0.8％之間。

關于磷對鋁硅合金變質的機理，一般認為是磷在合金液中與Al形成大量高熔點的AlP質點，AlP與硅相的晶體結構相似，晶格常數相近，AlP屬閃鋅礦型結構，晶格常數a=5.451，熔點為1060℃，Si晶體的晶格常數a=5.428，AlP與硅的最小原子間距離也十分相近，硅為2.44，AlP為2.56，AlP可作為初生硅的非自發核心，從而細化初生硅。

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第二篇：廢鋁再生的熔煉技術研究

再生鋁的熔煉技術研究

王剛1，高安江1，曲信磊2，張敏2

（1.叢林集團有限公司 山東龍口 265705； 2.山東叢林鋁資源再生研究中心 山東龍口 265705；）

摘要：隨著經濟的快速發展和節約資源、保護環境的迫切要求，我國再生鋁行業近幾年來發展迅速，而熔煉技術是再生鋁應用的一大難題。本文主要介紹了再生鋁熔煉設備，雜質元素的去除方法，熔煉過程中的除氣及精煉凈化工藝，為再生鋁的應用提供參考。關鍵詞：再生鋁；熔煉；雜質；除氣；精煉

中圖分類號：TG146.2

文獻標識碼：A

文章編號：

目前鋁是世界上使用最多的有色金屬，鋁制品被廣泛使用于國民經濟的各個領域。近年來，隨著我國各行各業對鋁的需求量逐年增加，鋁的供應量逐年增大，由于我國原鋁主要來源于電解鋁，而國內有將近一半的氧化鋁是從國外進口，這導致生產成本大大增加，為此需要大力發展再生鋁行業[1]。與生產電解鋁相比，利用廢鋁再生可以節約水電等能源達95%，其生產過程中產生的廢氣、廢物較少，對環境的污染大大減少，同時使用再生鋁還可降低鋁合金制品的生產成本，具有良好的社會效益和經濟效益[2,3]。

鋁合金熔煉的基本目的是：通過制定合理的熔煉工藝，得到化學成分符合生產要求，純凈度高的鋁合金熔體。再生鋁合金的熔煉是將經過預處理的廢鋁料、鋁屑等在熔煉爐中進行重新熔化，并在熔融的過程中進行除氣、除渣、變質、精煉等工序，以得到化學成分符合要求的鋁液，最后澆注成錠。再生鋁的原料一般是一些不同合金混雜、成分不清的廢料，必須通過熔煉，并借助一定手段，排除廢料中的有害雜質、氣體以及氧化物等，才能為鑄錠的生產提供優質熔體[4]。下面將重點介紹國內外再生鋁熔煉相關方面的技術。1再生鋁熔煉設備

再生鋁的熔煉鑄造過程如下：

裝爐→熔化（加硅、銅、鋅等合金元素）→扒渣→ 加鎂、鈹等（如必要）→攪拌→取樣→調整成分→精煉→扒渣→轉爐→變質處理及靜置→凈化處理→鑄造。

目前國內外的再生鋁熔煉技術包括反射爐、坩堝爐、雙室爐、高效循環反射爐、水平回轉爐、傾斜式回轉爐及感應爐等熔煉技術[5]。其中反射爐是熔煉鋁合金的主要設備，在再生鋁行業大量應用，并派生出許多爐型[6]。

（1）雙室反射爐

雙室反射爐內設懸掛隔墻，將爐膛分為加熱室和熔解室。其優點主要有：①由于廢鋁料的預熱、干燥及熔化都避開了猛烈燃燒的火焰，因此金屬燒損少。②熔煉時，采用循環式攪拌機循環攪拌熔體，使熔體的溫度及成分更加均勻。③采用了旋轉蓄熱式的加料機構和爐型，能夠使全部煙氣余熱得到回收，因此提高了熱效率，降低了能耗。④在密閉的系統中加入廢鋁料，避免了煙氣的溢放，改善了車間的工作環境。

