CN113462920A - 一种用于减少铝合金中杂质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于减少铝合金中杂质的方法，方法的步骤中包括：S0：将原料熔炼后形成所述铝熔体；S1：向铝熔体中加入除杂质剂并进行搅拌以减少铝熔体中的杂质；其中，所述杂质包括Mg、Ca和Li中的至少一种，所述除杂质剂中包括氟化铝、氟硅酸钠和六氯乙烷中的至少一种。本发明能够减少铝熔体中的有害杂质元素，进而能够提高铝熔体的流动性以及表面质量，提高铸造性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于减少铝合金中杂质的方法。
背景技术
目前，再生铝合金是由铝废料经重新熔化提炼而得到的铝合金。但是，因铝废料的种类较多且成分复杂，在熔炼过程中会有Mg、Ca、Li等杂质元素被带入铝熔体中，Mg、Ca、Li属于碱金属元素且化学性质活泼，当其超过一定含量后会对铝熔体的流动性以及表面质量产生影响，从而影响铸造性能。目前为了降低Mg、Ca、Li等杂质元素的含量，只能限制铝废料的使用比例，这会导致铝合金生产成本增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于减少铝合金中杂质的方法，它能够减少铝熔体中的有害杂质元素，进而能够提高铝熔体的流动性以及表面质量，提高铸造性能。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于减少铝合金中杂质的方法，方法的步骤中包括：
S1：向铝熔体中加入除杂质剂并进行搅拌以减少铝熔体中的杂质；其中，所述杂质包括Mg、Ca和Li中的至少一种，所述除杂质剂中包括氟化铝、氟硅酸钠和六氯乙烷中的至少一种。
进一步，方法的步骤中还包括：
S0：将原料熔炼后形成所述铝熔体。
进一步提供一种步骤S0的具体操作，步骤S0的具体操作为：
对原料进行化学成分分析以获得原料中的杂质含量，熔炼原料时先加入杂质含量高的原料。
进一步提供一种加入除杂质剂的具体方式，在步骤S1中，加入除杂质剂的具体方式为：
将除杂质剂与惰性气体混合后以喷粉的方式吹入铝熔体中。
进一步提供惰性气体的具体组分，所述惰性气体为氮气或氩气或氮气与氩气的混合。
进一步，向铝熔体中吹入除杂质剂的过程持续20～30分钟。
进一步提供一种除杂质剂的添加量，向铝熔体中加入除杂质剂的添加量为每吨铝熔体加入2.5～3.5kg除杂质剂。
进一步，加入除杂质剂时铝熔体的温度为740～820℃。
进一步，所述除杂质剂还包括氯化钠。
进一步提供一种所述除杂质剂的具体组分，所述除杂质剂含有的组分及各组分质量百分比如下：
氯化钠：20～30％；
氟化铝：10～15％；
氟硅酸钠：25～50％；
六氯乙烷：15～30％，以上组分总计100％。
采用了上述技术方案后，首先将原料熔炼后形成铝熔体，然后向铝熔体中加入氯化钠、氟化铝、氟硅酸钠和六氯乙烷并搅拌充分。其中，氟硅酸钠受热分解的化学式为：Na2SiF6→SiF4+2NaF，生成的NaF再与Ca反应以便除掉一部分Ca杂质，化学式为NaF+Ca→Na+CaF2。氟化铝分别与Mg、Ca和Li反应的方程式为：AlF3+Mg→Al+MgF2；AlF3+Li→Al+LiF；AlF3+Ca→Al+CaF2。六氯乙烷受热后最终会分别为碳和氯气，氯气分别与Mg、Ca和Li反应的方程式为：Cl2+Li→LiCl；Cl2+Mg→MgCl2；Cl2+Ca→CaCl2。加入氟硅酸钠、氟化铝和六氯乙烷后能够通过上述反应减少铝熔体中的杂质Mg、Ca和Li，进而能够提高铝熔体的流动性以及表面质量，能够提高铸造性能。此外还满足了不同顾客对Mg、Ca、Li含量的要求，保证了产品质量；并且，在生产再生铝合金的过程中，能够提高低品位铝废料的使用比例和使用种类，因此降低了生产成本。
具体实施方式
本发明提供了一种用于减少铝合金中杂质的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供了一种用于减少铝合金中杂质的方法，方法的步骤中包括：
