CN108043505A - 压力破碎法分离废铝材料的方法 - Google Patents

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CN108043505A CN201711265866.5A CN201711265866A CN108043505A CN 108043505 A CN108043505 A CN 108043505A CN 201711265866 A CN201711265866 A CN 201711265866A CN 108043505 A CN108043505 A CN 108043505A
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Abstract

本发明公开了压力破碎法分离废铝材料的方法，包括步骤：(1)预处理，采用固体润滑剂喷洒在相对转动设置且具有间隙的两个压辊表面；(2)往两个压辊之间加入铸造铝合金与变形铝合金的混合材料，对混合材料进行压力处理；(3)经压力处理的物料进入倾斜设置的振动筛的上端，小块物料到振动筛下方被收集，大块物料经振动筛下端出料；(4)振动筛下端出料进入倾斜设置的滚筒内，物料从滚筒上端进入，破碎的小块物料经滚筒外壁的筛孔进入滚筒外部的保护罩内，滚筒与保护罩之间具有间隙以使滚筒相对于保护罩转动，然后从保护罩排出被收集，未被破碎的大块物料移动至滚筒下端被收集。本发明提供的方法，可分离铸造铝和变形铝材料，提高废铝材料的利用率。

Description

压力破碎法分离废铝材料的方法
技术领域
本发明属于材料分离技术领域，具体涉及用于压力破碎法分离废铝材料的方法。
背景技术
废旧铝合金材料中主要包含可变形铝合金与铸造型铝合金两大类，另外还包含有少量的钢铁、铜等。变形铝合金要求有很好的塑性，其特点是塑性好，在成分设计方面，其合金含量也不是太高，一般不超过5％，只有特殊状态下使用时才添加5-10％的合金含量，如航空铝合金，有的甚至10％以上[2]。铸造铝合金中的合金元素如Si、Fe等含量较高，其主要目标是保证材料的流动性；铸造铝合金中存在较多的铸造缺陷，如夹杂物、气孔、组织偏析等，体现出脆性特征，而且其强度一般要比变形铝合金要稍微低些[3]。因此，将变形铝合金与铸造铝合金分离开来，分别由于生产不同类型的高性能铝合金，具有非常重要的意义。主要体现在：(1)有利于实现再生铝合金成分调整。首先，铸造铝合金中用量最大的是Al-Si合金，而Si元素在变形铝合金中是作为有害元素的，只有6XXX系合金中加入少量的Si元素与Mg元素形成Mg2Si强化相，因此利用含有较多铸造铝合金的废铝原料来生产变形铝合金是需要去除大量的Si元素，而从铝合金中去除化学活性较差的Si元素难度很大，所以，这也是目前为什么废铝再生无法获得良好变形铝合金产品的重要原因。(2)有利于节约合金材料。目前废铝再生的重要产品是铝合金轮毂，目前轮毂用的材料一般是A356铝合金，其硅含量在7％左右，个别要求采用A380合金，其硅含量在8.5％左右；如果采用含有较多铸造铝合金的废铝原料来生产的话，由于原料本身含有一定的硅、镁、铜等合金，其中间合金的加入量会明显降低，将会明显降低生产成本。
因此，在废铝再生工艺过程中，如果能将废铝原料中不同种类的材料进行有效的分门别类，以不同类别的废铝原料来制备相应的产品，对于提高废铝再生产品质量和性能、降低生产成本等具有重要的意义；同时，利用废铝再生生产高性能的高附加值产品也成为可能。
废铝再生工艺的主要问题在于其原料种类和使用环境的多样性以及回收渠道的多元性，原料中常常混杂有一定数量的非铝零部件，混杂程度较高的废铝原料成为废铝再生工艺发展的主要障碍，因此世界上各国都在加强原料控制与技术创新技术以提高废铝再生的生产效能。其中，废铝原料回收体系不断完善，实现不同类型废铝原料的分类回收和仓储。美国三大汽车公司都有专门的汽车回收试验研究中心，对汽车上的各种材料回收都有成果和专利问世；而德国奔驰汽车公司已使其金属回收率达到95％。其次，加强废铝原料预处理技术的开发与应用，实现不同掺杂非铝材料的分离以及不同种类铝合金的分类使用，提升了再生铝产品的质量。
