CN116254422A - 一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其技术方案要点是：S1、拆解、分类；S2、破碎、磁选；S3、浮选、清洗；S4、烘烤、焙烧；S5、熔化、扒铁；S6、成分检测与调整；S7、炉内喷吹精炼；S8、炉外在线除气过滤；S9、铸造；本发明通过对废杂铝进行拆解分类、破碎磁选除铁、浮选清洗和烘烤焙烧预处理，大幅降低了废杂铝中非铝物的含量，减少了熔炼时铝的烧损，提高了铝的回收率，解决了合金成分调控难的问题，使废杂铝更容易获得所需成分的再生铝合金。
Description
技术领域
本发明属于废铝回收与再生技术领域，特别涉及一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法。
背景技术
废杂铝是生产再生铝合金的主要原材料。废杂铝的来源广泛，包括铝制品生产制造过程产生的废铝，如熔铸产生的铝灰、铝材加工产生的边角料和铝屑末、铸造产生的浇冒口和废铸件、电缆厂产生的废铝线和废电缆等，还包括废旧铝制生活用品，如废铝锅、水壶、易拉罐以及家用电器、电子电器、汽车、摩托车、机械设备等报废后回收的铝合金零部件。
由于废杂铝的来源复杂，废杂铝中往往覆盖或镶嵌大量的非金属夹杂物和非铝金属夹杂物，如油污、油漆、涂料、纸张、木头、塑料、橡胶、泥土、铁钉、铁线、铁块、铜钉、铜线等。这给废杂铝的再生带来了很大的困难，在废杂铝熔化前需要尽可能地去掉这些非金属夹杂物和非铝金属夹杂物，否者难以获得所需成分的再生铝合金，难以获得高洁净度的再生铝合金，将严重降低再生铝合金的品质和性能。
公布号CN103173622的专利公开了一种由废杂铝再生目标成分铝合金的方法，包括磁选除铁、预处理除油脱漆、熔炼、熔液成分检测、计算、配料、成分调整，最终得到目标铝合金的技术。该专利实现了废杂铝循环再利用，可得到所需要的目标成分铝合金。
公布号CN106238331的专利公开了一种废杂铝按成分识别和分选系统及工艺，该系统包括依次连接的震动加料斗、滚筒分选机、磁选机、涡电流分选机及LIBS分选机。该专利对废杂铝按成分进行在线识别与分选，实现废杂铝原材料的分类精细回收和原级利用。
公布号CN106591583的专利公开了一种废杂铝熔体再生除铁的方法及装置，除铁方法包括熔化废杂铝、成分检测、加入含M的中间合金、旋转喷吹精炼、强制过滤。所述M为Mn、Cr、La、Ce中的一种。除铁装置包括前室、过滤室和后室，过滤室包括外壳、堆积设置在外壳内作为滤芯的铁钴合金球以及设置在外壳外侧的电磁感应线圈。
公布号CN106756153的专利公开了一种再生铝熔炼工艺及再生铝处理工艺，熔炼工艺包括将经预处理后的铝条及工业纯铝锭于680-760℃的条件下熔化，然后将熔融后的铝液与工业纯硅、工业纯铜、工业纯铁、纯金属和稀土金属加入熔炼炉中，加入纳米碳酸盐，同时从熔炼炉的底部通入惰性气体，升温至1680-1800℃直至完全熔化，保持40-60min，然后经泡沫陶瓷过滤板过滤。
公布号CN113278832的专利公开了一种废杂铝合金制备再生铝合金的方法，包括废杂铝称重、加热熔炼、用氩气进行除气、加入Al-20Mn、Al-30RE、Al-10Sr进行精炼变质、加入Al-30Si、Al-10Mg进行成分调整、吹氮气搅拌和铸造成型。该专利通过加入混合稀土来改善再生铝合金的组织和力学性能。
