CN111575518B - 氟盐络合铝合金精炼剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了氟盐络合铝合金精炼剂及其制备方法，其中，氟盐络合铝合金精炼剂，其包括如下质量百分含量的组分：氟盐除渣组分60‑80％、非氯盐除气组分5‑15％、非氯盐发热组分8‑23％、非氯盐渣分离组分3‑8％，以上各组分的质量百分含量之和为100％；所述氟盐中冰晶石和氟化铝的总量不低于60％。其制备方法包括如下步骤：(1)原料准备；(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料；(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂。本发明精炼剂能够达到较为理想的除气除渣效果，精炼后产生的铝灰能够被电解回收再利用，且不含有氯盐、六氯乙烷等组分，精炼过程中不会产生有毒有害物质，更加安全环保。

Description

氟盐络合铝合金精炼剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及铝合金冶炼助剂技术领域，特别是涉及一种氟盐络合铝合金精炼剂及其制备方法。

背景技术：

铝合金熔体净化工艺中，为尽量减少烧损，铝合金熔体精炼温度一般控制在680℃-730℃之间，目前，为了符合铝合金熔体精炼温度条件，精炼剂熔点最好控制在700℃以下。现有精炼剂中一般是采用添加氯盐，如氯化镁、氯化钠、氯化钾等，来降低精炼剂整体共熔点，使得低熔点精炼剂在精炼温度下能够快速溶解，达到除渣除气作用。如专利申请号为201711035072.X，发明名称为铝合金精炼剂及其制备方法，其主要成分为K₂MgCl₄：30～45％，KMgCl₃：40～55％，Na₂SiF₆：3～5％，Na₃AlF₆：2～5％，Na₂CO₃：4～6％和CaF₂：2～3％；专利申请号为CN201910564842.2，发明名称为一种低氟铝合金精炼剂，其主要成分：NaCl 40～45份，KCl 30～40份，Na₃AlF₆ 10～15份，CaCO₃ 10～15份，CaF₂ 2～5份。以上两篇专利公开的精炼剂均为氯盐体系精炼剂，氯盐占比很高，氯盐体系会产生大量有毒有害的氯气，对人体有害，危害环境，且精炼后铝灰无法被电解回收；冰晶石含量很少，精炼后渣铝分离效果差，铝灰中容易夹带铝，铸损高，一般能达到1.8％。

因此，现有氯盐精炼剂精炼后产生的铝灰中，由于含有上述氯盐，若添加进电解槽中，氯元素、钾元素等会对电解熔盐体系造成不良影响，如侵蚀炭块，缩减电解槽寿命等，因此，通过添加氯盐精炼剂对铝合金熔体精炼净化后产生的铝灰，由于含有氯盐化合物，无法被电解回收再利用，精炼后产生的铝灰大量堆积变为危废，还要花费大量费用处理铝灰；部分氯盐精炼剂在精炼过程中还会产生对环境有害的气体，污染环境。

专利CN201110182603.4一种新型铝精炼剂及其制备方法，公开了用过量的电解质做精炼剂代替氯盐，电解质的主要成分为冰晶石和氟化铝，但该精炼剂中涉及的成分范围中，熔点普遍在800℃上，甚至900℃以上，不能满足精炼温度应用要求，无法实现工业应用。

发明内容：

为了解决目前通过添加氯盐精炼剂对铝合金熔体精炼净化后产生的铝灰，无法被电解回收再利用，以及在精炼过程中还会产生对环境有害的气体，污染环境的问题，本发明第一个目的在于提供一种铝合金熔体精炼净化后产生的铝灰可以被电解回收再利用，且绿色环保、能够高效除气、除渣的氟盐络合铝合金精炼剂。

本发明的第二个目的在于提供一种制备方法简单，除气、除渣效果好，精炼后产生铝灰可以被电解回收再利用，且绿色环保的氟盐络合铝合金精炼剂的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供利用氟盐络合铝合金精炼剂精炼铝合金的方法。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施：氟盐络合铝合金精炼剂，其包括如下质量百分含量的组分：氟盐除渣组分60-80％、非氯盐除气组分5-15％、非氯盐发热组分8-23％、非氯盐渣分离组分3-8％，以上各组分的质量百分含量之和为100％；所述氟盐除渣组分中冰晶石和氟化铝的总量不低于60％。