（2）加料井式熔煉爐

此種熔煉爐也是一種雙室反射爐，由構成一個循環系統的熔煉爐、加料井及磁力泵共同組成。再生鋁熔煉過程中，持續加到加料井中的廢鋁料，被過熱的鋁液熔化，并在在磁力泵的作用下進入反射爐，如此反復進行，便可達到熔煉的目的。其具有金屬燒損小，回收率高的優點。此種熔煉爐適合處理碎的廢鋁料，尤其適用于鋁屑的處理。

（3）旋轉式反射爐

由于在生產過程中，旋轉爐的爐體可以旋轉360°，因此熱效率大大提高。其還具有傳熱速度快，可以基本上免去攪拌操作的優點。除此之外，熔融的鋁液與耐火材料是均勻接觸的，避免了對爐壁的不均勻腐蝕，增加了爐子的使用壽命。其缺點是使用的燃料必須是液體或氣體。

（4）落差式反射爐 落差式反射爐由相互通聯的熔化爐和熔煉爐構成，兩者存在一定的位差，其又被稱作子母爐。落差式反射爐是一種比較適用的再生鋁熔煉爐，特別適用于含鐵高的廢鋁料的熔煉。由于熔化爐只負責廢鋁料的熔化，在整個熔煉過程中可以杜絕鐵對鋁溶液的污染，提高了熔體質量。在使用過程中，為了減少鐵與其它雜質元素的溶入，要盡量縮短鋁溶液在爐內的停留時間，因此當爐料熔化之后，要盡快將溶液放出。

（5）帶有電磁攪拌系統的反射爐

電磁攪拌系統是由英國EMP技術公司在90年代中期研發的，可用于各種反射爐和靜置爐。其優點是：電磁泵堅固結實，壽命長；金屬的燒損率降低，廢鋁料的回收率明顯提高；鋁熔體的化學成分更加均勻。同時使用電磁攪拌系統，可以減輕工人的勞動強度，降低產生的爐渣量，凈化車間環境。

2熔煉過程中雜質元素的去除

再生鋁與原鋁相比，當中含有的雜質元素更多，主要有Fe、Mg、Zn、Si、Cu、Mn等[7]。由于雜質元素的存在會使再生鋁的性能降低，大部分鋁合金被降級使用。因此研究再生鋁生產過程中的雜質元素的去除，具有十分重要的實用價值。2.1Mg雜質的去除方法

鎂可以提高鋁合金的強度，但是過多的鎂會使鋁合金產生應力腐蝕和焊接裂紋。與其他雜質元素相比，Mg雜質的去除更加容易。目前，鎂的去除方法主要有以下幾種：

（1）自然氧化法

在高溫下鎂的親氧性比鋁更高，生成的氧化鎂可以以熔渣的形式去除。這種除鎂方法工藝比較簡單，操作容易，但是在除鎂的同時，鋁或多或少也會與氧氣發生反應，加大了鋁的燒損量。

（2）減壓蒸餾法

利用鎂在高溫下容易揮發的特點，通過降低壓力，加劇鎂的揮發，從而實現鎂與鋁的分離。

（3）添加熔劑法

包括除鎂劑除鎂、冰晶石除鎂和添加SiO2除鎂等方法。（4）通入氣體法

在高溫條件下，氯氣可以和鎂發生反應，生成密度較小的MgCl2，并上浮到鋁液表面，可以以熔渣的形式去除。同時氯氣還可以與氫氣和鈉發生反應，對氧化鋁也有分解作用，因此具有良好的除氣、除渣和除鈉作用。但是由于氯氣有毒，會對環境造成污染，使設備產生腐蝕，并且還會使鑄錠生成粗大晶粒。

（5）吸附法

此種方法是美國礦務局的科學家研制成功的，是一種更安全、更清潔的新的除鎂工藝。其原理是將一種特制的鈦化鋰化合物捕集劑裝置放入熔融的廢鋁中，從而捕集熔液中的鎂離子。

2.2Zn雜質的去除方法

當Zn以雜質的形式存在于鋁合金中時，會造成鋁合金焊接性能的降低，去除再生鋁中Zn雜質的方法有：

（1）攪拌法

攪拌法除Zn的原理是：通過用工具直接攪拌鋁熔體，促進氧氣卷入熔體中，Zn被氧化，從而可達到除Zn的目的。但是使用這種方法除Zn效果不明顯，不僅會造成Al和其他元素大量的燒損，還會使熔體吸氣，導致夾雜的大量產生。