从生产实践和文献资料检索结果来看，现有技术仍然很难彻底去除废杂铝中夹带的非金属夹杂物和非铝金属夹杂物，导致再生铝合金的化学成分控制困难，再生铝合金的气渣含量仍然偏高，除气除渣困难，废杂铝熔炼过程烧损严重，造成铝的回收率低，废杂铝再生铝合金的品质和性能低，降低了再生铝合金利用价值。因此，废杂铝的预处理与熔炼再生方法仍有待改进和发展。
发明内容
针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，通过对废杂铝进行分类分级预处理，降低废杂铝中非铝夹杂物的含量，减少铝的烧损，提高铝的回收率，解决合金成分调控难的问题，实现对废杂铝的高效回收与再生，获得成分符合要求的高性能再生铝合金，以解决背景技术中提到的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，包括以下步骤：
S1、拆解、分类：对入厂的废杂铝进行拆解，拆掉废杂铝里面大块的非铝物料，然后按生产需要将废杂铝进行分类，并做好标记；
S2、破碎、磁选：按生产需要选用分类后的废杂铝进行破碎，得到尺寸小于10厘米的废杂铝，然后进行磁选除铁；
S3、浮选、清洗：以水为介质对废杂铝进行浮选和清洗，去掉废杂铝里面的塑料、木头、橡胶和其他轻质非金属物料，清洗掉泥土和灰尘；
S4、烘烤、焙烧：将废杂铝加到200-300℃进行烘烤和焙烧，去掉废杂铝里面的水分和油污、油漆、涂料、纸张覆盖物；
S5、熔化、扒铁：在670-680℃将废杂铝加热熔化成铝合金液，然后扒去铝合金液底部尚未熔化的铁质、铜质物料；
S6、成分检测与调整：对铝合金液进行成分检测和成分调整，直至铝合金液的成分符合再生铝合金的成分要求；
S7、喷吹精炼：在720-740℃用惰性气体和精炼剂对铝合金液进行喷吹精炼20-30分钟，扒去液面的浮渣后，撒上覆盖剂，然后将铝合金液静置30-50分钟；
S8、在线除气过滤：将铝合金液依次流过设置在流槽上的双转子除气箱和双过滤板过滤箱进行在线除气过滤处理；
S9、铸造：将铝合金液在690-720℃条件下铸造成再生铝合金。
较佳的，所述S1中的非铝物料包括但不限于塑料、橡胶、木头、纸张、铁钉、铁线、铁块、铜钉、铜线、铜块，将所述废杂铝进行分类是将废杂铝按生废杂铝和熟废杂铝进行分类。
较佳的，所述S2中，磁选除铁是将废杂铝中的包括但不限于铁钉、铁线、铁块有磁性的含铁物料除掉。
较佳的，所述S4中，烘烤和焙烧是采用回转炉对废杂铝在200-300℃进行烘烤和焙烧。
较佳的，所述S6中，成分调整包括增加铝合金液中某一种或多种元素的含量和添加纯铝来降低铝合金液中某一种或多种元素的含量。
较佳的，所述S7中，惰性气体为纯度≥99.9％的氩气，所述精炼剂的用量占铝合金液重量的0.2-0.4％。
较佳的，所述S7中，精炼剂由以下质量百分比的成分组成：MgCl232.5％，KCl28.1％，CaCl211.9％，KBF48.4％，K2TiF66.3％，BaCO37.3％，YCl35.5％。
较佳的，所述S7中，精炼剂由重熔得到：将精炼剂在真空度15Pa的真空炉内于1000℃加热1.5小时进行重熔，冷却凝固后进行破碎和筛选，得到颗粒尺寸≤1毫米的所述精炼剂。
较佳的，所述S8中，双转子除气箱是指除气箱内设置有两个石墨转子，每个石墨转子的旋转速度为400-500转/分钟，石墨转子上的气体流量为3-4立方米/小时，气体压力为0.3-0.4MPa。所述气体是纯度≥99.9％的氩气和纯度≥99.9％的氯气组成的混合气体，氯气的体积百分比为10-20％。
