CN105803215A - 去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂，其原料组成成分按重量百分比为：50～70%氟化铝AlF₃，15～25%氯化镁MgCl₂，2～10%硼酸钠Na₂B₄O₇，1～15%氯化钾KCl₂，以上原料均为已干燥的工业级粉状产品，纯度均达到99.5%以上；将配比好的原料加入到球磨机中球磨10～15min后，通过100～325目的筛网进行筛分，粉状混合物粒度分布要求90～125μm 35～50%、60～90μm20～25%、40～60μm8～10%、≤40μm35～50%，然后将配置好的熔剂检验后密封包装备用。本发明所提供的多效复合精炼熔剂，具有很好的去除金属杂质和清除氧化物夹杂的能力，解决了铝及铝合金熔液中金属杂质超标的问题，具有更好的去除杂质和夹渣的能力，真正一剂复合多效多用。

Description

去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂及其应用

技术领域：

本发明涉及一种铝及铝合金熔体中去除杂质的方法，尤其涉及一种采用氟化物、氯化物、硼化物组合物来去除该熔体中杂质的多效复合精炼熔剂，以及该多效复合精炼熔剂的制备和使用方法，该多效复合精炼熔剂适用于惰性气体作为载体的喷吹注入和旋转注入处理熔融铝的方法中。

背景技术：

铝合金具有质量轻、比强度高、易成形性以及电磁屏蔽性能好等优点，近年来成为交通和电子行业重要的高端轻质材料。铝化学性质活泼，但原铝及铝合金中往往含有大量氧化物及Fe、Si、Na、Ga、Li、V等杂质元素，且很难被在线净化除去，这些杂质的存在会显著降低铝合金的力学性能和抗蚀性能；尤其是Na、Ga、Li、V等金属杂质含量较高的铝合金在后续加工过程容易产生质量缺陷，使铝合金的力学性能大大降低，严重制约了下游铝深加工的生产工艺和产品质量。当前，国内众多电解铝企业降低铝液中金属杂质的方法一是选用高品位的进口氧化铝替代国产低品位氧化铝进行铝电解生产，达到降低原铝中金属杂质的目的；二是对电解原铝再次进行电解法或偏析法提纯，达到降低原铝内金属杂质的目的。然而，上述两种方法在实施过程中均存在操作周期长、生产成本高的弊端，增加了高端铝加工产品的生产成本，降低了该类产品的市场竞争力。总之，随着高端铝合金制品的广泛应用，多数产品要求其金属杂质含量在5ppm以下，当前去除铝合金中的杂质是个需要迫切解决的问题。

为清除混入铝及铝合金中的有害杂质元素及非金属夹杂物如氧化铝等，铝及铝合金熔炼过程中常使用熔剂对其进行精炼处理。要求熔剂能很好地去除杂质和吸附杂质，且能与铝及铝合金熔体完全分离，以避免产生熔剂夹杂，减少对铝及铝合金的力学性能和腐蚀性能产生的不利影响。目前普遍使用除铁熔剂【如中国发明专利“铝合金除铁熔剂”、授权公告号为CN100425716】对铝合金进行除铁精炼处理，该熔剂对去除铝合金中的铁元素有一定的效果，但不能降低铝合金内的其他有害元素的含量，且由于该熔剂的粘度及表面张力较小，熔剂与铝合金的分离性较差，易于使沉入炉底的铁杂质混入合金液内成为熔剂夹杂。传统精炼剂对铝合金进行精炼处理【如中国发明专利“铝合金高效精炼剂及其制备方法和使用方法”、申请公布号CN201410373428.0】，该熔剂除气去氧化铝夹杂能力强、反应速度快、除渣效率高，但没有对金属杂质的去除能力。因此有必要开发新的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有铝及铝合金精炼熔剂的不足，提出一种能同时高效去除铝熔体内的夹杂物及有害金属元素的多效复合精炼熔剂，并提供该多效复合精炼熔剂的制备方法和使用方法，该多效复合精炼熔剂有强烈的俘获铝熔体中金属杂质和夹杂物并迅速上浮的能力，并与铝熔体有较大的密度差，可有效地防止熔剂混杂在铝熔体中成为熔剂夹杂。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：

一种去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂，其特征在于，其原料组成成分按重量百分比为：50～70%氟化铝AlF₃，15～25%氯化镁MgCl₂，2～10%硼酸钠Na₂B₄O₇，1～15%氯化钾KCl₂，以上原料均为已干燥的工业级粉状产品，纯度均达到99.5%以上。

