CN111363940B - 一种在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，包括以下步骤：备料加料：选用纯度99.70%以上的原铝和铝锭，液固比大于1.2，精炼使用无残留易挥发液体精炼剂，配料使用中间合金，先均匀入炉固料，再进原铝，最后从炉门槛均匀轻缓推入合金化所需的中间合金，固料埋入铝液中，其中，铝锭和中间合金在入炉前先在烟气余热炉中升温预热。本在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，通过整体工艺的设计和创新，有效减少了熔炼工序中铝渣的产生，提高了金属的有效使用率，减少了尾废的产生，降低了铝熔损和生产成本。

Description

一种在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法

技术领域

本发明涉及铝加工技术领域，具体为一种在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法。

背景技术

在铝加工熔炼过程中不可避免的要产生铝渣，铝渣主要由金属及非金属杂质组成，其来源于：电解铝液、铝锭、铝废料中的杂质、各种合金剂中的助溶剂、精炼、除渣用的溶剂、熔炼过程中铝液与空气接触形成的氧化铝、脱落的炉料等。渣与熔体的浸润性较好，湿润角小于90°，渣中混有相当数量的熔体，这一部分熔体呈颗粒状分散在渣中，与渣粘附在一起，熔炼时产生的铝渣越多，扒渣时带出的熔体也越多，在铝渣的后续处理过程中铝损也越大，通过调查表明，渣中的含铝量约为渣量的40-70%，铝熔损在1.5%〜3%之间。这部分铝损对铝加工的生产成本影响极大，另外，铝渣属于固体尾废，产生量越大，铝渣处理后的尾废也越多，对环境造成的压力也越大，即使后续做了无害化处理，也要花费相当大的成本。

当前，对铝渣处理的方法、工艺较多，但对源头熔炼工序减少铝渣产生的综合研究和创新缺乏，导致大部分铝加工企业金属的有效使用率不高、尾废产生量较大、生产成本居高不下。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，通过整体工艺的设计和创新，有效减少了熔炼工序中铝渣的产生，提高了金属的有效使用率，减少了尾废的产生，降低了铝熔损和生产成本，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，包括以下步骤：

备料加料：选用纯度99.70%以上的原铝和铝锭，液固比大于1.2，精炼使用无残留易挥发液体精炼剂，配料使用中间合金，先均匀入炉固料，再进原铝，最后从炉门槛均匀轻缓推入合金化所需的中间合金，固料埋入铝液中，其中，铝锭和中间合金在入炉前先在烟气余热炉中升温预热；

炉料升温熔化、调整成分：采用梯度升温模式配合弥散式燃烧器，保持良好炉况，并使用液相精准控温，升温至700±10℃，开启永磁搅拌，温度达745±2℃，升温停止，取样化验，调整成分至合格；

熔炉内金属熔体的精炼：采用液体精炼剂的挥发气和氩气的混合气作为精炼气源，通过液体精炼机配合特制精炼管进行精炼，入炉气体压力0.05-0.08MPa，液体精炼剂使用100±10ml/t铝，精炼时间18±2min，气泡高度小于140±10mm，精炼采用"N+Z"模式；

熔炉内金属熔体的扒渣：静置10min后扒渣，扒渣采用人工扒渣模式配合特制扒渣工具，扒渣至炉门槛时停顿6-10s，然后扒出铝渣；

导炉：在水平流槽中插入流槽插板，保持导流过程中流槽液位达流槽深度的2/3，使出炉铝液潜流，保温炉入液口使用下注式入液，导炉中控制流量，避免洒铝；

电阻保温炉内金属熔体的精炼：用液体精炼剂的挥发气和氩气的混合气作为精炼气源，通过液体精炼机配合特制精炼管进行精炼，入炉气体压力0.03-0.05MPa，液体精炼剂用100±10ml/t铝，精炼时间18±2min，气泡高度小于100±10mm，精炼采用"N+Z"模式；