S1：向铝熔体中加入除杂质剂并进行搅拌以减少铝熔体中的杂质；其中，所述杂质包括Mg、Ca和Li中的至少一种，所述除杂质剂中包括氟化铝、氟硅酸钠和六氯乙烷中的至少一种；其中，氟化铝的化学式为AlF3、氟硅酸钠的化学式为Na2SiF6、六氯乙烷的化学式为C2Cl6；
具体的，氟硅酸钠受热分解的化学式为：Na2SiF6→SiF4+2NaF，NaF再与Ca反应以便除掉一部分Ca杂质，原理为NaF+Ca→Na+CaF2；
进一步具体的，氟化铝分别与Mg、Ca和Li反应的方程式为：
AlF3+Mg→Al+MgF2；
AlF3+Li→Al+LiF；
AlF3+Ca→Al+CaF2；
进一步具体的，六氯乙烷受热后最终会分别为碳和氯气，氯气分别与Mg、Ca和Li反应的方程式为：
Cl2+Li→LiCl；
Cl2+Mg→MgCl2；
Cl2+Ca→CaCl2；
加入氟化铝和六氯乙烷后能够通过上述反应减少杂质Mg、Ca和Li，进而能够提高铝熔体的流动性以及表面质量，能够提高铸造性能。此外还满足了不同顾客对Mg、Ca、Li含量的要求，保证了产品质量；并且，在生产再生铝合金的过程中，能够提高低品位铝废料的使用比例和使用种类，因此降低了生产成本。其中，氟化铝、六氯乙烷的受热分解物和氟硅酸钠的受热分解物均对铝熔体有精炼除气和除渣的作用。
具体的，方法的步骤中还可以包括：
S0：将原料熔炼后形成所述铝熔体；其中，所述原料可以但不限于是铝废料。
具体的，步骤S0的具体操作可以为：
对原料进行化学成分分析以获得原料中的杂质含量，熔炼原料时先加入杂质含量高的原料；具体的，即先对不同的铝废料进行化学成分分析以获得铝废料中的杂质含量，在投料重熔时先加入杂质含量高的铝废料进行熔炼。
进一步具体的，所述杂质包括Mg、Ca和Li，Mg、Ca和Li的化学性质比铝活泼，因此会在搅拌所述铝熔体的过程中氧化消耗掉一部分；具体的化学方程式为：
Mg+O2→MgO；
Ca+O2→CaO；
Li+O2→LiO2；
因此，先加入杂质含量高的铝废料能够使Mg、Ca和Li有更多的氧化时间；
进一步具体的，杂质含量可以指Mg含量或Ca含量或Li含量；优选的，杂质含量指的是Mg、Ca和Li的总含量。其中，化学成分分析的方法为本领域技术人员熟知的现有技术，在此不作具体赘述。
在步骤S1中，加入除杂质剂的具体方式可以为：
将除杂质剂与惰性气体混合后以喷粉的方式吹入铝熔体中；具体的，所述除杂质剂被吹入所述铝熔体的底部。
具体的，所述惰性气体可以为氮气或氩气或氮气与氩气的混合；
具体的，向铝熔体中吹入除杂质剂的过程可以持续20～30分钟，向铝熔体中加入除杂质剂的添加量可以为每吨铝熔体加入2.5～3.5kg除杂质剂，加入除杂质剂时铝熔体的温度可以为740～820℃；进一步具体的，温度升高后Mg、Ca和Li的化学性质会更加活泼，进而更容易被除掉。
具体的，所述除杂质剂还可以包括氯化钠，所述氯化钠在除杂质剂中起缓冲反应的作用，避免在铝熔体中短时间内产生剧烈反应，并且还对铝渣有吸附净化作用。
具体的，所述除杂质剂含有的组分及各组分质量百分比可以如下：
氯化钠：20～30％；
氟化铝：10～15％；
氟硅酸钠：25～50％；
六氯乙烷：15～30％，以上组分总计100％。
具体的，本发明的方法可以用于再生铝生产过程中减少Mg、Ca、Li等杂质。
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
一种用于减少铝合金中杂质的方法，方法的步骤中包括：
S1：向铝熔体中加入除杂质剂并进行搅拌以减少铝熔体中的杂质；其中，所述杂质包括Mg、Ca和Li，所述除杂质剂中包括氟化铝、氟硅酸钠和六氯乙烷；氟化铝的化学式为AlF3、氟硅酸钠的化学式为Na2SiF6、六氯乙烷的化学式为C2Cl6；
具体的，氟硅酸钠受热分解的化学式为：Na2SiF6→SiF4+2NaF，NaF再与Ca反应以便除掉一部分Ca杂质，原理为NaF+Ca→Na+CaF2；