上面所述的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂，原料组成成分按重量百分比优选为：55～65%氟化铝AlF₃，20～25%氯化镁MgCl₂，5～10%硼酸钠Na₂B₄O₇，5～15%氯化钾KCl₂，以上原料均为已干燥的工业级粉状产品，纯度均达到99.5%以上。

上面所述的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂的制备方法，包括如下具体步骤：

①按配比称取各种原料；

②将氟化铝、氯化镁、硼酸钠、氯化钾加入到球磨机中球磨10～15min；

③将球磨后的粉状混合物通过100～325目的筛网进行筛分，使其粒度分布为90～125μm的35～50%、60～90μm的20～25%、40～60μm的8～10%、小于等于40μm的35～50%；

④经过质量检验合格后密封包装备用。

上面所述的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂的使用方法，包括如下具体步骤：

①在180～220℃的温度条件下，将多效复合精炼熔剂干燥1小时备用；

②将质量为铝及铝合金液体质量1.0～4.0%的多效复合精炼熔剂放入精炼罐中；

③当铝及铝合金液体温度达到700～750℃时，向精炼罐内持续通入氮气或氩气，使多效复合精炼熔剂通过喷吹注入装置喷吹到铝及铝合金液体中，注入速度为300～500g/min；

④当所有多效复合精炼熔剂均注入到铝及铝合金液体中时，继续以25～30L/min的流速通入氮气或氩气20～60min进行精炼除杂，使得多效复合精炼熔剂在铝及铝合金液体内充分混合均匀；

⑤脱气10～15min，然后静置20～40min后扒渣，即完成整个使用过程。

相对于现有技术，本发明具有下述特点：

1、在氟化盐熔剂中添加少量氯盐，将显著提高熔剂在铝液中与Na、Li、V、Ga等的置换反应速度和净化精炼效果，被置换的氯化物杂质随吸附湿润的夹渣物颗粒上浮，融入铝液表面的浮渣中，达到了去除Na、Li、V、Ga杂质和氧化物夹渣的目的。

2、在氟化盐熔剂中添加少量硼化物，熔剂中的硼化物会和铝液中的Fe元素反应形成Fe₂B化合物杂质，被熔渣捕获后通过熔剂的吸附作用上浮，融入铝液表面的渣中，达到了去除Fe杂质和氧化物夹渣的目的。

3、在熔剂添加中氟化盐，能够促进熔剂在铝液中的均匀分散，降低熔剂与铝液的表面张力和熔剂与夹渣物的表面张力，增加熔剂对夹渣物的吸附作用，从而加速了熔剂吸附夹渣物的过程。

4、熔剂使用温度较低，分散性和流动性好，熔剂熔融后难以形成大尺寸团聚状胶体，不易堵塞喷吹机构的输送管口，具有高效去除金属杂质和氧化物杂质的能力。

5、本发明的多效复合精炼熔剂适应铝及铝合金熔炼要求，具有极佳的粘度及表面张力，熔剂与铝液的分离性好，除气去夹杂能力强、兼有精炼及覆盖保护两方面的作用，该多效复合精炼熔剂化学稳定性好，加入方便、操作工艺简便、成本低廉。

6、本发明的多效复合精炼熔剂不会与铝熔体、炉衬和炉气发生化学反应，有害气体量少，符合工业卫生标准及废气排放要求。

本发明的积极有益效果如下：

本发明所提供的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂，具有很好的去除金属杂质和清除氧化物夹杂的能力。与现有铝合金精炼剂相比，本发明的多效复合精炼熔剂含有氟化铝、氯化镁、硼酸钠等，具有很好去除Na、Li、V、Ga、Fe等金属杂质的能力，解决了铝及铝合金熔液中金属杂质超标的问题，具有更好的去除杂质和夹渣的能力，真正一剂复合多效多用。

具体实施方式：

以下通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步描述，但本发明保护的范围并不局限于下述实施例表述的范围。

实施例1：

一种去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂，其原料组成成分按重量百分比为：60%氟化铝AlF₃，25%氯化镁MgCl₂，10%硼酸钠Na₂B₄O₇，10%氯化钾KCl₂，以上原料均为已干燥的工业级粉状产品，纯度均达到99.5%以上。

所述的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂的制备方法，包括如下具体步骤：

①按配比称取各种原料；

②将氟化铝、氯化镁、硼酸钠、氯化钾加入到球磨机中球磨15min；

③将球磨后的粉状混合物通过100～325目的筛网进行筛分，使其粒度分布为90～125μm的40%、60～90μm的20%、40～60μm的10%、小于等于40μm的35%；