电阻保温炉内金属熔体的扒渣：扒渣采用人工扒渣模式配合特制扒渣工具，扒渣至炉门槛时停顿6-10s，然后扒出铝渣。

作为本发明的一种优选技术方案，在备料加料步骤中，铝锭和合金锭在入炉前先在烟气余热炉中升温预热的温度为150-200℃。

作为本发明的一种优选技术方案，在备料加料步骤中，加料时间小于20min。

作为本发明的一种优选技术方案，在炉料升温熔化、调整成分步骤中梯度升温模式具体指在设定控制温度时，不直接设定最大值1100℃，而是根据炉膛温度的变化不断调整设定温度，每次设定温度大于炉膛温度100-200℃为基准，随着炉膛温度的升高而设定更高的控制温度来维持整个升温过程。

作为本发明的一种优选技术方案，在熔炉内金属熔体的扒渣步骤中，扒渣时间小于10min。

作为本发明的一种优选技术方案，每次导炉结束必须进行精炼，电阻保温炉内精炼时间间隔4h。

作为本发明的一种优选技术方案，在电阻保温炉内金属熔体的扒渣步骤中，扒渣时间小于10min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明示例的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，通过整体工艺的设计和创新，有效减少了熔炼工序中铝渣的产生，提高了金属的有效使用率，减少了尾废的产生，降低了铝熔损和生产成本；

2、本发明示例的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，通过对铝加工熔炼工序的工艺设计，在原料（铝锭、原铝和配料用的中间合金）入炉时对原料进行了把关，保证了入炉原料的洁净，杜绝了杂质的加入，对入炉原料进行了预热，减少了熔化时间，降低了金属在熔化升温时产生氧化渣的量；

3、本发明示例的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，在升温熔化时采用的梯度升温模式配合弥散式燃烧器的组合，控制了升温熔化阶段金属的氧化造渣量，进一步减少了铝渣生成；

4、本发明示例的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，永磁搅拌器的使用，加速了熔化速度，杜绝了长时间熔化导致的金属的氧化造渣；

5、本发明示例的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，在熔炼和保温炉精炼时采用了创新的精炼工艺和特制的精炼工具，把以往熔炼炉的两次精炼缩减为一次，并且使用了无残留的液体精炼剂，避免了各种溶剂在精炼时的残留，不仅保证了熔体质量，而且再次降低了在精炼过程中氧化渣的产生；

6、本发明示例的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，通过导炉工艺的创新，减少了熔体在导炉过程的剧烈翻滚，进一步减少了金属氧化造渣的可能；

7、本发明示例的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，在熔炉内金属熔体的扒渣和电阻保温炉内金属熔体的扒渣工序中，采用了特制扒渣耙和特殊的扒渣工艺，使渣中含有的铝液绝大部分回流到炉内，不仅减少了渣中铝的含量，而且降低了铝渣在后工序处理时的铝损。

附图说明

图1为本发明的熔炉工序工艺流程图；

图2为本发明的导炉工艺流程图；

图3为本发明特制精炼管的结构图；

图4为本发明特制扒渣工具的结构图。

图中：21熔炼炉、22控流塞杆、23流槽液位、24流槽插板、25铝液下注通道、26电阻保温炉、31精炼管、32精炼管接头螺母、33精炼头、331精炼头弯头、332精炼头出气管、333精炼头三通、334精炼头出气孔、41渣耙杆、42渣耙手柄、43渣耙头、431渣耙头顶部锯齿、44渣耙头加强筋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，包括以下步骤：

备料加料：选用纯度99.70%以上的原铝和铝锭，可以保证所进原料的干净，减少入炉的杂质；液固比大于1.2，可以使固体料埋入铝液中，减少在升温时火焰对固料的直接冲击造成铝的氧化；精炼使用无残留易挥发液体精炼剂，配料使用中间合金，可以杜绝如精炼剂等溶剂未反应完悬浮于铝液中及合金剂中的助熔剂等杂质入炉，进一步的减少入炉杂质；先均匀入炉固料，再进原铝，最后从炉门槛均匀轻缓推入合金化所需的中间合金，固料埋入铝液中。其中，铝锭和中间合金在入炉前先在烟气余热炉中升温预热，预热的温度为150-200℃，固体料提前预热可以减少熔化时间，降低铝的氧化造渣和燃气消耗；加料时间小于20min，加料时间的控制可以减少炉温的散失，减少熔化时间，降低燃气消耗；