较佳的，所述S8中，双过滤板过滤箱是指在过滤箱内设置有前40目、后80目的双级泡沫陶瓷过滤板的过滤箱。
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
本发明通过对废杂铝进行拆解分类、破碎磁选除铁、浮选清洗和烘烤焙烧预处理，大幅降低了废杂铝中非铝物的含量，减少了熔炼时铝的烧损，提高了铝的回收率，解决了合金成分调控难的问题，使废杂铝更容易获得所需成分的再生铝合金；
本发明通过采用重熔型精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼和炉外双转子除气箱双过滤板过滤箱对铝合金液进行在线除气过滤，解决了铝合金液除气除渣难的问题，大幅提高了铝合金液的纯净度，铝合金液的含氢量低于0.15ml/100gAl，含渣量低于0.1mm2/kg；
本发明研发的精炼剂具有更好的除气除渣效率，减少了刺激性难闻气体和铝渣的排放量，具有更加高效环保的优点，同时精炼剂不含钠盐，不会引起再生铝合金发生钠脆断裂风险，精炼剂对再生铝合金还有有细化变质和改性功能，可以大幅提高再生铝合金的力学性能。
附图说明
图1是本发明的流程框图。
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。
实施例1
一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，依次包括以下步骤：(1)对入厂的废杂铝进行拆解，拆掉废杂铝里面大块的非铝物料，然后将废杂铝按生废杂铝和熟废杂铝进行分类，并做好标记；(2)按生产需要选用分类后的生废杂铝进行破碎，得到尺寸小于10厘米的废杂铝，然后进行磁选除铁；(3)以水为介质对废杂铝进行浮选和清洗，去掉废杂铝里面的塑料、木头、橡胶等轻质非金属物料，清洗掉泥土和灰尘；(4)采用回转炉对废杂铝在250℃进行烘烤和焙烧，去掉废杂铝里面的水分、油污、油漆、涂料、纸张等覆盖物；(5)在675℃将废杂铝加热熔化成铝合金液，然后扒去铝合金液底部尚未熔化的铁质、铜质物料；(6)对铝合金液进行成分检测和成分调整，直至铝合金液的成分符合ADC10再生铝合金的成分要求；(7)在730℃用纯度99.9％的氩气和占铝合金液重量0.3％的精炼剂对铝合金液进行喷吹精炼25分钟，扒去液面的浮渣后，撒上覆盖剂，然后将铝合金液静置40分钟；(8)将铝合金液依次流过设置在流槽上的双转子除气箱和双过滤板过滤箱进行在线除气过滤处理，双转子除气箱内石墨转子的旋转速度为450转/分钟，石墨转子上的气体流量为3.5立方米/小时，气体压力为0.35MPa。所述气体是纯度99.9％的氩气和纯度99.9％的氯气组成的混合气体，氯气的体积百分比为15％，双过滤板过滤箱是过滤箱内设置有前40目、后80目的双级泡沫陶瓷过滤板的过滤箱；(9)将铝合金液在700℃条件下铸造成ADC10再生铝合金。
实施例2