（2）沉淀法

其除Zn原理是：鋅的密度比鋁液中其他有用元素大，若對鋁液采取長時間靜置，則密度較大的鋅會沉在爐底。其缺點是除鋅的效果受靜置時間及熔體的溫度影響較大，而長時間的保溫會消耗大量的能量，同時由于銅等有用的重金屬也被除去，需要補加這些元素。

（3）真空蒸餾法 2.3Fe元素的去除方法

目前主要通過兩種方法來減輕或降低鐵對鋁合金的有害影響：一是通過一定措施降低鋁熔體中的鐵含量；二是通過采取熔體過熱、提高冷卻速度、添加變質劑或中和劑等手段來改變鐵相在鋁合金中的組織形貌[8]。

目前，再生鋁熔煉過程中，Fe的去除方法主要有稀釋法、重力沉降法、熔劑法、離心去除法、電磁分離法及復合凈化法等。

（1）稀釋法

其原理是將純鋁或含鐵量較低的鋁錠加入含鐵量較高的鋁熔體中，從而使原鋁合金中的含鐵量降低。此種方法雖然可以使熔液中Fe的含量降低，但會浪費材料，增加成本，故一般不推薦使用。

（2）重力沉降法

此種方法是最簡單的去除Fe的方法，其原理是：在液相線溫度以上很小的范圍內保溫靜置一定時間，由于富鐵化合物密度比熔體密度大，在重力作用下，鐵相沉降到爐子底部，從而使上層鋁液得到凈化。其缺點是鐵相沉降后，從上到下其濃度呈梯度分布，因此很難徹底將鐵相與鋁熔體分離，造成鋁料的大量浪費。

（3）熔劑法除鐵

一種為加錳法除鐵，一種為加硼法除鐵。工業上主要有兩種加錳方法：直接加入錳單質和以化合物的方式加入錳。硼能極大影響鐵在鋁中的存在形式及分布狀態，但是加入硼砂或氧化硼會影響鋁熔體的質量，因此急需尋找一種既可以去除鋁熔體中的鐵元素又不破壞鋁熔體質量的復合熔劑。

（4）離心去除法

離心去除法的原理是：由于液—固相之間存在一定的密度差，在離心力的作用下，比液相重的固體可以集中到分離器外壁。離心分離法的優點是施加在鐵相上的離心力可以通過調節轉速進行改變，速度比重力除鐵法快。

（5）電磁去除法 這種除鐵方法的原理：是通過合金化處理，使富鐵相在液態鋁熔體中析出，由于初生的富鐵相在導電性和電磁性上與熔體存在差異，在電磁場的作用下，其與熔體有著不同的運動規律。通過對鋁熔體進行連續電磁過濾法處理，這樣便可達到去除富鐵相的目的。

（6）復合凈化法

主要是將含有Cr、Mn、Zr、Ni這四種元素的添加劑加入到富鐵熔體中，對其進行處理，形成多元富鐵相，這些多元富鐵化合物會隨著溫度的降低而長大并沉降。再用泡沫陶瓷過濾器對沉降后的熔體進行過濾，將未沉降的小富鐵顆粒除去。可見，采用這種復合凈化的方法可有效去除鋁熔體中的Fe。

3熔煉過程中的除氣工藝

（1）氣泡浮游法除氣

其原理是在鋁液中通入某種不含氫的氣體產生氣泡，這些氣泡在上浮過程中能夠將溶解在鋁液中的氫帶出，逸入大氣。氣泡浮游法分為吹氣精煉法和氯鹽或氯化物處理法。吹氣精煉法是指將不溶于鋁熔體的惰性氣體或活性氣體吹入鋁液中，常用的有吹Cl2和吹N2凈化法。向鋁熔體中通入惰性氣體、氮氣后，會有氣泡產生，在分壓差的作用下，熔體中的氫通過擴散進入這些氣泡，并隨著氣泡上浮、排出，以此達到除氣的目的。除此之外，熔體中的夾雜物也能在氣泡上浮的過程中被吸附，從而被除去。

