CN101967565B - 一种铝及铝合金用精炼剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝及铝合金用精炼剂，主要由NaCl、Na2SiF6、Na2SO4、CaF2和C6Cl6组成，其特征在于，上述组分按质量百分比的含量为，NaCl：30～85％、Na2SiF6：5～40％、Na2SO4：5～40％、CaF2：2～20％、C6Cl6：0.5～5％；该精炼剂还可以包括CaMg(CO3)2、Na3AlF6、Na2S2O3、NaF中的一种或者多种。本发明提供的无钾精炼剂造渣性能好，除气、除杂能力强，成本低，用该精炼剂精炼铝及铝合金后产生的铝灰可以实现回槽利用。
Description
一、技术领域
本发明属于冶金领域，涉及一种铝及铝合金用的精炼剂，尤其是铝熔体净化用精炼剂。
二、背景技术
铝液或铝合金液在电解、熔炼、转送过程中不可避免地吸收和携带气体和产生夹杂物，这将使铝液或者铝合金液的纯度降低，影响质量。因此，必须对铝液和铝合金液进行精炼、净化处理，以排除这些气体和夹杂物，提高铝液或铝合金液质量，而在铝液或铝合金液中加入精炼剂进行精炼和净化处理是常用的一种措施。在精炼过程中会产生一些废弃物，俗称“铝灰”，铝灰中80％以上的是金属铝和氧化铝。目前，传统铝灰的处理方法是通过铝灰复炼采用大锅炒灰的方法回收其中的铝，整个炒灰过程中会产生大量的烟尘，对于环境和工人都是巨大的伤害。并且这种方法只能回收铝灰中的铝，而对于剩下的残铝灰，其主要成分是氧化铝和精炼剂成分，往往做垃圾处理。整个处理过程对环境的污染比较严重，同时回收出售的附加值也很低。而铝灰直接回槽利用则对铝电解槽的损害非常严重，这种损害主要是由于精炼剂中含有钾盐导致铝灰中也有钾盐，而将含有钾盐的铝灰直接回槽，会对铝电解槽的阴极炭块造成严重腐蚀，从而大大影响铝电解槽寿命。
目前，常用的铝及铝合金精炼剂主要由NaCl、KCl、MgCl2、Na2SiF6、Na3AlF6等经过脱水烘干后机械混合而成，其在使用温度下仍为固体颗粒状混合物。如中国发明专利CN101423909A公开的一种合金用精炼剂，其浸润、粘附能力比较强，能够较好地吸附铝液中的氧化物等夹杂，而且在其中加入氟盐后，其精炼能力有明显提高；但是使用此类精炼剂中含有钾盐，用其精炼产生的铝灰回槽利用对电解槽的腐蚀很严重，铝灰利用价值低。
因此，开发出一种不含钾盐的精炼剂来代替现有的含钾盐精炼剂，从源头上控制钾盐的加入，实现铝灰的回槽利用，更大程度上的利用铝灰，不仅可以解决铝灰处理的环境污染问题，还可以变废为宝。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种无钾精炼剂，应用于铝及铝合金的精炼和铝灰的回槽利用，解决现有精炼剂在精炼、净化处理铝及铝合金后产生的铝灰由于含钾而严重腐蚀电解槽导致铝灰不能回槽利用而的问题。本发明提供的无钾精炼剂造渣性能好，除气、除杂能力强，成本低，用该精炼剂精炼铝及铝合金后产生的铝灰可以实现回槽利用。
本发明是通过如下技术方案实现的：该精炼剂主要由NaCl、Na2SiF6、Na2SO4、CaF2和C6Cl6组成，上述各组分按质量百分比的含量为，NaCl：30～85％、Na2SiF6：5～40％、Na2SO4：5～40％、CaF2：2～20％、C6Cl6：0.5～10％。其中，选用Na2SiF6具有两方面的作用，第一，发热作用，首先Na2SiF6发生分解，Na2SiF6＝SiF4↑+2NaF；其次，3SiF4+4Al＝4AlF3↑+3Si；AlF3+2Al＝3AlF；3AlF+3O2＝Al2O3+AlF3↑，这三个化学反应都是放热反应，升高熔渣温度，使铝豆熔化后回流入液面下。第二，精炼作用，3Na2SiF6+2Al2O3＝2Na3AlF6+3SiO2+2AlF3，生成的Na3AlF6既有吸附、溶解Al2O3既有吸附、溶解AlSiSiO2结合成干性的粒状渣，极易扒去。同时放热反应所产生的热量也能使附着在坩埚壁上的熔渣和非金属夹杂物软化，容易剥离除去。结，CaF2能增大混合熔盐的表面张力，使已吸附氧化物的熔盐球状化，便于与熔体分离，减少固熔渣夹裹铝而造成的损耗，而且由于熔剂-熔体表面张力的提高，加速了熔剂吸附夹杂的过程。
本发明还在于各组分按质量百分比的含量为，NaCl：50～70％、Na2SiF6：10～25％、Na2SO4：10～25％、CaF2：5～10％、C6Cl6：0.5～5％。
本发明还在于所述精炼剂的成分还包括CaMg(CO3)2、Na3AlF6、Na2S2O3、NaF中的一种或者多种。其中，选择Na3AlF6具有如下的作用，第一，分离作用，Na3AlF6的熔点高达1000℃以上，和铝液间的界面张力大，从而能提高铝液和熔渣间的分离性；第二，精炼作用，Na3AlF6能强烈地溶解Al2O3，有明显的精炼效果。选择NaF具有如下的作用，清渣剂中的NaF分别和铝液、Al2O3发生下列反应：6NaF+Al＝Na3AlF6+3Na；4NaF+2Al2O3＝3NaAlO2+NaAlF4；6NaF+Al2O3＝2AlF3+3Na2O，上述反应均为发热反应，反应产物中的Na2AlF6有精炼作用，Na进入Al-Si合金中有变质作用，AlF3能和Al、空气中的O2产生循环反应，产生热量，其余的则进入炉渣中，因此，NaF也是一种作用明显的组成物，但是，铝液在二元系NaF-AlF3中的损失随NaF的浓度增大而增大，因此在清渣剂的组成中，应尽量控制较低的NaF。
本发明还在于所述CaMg(CO3)2的质量百分含量为10～25％。
本发明还在于所述Na3AlF6的质量百分含量为10～25％。
本发明还在于所述Na2S2O3的质量百分含量为10～25％。
本发明还在于所述NaF的质量百分含量为10～20％。
本发明的有益效果如下：
1、本精炼剂不含钾盐，因此使用该精炼剂产生的铝灰中不也不含钾盐，从而将这样的铝灰直接回槽利用，不会腐蚀电解槽，不会由于钾盐的存在而影响电解槽的使用寿命。
2、本精炼剂的浸润、粘附能力强，可以很好地吸附铝液或者铝合金液中的夹杂物。
3、本精炼剂不含钾，成分简单、配备方便，并且与现有含钾精炼剂相比具有更好的精炼效果。
四、具体实施方式
下面结合本发明精炼剂的配方说明其具体实施方式：
实施例1：
按质量百分比称取NaCl：54.5％、Na2SiF6：20％、Na2SO4：5％、CaF2：20％、C6Cl6：0.5％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温40分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例2：
按质量百分比称取NaCl：30％、Na2SiF6：30％、Na2SO4：20％、CaF2：19％、C6Cl6：1％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温45分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例3：