进一步优选的，所述氟盐除渣组分中的所述冰晶石与所述氟化铝的质量比为1.5:1-3.0:1。

进一步优选的，所述冰晶石与所述氟化铝的质量比为66:34。

进一步优选的，所述氟盐除渣组分还包括六氟铝酸钾。

进一步优选的，所述非氯盐除气组分为碳酸镁、碳酸钠中任一一种或两种的组合。

进一步优选的，所述非氯盐发热组分为氟硅酸钠、碳酸钠中任意一种或两种的组合。

进一步优选的，所述非氯盐发热组分为氟硅酸钠和碳酸钠，且氟硅酸钠和碳酸钠的质量比为5-15：3-8。

进一步优选的，所述非氯盐渣分离组分为氟化钙、氟化镁或氟化锂中任一一种或一种以上的组合。

本发明的第二个目的由如下技术方案实施：氟盐络合铝合金精炼剂的制备方法，其包括如下步骤：(1)原料准备；(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料冰晶石与氟化铝粒化处理；(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂，其中，

(1)原料准备：按比例称取如下质量百分含量的组分：氟盐除渣组分60-80％、非氯盐除气组分5-15％、非氯盐发热组分8-23％、非氯盐渣分离组分3-8％，以上各组分的质量百分含量之和为100％；所述氟盐除渣组分中冰晶石和氟化铝的总量不低于60％；

(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料：将步骤(1)称取的所述氟盐除渣组分中的冰晶石和氟化铝混合均匀，将混合均匀的冰晶石和氟化铝加热至700-750℃后保温20min-30min，然后搅拌5min-10min后浇铸凝固，凝固后破碎、筛分，得到颗粒料；所述颗粒料中，粒径为2mm-4mm所占质量百分比含量0.5％-3％；粒径为0.5mm-2mm所占质量百分比含量95％-98％；粒径≤0.5mm所占质量百分比含量0.5-3％；

(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂：将步骤(2)制得的颗粒料与步骤(1)称取的除冰晶石和氟化铝以外的其他组分混合均匀后，干燥包装制得成品氟盐精炼剂。

所述氟盐络合铝合金精炼剂精炼铝合金的方法，惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中，完成铝合金精炼。氩气在铝合金精炼过程中与精炼剂各组分不发生化学反应，避免在精炼过程中反应生成新的杂质，电解槽无法回收且消耗精炼剂；现有氯盐精炼剂一般用氮气作为送料气体，铝熔体与氮气反应，生成氮化铝新的杂质，电解槽无法回收，故氮气不能作为本发明氟盐络合铝合金精炼剂的送料气体。

除渣原理说明：

本发明依靠氟化物对铝合金熔体中氧化物杂质进行溶解和吸附后上浮起到除渣作用；将冰晶石(Na₃AlF₆)与氟化铝(AlF₃)经合理配比混合均匀后、熔化、凝固，使之成为络合物(NaF-AlF₃)，改变了冰晶石与氟化铝的物理、化学性质，降低了初晶温度，使得本发明氟盐精炼剂在精炼温度(680℃-730℃)条件下熔化，并溶解和吸附铝合金熔体中的氧化物杂质、上浮达到除渣效果。

碳酸盐除气原理说明：

RCO₃→RO(RO₂)+CO₂ (1)

式(1)为精炼过程中碳酸盐分解公式。碳酸盐加热分解产生弥散的CO₂小气泡，CO₂小气泡在上浮过程中，将铝液内的氢原子吸附带出。

μ_[H]＝μ_[H]O+RTlnC_[H]＝常数 (2)

式(2)中，氢在铝合金熔体中的浓度为C_[H],μ_[H]为氢在铝合金熔体中的化学势；μ_[H]O为氢的标准态化学势。

式(3)中，μ_H为氢气在净化气体气泡的化学势；μ_HO为氢气的标准态化学势；P_H为氢气在CO₂气泡中的分压，P_HO为标准压。

由于μ_[H]>>μ_H，则铝合金中的氢将向CO₂气泡内扩散，随着扩散的进行，两者化学势差值逐渐减小，扩散驱动力逐渐减小；当两者化学势差为0时，扩散达到平衡状态，含气量不再变化。

本发明的第三个目的由如下技术方案实施：惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中完成铝合金精炼。

本发明的优点：

1、本发明精炼剂没有添加任何氯盐，增大氟盐的添加比例，并通过合理配置冰晶石与氟化铝的添加比例，将精炼剂共熔点温度降低至700℃以下，满足铝合金熔体精炼温度要求，能够达到较为理想的除气除渣效果，除氢率能达到60％以上，不低于50％，除渣率能达到70％以上，不低于60％，且不含有氯盐、六氯乙烷等组分，精炼过程中不会产生有毒有害物质，更加安全环保。

