CN108315613A - 一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺 - Google Patents

一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种废铝回收制备铝基合金的工艺，该工艺步骤如下：S10：预处理；S20：熔炼；S30：制成品；本发明公开的废铝制品回收制备铝基合金的工艺，通过利用回收废铝制品的预处理‑熔炼‑制成品的回收工艺，实现回收废铝制品资源的最大利用，避免能源浪费和环境污染，其中废铝制品回收制备铝基的工艺方法简单，成本投入较少，废铝制品回收处理过程容易控制，废铝制品回收率高，同时制备得到的铝基合金具有良好的抗氧化抗腐蚀能力，兼具高强度耐磨性能，应用范围广。

Description

一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺
技术领域
本发明属于废铝回收技术领域，具体涉及一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺。
背景技术
工业生产中，铝从矿石到成金属，再到制成品，过程复杂，成本极高、耗能巨大，目前人类的生产生活中，容易产生大量的废弃物，不仅容易对环境造成污染，还是巨大的资源浪费，特别是金属类可回收再利用的能源浪费，很容易加重地球的压力。
目前已经有不少的企业致力于研究废弃金属铝回收处理再利用的技术，废铝回收再利用的技术无论从节约地球资源、节约能耗、成本，缩短生产流程周期，还是从地球环境保护、改善人类生态环境等各方面都具有显著意义。
但是日常生活中各种铝制品使用范围宽广，应用分散，且大多含有不同的附属物和其他组分组成，具有不同的物理性能和化学性能，如何有效去除这类杂质，尽可能的实现纯铝的回收再利用显得尤为重要。
中国专利CN107858514.A公开的一种废铝回收处理方法，从废弃铝制品的分捡、清洗、风干、称重、熔融、去杂、浇铸和后处理的一系列的加工工作，处理过程可自动化控制，处理过程中的废弃物混合物的成份和含量可实现取样分析、适时调整，极大地提高了废铝回收效率和处理质量，此发明中单纯的进行废铝回收操作，操作简单，废铝的回收率低，有待改进。
中国专利CN104178643.A公开的一种废铝回收加工铝棒的方法，它包括三个步骤：一、废铝回收；二、熔炼；三、重铸，其特征在于各个步骤的具体实施方法如下：一、废铝回收，废铝供应商的废铝收集至周转箱内，然后将周转箱内的废铝集中至顶部开口的集装箱内；二、熔炼，将回收回来的集装箱架设于翻转投料架上，通过翻转投料架4翻转将集装箱内的废铝从上至下投料至熔炼炉内进行熔炼；三、重铸，熔炼炉内熔炼完毕的铝液经过保温、过滤后进行重铸形成铝棒。本发明一种废铝回收加工铝棒的方法具有提高效率且节能环保的优点，此发明中直接将回收的废铝进行熔炼，容易影响废铝回收的纯度和回收率。
因此，急需要发明一种废铝制品回收再利用的工艺，解决目前生产生活中，对废铝制品资源浪费和环境污染以及现有的废铝制品回收工艺复杂，回收率低的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺，能够解决目前废铝制品回收过程中，生产工艺落后，生产成本大，回收废铝制品效率低下的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：
一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺，其特征在于，工艺步骤如下：
S10，预处理：回收废铝制品，拆解去除与废铝制品连接的钢铁以及其他有色金属，对废铝制品进行清洗并在温度为95℃～102℃条件下烘干4h～5h后，破碎处理；
S20，熔炼：S10中破碎处理过后的废铝制品熔融至液态保温1h～2h后，加入精炼剂，搅拌并保温1h～2h，扒掉铝液表面浮渣后，过滤铝液，除去铝液中的杂质；
S30，制成品：S20中过滤后的铝液中按比例加入混合金属粉末升温至1080℃～1120℃后保持5min～10min得到混合熔体，放汤浇注，冷却得到铝基合金。
进一步的，S10中，清洗具体步骤为：用浓度为1.0mol/L～1.5mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤2次，再用0.5mol/L～1.0mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤1次，最后用清水对废铝制品洗涤3次。清水除去碱洗后残留的碱液。
更进一步的，S10中，浓度为1.0mol/L～1.5mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤过程中，还需要与浓度为0.5mol/L～1.0mol/L的甲醇钠溶液按体积比5：0.5～1组合使用。
更进一步的，S10中，破碎处理后的废铝制品的粒径为80目～120目。