按质量百分比称取NaCl：40％、Na2SiF6：15％、Na2SO4：30％、CaF2：12％、C6Cl6：3％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温50分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例4：
按质量百分比称取NaCl：35％、Na2SiF6：10％、Na2SO4：40％、CaF2：10％、C6Cl6：5％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温30分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例5：
按质量百分比称取NaCl：37％、Na2SiF6：40％、Na2SO4：10％、CaF2：5％、C6Cl6：8％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温35分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例6：
按质量百分比称取NaCl：68％、Na2SiF6：5％、Na2SO4：15％、CaF2：2％、C6Cl6：10％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温55分钟，冷却后制成精炼剂。
实施例7：
按质量百分比称取NaCl：75％、Na2SiF6：8％、Na2SO4：8％、CaF2：4％、C6Cl6：5％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温60分钟，冷却后形成精炼剂。
实施例8：
按质量百分比称取NaCl：85％、Na2SiF6：5％、Na2SO4：5％、CaF2：4％、C6Cl6：1％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温55分钟，冷却后制成精炼剂。
实施例9：
按质量百分比称取NaCl：60％、Na2SiF6：15％、Na2SO4：15％、CaF2：9％、C6Cl6：1％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温40分钟，冷却后制成精炼剂。
实施例10：
按质量百分比称取NaCl：70％、Na2SiF6：10％、Na2SO4：10％、CaF2：8％、C6Cl6：2％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温45分钟，冷却后制成精炼剂。
实施例11：
按质量百分比称取NaCl：65％、Na2SiF6：10％、Na2SO4：15％、CaF2：7％、C6Cl6：3％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温45分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例12：
按质量百分比称取NaCl：55％、Na2SiF6：15％、Na2SO4：20％、CaF2：6％、C6Cl6：4％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温50分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例13：
按质量百分比称取NaCl：50％、Na2SiF6：15％、Na2SO4：25％、CaF2：5％、C6Cl6：5％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温50分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例14：
按质量百分比称取NaCl：60％、Na2SiF6：19％、Na2SO4：10％、CaF2：10％、C6Cl6：1％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温45分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例15：
按质量百分比称取NaCl：55％、Na2SiF6：18％、Na2SO4：15％、CaF2：10％、C6Cl6：2％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温45分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例16：
按质量百分比称取NaCl：50％、Na2SiF6：17％、Na2SO4：25％、CaF2：5％、C6Cl6：3％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温50分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例17：
按质量百分比称取NaCl：55％、Na2SiF6：15％、Na2SO4：19％、CaF2：7％、C6Cl6：4％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温50分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例18：
按质量百分比称取NaCl：50％、Na2SiF6：20％、Na2SO4：17％、CaF2：8％、C6Cl6：5％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温50分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例19：
按质量百分比称取NaCl：58％、Na2SiF6：12％、Na2SO4：12％、CaF2：7％、C6Cl6：1％、CaMg(CO3)2：10％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温45分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例20：
按质量百分比称取NaCl：55％、Na2SiF6：10％、Na2SO4：10％、CaF2：5％、C6Cl6：2％、CaMg(CO3)2：18％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温45分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例21：
按质量两百分比称取NaCl：40％、Na2SiF6：10％、Na2SO4：19％、CaF2：5％、C6Cl6：1％、CaMg(CO3)2：25％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温50分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例22：