2、精炼后产生的铝灰能够被电解回收再利用，且铝灰中的任意成分均对电解槽没有影响；铝灰回收利用降低原料成本同时，解决了大量铝灰堆放变为危废问题。

3、本发明精炼剂精炼后扒渣时，渣铝分离效果好，扒渣过程带出铝少，每吨铝合金减少约2.0kg，减少铝液的铸损约0.2％。

4、本发明氟盐精炼剂精炼过程中与铝液反应放热，可以保持精炼温度，不需要添加助燃剂，降低精炼剂原料成本。

5、本发明精炼剂配方中含有碳酸盐，通过精准控制碳酸盐加入量，并合理设计碳酸盐在制备精炼剂时的加入时机，使碳酸盐在精炼过程中加热分解生成二氧化碳气体将铝液中的氢气带出铝液，起到除气的作用，同时碳酸盐和氟盐体系搭配进一步促进了除气的效果；碳酸镁精炼分解后剩余产物为氟化镁，不会对环境造成污染。

6、本发明氟盐精炼剂配方中冰晶石等氟盐含量较现有精炼剂更高，因此溶解铝液中氧化物能力更强，除渣能力更强。

附图说明

图1为实施例10试验期间炉底压降变化趋势图；

图2为实施例10试验期间分子比变化趋势图；

图3为实施例10试验期间黏度变化趋势图；

图4为实施例10试验期间电导率变化趋势图；

图5为氟盐络合铝合金精炼剂的制备方法工艺流程图。

具体实施方式：

实施例1：氟盐络合铝合金精炼剂，其包括如下质量百分含量的组分：冰晶石528kg、氟化铝272kg，冰晶石与氟化铝总量占80％；碳酸镁50kg，占5％；氟化钙30kg，占3％；氟硅酸钠50kg，占5％；碳酸钠70kg，占7％，以上各组分的质量百分含量之和为100％。其中，所述冰晶石与所述氟化铝的质量比为66:34。所述冰晶石、所述氟化铝、所述碳酸镁、所述氟化钙、所述氟硅酸钠与所述碳酸钠的含水质量百分数均不高于0.5％，且不含化合水，纯度均在95％以上。

本实施例中，氟盐络合铝合金精炼剂的制备方法，其包括如下步骤：(1)原料准备；(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料；(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂，其中，

(1)原料准备：对所需原料进行检测，冰晶石、氟化铝、碳酸镁、氟化钙、氟硅酸钠与碳酸钠的含水质量百分数均不高于0.5％，且不含化合水，纯度均在95％以上。检测完成后过筛，然后按比例称取如下组分：冰晶石528kg、氟化铝272kg、碳酸镁50kg、氟化钙30kg、氟硅酸钠50kg、碳酸钠70kg，以上各组分总计1000kg。

(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料：将步骤(1)称取的冰晶石和氟化铝混合均匀，坩埚炉进行预热，将混合均匀的冰晶石和氟化铝加入到坩埚炉内，加热至700℃后保温30min，将冰晶石与氟化铝熔化，然后搅拌10min后浇铸凝固，形成凝固物料的粒度≤40mm；将凝固物料加入狼牙破碎机中破碎，本实施例所用狼牙破碎机型号为2PG-610x400，生产能力为5-50t/h，进料粒度≤40mm，出料粒度1-20mm。破碎后进行筛分，分别得到粒径≤0.5mm、粒径为0.5mm-2mm、粒径为2mm-4mm的物料；将不同粒径的物料按比例进行混合得到颗粒料，颗粒料中，粒径为2mm-4mm所占质量百分比含量0.5％-3％；粒径为0.5mm-2mm所占质量百分比含量95％-98％；粒径≤0.5mm所占质量百分比含量0.5-3％。

(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂：将步骤(2)制得的颗粒料与步骤(1)称取的除冰晶石和氟化铝以外的其他组分混合均匀后，干燥包装制得成品氟盐精炼剂。。

本实施例制得的氟盐络合铝合金精炼剂用于A356铝合金精炼，精炼剂在铝合金熔体中共熔点温度为669℃。惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中，通过在熔保炉外摆动精炼管，使得在熔保炉内的精炼管出气口运动轨迹为“Z”或“N”形，从而保证精炼剂比较均匀的分散在铝合金熔体中，完成铝合金精炼。精炼过程中，精炼剂添加量为铝合金熔体总量的0.2％；精炼温度706℃；精炼时间40min；氩气压力0.21MPa；精炼前铝合金熔体氢含量0.40ml/100gAl，精炼后铝合金熔体氢含量为0.19ml/100gAl，除氢率52.5％；精炼前铝合金熔体渣含量为0.45mm²/kg，精炼静置后铝合金渣含量为0.12mm²/kg，除渣率73.3％。

