CN102021350A - 铝打渣剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝打渣剂及其应用，属于铝电解技术领域。本发明提供了一种完全不含氯的铝打渣剂，所述的打渣剂按重量份计为：Na₃AlF₆5～100份、含氟物质0～80份和含纳物质0～60份，所述含氟物质选自AlF₃、NaF或CaF₂中的至少一种，含钠物质选自Na₂CO₃、NaHCO₃中的至少一种。所述的打渣剂在净化铝电解槽生产出来的液态原铝过程中的应用，其用量为铝重量的0.1-1％。该铝打渣剂与传统铝打渣剂净化铝液的效果相当，甚至更优；并且使用该铝打渣剂净化铝液后的铝灰渣可以直接返回铝电解槽中使用，既避免了铝灰渣熔炼过程中金属铝的损失，又可以实现铝灰渣的循环利用，杜绝了有毒工业废弃物的排放。

Description

铝打渣剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种新的铝打渣剂，属于铝电解技术领域。

背景技术

铝电解槽生产出来的液态原铝中含有非金属固态夹杂物，主要有氧化铝、炭、碳化铝等，其中以氧化铝居多。这些夹杂物都会影响铝制品的性能，因此在用原铝生产重熔用铝锭或铝合金之前必须要对其做净化处理，将液态铝中的固态夹杂物清除。生产中一般都采用铝打渣剂来清除液态原铝中含有的非金属固态夹杂物。

中国专利CN100591782C于2006年9月13日公布了一种变形铝及铝合金的打渣剂，其组分及重量百分比组成为：氯化钠20～40％、氯化钾25～45％、硫酸钠1～5％、碳酸钠1～5％、氯化锌1～3％、氯化钙2～5％、氟硅酸钠2～10％、冰晶石1～6％，以上配比为重量份数比。另一篇中国专利CN101845558A于2010年9月29日也公布了一种铝渣分离剂，其组分及重量百分比组成为：氯化钠35～47％、氯化钾35～47％、冰晶石5～20％、氟化钙1～10％。可见，目前市场上的铝打渣剂的成分主要由氯化物和少量的氟化盐组成，其中氯化物的质量百分含量占80％以上。

这些传统的铝打渣剂因其中含有大量的氯化物，导致净化产生的铝灰渣中氯化物的含量很高。电解槽的电解质体系主要包含冰晶石，并添加一定量的碳酸钠、氟化铝和氟化钙等。铝灰渣中氯化物的存在对电解槽的正常生产将会产生不利的影响。因此不能将铝灰渣直接返回电解槽中进行循环使用。

鉴于以上原因，目前国内电解铝企业对铝灰渣的处理方式只能是先将其中的金属铝进行提炼回收后，将剩余铝灰渣作为工业废弃物进行处理。铝灰渣中金属铝的回收率一般不高于90％，回收过程中金属铝的损失率在10％以上。另外铝灰渣提炼后剩余的残灰中氯的含量仍然较高，将其堆放渣场经过雨水淋湿后，将会对周围环境产生一定的污染。

为了解决上述问题，中国专利CN100516260C于2008年4月9日提出了一种铝或铝合金铸造工艺，在熔炼过程中添加了改进的打渣剂和精炼剂，得到的铝液从高温锅体的底部流出返回到熔炼炉中，固体炉渣则进入冷却滚筒冷却，冷却后的固体炉渣经过风选分级，获得粗细两种渣料，将粗渣料返回熔炼炉，将细渣料作为电解生产地原料；其中，打渣剂的组分及重量百分比组成为：氯化钠20～40％、冰晶石15～25％、氟化钠5～10％、氟硅酸钠20～35％和碳酸钠15～25％。

综上所述可以看出，现有报道中使用的打渣剂中均含有氯化钠、氯化钾等氯化物的一种或几种。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种完全不含氯的新型铝打渣剂，该铝打渣剂与传统铝打渣剂净化铝液的效果相当，甚至更优。并且使用该铝打渣剂净化铝液后的铝灰渣可以直接返回铝电解槽中使用。

本发明的技术方案：

本发明以冰晶石(Na₃AlF₆)作为铝打渣剂使用。

进一步，为了提高铝渣分离效果，本发明还可以在Na₃AlF₆的基础上配加一定量的含氟物质、含钠物质。其配方为：Na₃AlF₆5～100份、含氟物质0～80份、含钠物质0～60份。