废杂铝的预处理与熔炼再生方法依次包括以下步骤：(1)对入厂的废杂铝进行拆解，拆掉废杂铝里面大块的非铝物料，然后将废杂铝按生废杂铝和熟废杂铝进行分类，并做好标记；(2)按生产需要选用分类后的生废杂铝进行破碎，得到尺寸小于10厘米的废杂铝，然后进行磁选除铁；(3)以水为介质对废杂铝进行浮选和清洗，去掉废杂铝里面的塑料、木头、橡胶等轻质非金属物料，清洗掉泥土和灰尘；(4)采用回转炉对废杂铝在200℃进行烘烤和焙烧，去掉废杂铝里面的水分、油污、油漆、涂料、纸张等覆盖物；(5)在680℃将废杂铝加热熔化成铝合金液，然后扒去铝合金液底部尚未熔化的铁质、铜质物料；(6)对铝合金液进行成分检测和成分调整，直至铝合金液的成分符合ADC12再生铝合金的成分要求；(7)在720℃用纯度99.9％的氩气和占铝合金液重量0.2％的精炼剂对铝合金液进行喷吹精炼30分钟，扒去液面的浮渣后，撒上覆盖剂，然后将铝合金液静置50分钟；(8)将铝合金液依次流过设置在流槽上的双转子除气箱和双过滤板过滤箱进行在线除气过滤处理，双转子除气箱内石墨转子的旋转速度为500转/分钟，石墨转子上的气体流量为3立方米/小时，气体压力为0.3MPa。所述气体是纯度99.9％的氩气和纯度99.9％的氯气组成的混合气体，氯气的体积百分比为20％，双过滤板过滤箱是过滤箱内设置有前40目、后80目的双级泡沫陶瓷过滤板的过滤箱；(9)将铝合金液在720℃条件下铸造成ADC12再生铝合金。
实施例3
废杂铝的预处理与熔炼再生方法依次包括以下步骤：(1)对入厂的废杂铝进行拆解，拆掉废杂铝里面大块的非铝物料，然后将废杂铝按生废杂铝和熟废杂铝进行分类，并做好标记；(2)按生产需要选用分类后的熟废杂铝进行破碎，得到尺寸小于10厘米的废杂铝，然后进行磁选除铁；(3)以水为介质对废杂铝进行浮选和清洗，去掉废杂铝里面的塑料、木头、橡胶等轻质非金属物料，清洗掉泥土和灰尘；(4)采用回转炉对废杂铝在300℃进行烘烤和焙烧，去掉废杂铝里面的水分、油污、油漆、涂料、纸张等覆盖物；(5)在670℃将废杂铝加热熔化成铝合金液，然后扒去铝合金液底部尚未熔化的铁质、铜质物料；(6)对铝合金液进行成分检测和成分调整，直至铝合金液的成分符合6061再生铝合金的成分要求；(7)在740℃用纯度99.9％的氩气和占铝合金液重量0.4％的精炼剂对铝合金液进行喷吹精炼20分钟，扒去液面的浮渣后，撒上覆盖剂，然后将铝合金液静置30分钟；(8)将铝合金液依次流过设置在流槽上的双转子除气箱和双过滤板过滤箱进行在线除气过滤处理，双转子除气箱内石墨转子的旋转速度为400转/分钟，石墨转子上的气体流量为4立方米/小时，气体压力为0.4MPa。所述气体是纯度99.9％的氩气和纯度99.9％的氯气组成的混合气体，氯气的体积百分比为10％，双过滤板过滤箱是过滤箱内设置有前40目、后80目的双级泡沫陶瓷过滤板的过滤箱；(9)将铝合金液在690℃条件下铸造成6061再生铝合金。
实施例4
废杂铝的预处理与熔炼再生方法依次包括以下步骤：(1)对入厂的废杂铝进行拆解，拆掉废杂铝里面大块的非铝物料，然后将废杂铝按生废杂铝和熟废杂铝进行分类，并做好标记；(2)按生产需要选用分类后的熟废杂铝进行破碎，得到尺寸小于10厘米的废杂铝，然后进行磁选除铁；(3)以水为介质对废杂铝进行浮选和清洗，去掉废杂铝里面的塑料、木头、橡胶等轻质非金属物料，清洗掉泥土和灰尘；(4)采用回转炉对废杂铝在280℃进行烘烤和焙烧，去掉废杂铝里面的水分、油污、油漆、涂料、纸张等覆盖物；(5)在675℃将废杂铝加热熔化成铝合金液，然后扒去铝合金液底部尚未熔化的铁质、铜质物料；(6)对铝合金液进行成分检测和成分调整，直至铝合金液的成分符合2024再生铝合金的成分要求；(7)在725℃用纯度99.9％的氩气和占铝合金液重量0.3％的精炼剂对铝合金液进行喷吹精炼27分钟，扒去液面的浮渣后，撒上覆盖剂，然后将铝合金液静置35分钟；(8)将铝合金液依次流过设置在流槽上的双转子除气箱和双过滤板过滤箱进行在线除气过滤处理，双转子除气箱内石墨转子的旋转速度为420转/分钟，石墨转子上的气体流量为3.6立方米/小时，气体压力为0.34MPa。