实施例2：氟盐络合铝合金精炼剂，其包括如下质量百分含量的组分：冰晶石400kg、氟化铝200kg，冰晶石与氟化铝总量60％；碳酸镁150kg，占15％；氟化镁80kg，占8％；氟硅酸钠140kg，占14％；碳酸钠30kg，占3％，以上各组分的质量百分含量之和为100％。其中，所述冰晶石与所述氟化铝的质量比为2：1。所述冰晶石、所述氟化铝、所述碳酸镁、所述氟化钙、所述氟硅酸钠与所述碳酸钠的含水质量百分数均不高于0.5％，且不含化合水，纯度均在95％以上。

本实施例氟盐络合铝合金精炼剂的制备方法，其包括如下步骤：(1)原料准备；(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料；(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂，其中，

(1)原料准备：对所需原料进行检测，冰晶石、氟化铝、碳酸镁、氟化钙、氟硅酸钠与碳酸钠的含水质量百分数均不高于0.5％，且不含化合水，纯度均在95％以上。检测完成后过筛，然后按比例称取如下组分：冰晶石400kg、氟化铝200kg、碳酸镁150kg、氟化镁80kg、氟硅酸钠140kg、碳酸钠30kg，以上各组分总计1000kg。

(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料：将步骤(1)称取的冰晶石和氟化铝混合均匀，坩埚炉进行预热，将混合均匀的冰晶石和氟化铝加入到坩埚炉内，加热至750℃后保温20min，将冰晶石与氟化铝熔化，然后搅拌5min后浇铸凝固，形成凝固物料的粒度≤40mm；将凝固物料加入狼牙破碎机中破碎，本实施例所用狼牙破碎机型号为2PG-610x400，生产能力为5-50t/h，进料粒度≤40mm，出料粒度1-20mm。破碎后进行筛分，分别得到粒径≤0.5mm、粒径为0.5mm-2mm、粒径为3mm-4mm的物料；将不同粒径的物料按比例进行混合得到颗粒料，颗粒料中，粒径为2mm-4mm所占质量百分比含量0.5％-3％；粒径为0.5mm-2mm所占质量百分比含量95％-98％；粒径≤0.5mm所占质量百分比含量0.5-3％。

(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂：将步骤(2)制得的颗粒料与步骤(1)称取的除冰晶石和氟化铝以外的其他组分混合均匀后，干燥包装制得成品氟盐精炼剂。。

本实施例制得的氟盐络合铝合金精炼剂用于A356铝合金精炼，精炼剂在铝合金熔体中共熔点温度为678℃。惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中，通过在熔保炉外摆动精炼管，使得在熔保炉内的精炼管出气口运动轨迹为“Z”或“N”形，从而保证精炼剂比较均匀的分散在铝合金熔体中，完成铝合金精炼。精炼过程中，精炼剂添加量为铝合金熔体总量的0.2％；精炼温度705℃；精炼时间40min；氩气压力0.21MPa；精炼前铝合金熔体氢含量0.39ml/100gAl，精炼后铝合金熔体氢含量为0.16ml/100gAl，除氢率59.2％；精炼前铝合金熔体渣含量为0.45mm²/kg，精炼静置后铝合金渣含量为0.16mm²/kg，除渣率64.4％。

实施例3：氟盐络合铝合金精炼剂，其包括如下质量百分含量的组分：冰晶石525kg、氟化铝175kg，冰晶石与氟化铝总量占70％；碳酸镁100kg，占10％；氟化锂50kg，占5％；氟硅酸钠100kg，占10％；碳酸钠50kg，占5％，以上各组分的质量百分含量之和为100％。其中，所述冰晶石与所述氟化铝的质量比为3.0：1。所述冰晶石、所述氟化铝、所述碳酸镁、所述氟化钙、所述氟硅酸钠与所述碳酸钠的含水质量百分数均不高于0.5％，且不含化合水，纯度均在95％以上。

本实施例氟盐络合铝合金精炼剂的制备方法，其包括如下步骤：(1)原料准备；(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料；(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂，其中，

(1)原料准备：对所需原料进行检测，冰晶石、氟化铝、碳酸镁、氟化钙、氟硅酸钠与碳酸钠的含水质量百分数均不高于0.5％，且不含化合水，纯度均在95％以上。检测完成后过筛，然后按比例称取如下组分：冰晶石525kg、氟化铝175kg、碳酸镁100kg、氟化锂50kg、氟硅酸钠100kg、碳酸钠50kg，以上各组分总计1000kg。