进一步的，S20中，熔融过程以5℃/min～10℃/min的速率升温至435℃～465℃，保温30min～45min后继续升温熔融至液态。435℃～465℃保温一段时间可以让废铝制品中残余的油渍、有机物以及其他组分的杂质有效挥发除去，进一步对废铝制品除杂提纯。
更进一步的，S20中，精炼剂为氯化锌、氯化铝、氯化钛和氯化锰中的一种或者组合。
更进一步的，S20中，搅拌速率为500r/min～800r/min。
进一步的，S30中，S20中过滤后的铝液与混合金属粉末按质量比10：1.5～2配比。
更进一步的，S30中，混合金属粉末的金属组成为：镁10％～20％，钛1％～1.2％，磷0.5％～0.6％，铜0.8％～1.0％，碳1％～2％，锡2％～6％，铁1％～4％，镍0.5％～1.0％，钒2％～4％，其余为锌。
进一步的，S30中，冷却速率为10℃/min～20℃/min。
本发明的有益效果是：
1.本发明公开的废铝制品回收制备铝基合金的工艺，通过利用回收废铝制品的预处理-熔炼-制成品的回收工艺，实现回收废铝制品资源的最大利用，避免能源浪费和环境污染，其中废铝制品回收制备铝基的工艺方法简单，成本投入较少，废铝制品回收处理过程容易控制，废铝制品回收率高，同时制备得到的铝基合金具有良好的抗氧化抗腐蚀能力，兼具高强度耐磨性能，应用范围广；
2.本发明公开的废铝制品回收制备铝基合金的工艺，回收废铝制品的预处理过程中，采用浓度不一的氢氧化钠溶液对回收的废铝制品进行清洗可以去除废铝制品表面的油渍和其他附着物，高浓度的氢氧化钠溶液与乙醇钠溶液组合使用，提高清洗效果，同时废铝制品表面的有机物也能被清洗干净，有效提高废铝制品的回收率和纯度；
3.本发明公开的废铝制品回收制备铝基合金的工艺，实现废铝制品的最大可回收率，优化回收废铝制品制备铝基合金的工艺过程，通过在熔炼中添加精炼剂，极大的改善废铝的性能，更快更充分的提炼废铝制品中的杂质，提高回收废铝制品的纯度和抗氧化变质性能，提高回收废铝制品的实用价值；
4.本发明结合现代先进工艺，回收工艺成本低、回收率高，所制备的铝基合金性能优异、抗氧耐磨，可实现废铝制品回收利润最大化。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、相关配料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
实施例1
一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺
工艺步骤如下：
S10，预处理：回收废铝制品，拆解去除与废铝制品连接的钢铁以及其他有色金属，用浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤2次，再用0.5mol/的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤1次，最后用清水对废铝制品洗涤3次，并在温度为95℃条件下烘干5h后，破碎处理，破碎处理后的废铝制品的粒径为80目；
上述操作中，浓度为1.0mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤过程中，还需要与浓度为0.5mol/L的甲醇钠溶液按体积比5：0.5组合使用。
S20，熔炼：S10中破碎处理过后的废铝制品以5℃/min的速率升温至435℃，保温30min后继续升温熔融至液态保温1h后，加入精炼剂，以500r/min的速率搅拌并保温1h，扒掉铝液表面浮渣后，过滤铝液，除去铝液中的杂质；
上述操作中，精炼剂为氯化锌。
S30，制成品：S20中过滤后的铝液中按比例加入混合金属粉末升温至1080℃后保持5min得到混合熔体，放汤浇注，以10℃/min的速率冷却得到铝基合金。
上述操作中，S20中过滤后的铝液与混合金属粉末按质量比10：1.5配比；混合金属粉末的金属组成为：镁10％，钛1％，磷0.5％，铜0.8％，碳1％，锡2％，铁1％，镍0.5％，钒2％，其余为锌。
实施例2
一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺
工艺步骤如下：
S10，预处理：回收废铝制品，拆解去除与废铝制品连接的钢铁以及其他有色金属，用浓度为1.5mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤2次，再用1.0mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤1次，最后用清水对废铝制品洗涤3次，并在温度为102℃条件下烘干4h后，破碎处理，破碎处理后的废铝制品的粒径为120目；
上述操作中，浓度为1.5mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤过程中，还需要与浓度为1.0mol/L的甲醇钠溶液按体积比5：1组合使用。