目前已经投入工程应用的包括磁选、浮选、重力分选、成分扫描技术等。(1)磁选法是应用最为广泛的从废铝中分离废钢铁等磁性材料的方法，其原理为：利用钢铁材料与铝合金的磁性差异，在受到磁场作用以后将破碎原料的钢铁材料吸附而从废铝原料中分离出来。(2)涡流分离技术或静电法，是利用废铝原料中不同金属间的电导率和密度不同，将废铝原料在交变磁场中或静电分选设备中，不同材料受到不同的电磁感应力，而被平抛的轨迹也不同，从而达到将它们进行分离的效果。(3)重力分选或抛物分选法，都是利用废铝原料中不同种类原料的比重差异，或在介质中不同物料的沉降速度不同而形成分层，或在高速运转的传送带上将不同密度的材料抛出至不同的落点，使密度差异较大的材料与铝合金材料实现分离。(4)熔化法。对以机械结合形式构成的铝钢或铝铜类组合零部件，可以在专用的熔化炉中加热，使铝熔化后扒出废钢铁或其它高熔点材料。
以上的工艺实施，可以将铝和其他杂质材料进行分离，但是却不能将废铝原料的纯铝、铸铝、变形铝等按照各自的成分进行分类，造成很多优质铝合金被降级使用，形成巨大的浪费。近年来国外开发出很多新的技术，试图解决上述问题。近年来，一些新技术也开发成功并获得应用，如颜色分类技术，即对废铝原料进行化学腐蚀，然后通过计算机对原料颗粒的颜色进行图形分析，将不同的材料区分出来；X射线荧光分析技术(XRF)、光发射光谱分析技术(OES)以及激光诱发击穿光谱分析技术(LIBS)则是将成分分析手段引入到材料分拣领域，使材料的区分更加精确。
目前我国再生铝行业在利用磁选、重力分选、风选等工艺装备分选废铝原料已取得较为一定的成效，可以将废铝原料的Fe、Cu、Zn等非铝材料部分分离出去，尽管还存在一定的差距，但随着大家对废铝原料预处理重视程度的提高，这些物理分选工艺水平会逐渐得到提高，在废铝原料预处理方面发挥越来越重要的作用。但对废铝原料中铝合金原料的分选还未取得进步，特别是国外XRF、LIBS等通过成分扫描进行材料分类的技术与装备，由于设备昂贵、工艺适应性差，在国内并未获得应用。本发明因此而来。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压力破碎法分离废铝材料的方法，以用于铸造铝和变形铝材料。
基于上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
压力破碎法分离废铝材料的方法，包括以下步骤：
(1)预处理，采用固体润滑剂喷洒在相对转动设置且具有间隙的两个压辊表面；
(2)往两个压辊之间加入铸造铝合金与变形铝合金的混合材料，对混合材料进行压力处理，铸造铝材料被破碎成小块颗粒状，变形铝在压力作用下被压扁而增大表面积；
(3)经压力处理的物料进入倾斜设置的振动筛的上端，振动筛在振动电机带动下振动，小块物料到振动筛下方被收集，大块物料经振动筛下端出料；
(4)振动筛下端出料进入倾斜设置的滚筒内，物料从滚筒上端进入，物料在滚筒转动过程中与滚筒内壁发生撞击，经压力处理后出现裂纹但仍黏连的铸造铝块破碎，破碎的小块物料经滚筒外壁的筛孔进入滚筒外部的保护罩内，滚筒与保护罩之间具有间隙以使滚筒相对于保护罩转动，然后从保护罩排出被收集，未被破碎的大块物料移动至滚筒下端被收集。
在其中的一个实施例中，还包括步骤(5)从滚筒下端排出的未被破碎的大块物料进入下一级压力破碎分离机构处理，重复步骤(1)至步骤(4)的操作，下一级压力破碎分离机构中两个压辊之间的间隙小于上一级压力破碎分离机构中两个压辊之间间隙。
在其中的一个实施例中，下一级压力破碎分离机构中两个压辊之间的间隙为上一级压力破碎分离机构中两个压辊之间间隙的60～80％。
在其中的一个实施例中，所述步骤(1)中固体润滑剂为石墨粉、二硫化钼或皂粉类润滑剂。
