CN101082093A - 废泡沫铝重熔循环利用的方法 - Google Patents

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Abstract

一种废泡沫铝重熔循环利用的方法，工艺步骤为：先将废泡沫铝清洗干净，然后在烘箱中烘干预热；配制由三种化合物按一定质量分数混合组成的熔剂；在烘干后的废泡沫铝上面均匀铺上一层熔剂，熔剂的质量是废泡沫铝质量的20～30％；将废泡沫铝加热保温，再用搅拌桨在坩锅内搅拌均匀，静置后除去铝液上面一层炉渣，将剩余铝液浇铸成铝锭；将炉渣过筛，分离出残留铝，进行二次回收，回收工艺步骤同上，其中加入的熔剂为15～30％；将重熔所得的二次铝锭熔化后，加入占铝液质量2％Ca增黏，搅拌均匀，再加入占铝液质量1％的TiH2作为发泡剂，得到孔结构均匀的泡沫铝制品，用本方法进行废泡沫铝重熔再生总回收率可以达到92％以上，而且成本低廉，生产环境良好。

Description

废泡沫铝重熔循环利用的方法
一、技术领域
本发明属于泡沫化材料再生领域，特别涉及一种废泡沫铝重熔循环利用的方法。
二、背景技术
现有技术：以多样化孔隙为结构特征的超轻型多孔金属由于实现了结构材料轻质(ρ≤1)和多功能化，包括能量吸收、阻尼减震、降噪、热、电磁屏蔽及其多功能兼容而成为当前国际前沿热点之一。以往人们认为金属中的孔洞是造成废品的原因，极力消除金属中的孔洞。但是50年代后，特别近十年的研究，人们发现由于孔隙的存在，使多孔金属具有上述一系列性能从而引起人们广泛的关注。多孔金属的一系列独特性能，决定其具有广泛的应用前景。
多孔金属的实际大规模应用目前不十分的广泛，主要的制约因素是成本和质量。在泡沫铝制备和应用过程中会产生大量的废泡沫铝，将这些废泡沫铝重熔再生并进行泡沫化制备无疑可以大幅地降低泡沫铝的制备及使用成本。
近年来，全球对资源循环利用及环境保护问题十分关注，废铝再生利用成为了铝的第二资源，生产再生铝是一项技术性极强的复杂工作，一般说来，其技术复杂程度并不比生产原铝的低。泡沫铝因为其独特的孔洞结构及其制造过程中的复杂工艺，给重熔再生带来很多问带来很多问题。但是国内外关于废泡沫铝重熔再生鲜见报道，Jessen等曾研究了废泡沫铝的重熔可行性，在熔剂覆盖条件下可以对废泡沫铝进行重熔再生，但是没有进行深入研究。迄今，国内尚无有关废泡沫铝重熔再生及再生铝泡沫化制备的文献报道。
综上所述，目前国外开展的研究工作才刚刚开始，还未提出废泡沫铝重熔再生的方法，而国内还未见废泡沫铝重熔再生相关文献报。
三、发明内容
本发明针对上述技术问题，提供一种回收率高、成本低廉、环境友好的废泡沫铝重熔再生的方法。
本发明的技术解决方案为：一种废泡沫铝重熔循环利用的方法，其特征在于工艺步骤为：先将废泡沫铝清洗干净，然后在烘箱中烘干预热，预热温度为100～150℃；配制由几种化合物按一定质量分数混合组成的熔剂，具体质量组分为：40％NaCl，40％KCl，5％CaF2，15％Na3F6；在烘干后的废泡沫铝上面均匀铺上一层b步骤中准备的熔剂，熔剂的质量是废泡沫铝质量的20％～30％；将废泡沫铝加热至750～800℃，保温10分钟，再用搅拌桨在坩锅内搅拌5分钟，搅拌速率为100～200r/min，然后将坩锅静置5分钟，除去坩锅内铝液上面一层炉渣，将剩余铝液浇铸成铝锭；将炉渣用20目的筛子将残留在炉渣中铝分离出来，进行二次回收，回收方法与重熔泡沫铝类似，但是加入的熔剂为15～30％；配制的熔剂在泡沫铝重熔再生过程中起了非常重要的作用NaCl、KCl作为覆盖剂去除固态铝表面层氧化皮带入的夹杂，阻止泡沫铝的燃烧和铝液在高温炉气下的进一步氧化；CaF2等的加入可以有效降低铝液-熔剂的相间张力和夹杂与铝液间的粘附功，从而提高熔剂的排杂性能。重熔再生铝直接进行泡沫化制备，可以获得孔结构均匀、性能良好的泡沫铝。
本发明产生的有益效果为：用本方法进行废泡沫铝重熔再生总回收率可以达到92％以上，而且成本低廉，生产环境良好。成功实现了废泡沫铝重熔再生。重熔再生过程中使用的熔剂成本低廉，没有毒性，配制简单，与铝液不发生反应，生产环境良好。该方法可用于各种废泡沫铝及铝合金(通孔、闭孔、异形件等)的重熔再生。重熔再生铝直接进行泡沫化制备，不需要经过精炼等其他处理。