（2）真空處理法

此種除氣方法是將熔體放入有一定真空度且密閉的保溫爐內，由于氫在熔體和密閉容器中存在分壓差，熔體中的氫就會不斷生成氫氣，上浮后溢出熔體，從而被除去。真空處理法是去除鋁熔體中含有的氫的最高效的方法，但是其需要真空密閉設備，因此價格昂貴，而且此法還會使熔體產生很大的溫度損失，且不具備較強的除渣能力。

（3）超聲波除氣

鋁液中含有的氣體也可采用超聲波處理進行有效地去除。超聲波除氣法發展于20世紀90年代，是一種新的鋁熔體凈化技術。其原理是向鋁液中通入彈性波，引起“空穴”現象，使鋁液結構的連續性被破壞，從而產生無許多顯微真空穴，溶于鋁液中的氫就會迅速地進入這些空穴中，成為氣泡核心，繼續長大后，以氣泡狀逸出鋁液，從而達到除氫效果。

4再生鋁的凈化精煉工藝

凈化精煉是再生鋁熔煉時十分重要的工序，最常用的有粉體噴吹和惰性氣體凈化處理法。目前最常用的精煉劑為氯鹽和氟鹽等，也可以采用Cl2或C2Cl6。這些精煉劑雖然具有較好的凈化精煉效果，但產生的AlCl3、HCl等副產物會對人體、環境及設備產生很大的損害。而精煉劑若選用N2、Ar等惰性氣體，凈化效果卻不是很好。，目前比較先進的技術是采用稀土合金對再生鋁進行變質、細化和精煉，充分運用稀土元素與鋁熔體的相互作用，從而實現對鋁熔體的凈化、精煉及變質的一體化處理。此種精煉方法，簡潔高效，能夠有效地改善再生鋁的冶金質量，同時在處理的過程中不會伴隨有害廢氣和其他副產品的生成。此外，采用同時使用兩種精煉工藝的聯合精煉法，比如氯鹽-過濾，吹氬-熔劑這兩種聯合精煉法的效果均比單一精煉更好 [9-11]。

5總結

我國再生鋁行業雖然具有廣闊的發展前景，但同時也存在著巨大的挑戰：我國無論在廢鋁的預處理，還是在熔煉-鑄造以及技術研發等方面都與發達國家存在著巨大的差距。由于再生鋁的原材料主要是一些廢雜鋁，除了在熔化之前采取各種預處理手段，以消除雜質、外來元素等進入熔體外，如何通過熔體凈化、提純等技術以降低雜質元素及某些合金元素的含量，從而使化學成分滿足目標產品的要求是再生鋁應用的一大難題。因此要想獲得高端再生鋁產品，必須大力開展廢鋁的高效分揀、高回收率熔煉、雜質元素分離及熔體凈化等技術的研究。參考文獻

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通訊聯系人：曲信磊 0535-8561424 ***

Research on the Recycled Aluminum Smelting Technology

Gao Anjiang , Qu Xinlei, Zhang Min(Conglin Group Co., Ltd., Longkou 265705, China)Abstract: With the rapid development of economic and the urgent requirement of resource conservation and environmental protection, our recycled aluminum industry has developed rapidly in recent years.But the smelting technology is a major problem in the application of recycled aluminum.This paper describes the smelting equipment of recycled aluminum, removal method of impurity element, degassing and refining purification during process of melting.So it can provide reference for the application of recycled aluminum.Keywords: recycled aluminum;melting;impurity;degassing;refining