在其中的一个实施例中，所述步骤(2)中压辊的转速为50～150r/min。
在其中的一个实施例中，所述步骤(3)中振动筛的振动频率为100～500次/min。
在其中的一个实施例中，所述步骤(3)中振动筛的倾斜角度为15～30度。
在其中的一个实施例中，所述步骤(4)中滚筒的转速为50～200r/min。
在其中的一个实施例中，所述步骤(4)中滚筒的倾斜角度为15～30度。
在其中的一个实施例中，所述步骤(4)中滚筒的内壁设有若干个凸起。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
采用本发明的技术方案，首先采用压辊装置对铸造铝和变形铝混合材料进行压力处理，在压力作用下，铸造铝材料内部由于存在一定的铸造缺陷，容易发生破碎而变成小块颗粒状，而变形铝在压力作用下则被压扁，表面积增大；然后将压力处理后的物料经过振动筛分离出小块物料，而大块物料则进入滚筒装置内，滚筒转动时物料与滚筒内壁发生撞击，将压力作用后出现裂纹但仍黏连的铸造铝块进一步破碎分离，未被破碎的大块物料则被滚筒下端出料端的大块物料收集装置收集或输送至下一级压力破碎分离机构继续进行压力破碎分离；该方法可实现铸造铝合金与变形铝合金混合材料之间的高效分离，提高废铝材料的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明压力破碎法分离废铝材料的方法实施例的工作原理图；
图2为本发明实施例中压辊装置的结构示意图；
图3为图2另一个方向的结构示意图；
图4为本发明实施例中振动筛装置的结构示意图；
图5为图4另一个方向的结构示意图；
图6为本发明实施例中滚筒装置的结构示意图；
图7为图6的A-A剖视图；
图8为本发明实施例中颗粒物料收集器的结构示意图；
其中：
1、压辊装置；1-1、压辊；1-2、压辊支架；1-3、第一进料料斗；1-4、第一收集料斗；1-5、第一传送带；1-6、第一收集料斗支架；1-7、第一电机；1-8、支撑架；1-9、润滑剂供给器；1-10、连杆；1-11、压辊轴承；
2、振动筛装置；2-1、振动筛；2-2、振动筛支架；2-3、振动电机；2-4、第二进料料斗；2-5、第二收集料斗；2-6、第三传送带；2-7、第二收集料斗支架；2-8、第二传送带；
3、滚筒装置；3-1、滚筒；3-1a、凸起；3-1b、筛孔；3-2、保护罩；3-2a、第一罩体；3-2b、第二罩体；3-2c、第三罩体；3-3、滚筒支架；3-4、第二电机；3-5、滚筒轴承；3-6、第三进料料斗；3-7、第三收集料斗；3-8、第四传送带；3-9、物料传送板；3-10、第五传送带；3-11、保护罩支架；
4、颗粒物料收集器；4-1、固定支架；4-2、料仓；4-3、开合堵盖；
5、大块物料收集器。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例：
参见图1，为本发明压力破碎法分离废铝材料的方法采用装置的结构示意图，该装置包括一级压力破碎分离机构，该压力破碎分离机构包括压辊装置1、振动筛装置2和滚筒装置3。
应该理解，为了提高破碎筛分分离效率，还可以设置二级压力破碎分离机构或者更多级的压力破碎分离机构。
其中，参见图2-3，压辊装置1包括相对滚动设置的两个压辊1-1，两个压辊1-1之间具有间隙，该间隙的上方位压辊装置进料端，间隙的下方为压辊装置出料端，压辊1-1的两端分别转动设置在压辊支架1-2上部的压辊轴承1-11上，压辊1-1的一端与带减速机的第一电机1-7传动连接。
实施中，为了方便进料和对出料的收集，在压辊装置进料端设有第一进料料斗1-3，在压辊装置出料端设有第一收集料斗1-4，在第一收集料斗1-4的下方设有第一传送带1-5用以将压力处理后的物料传送至振动筛装置2进行筛分。第一进料料斗1-3通过支撑架1-8固定，第一收集料斗1-4通过第一收集料斗支架1-6固定。