所述气体是纯度99.9％的氩气和纯度99.9％的氯气组成的混合气体，氯气的体积百分比为13％，双过滤板过滤箱是过滤箱内设置有前40目、后80目的双级泡沫陶瓷过滤板的过滤箱；(9)将铝合金液在710℃条件下铸造成2024再生铝合金。
实施例1-4中所述精炼剂由以下质量百分比的成分组成：MgCl232.5％，KCl28.1％，CaCl211.9％，KBF48.4％，K2TiF66.3％，BaCO37.3％，YCl35.5％。所述精炼剂由重熔得到：将精炼剂在真空度15Pa的真空炉内于1000℃加热1.5小时进行重熔，冷却凝固后进行破碎和筛选，得到颗粒尺寸≤1毫米的所述精炼剂。
验证例1
在实施例1-4铸造得到的再生铝合金上取样，然后采用CX-9000光电直读光谱仪对试样的成分进行分析检测，结果如表1所示。从表1可看到，实施例1-4采用废杂铝熔炼再生的铝合金成分都符合目标再生铝合金的成分要求。
表1实施例1-4再生铝合金的成分(质量百分比，％)
验证例2
采用HDA-V测氢仪和Analyze PoDFA测渣仪现场检测实施例1-4中精炼前炉内铝合金液的含氢量和含渣量、精炼后炉内铝合金液的含氢量和含渣量、炉外在线除气过滤后铝合金液的含氢量和含渣量，结果如表2和表3所示。从表2和表3可看到，采用本发明对废杂铝进行预处理，废杂铝熔化成铝合金液后，实施例1-4精炼前炉内铝合金液的含氢量低于0.49ml/100gAl，含渣量低于0.36mm2/kg，而采用现有技术对废杂铝进行预处理，废杂铝熔化成铝合金液，精炼前炉内铝合金液的含氢量普遍都高于0.55ml/100gAl，含渣量普遍都高于0.4mm2/kg，通过比较可以看到，采用本发明对废杂铝进行预处理，可降低熔化后精炼前铝合金液的含气量和含渣量。从表2和表3可看到，实施例1-4精炼后炉内铝合金液的含氢量低于0.2ml/100gAl，含渣量低于0.19mm2/kg，精炼剂的除气效率达到60％以上，除渣效率达到50％以上，而目前市场上售卖的精炼剂的除气效率通常都是低于50％，除渣效率低于40％，通过比较可以看到，本发明使用的精炼剂具有更高的除气除渣效率。从表2可以看到，采用本发明对废杂铝进行预处理、炉内精炼和炉外在线除气除渣后，铝合金液的含氢量低于0.15ml/100gAl，含渣量低于0.1mm2/kg，而现有技术对废杂铝进行预处理、炉内精炼和炉外在线除气除渣后，铝合金液的含氢量普遍高于0.2ml/100gAl，含渣量高于0.15mm2/kg，通过比较可以看到，本发明可以降低废杂铝熔化铝合金液的含气量和含渣量。
表2实施例1-4铝合金液的含氢量
表3实施例1-4铝合金液的含渣量
验证例3