进一步具体的，氟化铝分别与Mg、Ca和Li反应的方程式为：
AlF3+Mg→Al+MgF2；
AlF3+Li→Al+LiF；
AlF3+Ca→Al+CaF2；
进一步具体的，六氯乙烷受热后最终会分别为碳和氯气，氯气分别与Mg、Ca和Li反应的方程式为：
Cl2+Li→LiCl；
Cl2+Mg→MgCl2；
Cl2+Ca→CaCl2；
加入氟化铝和六氯乙烷后能够通过上述反应减少杂质Mg、Ca和Li，进而能够提高铝熔体的流动性以及表面质量，能够提高铸造性能。此外还满足了不同顾客对Mg、Ca、Li含量的要求，保证了产品质量；并且，在生产再生铝合金的过程中，能够提高低品位铝废料的使用比例和使用种类，因此降低了生产成本。其中，氟化铝、六氯乙烷的受热分解物和氟硅酸钠的受热分解物均对铝熔体有精炼除气和除渣的作用。
具体的，方法的步骤中还可以包括：
S0：将原料熔炼后形成所述铝熔体；其中，所述原料可以但不限于是铝废料。
在本实施例中，步骤S0的具体操作可以为：
对原料进行化学成分分析以获得原料中的杂质含量，熔炼原料时先加入杂质含量高的原料；具体的，即先对不同的铝废料进行化学成分分析以获得铝废料中的杂质含量，在投料重熔时先加入杂质含量高的铝废料进行熔炼。
进一步具体的，所述杂质包括Mg、Ca和Li，Mg、Ca和Li的化学性质比铝活泼，因此会在搅拌所述铝熔体的过程中氧化消耗掉一部分；具体的化学方程式为：
Mg+O2→MgO；
Ca+O2→CaO；
Li+O2→LiO2；
因此，先加入杂质含量高的铝废料能够使Mg、Ca和Li有更多的氧化时间；
进一步具体的，杂质含量可以指Mg含量或Ca含量或Li含量；本实施例中杂质含量指的是Mg、Ca和Li的总含量。其中，化学成分分析的方法为本领域技术人员熟知的现有技术，本实施例中不作具体赘述。
在本实施例中，在步骤S1中，加入除杂质剂的具体方式可以为：
将除杂质剂与惰性气体混合后以喷粉的方式吹入铝熔体中；具体的，所述除杂质剂被吹入所述铝熔体的底部。
具体的，所述惰性气体为氮气。
具体的，向铝熔体中吹入除杂质剂的过程持续30分钟，向铝熔体中加入除杂质剂的添加量为每吨铝熔体加入3.5kg除杂质剂，加入除杂质剂时铝熔体的温度为820℃；进一步具体的，温度升高后Mg、Ca和Li的化学性质会更加活泼，进而更容易被除掉。
在本实施例中，所述除杂质剂还可以包括氯化钠，所述氯化钠在除杂质剂中起缓冲反应的作用，避免在铝熔体中短时间内产生剧烈反应，并且还对铝渣有吸附净化作用。
具体的，所述除杂质剂含有的组分及各组分质量百分比可以如下：
氯化钠：25％；
氟化铝：15％；
氟硅酸钠：35％；
六氯乙烷：25％。
具体的，本发明的方法可以用于再生铝生产过程中减少Mg、Ca、Li等杂质；
按照本实施例一的方法除杂质1次生产得到的铝合金中各元素的含量为：
Si：8.46％；
Cu：3.28％；
Mn：0.21％；
Zn：1.75％；
Fe：0.88％；
Mg：0.09％；
Ca：0.004％；
Li：0.0003％。
实施例二
本实施例二的一种用于减少铝合金中杂质的方法与实施例一基本相同，不同之处在于：
在本实施例中，所述惰性气体为氩气；
向铝熔体中吹入除杂质剂的过程持续20分钟，向铝熔体中加入除杂质剂的添加量为每吨铝熔体加入2.5kg除杂质剂，加入除杂质剂时铝熔体的温度为740℃。
所述除杂质剂含有的组分及各组分质量百分比可以如下：
氯化钠：30％；
氟化铝：10％；
氟硅酸钠：45％；
六氯乙烷：15％；
按照本实施例二的方法除杂质1次生产得到的铝合金中各元素的含量为：
Si：8.46％；
Cu：3.27％；
Mn：0.21％；
Zn：1.72％；
Fe：0.86％；
Mg：0.12％；
Ca：0.005％；
Li：0.0003％。
实施例三
本实施例三的一种用于减少铝合金中杂质的方法与实施例一基本相同，不同之处在于：
在本实施例中，所述惰性气体为氮气与氩气的混合气体；
向铝熔体中吹入除杂质剂的过程持续25分钟，向铝熔体中加入除杂质剂的添加量为每吨铝熔体加入3kg除杂质剂，加入除杂质剂时铝熔体的温度为780℃。