炉料升温熔化、调整成分：采用梯度升温模式配合弥散式燃烧器，保持良好炉况，并使用液相精准控温，可以更加精准的控制温度，进一步的减少金属的氧化造渣和降低燃料消耗，弥散式燃烧器可以使炉膛内金属液面均匀受热升温，避免其他燃烧器的对炉料的局部冲击，从而减少金属的氧化造渣，升温至700±10℃，开启永磁搅拌，永磁搅拌器的使用可以加速固料熔化，并且因其搅拌力度没有电磁搅拌器剧烈，进一步的减少了金属的氧化造渣，温度达745±2℃，升温停止，取样化验，调整成分至合格，梯度升温模式具体指在设定控制温度时，不直接设定最大值1100℃，而是根据炉膛温度的变化不断调整设定温度，每次设定温度大于炉膛温度100-200℃为基准，随着炉膛温度的升高而设定更高的控制温度来维持整个升温过程；

熔炉内金属熔体的精炼：采用液体精炼剂的挥发气和氩气的混合气作为精炼气源，通过液体精炼机配合特制精炼管进行精炼，入炉气体压力0.05-0.08MPa，液体精炼剂使用100±10ml/t铝，精炼时间18±2min，气泡高度小于140±10mm，精炼采用"N+Z"模式，"N+Z"模式可以保证精炼时炉内无死角，从而保证熔体质量；

请参阅图3，特制精炼管包括精炼管31、精炼管接头螺母32和精炼头33，精炼头33和精炼管31通过精炼管接头螺母32连接，精炼头33是关键，在精炼时金属精炼管头部容易受到金属腐蚀，一般腐蚀后整根精炼管就要报废，精炼管接头螺母32的设计可以使精炼管头部腐蚀后仅更换头部即可，从而节约辅材成本，精炼头33包括精炼头弯头331、精炼头出气管332、精炼头三通333和精炼头三通334，其中精炼头三通333的设计可以使精炼头出气管332的出气压力更加均匀，从而保证精炼效果，提升产品质量，精炼头出气管332上设置N个出气孔334，可以避免精炼时熔体表面局部气泡过高而造成的金属氧化加剧，并且N个精炼头出气孔334的设计可以使精炼覆盖面增加，一次精炼可以达到N次精炼的效果，从而避免的常规生产中熔炼炉需要精炼两次及以上的操作，进一步的避免了精炼时金属的氧化造渣，从而减少渣的产生；

熔炉内金属熔体的扒渣：静置10min后扒渣，扒渣采用人工扒渣模式配合特制扒渣工具，扒渣至炉门槛时停顿6-10s，然后扒出铝渣，扒渣时间小于10min，请参阅图4，特制扒渣工具包括渣耙杆41、渣耙手柄42和渣耙头43，渣耙手柄42和渣耙头43分别设置在渣耙杆41的两端，渣耙头43和渣耙杆41之间设置有渣耙头加强筋，渣耙头43的工作端均匀设置有渣耙头顶部锯齿431，此工具和扒渣至炉门槛停顿6-10S工艺的结合，可以使铝渣中含的铝液更加彻底的回流到炉中，从而避免了渣中含铝量过大，造成后续工序中铝熔损的增加；

导炉：在水平流槽中插入流槽插板24，保持导流过程中流槽液位23达流槽深度的2/3，使出炉铝液潜流，保温炉入液口使用下注式入液，导炉中控制流量，避免洒铝，流槽插板24和导流过程中使用的控流塞杆22，可以保持流槽中液位深度在要求范围内，避免因导流时铝熔体的激流翻滚造成的更多氧化物的产生，从而减少铝渣，电阻保温炉26的入液口使用铝液下注通道25，并在导炉中控制流量，不仅可以使熔体能平稳进入电阻保温炉26内，而且对流量的控制还可保证导流时熔体不溢出流槽而造成的安全隐患；