按质量百分比称取NaCl：58％、Na2SiF6：12％、Na2SO4：12％、CaF2：7％、C6Cl6：1％、Na3AlF6：10％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温45分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例23：
按质量百分比称取NaCl：55％、Na2SiF6：10％、Na2SO4：10％、CaF2：5％、C6Cl6：2％、Na3AlF6：18％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温40分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例24：
按质量百分比称取NaCl：40％、Na2SiF6：10％、Na2SO4：19％、CaF2：5％、C6Cl6：1％、Na3AlF6：25％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温50分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例25：
按质量百分比称取NaCl：58％、Na2SiF6：12％、Na2SO4：12％、CaF2：7％、C6Cl6：1％、Na2S2O3：10％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温45分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例26：
按质量百分比称取NaCl：55％、Na2SiF6：10％、Na2SO4：10％、CaF2：5％、C6Cl6：2％、Na2S2O3：18％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温50分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例27：
按质量百分比称取NaCl：40％、Na2SiF6：19％、Na2SO4：10％、CaF2：5％、C6Cl6：1％、Na2S2O3：25％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温40分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例28：
按质量百分比称取NaCl：34％、Na2SiF6：10％、Na2SO4：10％、CaF2：5％、C6Cl6：1％、CaMg(CO3)2：10％、Na3AlF6：10％、Na2S2O3：10％、NaF：10％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温60分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例29：
按质量百分比称取NaCl：54.5％、Na2SiF6：15％、Na2SO4：5％、CaF2：15％、C6Cl6：0.5％、CaMg(CO3)2：10％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温45分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例30：
按质量百分比称取NaCl：30％、Na2SiF6：25％、Na2SO4：15％、CaF2：19％、C6Cl6：1％、Na3AlF6：10％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温55分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例31：
按质量百分比称取NaCl：40％、Na2SiF6：10％、Na2SO4：25％、CaF2：12％、C6Cl6：3％、Na2S2O3：10％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温55分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例32：
按质量百分比称取NaCl：35％、Na2SiF6：7％、Na2SO4：35％、CaF2：8％、C6Cl6：5％、NaF：10％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温60分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例33：
按质量两百分比称取NaCl：32％、Na2SiF6：20％、Na2SO4：10％、CaF2：5％、C6Cl6：3％、CaMg(CO3)2：15％、Na3AlF6：15％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温55分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例34：
按质量百分比称取NaCl：50％、Na2SiF6：5％、Na2SO4：5％、CaF2：2％、C6Cl6：8％、Na3AlF6：15％、Na2S2O3：15％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温50分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例35：
按质量百分比称取NaCl：55％、Na2SiF6：5％、Na2SO4：5％、CaF2：4％、C6Cl6：1％、Na2S2O3：15％、NaF：15％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温55分钟，冷却后加工制成精炼剂。
实施例36：
按质量百分比称取NaCl：30％、Na2SiF6：5％、Na2SO4：5％、CaF2：4％、C6Cl6：1％、CaMg(CO3)2：10％、Na3AlF6：20％、Na2S2O3：25％，将以上几种物料进行混合，搅拌均匀，放入坩埚中过热熔化除去结晶水，然后保温60分钟，冷却后加工制成精炼剂。
Claims (3)
1.一种铝及铝合金用精炼剂，主要由NaCl、Na2SiF6、Na2SO4、CaF2和C6Cl6组成，其特征在于，上述组分按质量百分比的含量为，NaCl：30～85％、Na2SiF6：5～40％、Na2SO4：5～40％、CaF2：2～20％、C6Cl6：0.5～10％。
2.根据权利要求1所述的一种铝及铝合金用精炼剂，其特征在于，组分按质量百分比的含量为，NaCl：50～70％、Na2SiF6：10～25％、Na2SO4：10～25％、CaF2：5～10％、C6Cl6：0.5～5％。
3.根据权利要求2所述的一种铝及铝合金用精炼剂，其特征在于，所述精炼剂的成分还包括CaMg(CO3)2、Na3AlF6、Na2S2O3、NaF中的一种或者多种。
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