S20，熔炼：S10中破碎处理过后的废铝制品以10℃/min的速率升温至465℃，保温45min后继续升温熔融至液态保温2h后，加入精炼剂，以800r/min的速率搅拌并保温2h，扒掉铝液表面浮渣后，过滤铝液，除去铝液中的杂质；
上述操作中，精炼剂为氯化铝。
S30，制成品：S20中过滤后的铝液中按比例加入混合金属粉末升温至1120℃后保持10min得到混合熔体，放汤浇注，以20℃/min的速率冷却得到铝基合金。
上述操作中，S20中过滤后的铝液与混合金属粉末按质量比10：2配比；混合金属粉末的金属组成为：镁20％，钛1.2％，磷0.6％，铜1.0％，碳2％，锡6％，铁4％，镍1.0％，钒4％，其余为锌。
实施例3
一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺
工艺步骤如下：
S10，预处理：回收废铝制品，拆解去除与废铝制品连接的钢铁以及其他有色金属，用浓度为1.2mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤2次，再用0.6mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤1次，最后用清水对废铝制品洗涤3次，并在温度为98℃条件下烘干4h后，破碎处理，破碎处理后的废铝制品的粒径为90目；
上述操作中，浓度为1.2mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤过程中，还需要与浓度为0.6mol/L的甲醇钠溶液按体积比5：0.6组合使用。
S20，熔炼：S10中破碎处理过后的废铝制品以6℃/min的速率升温至445℃，保温35min后继续升温熔融至液态保温1h后，加入精炼剂，以550r/min的速率搅拌并保温1h，扒掉铝液表面浮渣后，过滤铝液，除去铝液中的杂质；
上述操作中，精炼剂为氯化钛。
S30，制成品：S20中过滤后的铝液中按比例加入混合金属粉末升温至1095℃后保持6min得到混合熔体，放汤浇注，以12℃/min的速率冷却得到铝基合金。
上述操作中，S20中过滤后的铝液与混合金属粉末按质量比10：1.8配比；混合金属粉末的金属组成为：镁14％，钛1.1％，磷0.5％，铜0.8％，碳1.2％，锡3％，铁2％，镍0.7％，钒2.6％，其余为锌。
实施例4
一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺
工艺步骤如下：
S10，预处理：回收废铝制品，拆解去除与废铝制品连接的钢铁以及其他有色金属，用浓度为1.4mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤2次，再用0.8mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤1次，最后用清水对废铝制品洗涤3次，并在温度为100℃条件下烘干5h后，破碎处理，破碎处理后的废铝制品的粒径为110目；
上述操作中，浓度为1.4mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤过程中，还需要与浓度为0.8mol/L的甲醇钠溶液按体积比5：0.8组合使用。
S20，熔炼：S10中破碎处理过后的废铝制品以8℃/min的速率升温至455℃，保温42min后继续升温熔融至液态保温2h后，加入精炼剂，以750r/min的速率搅拌并保温1.6h，扒掉铝液表面浮渣后，过滤铝液，除去铝液中的杂质；
上述操作中，精炼剂为氯化锰。
S30，制成品：S20中过滤后的铝液中按比例加入混合金属粉末升温至1100℃后保持8min得到混合熔体，放汤浇注，以16℃/min的速率冷却得到铝基合金。
上述操作中，S20中过滤后的铝液与混合金属粉末按质量比10：1.8配比；混合金属粉末的金属组成为：镁18％，钛1.2％，磷0.6％，铜1.0％，碳1.8％，锡5％，铁3％，镍0.8％，钒3％，其余为锌。
实施例5
一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺
工艺步骤如下：
S10，预处理：回收废铝制品，拆解去除与废铝制品连接的钢铁以及其他有色金属，用浓度为1.2mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤2次，再用0.6mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤1次，最后用清水对废铝制品洗涤3次，并在温度为98℃条件下烘干5h后，破碎处理，破碎处理后的废铝制品的粒径为100目；
上述操作中，浓度为1.2mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤过程中，还需要与浓度为0.8mol/L的甲醇钠溶液按体积比5：0.6组合使用。
S20，熔炼：S10中破碎处理过后的废铝制品以7℃/min的速率升温至455℃，保温40min后继续升温熔融至液态保温1.5h后，加入精炼剂，以650r/min的速率搅拌并保温1.5h，扒掉铝液表面浮渣后，过滤铝液，除去铝液中的杂质；