所述除杂质剂含有的组分及各组分质量百分比可以如下：
氯化钠：20％；
氟化铝：12％；
氟硅酸钠：38％；
六氯乙烷：30％；
按照本实施例三的方法除杂质1次生产得到的铝合金中各元素的含量为：
Si：8.45％；
Cu：3.28％；
Mn：0.22％；
Zn：1.75％；
Fe：0.87％；
Mg：0.1％；
Ca：0.002％；
Li：0.0001％。
对比例一
本对比例一中未向铝熔体中加入除杂质剂，其余步骤与实施例一基本相同；
按照本对比例一的方法生产得到的铝合金中各元素的含量为：
Si：8.5％；
Cu：3.25％；
Mn：0.2％；
Zn：1.7％；
Fe：0.85％；
Mg：0.16％；
Ca：0.012％；
Li：0.0005％。
本发明的工作原理如下：
首先将原料熔炼后形成铝熔体，然后向铝熔体中加入氯化钠、氟化铝、氟硅酸钠和六氯乙烷并搅拌充分。其中，氟硅酸钠受热分解的化学式为：Na2SiF6→SiF4+2NaF，生成的NaF再与Ca反应以便除掉一部分Ca杂质，化学式为NaF+Ca→Na+CaF2。氟化铝分别与Mg、Ca和Li反应的方程式为：AlF3+Mg→Al+MgF2；AlF3+Li→Al+LiF；AlF3+Ca→Al+CaF2。六氯乙烷受热后最终会分别为碳和氯气，氯气分别与Mg、Ca和Li反应的方程式为：Cl2+Li→LiCl；Cl2+Mg→MgCl2；Cl2+Ca→CaCl2。加入氟硅酸钠、氟化铝和六氯乙烷后能够通过上述反应减少铝熔体中的杂质Mg、Ca和Li，进而能够提高铝熔体的流动性以及表面质量，能够提高铸造性能。此外还满足了不同顾客对Mg、Ca、Li含量的要求，保证了产品质量；并且，在生产再生铝合金的过程中，能够提高低品位铝废料的使用比例和使用种类，因此降低了生产成本。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于减少铝合金中杂质的方法，其特征在于，方法的步骤中包括：
S1：向铝熔体中加入除杂质剂并进行搅拌以减少铝熔体中的杂质；其中，所述杂质包括Mg、Ca和Li中的至少一种，所述除杂质剂中包括氟化铝、氟硅酸钠和六氯乙烷中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的用于减少铝合金中杂质的方法，其特征在于，方法的步骤中还包括：
S0：将原料熔炼后形成所述铝熔体。
3.根据权利要求2所述的用于减少铝合金中杂质的方法，其特征在于，步骤S0的具体操作为：对原料进行化学成分分析以获得原料中的杂质含量，熔炼原料时先加入杂质含量高的原料。
4.根据权利要求1所述的用于减少铝合金中杂质的方法，其特征在于，在步骤S1中，加入除杂质剂的具体方式为：
将除杂质剂与惰性气体混合后以喷粉的方式吹入铝熔体中。
5.根据权利要求4所述的用于减少铝合金中杂质的方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气或氮气与氩气的混合。
6.根据权利要求4所述的用于减少铝合金中杂质的方法，其特征在于，向铝熔体中吹入除杂质剂的过程持续20～30分钟。
7.根据权利要求1所述的用于减少铝合金中杂质的方法，其特征在于，向铝熔体中加入除杂质剂的添加量为每吨铝熔体加入2.5～3.5kg除杂质剂。
8.根据权利要求1所述的用于减少铝合金中杂质的方法，其特征在于，加入除杂质剂时铝熔体的温度为740～820℃。
9.根据权利要求1所述的用于减少铝合金中杂质的方法，其特征在于，所述除杂质剂还包括氯化钠。
10.根据权利要求9所述的用于减少铝合金中杂质的方法，其特征在于，所述除杂质剂含有的组分及各组分质量百分比如下：
氯化钠：20～30％；
氟化铝：10～15％；
氟硅酸钠：25～50％；
六氯乙烷：15～30％，以上组分总计100％。
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