所述的含氟物质选自AlF₃、NaF或CaF₂中的至少一种。

所述的含钠物质选自Na₂CO₃和NaHCO₃中的至少一种。

其中，加入含氟物质的作用是使非金属夹杂物和铝液之间的界面湿润性明显降低，加入量不宜过60％，因为过多含氟物的加入会发生激烈的放热反应，产生大量的有害烟气。

加入含钠物质是为了促进打渣净化过程中的化学反应，使反应生成物形成容易与铝液分离的干性渣。加入量不宜超过40％，否则会降低打渣剂的打渣效果。

本发明优选的方案是：

Na₃AlF₆ 25～80份、AlF₃0～60份、Na₂CO₃ 5～50份和CaF₂ 0～10份。

进一步地，最优的方案是：Na₃AlF₆ 25～80份、AlF₃ 10～30份、Na₂CO₃ 5～40份和CaF₂0～5份。

本发明铝打渣剂的制备方法：

本发明铝打渣剂直接将Na₃AlF₆作为打渣剂使用。

也可以将Na₃AlF₆、AlF₃、Na₂CO₃、CaF₂等原料混合均匀使用。

本发明铝打渣剂的使用方法：

将铝电解槽产生的原铝加入到保持炉(或熔炼炉)中，铝液温度保持在740℃及以上；打渣剂在净化铝电解槽生产出来的液态原铝过程中的应用，其用量为铝的0.05-1％(质量百分比)，搅拌使打渣剂与铝液充分混合，扒出铝灰渣进行检验。

本发明的有益效果：

采用本发明铝打渣剂净化铝液后的铝灰渣直接加入到铝电解槽后，其中的固态金属铝被重新熔化后变为液态原铝，非金属物质在电解槽中熔化后将会被作为电解质继续使用。这样既避免了铝灰渣熔炼过程中金属铝的损失，又可以实现铝灰渣的循环利用，杜绝了有毒工业废弃物的排放。

具体实施方式

以下通过具体实施例的方式对本发明做进一步详述，但不应理解为是对本发明的限制。

实施例1：

新型铝打渣剂配方，如表1所示。

上述打渣剂的制作方法为：按照表1中的重量份数比将原料配好后，通过搅拌器混合均匀。

表1铝打渣剂的配方

铝灰渣分离效果是衡量铝打渣剂性能好坏的最主要指标，主要体现在生产过程中从液态原铝中分离出的固态夹杂物的多少，分离出的固态夹杂物越多，说明打渣效果越好。具体见表2中铝灰渣中非金属渣占液态原铝的比例。

本发明的发明人进行了大量的试验，试验结果证明本发明打渣剂的打渣效果与现有铝打渣剂的打渣效果相当，详见表2。

试验过程中，将铝电解槽产生的原铝加入到保持炉(或熔炼炉)中，铝液温度保持在740℃及以上，以保证打渣剂的净化效果；再将本发明打渣剂皆按照加入液态原铝总重量的0.15％均匀地撒入铝液中，搅拌时间10分钟，使打渣剂与铝液充分混合；静置时间20分钟，扒出铝灰渣进行检验。

检验结果表明，当Na₃AlF₆的含量低于5％时，打渣效果非常差，主要体现在对铝液中氧化铝的净化效果明显降低。

另外，当AlF₃(NaF与AlF₃效果相同)的质量百分含量高于60％时，或Na₂CO₃(NaHCO₃与Na₂CO₃效果相同)的的质量百分含量高于50％时，或CaF₂的质量百分含量高于10％时，铝液净化产生的铝灰渣中非金属渣占液态原铝的比例不到3‰，也就是说此时铝打渣剂的打渣效果不是很理想。而传统铝打渣剂对铝液净化时产生的铝灰渣中非金属渣占液态原铝的比例为4.48‰。

当铝打渣剂中Na₃AlF₆的质量百分比控制在25～80％范围内、AlF₃的质量百分比控制在10～30％范围内、Na₂CO₃的质量百分比控制在5～40％范围内、CaF₂的质量百分比控制在0～5％范围内时，其对液态原铝中的固态夹杂物的清除效果将与传统铝打渣剂的效果接近或优于传统铝打渣剂。详见表2。

表2铝打渣剂的使用效果

Claims (8)

1.一种铝打渣剂，其特征在于，所述的打渣剂按重量份计为：Na₃AlF₆5～100份、含氟物质0～80份和含钠物质0～60份。

所述含氟物质选自AlF₃、NaF或CaF₂中的至少一种。

所述含钠物质选自Na₂CO₃、NaHCO₃中的至少一种。

2.根据权利要求1的铝打渣剂，其特征在于，所述的打渣剂按重量份计为：Na₃AlF₆5～100份、AlF₃0～80份、Na₂CO₃0～60份和CaF₂0～20份。

3.根据权利要求2的铝打渣剂，其特征在于，所述打渣剂按重量份计为：Na₃AlF₆25～80份、AlF₃0～60份、Na₂CO₃5～50份和CaF₂0～10份。

4.根据权利要求3的铝打渣剂，其特征在于，所述打渣剂按重量份计为：Na₃AlF₆25～80份、AlF₃10～30份、Na₂CO₃5～40份和CaF₂0～5份。

5.根据权利要求4的铝打渣剂，其特征在于，所述打渣剂按重量份计为：Na₃AlF₆80份、AlF₃10份、Na₂CO₃5份和CaF₂5份。

6.根据权利要求4的铝打渣剂，其特征在于，所述打渣剂按重量份计为：Na₃AlF₆45份、AlF₃20份、Na₂CO₃30份和CaF₂5份。

7.铝打渣剂的使用方法，其特征在于：将权利要求1所述的打渣剂均匀地撒入铝液中，搅拌使打渣剂与铝液充分混合，扒出铝灰渣即可。

8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于：打渣剂的加入量为总铝质量的0.05-1％。