(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料：将步骤(1)称取的冰晶石和氟化铝混合均匀，坩埚炉进行预热，将混合均匀的冰晶石和氟化铝加入到坩埚炉内，加热至720℃后保温25min，将冰晶石与氟化铝熔化，然后搅拌8min后浇铸凝固，形成凝固物料的粒度≤40mm；将凝固物料加入狼牙破碎机中破碎，本实施例所用狼牙破碎机型号为2PG-610x400，生产能力为5-50t/h，进料粒度≤40mm，出料粒度1-20mm。破碎后进行筛分，分别得到粒径≤0.5mm、粒径为0.5mm-2mm、粒径为2mm-4mm的物料；将不同粒径的物料按比例进行混合得到颗粒料，颗粒料中，粒径为2mm-4mm所占质量百分比含量0.5％-3％；粒径为0.5mm-2mm所占质量百分比含量95％-98％；粒径≤0.5mm所占质量百分比含量0.5-3％。

(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂：将步骤(2)制得的颗粒料与步骤(1)称取的除冰晶石和氟化铝以外的其他组分混合均匀后，干燥包装制得成品氟盐精炼剂。。

本实施例制得的氟盐络合铝合金精炼剂用于铝合金精炼，精炼剂在铝合金熔体中共熔点温度为675℃。惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中，通过在熔保炉外摆动精炼管，使得在熔保炉内的精炼管出气口运动轨迹为“Z”或“N”形，从而保证精炼剂比较均匀的分散在铝合金熔体中，完成铝合金精炼。精炼过程中，精炼剂添加量为铝合金熔体总量的0.2％；精炼温度707℃；精炼时间40min；氩气压力0.21MPa；精炼前铝合金熔体氢含量0.40ml/100gAl，精炼后铝合金熔体氢含量为0.16ml/100gAl，除氢率60.0％；精炼前铝合金熔体渣含量为0.45mm²/kg，精炼静置后铝合金渣含量为0.15mm²/kg，除渣率66.7％。

实施例4：氟盐络合铝合金精炼剂，其与实施例1不同之处在于，其包括如下质量百分含量的组分：六氟铝酸钾50kg，占5％；冰晶石495kg、氟化铝255kg，冰晶石与氟化铝总量占75％；碳酸镁50kg，占5％；氟化钙30kg，占3％；氟硅酸钠50kg，占5％；碳酸钠70kg，占7％；以上各组分的质量百分含量之和为100％。其中，所述冰晶石与所述氟化铝的质量比为66:34。其余与实施例1完全相同。

本实施例制得的氟盐络合铝合金精炼剂用于A356铝合金精炼，精炼剂在铝合金熔体中共熔点温度为665℃。惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中，通过在熔保炉外摆动精炼管，使得在熔保炉内的精炼管出气口运动轨迹为“Z”或“N”形，从而保证精炼剂比较均匀的分散在铝合金熔体中，完成铝合金精炼。精炼过程中，精炼剂添加量为铝合金熔体总量的0.2％；精炼温度706℃；精炼时间40min；氩气压力0.21MPa；精炼前铝合金熔体氢含量0.41ml/100gAl，精炼后铝合金熔体氢含量为0.19ml/100gAl，除氢率53.7％；精炼前铝合金熔体渣含量为0.45mm²/kg，精炼静置后铝合金渣含量为0.11mm²/kg，除渣率75.6％。

实施例5：氟盐络合铝合金精炼剂，其与实施例2不同之处在于，其包括如下质量百分含量的组分：六氟铝酸钾50kg，占5％；冰晶石400kg、氟化铝200kg，冰晶石与氟化铝总量60％；碳酸镁100kg，占10％；氟化钙80kg，占8％；氟硅酸钠140kg，占14％；碳酸钠30kg，占3％，以上各组分的质量百分含量之和为100％。其中，所述冰晶石与所述氟化铝的质量比为2：1。

本实施例制得的氟盐络合铝合金精炼剂用于A356铝合金精炼，精炼剂在铝合金熔体中共熔点温度为675℃。惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中，通过在熔保炉外摆动精炼管，使得在熔保炉内的精炼管出气口运动轨迹为“Z”或“N”形，从而保证精炼剂比较均匀的分散在铝合金熔体中，完成铝合金精炼。精炼过程中，精炼剂添加量为铝合金熔体总量的0.2％；精炼温度705℃；精炼时间40min；氩气压力0.21MPa；精炼前铝合金熔体氢含量0.39ml/100gAl，精炼后铝合金熔体氢含量为0.17ml/100gAl，除氢率56.4％；精炼前铝合金熔体渣含量为0.46mm²/kg，精炼静置后铝合金渣含量为0.14mm²/kg，除渣率69.6％。