上述操作中，精炼剂为氯化锌和氯化锰的组合，质量比为1：0.2。
S30，制成品：S20中过滤后的铝液中按比例加入混合金属粉末升温至1105℃后保持10min得到混合熔体，放汤浇注，以15℃/min的速率冷却得到铝基合金。
上述操作中，S20中过滤后的铝液与混合金属粉末按质量比10：1.5配比；混合金属粉末的金属组成为：镁15％，钛1.2％，磷0.5％，铜0.9％，碳1.5％，锡4％，铁2％，镍0.6％，钒3％，其余为锌。
实验例
测试1：对本发明上述实施例1～5制备得到的铝基合金在射流式冲刷腐蚀磨损试验机上做浆料(石英砂+水)湿磨试验，并作材料的抗腐蚀试验，性能见表1。
表1抗磨性及硬度对比试验结果
材料 抗腐蚀倍率 湿磨抗磨倍率 硬度(HB)
实施例1所制铝基合金 1.65 1.23 165
实施例2所制铝基合金 1.54 1.19 162
实施例3所制铝基合金 1.68 1.12 175
实施例4所制铝基合金 1.72 1.09 174
实施例5所制铝基合金 1.80 1.21 159
测试2：将本发明实施例1～5制备得到的铝基合金金属特性性能结果如下表2。
表2基本金属特性性能比较
由上述试验例可见，本发明废铝制品回收制备铝基合金的各项性能优异，具有良好的强度和抗腐蚀倍率，同时耐湿磨倍率也较好，屈服强度和最低变形温度较高；制备本发明废铝制品回收制备铝基合金的原材料废铝制品属于废物回收利用，相对成本低，工艺简单，而且可以节约资源，改善生态环境，很适合广泛推广。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废铝制品回收制备铝基合金的工艺，其特征在于，所述工艺步骤如下：
S10，预处理：回收废铝制品，拆解去除与废铝制品连接的钢铁以及其他有色金属，对废铝制品进行清洗并在温度为95℃～102℃条件下烘干4h～5h后，破碎处理；
S20，熔炼：S10中破碎处理过后的废铝制品熔融至液态保温1h～2h后，加入精炼剂，搅拌并保温1h～2h，扒掉铝液表面浮渣后，过滤铝液，除去铝液中的杂质；
S30，制成品：S20中过滤后的铝液中按比例加入混合金属粉末升温至1080℃～1120℃后保持5min～10min得到混合熔体，放汤浇注，冷却得到铝基合金。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S10中，所述清洗具体步骤为：用浓度为1.0mol/L～1.5mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤2次，再用0.5mol/L～1.0mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤1次，最后用清水对废铝制品洗涤3次。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S10中，所述浓度为1.0mol/L～1.5mol/L的氢氧化钠溶液对废铝制品洗涤过程中，还需要与浓度为0.5mol/L～1.0mol/L的甲醇钠溶液按体积比5：0.5～1组合使用。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S10中，所述破碎处理后的废铝制品的粒径为80目～120目。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S20中，所述熔融过程以5℃/min～10℃/min的速率升温至435℃～465℃，保温30min～45min后继续升温熔融至液态。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S20中，所述精炼剂为氯化锌、氯化铝、氯化钛和氯化锰中的一种或者组合。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S20中，所述搅拌速率为500r/min～800r/min。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S30中，所述S20中过滤后的铝液与混合金属粉末按质量比10：1.5～2配比。
9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S30中，所述混合金属粉末的金属组成为：镁10％～20％，钛1％～1.2％，磷0.5％～0.6％，铜0.8％～1.0％，碳1％～2％，锡2％～6％，铁1％～4％，镍0.5％～1.0％，钒2％～4％，其余为锌。
10.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，S30中，所述冷却速率为10℃/min～20℃/min。
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