第三篇：鋼鋁復合散熱器工藝流程

鋼鋁復合散熱器工藝流程

選

材——鋼管下料——鋁型材下料——質量檢驗——穿管——漲管——單片焊接——質量檢驗——整片組裝——試

壓——質量檢驗——除油、除銹處理——烘

干——質量檢驗——真空灌裝第一次防腐——瀝

干——烘

干——真空灌裝第二次防腐——瀝

干——烘

干——質量檢驗——上罩——靜電噴塑——成品檢驗——包裝入庫

產品技術說明

一、鋼鋁復合散熱器所用材質

1.散熱器所用無縫鋼管符合GB/T3087-1999的規定，采用焊接鋼管，符合GB/T3092-1993的規定。

2.鋁翼管材料牌號為6063或6063A，符合GB/T5237-2000中有關力學性能和GB/T3190-1996中有關化學成份的規定。

二、工作壓力

工作壓力為1.0MPa,試驗壓力為工作壓力的1.5 MPa。

三、鋼鋁復合散熱器接口螺紋

1、散熱器的管接口螺紋制造精度符合GB/T7307規定

2、螺紋保證大于3.5扣完整，無缺陷

四、涂層質量

我公司采用山東萊陽康麗家涂料有限公司生產的粉末，散熱器外表面應在良好的預處理后采用靜電噴塑，按相關標準要求，進行表面處理。表面涂層應均勻光滑，附著牢固，無漏噴或起泡。表面噴涂厚度為100-200um

六、內腔防腐

為了使散熱器有更長的使用壽命，防止各種水質對散熱器內壁的侵蝕，需要對散熱器的內腔進行嚴格的前處理。

一、散熱器的前處理：焊接完好的散熱器，表面有油污銹跡、雜質，需要嚴格按照以下工藝流程進行處理：脫脂===水洗===酸洗===水洗===中和===表調（材質表面微量元素調整）====水洗===鋅系磷化（附著力更好，更耐腐蝕）====水洗===鈍化===水洗===烘干（將內腔的水分干燥）

二、選用國家建設部指定的散熱器專用防腐涂料（天津沃必達防腐涂料）。經過時間驗證，其附著力強，耐高溫，耐酸堿，耐沖壓。

三、采用先進的防腐工藝，真空防腐灌裝機。首先，把散熱器定位好，將內腔空氣抽出，形成真空-0.9Mpa，自動啟動，讓防腐涂料沿著內壁均勻的附在內表面上，其最大的特點涂料附著均勻，消除死角，附著力強，消除氣泡。它有別于人工或泵高壓灌裝。

四、散熱器按照工藝涂裝后，要進行瀝干，將多余的涂料清除，防止涂料過后產生氣泡。

五、瀝干后，進行180oC--200oC高溫烘干，再涂裝一遍烘干，保證使得內防腐涂層厚度達到80微米以上。

六、做完散熱器內腔防腐涂料涂裝后，再進行表面拋光，質檢，采用純聚酯粉末，對散熱器表面進行靜電噴涂，高溫180oC--200oC固化，以上工藝加工兩邊保證外表面光潔度。這樣就得到了一個內腔、外表比較完美的散熱器。

第四篇：推動廢鋁再生業的發展

再生鋁是鋁工業可持續發展不可缺少的資源。與原鋁生產相比，廢鋁再生利用可大量節省水電等能源，對環境的污染也大大降低，而且還可以降低鋁合金制品的生產成本，具有良好的社會效益和經濟效益。目前的我國廢鋁回收產量占鋁生產總量的1/5～1/4，如果能將廢鋁產量增加到整個鋁工業總產量的1/3，則每年可以減少原鋁冶煉所造成的數百萬噸煤炭消耗、數千萬噸廢水廢氣、上億噸廢石廢渣排放。可見，推動廢鋁再生業的發展具有重要意義。

為了實現低成本廢鋁再生目標，需要注意以下幾個方面：

一、完善廢舊鋁的回收利用體系，實現不同類型廢鋁原料的分類回收，保證廢鋁原料的相對純凈，減小元素的混雜程度。建立完善的廢鋁原料再處理體系，如廢鋁制品的拆解與分揀、輕薄松散廢鋁件的破碎與壓塊，塑料、橡膠等非鋁物質的分選，廢鋁制品表面的油污、漆膜等有機物的清洗，最大限度地去除金屬雜質和非金屬雜質，并使廢雜鋁有效地按合金成分分類，提高鋁的回收率，并使廢鋁中的合金成分得到有效利用。

二、采用先進的裝備與技術，如在再生鋁熔煉生產過程中采用高效的節能熔煉爐、現代化自動控制的鑄造結晶技術、高效燃燒技術等；在鋁渣處理過程中采用傾斜式回轉爐等。采用先進的熔煉設備是提高再生鋁生產效能的重要手段。反射爐是目前使用最多的爐型，適合于批量化生產。為了提高加熱效率，加快鋁原料的熔化速度，可對反射爐的結構進行改進，比如，對流式熔鋁爐采用高速或超高速燒嘴，傳熱效率明顯提高；利用余熱對爐料進行烘干與預熱，提高熱效率，并使金屬燒損大為減少。