实施例6：氟盐络合铝合金精炼剂，其与实施例1的区别在于冰晶石与氟化铝的质量比为1:1，其余配方及制备方法与实施例完全相同。

本实施例制得的氟盐络合铝合金精炼剂用于A356铝合金精炼，精炼剂在铝合金熔体中共熔点温度为785℃。惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中，通过在熔保炉外摆动精炼管，使得在熔保炉内的精炼管出气口运动轨迹为“Z”或“N”形，从而保证精炼剂比较均匀的分散在铝合金熔体中，完成铝合金精炼。精炼过程中，精炼剂添加量为铝合金熔体总量的0.2％；精炼温度707℃；精炼时间40min；氩气压力0.21MPa；精炼前铝合金熔体氢含量0.42ml/100gAl，精炼后铝合金熔体氢含量为0.25ml/100gAl，除氢率40.5％；精炼前铝合金熔体渣含量为0.42mm²/kg，精炼静置后铝合金渣含量为0.24mm²/kg，除渣率42.9％。

该实施例精炼剂中冰晶石与氟化铝的质量比为1:1，精炼剂在铝合金熔体中共熔点温度为785℃，高于精炼温度，精炼剂熔化、溶解不充分，导致除气、除渣效果不理想。

实施例7：氟盐络合铝合金精炼剂，其与实施例1的区别在于冰晶石与氟化铝的质量比为4：1，其余配方及制备方法与实施例完全相同。

本实施例制得的氟盐络合铝合金精炼剂用于A356铝合金精炼，精炼剂在铝合金熔体中共熔点温度为782℃。惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中，通过在熔保炉外摆动精炼管，使得在熔保炉内的精炼管出气口运动轨迹为“Z”或“N”形，从而保证精炼剂比较均匀的分散在铝合金熔体中，完成铝合金精炼。精炼过程中，精炼剂添加量为铝合金熔体总量的0.2％；精炼温度709℃；精炼时间40min；氩气压力0.21MPa；精炼前铝合金熔体氢含量0.40ml/100gAl，精炼后铝合金熔体氢含量为0.22ml/100gAl，除氢率45.0％；精炼前铝合金熔体渣含量为0.43mm²/kg，精炼静置后铝合金渣含量为0.23mm²/kg，除渣率46.5％。该实施例精炼剂中冰晶石与氟化铝的质量比为4：1，精炼剂在铝合金熔体中共熔点温度为782℃，高于精炼温度，精炼剂熔化、溶解不充分，导致除气、除渣效果不理想。

实施例8：氟盐络合铝合金精炼剂，其制备方法包括如下步骤：(1)原料准备；(2)物料混合；(3)混合物料粒化处理；(4)制得成品氟盐精炼剂，其中，

(1)原料准备：该步骤与实施例1相同；

(2)物料混合：将步骤(1)称取的冰晶石、氟化铝、氟化钙、氟硅酸钠、碳酸镁和碳酸钠混合均匀得到混合物料；

(3)混合物料粒化处理：坩埚炉进行预热，将步骤(2)制得的混合物料，加入到坩埚炉内，加热至700℃后保温30min，将物料熔化，然后搅拌10min后浇铸凝固，形成凝固物料的粒度≤40mm；将凝固物料加入狼牙破碎机中破碎，本实施例所用狼牙破碎机型号为2PG-610x400，生产能力为5-50t/h，进料粒度≤40mm，出料粒度1-20mm。破碎后进行筛分，分别得到粒径≤0.5mm、粒径为0.5mm-2mm、粒径为2mm-4mm的物料；将不同粒径的物料按比例进行混合得到颗粒料，颗粒料中，粒径为2mm-4mm所占质量百分比含量0.5％-3％；粒径为0.5mm-2mm所占质量百分比含量95％-98％；粒径≤0.5mm所占质量百分比含量0.5-3％；

(4)制得成品氟盐精炼剂：将颗粒料干燥包装制得成品氟盐精炼剂。

本实施例制得的氟盐络合铝合金精炼剂用于A356铝合金精炼，精炼剂在铝合金熔体中共熔点温度为690℃。惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中，通过在熔保炉外摆动精炼管，使得在熔保炉内的精炼管出气口运动轨迹为“Z”或“N”形，从而保证精炼剂比较均匀的分散在铝合金熔体中，完成铝合金精炼。精炼过程中，精炼剂添加量为铝合金熔体总量的0.2％；精炼温度708℃；精炼时间40min；氩气压力0.21MPa；精炼前铝合金熔体氢含量0.46ml/100gAl，精炼后铝合金熔体氢含量为0.28ml/100gAl，除氢率39.1％；精炼前铝合金熔体渣含量为0.49mm²/kg，精炼静置后铝合金渣含量为0.24mm²/kg，除渣率51.0％。从该数据可以看出，本实施例将所有组分同时进行混合，并进行后续的预处理，使得碳酸盐在预处理过程中受热分解，影响了精炼剂的除气、除渣效果。