四、附图说明
图1是各种废泡沫铝，其孔隙率在85％左右，孔径大小在2～5mm之间。
图2是本发明重熔再生铝金相图。5％NaOH水溶液腐蚀，放大50倍。可以看出重熔再生铝中有较多氧化物夹杂，刚好能够成为泡沫化过程泡沫形成的核心。
图3是本发明再生铝进行泡沫化制备的泡沫铝。其孔结构均匀，没有大缺陷，与原铝制备的泡沫铝类似。
图4是本发明再生铝进行泡沫化制备的泡沫铝的压缩曲线。压缩试样尺寸为Φ25×30mm，加载速率为3mm/min。其压缩曲线非常平滑，和典型的泡沫铝曲线一样，有三个阶段：线弹性阶段，屈服平台阶段和紧实阶段。
五、具体实施方式
实施例1：
第一步：将1千克废泡沫铝上面的油污等杂质洗净烘干预热后装入直径为120mm的45号钢坩埚中，准备200克由40％NaCl，40％KCl，5％CaF2，15％Na3F6质量分数组成的熔剂。
第二步：把熔剂均匀覆盖在泡沫铝上面，熔剂的质量是废泡沫铝质量的20％，将坩埚置入炉中加热至750℃保温20分钟，然后用搅拌桨搅拌5分钟，搅拌速率为100r/min。静置5分钟后扒去铝液上面的炉渣，剩余的铝液浇铸成铝锭。
第三步：将炉渣用20目的筛子将残留在炉渣中直径加大的铝球分离出来，加入20％的熔剂进行回收，回收方法与重熔泡沫铝类似。总回收率为93％。
第四步：取800克重熔所得的二次铝锭熔化后，加入16克的Ca增黏，搅拌均匀，再加入8克的TiH2作为发泡剂，得到孔结构均匀的泡沫铝制品。实现了泡沫铝材料的循环利用。
实施例2：
第一步：将1千克废泡沫铝上面的油污等杂质洗净烘干预热后装入直径为120mm的45号钢坩埚中，准备200克由40％NaCl，40％KCl，5％CaF2，15％Na3F6质量分数组成的熔剂。
第二步：把熔剂均匀覆盖在泡沫铝上面，熔剂的质量是废泡沫铝质量的30％，将坩埚置入炉中加热至800℃保温20分钟，然后用搅拌桨搅拌5分钟，搅拌速率为150r/min。静置5分钟后扒去铝液上面的炉渣，剩余的铝液浇铸成铝锭。
第三步：将炉渣用20目的筛子将残留在炉渣中直径加大的铝球分离出来，加入20％的熔剂进行回收，回收方法与重熔泡沫铝类似。总回收率为93％。
第四步：取800克重熔所得的二次铝锭熔化后，加入16克的Ca增黏，搅拌均匀，再加入8克的TiH2作为发泡剂，得到孔结构均匀的泡沫铝制品。实现了泡沫铝材料的循环利用。
实施例3：
第一步：将1千克废泡沫铝合金上面的油污等杂质洗净烘干预热后装入直径为120mm的45号钢坩埚中，泡沫铝合金的基体为201铝合金。准备300克由质量分数为40％NaCl，40％KCl，5％CaF2，15％Na3F6组成的熔剂。
第二步：把熔剂均匀覆盖在泡沫铝上面，熔剂的质量是废泡沫铝质量的25％将坩埚置入炉中加热至780℃保温20分钟，然后用搅拌桨搅拌5分钟，搅拌速率为200r/min。静置5分钟后扒去铝液上面的炉渣，剩余的铝合金液浇铸成铝合金锭。
第三步：将炉渣用20目的筛子将残留在炉渣中直径加大的铝球分离出来，加入15～30％的熔剂进行回收，回收方法同上。总回收率为92％。
第四步：再生铝合金的泡沫制备过程和实施例1完全一样。

Claims (1)

1.一种废泡沫铝重熔循环利用的方法，其特征在于工艺步骤为：
a.先将废泡沫铝清洗干净，然后在烘箱中烘干预热，预热温度为100～150℃；
b.配制由三种化合物按一定质量分数混合组成的熔剂，具体质量分数组成为：40％NaCl，40％KCl，5％CaF2，15％Na3F6；
c.在烘干后的废泡沫铝上面均匀铺上一层b步骤中准备的熔剂，熔剂的质量是废泡沫铝质量的20～30％；
d.将废泡沫铝加热至750～800℃，保温10分钟，再用搅拌桨在坩锅内搅拌均匀，搅拌速率为100～200r/min，静置后除去铝液上面一层炉渣，将剩余铝液浇铸成铝锭；
e.将炉渣过筛，分离出残留铝，进行二次回收，回收工艺步骤同上，其中加入的熔剂为15～30％；
f.将重熔所得的二次铝锭熔化后，加入占铝液质量2％Ca增黏，搅拌均匀，再加入占铝液质量1％的TiH2作为发泡剂，得到孔结构均匀的泡沫铝制品。
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