电阻保温炉内金属熔体的精炼：用液体精炼剂的挥发气和氩气的混合气作为精炼气源，通过液体精炼机配合特制精炼管进行精炼，入炉气体压力0.03-0.05MPa，液体精炼剂用100±10ml/t铝，精炼时间18±2min，气泡高度小于100±10mm，精炼采用"N+Z"模式，每"N+Z"模式可以保证精炼时炉内无死角，从而保证熔体质量，每次导炉结束必须进行精炼，保温炉内精炼时间间隔4h，可以避免熔体在炉中停留时间过长造成的吸氢和氧化造渣；

电阻保温炉内金属熔体的扒渣：扒渣采用人工扒渣模式配合特制扒渣工具，扒渣至炉门槛时停顿6-10s，然后扒出铝渣，扒渣时间小于10min。

本发明通过整体工艺的设计和创新，有效减少了熔炼工序中铝渣的产生，提高了金属的有效使用率，减少了尾废的产生，降低了铝熔损和生产成本。

本发明中未公开部分均为现有技术，其具体结构、材料及工作原理不再详述。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，其特征在于：包括以下步骤：

备料加料：选用纯度99.70%以上的原铝和铝锭，液固比大于1.2，精炼使用无残留易挥发液体精炼剂，配料使用中间合金，先均匀入炉固料，再进原铝，最后从炉门槛均匀轻缓推入合金化所需的合金锭，固料埋入铝液中，其中，铝锭和合金锭在入炉前先在烟气余热炉中升温预热；

炉料升温熔化、调整成分：采用梯度升温模式配合弥散式燃烧器，保持良好炉况，并使用液相精准控温，升温至700±10℃，开启永磁搅拌，温度达745±2℃，升温停止，取样化验，调整成分至合格；

熔炉内金属熔体的精炼：采用液体精炼剂的挥发气和氩气的混合气作为精炼气源，通过液体精炼机配合特制精炼管进行精炼，入炉气体压力0.05-0.08MPa，液体精炼剂使用100±10ml/t铝，精炼时间18±2min，气泡高度小于140±10mm，精炼采用"N+Z"模式；

熔炉内金属熔体的扒渣：静置10min后扒渣，扒渣采用人工扒渣模式配合特制扒渣工具，扒渣至炉门槛时停顿6-10s，然后扒出铝渣；

导炉：在水平流槽中插入流槽插板，保持导流过程中流槽液位达流槽深度的2/3，使出炉铝液潜流，保温炉入液口使用下注式入液，导炉中控制流量，避免洒铝；

电阻保温炉内金属熔体的精炼：用液体精炼剂的挥发气和氩气的混合气作为精炼气源，通过液体精炼机配合特制精炼管进行精炼，入炉气体压力0.03-0.05MPa，液体精炼剂用100±10ml/t铝，精炼时间18±2min，气泡高度小于100±10mm，精炼采用"N+Z"模式；

电阻保温炉内金属熔体的扒渣：扒渣采用人工扒渣模式配合特制扒渣工具，扒渣至炉门槛时停顿6-10s，然后扒出铝渣。

2.根据权利要求1所述的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，其特征在于：在备料加料步骤中，铝锭和合金锭在入炉前先在烟气余热炉中升温预热的温度为150-200℃。

3.根据权利要求1所述的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，其特征在于：在备料加料步骤中，加料时间小于20min。

4.根据权利要求1所述的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，其特征在于：在炉料升温熔化、调整成分步骤中梯度升温模式具体指在设定控制温度时，不直接设定最大值1100℃，而是根据炉膛温度的变化不断调整设定温度，每次设定温度大于炉膛温度100-200℃为基准，随着炉膛温度的升高而设定更高的控制温度来维持整个升温过程。

5.根据权利要求1所述的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，其特征在于：在熔炉内金属熔体的扒渣步骤中，扒渣时间小于10min。

6.根据权利要求1所述的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，其特征在于：每次导炉结束必须进行精炼，电阻保温炉内精炼时间间隔4h。

7.根据权利要求1所述的在铝加工熔炼工序减少铝渣生成的方法，其特征在于：在电阻保温炉内金属熔体的扒渣步骤中，扒渣时间小于10min。

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