实施例9：氯盐铝合金精炼剂实施例

本实施例选用目前使用效果比较好的，国产颗粒状氯盐铝合金精炼剂，其主要包括如下组分：氯化钠、氯化钾、氯化镁、氟化钙、冰晶石等，不含游离水，含水的质量百分含量不高于0.5％。

本实施例用国产颗粒状氯盐铝合金精炼剂在A356铝合金熔体中精炼。精炼前铝合金熔体温度707℃，精炼过程中，精炼剂添加量为铝合金熔体总量的0.4％；精炼后铝合金熔体温度696℃；精炼时间40min；氮气压力0.21MPa；精炼前铝合金熔体氢含量0.41ml/100gAl，精炼后铝合金熔体氢含量为0.21ml/100gAl，除氢率48.7％；精炼前铝合金熔体渣含量为0.45mm²/kg，精炼静置后铝合金渣含量为0.17mm²/kg，除渣率62.2％。本发明氟盐络合铝合金精炼剂的除氢率能达到60％以上，不低于50％，除渣率能达到70％以上，不低于60％，本发明除气、除渣效果明显优于氯盐精炼剂。

实施例10：对本发明氟盐络合铝合金精炼剂精炼后产生的铝灰成分进行分析，主要是Na₃AlF₆、Al₂O₃、MgF₂、Al等，该铝灰中的任意成分均对电解槽没有影响，具体体现在以下两方面：

1.该铝灰不会对冰晶石、氧化铝电解熔盐体系的炉底压降、分子比、黏度、电导率等造成影响；

2.该铝灰回收进电解槽长期使用后不会在电解槽底形成沉淀，不影响电解生产的正常运行。经过一年以上的电解槽验证试验，试验前后上述炉底压降、分子比、黏度、电导率数据无变化如表1及图1-4所示。这里无变化指的是其变化的幅度不会对电解槽的运行产生影响。由于各台电解槽原始数据不同，不同时间段微弱变化趋势有所不同，其数据是连续的曲线。

表1氟盐体系可电解回收精炼剂电解试验工艺参数记录

电解中冰晶石和氟化铝的分子比会影响共熔点，铝灰的分子比如果能满足电解要求才可以被电解回收利用。本发明按冰晶石与氟化铝比例计算出的分子比小于2.0，因本发明氟盐精炼剂组分中含钠元素组分(氟硅酸钠、碳酸钠等)，精炼后反应生成氟化钠，提高了分子比至2.0-2.8，使得精炼后铝灰分子比接近电解熔盐体系要求分子比(2.0-2.8)，满足电解对分子比要求，可以被电解回收利用。

一、实施例1-9中铝合金熔体氢含量采用国产测氢仪检测，型号：HDA-V，使用气体：99.99％高纯氩气。国产测氢仪测氢操作方法如下：

1、确认好现场检测环境及仪器放置的安全检测位置，将测氢仪放置在待检测流槽附近。

2、插好电源，安装测氢仪机械臂，固定热电偶与测氢探头，要求测氢探头高于热电偶约3-5cm，安装完成后打开电源，将探头与热电偶调节至铝液流动的流槽上，预热10分钟。

3、按照测氢仪修正系数表的计算公式，计算出预检测铝液的修正系数，打开测氢仪设置修正系数界面，输入修正系数。计算公式如下：

Mg(％)×0.017-Cu(％)×0.0269-Si(％)×0.0119＝Exponent

10^Exponent＝合金修正系数

4、检测前用渣铲将流槽铝液表面氧化铝层刮干净，点击开始检测按钮，测氢仪开始吹气，将探头及热电偶浸入铝液内，深度要求测氢探头必须完全浸入铝液当中，点击停止吹气，测氢仪开始检测。

5、测氢仪系统会根据检测稳定次数达到五次记为一次检测结果，系统会自动检测三次为一组试验结果。

6、检测完数据后，本次氢含量检测结束，用渣铲清理铝液表面氧化铝，点击吹气按钮，测氢仪开始吹气，拔出探头及热电偶。

7、待热电偶与测氢探头冷却后，关闭电源，拆卸机械臂，搬走测氢仪至安全位置。

二、实施例1-9中铝合金熔体渣含量采用测渣仪检测，测渣仪型号：AnalyzePoDFA，压缩空气要求：80-120PSIG，空气纯度：干燥空气，最小露点为-40℃，过滤到40微米或更小，空气温度要求低于35℃，电气性能：100-240VAC，50/60HZ。测渣仪测渣操作方法如下：