④经过质量检验合格后密封包装备用。

所述的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂的使用方法，包括如下具体步骤：

①在200℃的温度条件下，将多效复合精炼熔剂干燥1小时备用；

②将质量为铝及铝合金液体质量2.50%的多效复合精炼熔剂放入精炼罐中；

③当铝及铝合金液体温度达到720℃时，向精炼罐内持续通入氮气或氩气，使多效复合精炼熔剂通过喷吹注入装置喷吹到铝及铝合金液体中，注入速度为500g/min；

④当所有多效复合精炼熔剂均注入到铝及铝合金液体中时，继续以25L/min的流速通入氮气40min进行精炼除杂，使得多效复合精炼熔剂在铝及铝合金液体内充分混合均匀；

⑤脱气10min，然后静置40min后扒渣，即完成整个使用过程。

该多效复合精炼熔剂的使用效果如下表：

杂质元素	Fe（ppm）	Ga（ppm）	V（ppm）	Li（ppm）	Na（ppm）
						精炼前	720	130	43	36	52
精炼后	360	10	5	2	5

实施例2：

一种去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂，其原料组成成分按重量百分比为：60%氟化铝AlF₃，25%氯化镁MgCl₂，10%硼酸钠Na₂B₄O₇，5%氯化钾KCl₂，以上原料均为已干燥的工业级粉状产品，纯度均达到99.5%以上。

所述的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂的制备方法，包括如下具体步骤：

①按配比称取各种原料；

②将氟化铝、氯化镁、硼酸钠、氯化钾加入到球磨机中球磨15min；

③将球磨后的粉状混合物通过100～325目的筛网进行筛分，使其粒度分布为90～125μm的45%、60～90μm的20%、40～60μm的10%、小于等于40μm的25%；

④经过质量检验合格后密封包装备用。

所述的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂的使用方法，包括如下具体步骤：

①在200℃的温度条件下，将多效复合精炼熔剂干燥1小时备用；

②将质量为铝及铝合金液体质量2.0%的多效复合精炼熔剂放入精炼罐中；

③当铝及铝合金液体温度达到750℃时，向精炼罐内持续通入氩气，使多效复合精炼熔剂通过喷吹注入装置喷吹到铝及铝合金液体中，注入速度为350g/min；

④当所有多效复合精炼熔剂均注入到铝及铝合金液体中时，继续以30L/min的流速通入氩气50min进行精炼除杂，使得多效复合精炼熔剂在铝及铝合金液体内充分混合均匀；

⑤脱气15min，然后静置300min后扒渣，即完成整个使用过程。

该多效复合精炼熔剂的使用效果：

杂质元素	Fe（ppm）	Ga（ppm）	V（ppm）	Li（ppm）	Na（ppm）
						精炼前	720	130	43	36	52
精炼后	410	8	4	4	4

Claims (4)

1.一种去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂，其特征在于，其原料组成成分按重量百分比为：50～70%氟化铝AlF₃，15～25%氯化镁MgCl₂，2～10%硼酸钠Na₂B₄O₇，1～15%氯化钾KCl₂，以上原料均为已干燥的工业级粉状产品，纯度均达到99.5%以上。

2.根据权利要求1所述的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂，其特征在于，其原料组成成分按重量百分比为：55～65%氟化铝AlF₃，20～25%氯化镁MgCl₂，5～10%硼酸钠Na₂B₄O₇，5～15%氯化钾KCl₂，以上原料均为已干燥的工业级粉状产品，纯度均达到99.5%以上。

3.权利要求1或2所述的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂的制备方法，包括如下具体步骤：

①按配比称取各种原料；

②将氟化铝、氯化镁、硼酸钠、氯化钾加入到球磨机中球磨10～15min；

③将球磨后的粉状混合物通过100～325目的筛网进行筛分，使其粒度分布为90～125μm的35～50%、60～90μm的20～25%、40～60μm的8～10%、小于等于40μm的35～50%；

④经过质量检验合格后密封包装备用。

4.权利要求1或2所述的去除铝及铝合金熔体中杂质的多效复合精炼熔剂的使用方法，包括如下具体步骤：

①在180～220℃的温度条件下，将多效复合精炼熔剂干燥1小时备用；

②将质量为铝及铝合金液体质量1.0～4.0%的多效复合精炼熔剂放入精炼罐中；

③当铝及铝合金液体温度达到700～750℃时，向精炼罐内持续通入氮气或氩气，使多效复合精炼熔剂通过喷吹注入装置喷吹到铝及铝合金液体中，注入速度为300～500g/min；

④当所有多效复合精炼熔剂均注入到铝及铝合金液体中时，继续以25～30L/min的流速通入氮气或氩气20～60min进行精炼除杂，使得多效复合精炼熔剂在铝及铝合金液体内充分混合均匀；

⑤脱气10～15min，然后静置20～40min后扒渣，即完成整个使用过程。