为了避免物料粘结在压辊表面，在对混合物料进行压力处理前，为了便于在压辊表面喷洒润滑剂，在压辊1-1的上方设有润滑剂供给器1-9，该润滑剂供给器1-9通过连杆1-10固定在支撑架1-8上。
参见图4-5，振动筛装置2包括倾斜设置的振动筛2-1、及与振动筛2-1连接的振动电机2-3，振动筛2-1的两端设置振动筛支架2-2的上端，通过振动电机2-3带动振动筛2-1沿宽度方向振动，小颗粒物料被筛分到振动筛2-1的下方，大块物料则从振动筛2-1下端出料端进入滚筒装置3。优选的，振动筛2-1与水平面之间的夹角为15～30度。
为了方便进料和出料，在振动筛2-1上端进料端设有第二进料料斗2-4，第二进料料斗2-4接收由第一传送带1-5传送的物料，在振动筛2-1下端出料端设有第二传送带2-8，以用于将振动筛2-1筛分出的大块物料传送至滚筒装置3。
在振动筛2-1下方设有第一小块物料收集装置，其包括设置在振动筛2-1下方的第二收集料斗2-5和设置在第二收集料斗2-5下方的第三传送带2-6，第三传送带2-6将颗粒物料传送至颗粒物料收集器4内。其中第二收集料斗2-5可以固定在振动筛2-1上，也可以通过第二收集料斗支架2-4固定。
参见图6-7，滚筒装置3包括倾斜设置的滚筒3-1、及设置在滚筒3-1外部的保护罩3-2，保护罩3-2与滚筒3-1外壁之间具有间距以使滚筒3-1可相对于保护罩3-2转动，滚筒3-1的外壁上设有若干个筛孔3-1b，筛孔3-1b的尺寸为处理前料块的60～90％，筛孔3-1b连通滚筒3-1内部和保护罩3-2，滚筒3-1一端转动设置在滚筒支架3-3上端的滚筒轴承3-5上，滚筒3-1另一端与设置在滚筒支架3-3上的带减速机的第二电机3-4传动连接，保护罩3-2通过保护罩支架3-11支撑固定。
保护罩3-2与滚筒3-1之间形成容纳筛下物料的腔体，保护罩3-2的侧壁设有筛下物料出口。本例中，保护罩3-2包括中部呈圆柱形的第一罩体3-2a、及设置在第一罩体3-2a两端的第二罩体3-2b和第三罩体3-2c，第二罩体3-2b和第三罩体3-2c为由第一罩体3-2a端部向滚筒3-1两端呈渐缩状的锥形，滚筒3-1与保护罩3-2之间的间隙指的是滚筒3-1与保护罩3-2之间的最短间距，优选的，滚筒3-1与保护罩3-2之间的间隙为100～500mm，第二罩体3-2b的下端固定在滚筒轴承3-5上，第一罩体3-2a固定在保护罩支架3-11上。
在筛下物料出口的下方设有第二小块物料收集装置，滚筒3-1上端进料端设有第三进料料斗3-6，第三进料料斗3-6接收第二传送带2-8传送的物料，滚筒3-1下端出料端设有大块物料收集装置以用于将滚筒3-1分离出的大块物料传送至大块物料收集器5。优选的，滚筒3-1与水平面之间的夹角为15～30度。
第二小块物料收集装置包括第三收集料斗3-7和设置在第三收集料斗3-7下方的第四传送带3-8，第四传送带3-8经物料传送至颗粒物料收集器4。第三收集料斗3-6可固定在保护罩3-2上，也可以单独设置并通过第三收集料斗支架固定。
大块物料收集装置包括设置在滚筒3-1下端的物料传送板3-9和设置在物料传送板3-9下端的第五传送带3-10，第五传送带3-10将物料传送至大块物料收集器5。
为了进一步优化本发明的实施效果，提高滚筒3-1的筛分分离效率，在滚筒3-1内壁上设有若干个锯齿形凸起3-1a，优选的，这些锯齿形凸起3-1a布置呈沿滚筒3-1长度方向布置的多个波浪形，波峰的高度为20～100mm，波长为100～500mm，波浪形区域的长度为滚筒3-1长度的1/2～2/3。
本例中，颗粒物料收集器4和大块物料收集器5结构一致，包括固定支架4-1、设置在固定支架4-1上的料仓4-2，料仓4-2的上端为进料口，料仓4-2的下端为出料口，在出料口设有开合堵盖4-3。
采用上述装置分离铸造铝与变形铝材料的方法包括以下步骤：
(1)预处理，采用固体润滑剂喷洒在压辊表面，固体润滑剂为石墨粉、二硫化钼或皂粉类润滑剂；
(2)往两个压辊之间加入铸造铝合金与变形铝合金的混合材料，开启压辊装置对混合材料进行压力处理，压辊的转速为50～150r/min；