三、研發低成本的連續熔煉和處理工藝，以實現大量制造供鑄造、壓鑄、軋制產品等用的再生鋁錠的目的。廢鋁熔體的凈化和提純是再生鋁生產過程中的主要難題之一。由于生產原料混雜程度大，而且來源不穩定，盡管在廢雜鋁進入熔化爐之前采取了原料分揀以及雜質元素分離等措施，但還需在熔化過程中采取相應的工藝措施以使雜質元素降低到一定水平，以達到目標產品的成分標準要求。目前最通用的方法包括：強化爐前分析、補充純鋁液、強化精煉等。鋁再生時凈化精煉是十分重要的工序，目前最為常用的方法是粉體噴吹和惰性氣體凈化處理。在精煉劑方面，目前多采用氯鹽和氟鹽等。近些年利用稀土元素對鋁熔體的凈化和變質功能的研究與應用得到了廣泛的開展，可以實現對鋁熔體凈化、精煉及變質的一體化處理，能夠有效地改善再生鋁的冶金質量。另外，采用聯合精煉法，即同時使用兩種精煉方法，比如氯鹽—過濾聯合精煉、吹氬—熔劑聯合精煉等方法都能獲得比單一精煉更好的效果。

第五篇：青海源通工貿有限公司年回收加工1.8萬噸廢鋁灰建設項目環境影響評價公眾參與第二次公示

青海源通工貿有限公司年回收加工1.8萬噸廢鋁灰建設項目

環境影響評價公眾參與第二次公示

依據《環境影響評價公眾參與暫行辦法》（國家環保總局，環發[2006]28號），對青海源通工貿有限公司年回收加工1.8萬噸廢鋁灰建設項目環境影響評價進行公眾參與信息和本項目建設情況進行公示，以便了解社會公眾對本項目的態度和建議，接受社會公眾的監督，具體如下：

一、建設項目概況

項目名稱：青海源通工貿有限公司年回收加工1.8萬噸廢鋁灰建設項目 建設性質：新建

建設單位：青海源通工貿有限公司 項目地點：海東工業園民和工業園東區

項目內容：青海源通工貿有限公司是一家私營企業，擬在海東工業園民和工業園東區投資995.6萬元建設年回收加工1.8萬噸廢鋁灰建設項目。項目以廢鋁灰等為原料，采用球磨+篩分+熔鋁+鑄造等工藝生產鋁錠，形成年回收加工1.8萬噸廢鋁灰的處理能力。項目占地15畝，擬配備員工25人，每年生產270天。

二、建設項目對環境可能造成影響

1、施工期對環境可能造成的影響：（1）施工過程中廢氣主要來源于施工機械和運輸車輛所排放的廢氣，建筑材料及施工垃圾在其裝卸、運輸、堆放過程中，因風力作用將產生揚塵、運輸車輛往來將造成地面揚塵。（2）施工人員生活污水。（3）施工人員生活垃圾及施工垃圾。

2、營運期對環境可能造成的影響:（1）球磨工序投料產生的粉塵；篩分工序產生的粉塵；熔鋁爐加熱產生的煙塵和燃氣廢氣；熔鋁爐渣傾倒過程中產生的粉塵。（2）本項目建成后無生產廢水產生，生活污水經自建污水處理系統處理達標后用于廠區內綠化用水。（3）生產過程中產生的鋁灰渣；熔鋁爐渣；布袋除塵器收集的除塵灰。（4）本項目產生噪聲的設備主要有：球磨機、滾筒篩、風機等，其噪聲聲壓級從75-85dB（A）不等。