测渣仪准备：

坩埚安装过滤片，测渣仪连接压缩空气。

(一)接通加热器电源，预热坩埚(预计15分钟)。

(二)接通测渣仪电源，开总开关，确认内置坩埚，看重量是否为零，若不为零，则需清零。

(三)接入压缩空气，确认压力是否满足要求(8Kg或-23psi)。

测渣取样：

1、测渣仪接通电源，开总开关，接入压缩空气。

2、预热取样勺(3-5分钟)，舀2Kg左右铝液，倒入预热好的坩埚中，将坩埚放至测渣仪指定位置处，按开始按钮。(整个过程应在尽可能短的时间内完成)。

3、测渣结束(重量显示不变，密闭室舱门自动打开)后，将坩埚放至指定位置后标记。

4、待内置坩埚内铝液完全凝固后，将其倒出，并放回内置坩埚。保持压缩空气接通状态10-20分钟。

以上所述仅为本发明用于A356铝合金精炼的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，其他除含有钠、钾等碱金属元素外的铸造铝合金，如ZL102、ZL104、ZL109、201Z，及除五系以外变形铝合金也适用。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 (9)

1.氟盐络合铝合金精炼剂，其特征在于，其包括如下质量百分含量的组分：氟盐除渣组分60-80％、非氯盐除气组分5-15％、非氯盐发热组分8-23％、非氯盐渣分离组分3-8％，以上各组分的质量百分含量之和为100％；所述氟盐除渣组分中冰晶石和氟化铝的总量不低于60％；

所述氟盐除渣组分中的所述冰晶石与所述氟化铝的质量比为1.5:1-3.0:1。

2.根据权利要求1所述的氟盐络合铝合金精炼剂，其特征在于，所述冰晶石与所述氟化铝的质量比为66:34。

3.根据权利要求1或2所述的氟盐络合铝合金精炼剂，其特征在于，所述氟盐除渣组分还包括六氟铝酸钾。

4.根据权利要求1所述的氟盐络合铝合金精炼剂，其特征在于，所述非氯盐除气组分为碳酸镁、碳酸钠中任一一种或两种的组合。

5.根据权利要求1所述的氟盐络合铝合金精炼剂，其特征在于，所述非氯盐发热组分为氟硅酸钠、碳酸钠中任意一种或两种的组合。

6.根据权利要求5所述的氟盐络合铝合金精炼剂，其特征在于，所述非氯盐发热组分为氟硅酸钠和碳酸钠，且氟硅酸钠和碳酸钠的质量比为5-15：3-8。

7.根据权利要求1所述的氟盐络合铝合金精炼剂，其特征在于，所述非氯盐渣分离组分为氟化钙、氟化镁或氟化锂中任一一种或一种以上的组合。

8.权利要求1-7任一所述氟盐络合铝合金精炼剂的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)原料准备；(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料；(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂，其中，

(1)原料准备：按比例称取如下质量百分含量的组分：氟盐除渣组分60-80％、非氯盐除气组分5-15％、非氯盐发热组分8-23％、非氯盐渣分离组分3-8％，以上各组分的质量百分含量之和为100％；所述氟盐除渣组分中冰晶石和氟化铝的总量不低于60％；

(2)所述氟盐除渣组分中的冰晶石与氟化铝粒化处理得颗粒料：将步骤(1)称取的所述氟盐除渣组分中的冰晶石和氟化铝混合均匀，将混合均匀的冰晶石和氟化铝加热至700-750℃后保温20min-30min，然后搅拌5min-10min后浇铸凝固，凝固后破碎、筛分，得到颗粒料；所述颗粒料中，粒径为2mm-4mm所占质量百分比含量0.5％-3％；粒径为0.5mm-2mm所占质量百分比含量95％-98％；粒径≤0.5mm所占质量百分比含量0.5-3％；

(3)物料混合后干燥包装制得成品氟盐精炼剂：将步骤(2)制得的颗粒料与步骤(1)称取的除冰晶石和氟化铝以外的其他组分混合均匀后，干燥包装制得成品氟盐精炼剂。

9.一种利用权利要求1-7任一所述氟盐络合铝合金精炼剂精炼铝合金的方法，其特征在于，惰性气体采用氩气，作为送料气体将氟盐络合铝合金精炼剂由熔保炉底部加入铝合金熔体中完成铝合金精炼。

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