(3)经压力处理的物料经进入振动筛装置振动筛，振动筛在振动电机带动下振动，振动筛的振动频率为100～500次/min，小块物料被振动筛下方的第一小块物料收集装置收集，大块物料经振动筛下端出料；
(4)振动筛下端出料进入滚筒内，滚筒的转速为50～200r/min，物料在滚筒转动过程中与滚筒内壁发生撞击，经压力处理后出现裂纹但仍黏连的铸造铝块破碎，破碎的小块物料经滚筒外壁的筛孔进入保护罩内，然后被设置在保护罩下方的第二小块物料收集装置收集，未被破碎的大块物料移动至滚筒下端被大块物料收集装置收集。
为了提高破碎分离效率，被大块物料收集的大块物料可以进入二级压力破碎分离机构，二级压力破碎分离机构的结构与一级压力破碎分离机构相同，不同之处在于二级压力破碎分离机构的压辊装置的两个压辊之间的间隙减小，为一级压力破碎分离机构的60～80％。则上述方法还包括步骤(5)大块物料收集装置收集的大块物料进入二级压力破碎分离机构，重复步骤(1)至(4)的操作，进一步破碎分离，提高废铝材料的分离利用率。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.压力破碎法分离废铝材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理，采用固体润滑剂喷洒在相对转动设置且具有间隙的两个压辊表面；
(2)往两个压辊之间加入铸造铝合金与变形铝合金的混合材料，对混合材料进行压力处理，铸造铝材料被破碎成小块颗粒状，变形铝在压力作用下被压扁而增大表面积；
(3)经压力处理的物料进入倾斜设置的振动筛的上端，振动筛在振动电机带动下振动，小块物料到振动筛下方被收集，大块物料经振动筛下端出料；
(4)振动筛下端出料进入倾斜设置的滚筒内，物料从滚筒上端进入，物料在滚筒转动过程中与滚筒内壁发生撞击，经压力处理后出现裂纹但仍黏连的铸造铝块破碎，破碎的小块物料经滚筒外壁的筛孔进入滚筒外部的保护罩内，滚筒与保护罩之间具有间隙以使滚筒相对于保护罩转动，然后从保护罩排出被收集，未被破碎的大块物料移动至滚筒下端被收集。
2.根据权利要求1所述的压力破碎法分离废铝材料的方法，其特征在于：还包括步骤(5)从滚筒下端排出的未被破碎的大块物料进入下一级压力破碎分离机构处理，重复步骤(1)至步骤(4)的操作，其中下一级压力破碎分离机构中两个压辊之间的间隙小于上一级压力破碎分离机构中两个压辊之间间隙。
3.根据权利要求2所述的压力破碎法分离废铝材料的方法，其特征在于：下一级压力破碎分离机构中两个压辊之间的间隙为上一级压力破碎分离机构中两个压辊之间间隙的60～80％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的压力破碎法分离废铝材料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中固体润滑剂为石墨粉、二硫化钼或皂粉类润滑剂。
5.根据权利要求1至3任一项所述的压力破碎法分离废铝材料的方法，其特征在于：所述步骤(2)中压辊的转速为50～150r/min。
6.根据权利要求1至3任一项所述的压力破碎法分离废铝材料的方法，其特征在于：所述步骤(3)中振动筛的振动频率为100～500次/min。
7.根据权利要求1至3任一项所述的压力破碎法分离废铝材料的方法，其特征在于：所述步骤(3)中振动筛的倾斜角度为15～30度。
8.根据权利要求1至3任一项所述的压力破碎法分离废铝材料的方法，其特征在于：所述步骤(4)中滚筒的转速为50～200r/min。
9.根据权利要求1至3任一项所述的压力破碎法分离废铝材料的方法，其特征在于：所述步骤(4)中滚筒的倾斜角度为15～30度。
10.根据权利要求1至3任一项所述的压力破碎法分离废铝材料的方法，其特征在于：所述步骤(4)中滚筒的内壁设有若干个凸起。
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