三、主要環境保護對策和措施（1）施工期環境保護對策和措施

①對項目施工現場進行科學管理，砂石料應統一堆放；施工現場要部分圍欄，減少施工揚塵擴散范圍。在施工過程中，對適當噴水，以減少揚塵量。而且，建筑材料和建筑垃圾應及時運走。謹防運輸車輛裝載過滿，并盡量采取遮蓋、密閉措施，減少運輸過程中的揚塵。風速過大時應停止施工作業，并對堆放的砂石等建筑材料進行遮蓋處理。②施工人員的生活設施實行集中化管理，生活污水應集中處理。③施工期應嚴格執行《建筑施工場界噪聲限值》（GB12523-2011）的有關規定，并遵守當地有關施工噪聲管理的規定。強化施工期噪聲環境管理，合理調整施工作業時間，盡量避免高噪聲設備在夜間作業或減少其夜間作業時間。

（2）營運期環境保護對策和措施 1）廢氣污染防治措施 ①球磨工序投料產生的粉塵

投料粉塵經集氣罩收集后進入布袋除塵器處理后可滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）新污染源二級標準要求，尾氣經15m高排氣筒排放。

②篩分工序產生的粉塵

篩分粉塵通過引風機進入布袋除塵器處理后可滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）新污染源二級標準要求，尾氣經15m高排氣筒排放。

③熔鋁爐加熱產生的煙塵和燃氣廢氣

本項目熔鑄爐使用天然氣作為燃料，燃燒產生的廢氣污染物和熔鋁產生的煙塵經布袋除塵器處理后濃度低于《工業爐窯大氣污染物排放標準》（GB9078-1996）中表2中的二級排放限值，尾氣經15m高排氣筒排放。

④熔鋁爐渣傾倒過程中產生的粉塵

傾倒粉塵通過引風機進入布袋除塵器處理后可滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）新污染源二級標準要求，尾氣經15m高排氣筒排放。

2）水污染防治措施

本項目建成投產后，無生產廢水產生，生活污水處經處理后回用于廠區內綠化用水。

3）固體廢物防治措施

生產過程中產生的熔鋁爐渣重新返回生產工序，鋁灰渣和布袋除塵器收集的除塵灰擬外售有資質單位處理；生活垃圾由環衛部門清運。

4）噪音污染防治措施

本工程主要噪聲源有球磨機、滾筒篩、風機等。對噪聲較高的風機，擬采取安裝消音器、設置于單獨的風機室內等措施進行消音減噪；其它生產設備進行合理布置，以降低其噪聲對周圍環境的影響。通過對高噪聲設備采取減噪措施，本項目營運期邊界噪聲可以滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB12348-2008）3類標準。

5）環境風險

項目產生的風險主要是天燃氣泄漏引起的火災和爆炸對周邊環境的影響，在采取了相應的環境風險防范措施和應急預案后對環境的影響較小。

本項目采用的廢氣、固廢和噪聲治理方法都是一些通用、成熟的方法；處理原理明確，能滿足達標排放的要求，是切實可行的。

四、環境影響評價結論要點

本項目符合國家產業政策，符合當地環境保護規劃，對所排放的污染物采取了有效的污染控制措施，符合清潔生產原則，污染物排放達標，對評價區域的環境影響較小，因此，從環境保護的角度上看，本項目的建設是可行的。

五、公眾參與方式和期限

公眾認為必要時向建設單位和環評單位索取補充信息的方式和期限，可在本公告發布后10個工作日內聯系建設單位或環評機構查閱報告書簡本，如有必要，還可向環境影響評價機構索取其他相關信息。

六、征求公眾意見的范圍

本次公眾參與的范圍主要為本項目所在地或本項目有直接或間接關系的企事業單位或個人。

七、具體形式和起止時間

本次公眾參與采用網上、調查問卷等公示形式，任何單位和個人若有寶貴意見或建議，可在本公告發布后10日內通過以下聯系方式參與或填寫調查問卷反映，公眾意見將供建設單位、環境評價單位和政府主管部門決策參考。

八、聯系方式

建設單位名稱：青海源通工貿有限公司 聯 系 人：焦大通 電

話：*** E－mail：

環境影響評價機構：江蘇久力環境工程有限公司 單位地址：江蘇省南京市玄武區長江路111號419室 聯系人：王立

聯系電話：：025-84650067 84650027 電子郵箱：jolinlea@126.com

青海源通工貿有限公司（公章）

2017年3月18日