在实施例1-4铸造得到的再生铝合金上取样，然后加工成直径10毫米的标准拉伸试样，在WDM-2000型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，检测再生铝合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率，结果如表4所示。从表4可看到，与现有技术采用废杂铝熔炼再生的同牌号铝合金相比，实施例1-4采用废杂铝熔炼再生铝合金的强度普遍都提高10％以上，断后伸长率普遍都提高了20％以上，说明采用本发明对废杂铝进行预处理和熔炼再生，降低了再生铝合金的气、渣含量，同时使用的精炼剂对再生铝合金具有细化变质和改性功能，可以大幅提高废杂铝熔炼再生铝合金的力学性能。
表4实施例1-4铸造再生铝合金的拉伸力学性能
实施例5
参考图1，一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1、拆解、分类：对入厂的废杂铝进行拆解，拆掉废杂铝里面大块的非铝物料，然后按生产需要将废杂铝进行分类，并做好标记；
S2、破碎、磁选：按生产需要选用分类后的废杂铝进行破碎，得到尺寸小于10厘米的废杂铝，然后进行磁选除铁；
S3、浮选、清洗：以水为介质对废杂铝进行浮选和清洗，去掉废杂铝里面的塑料、木头、橡胶等轻质非金属物料，清洗掉泥土和灰尘；
S4、烘烤、焙烧：将废杂铝加到200-300℃进行烘烤和焙烧，去掉废杂铝里面的水分和油污、油漆、涂料、纸张等覆盖物；
S5、熔化、扒铁：在670-680℃将废杂铝加热熔化成铝合金液，然后扒去铝合金液底部尚未熔化的铁质、铜质物料；
S6、成分检测与调整：对铝合金液进行成分检测和成分调整，直至铝合金液的成分符合再生铝合金的成分要求；
S7、喷吹精炼：在720-740℃用惰性气体和精炼剂对铝合金液进行喷吹精炼20-30分钟，扒去液面的浮渣后，撒上覆盖剂，然后将铝合金液静置30-50分钟；
S8、在线除气过滤：将铝合金液依次流过设置在流槽上的双转子除气箱和双过滤板过滤箱进行在线除气过滤处理；
S9、铸造：将铝合金液在690-720℃条件下铸造成再生铝合金。
作为优选地，S1中所述非铝物料包括但不限于塑料、橡胶、木头、纸张、铁钉、铁线、铁块、铜钉、铜线、铜块等。所述分类是将废杂铝按生废杂铝和熟废杂铝进行分类。
由于废杂铝来源广泛且来源复杂，里面镶嵌或夹带大量的非铝物料。通过拆解，可以去掉废杂铝里面的大块非铝物料，提高废杂铝的铝含量和铝的回收率。所述生废杂铝是指铸造成型的铝合金，包括各种铸造成型铝合金零部件、铝制品等，这类铝合金通常都是含高硅的铝硅合金。所述熟废杂铝是指塑性成形的铝合金，包括各种挤压、轧制和锻造等塑性加工成形的铝合金零部件、铝制品。这两类废杂铝料在生产实践中是很容易通过肉眼识别的。特别是要指出的是，现有技术通常不对废杂铝进行分类，而是不加区分地将废杂铝装炉熔炼，这也是导致合金成分调控难的重要原因。本发明通过对废杂铝进行分类，可大大减轻后续合金成分调控的难度，获得所需成分的再生铝合金。当然，还可以对废杂铝按合金牌号或者具体用途等方式来分类，分类的越细，越可以减轻后面合金成分调控的难度，越容易获得所需成分的再生铝合金，但分类过细也会增加分类的难度和成本。
作为优选地，S2中所述磁选除铁是将废杂铝中的包括但不限于铁钉、铁线、铁块等有磁性的含铁物料除掉。
通过破碎可以将镶嵌在废杂铝里面铁钉、塑料等非铝物料从废杂铝中分离出来，以便通过后面的磁选、浮选进一步将这些非铝物料除掉。对废杂铝的破碎可以采用破碎机来破碎，破碎后的废杂铝尺寸越小，越有利于后面的磁选除铁和浮选清洗。磁选除铁的方法和设备形式多样，比较简单且投资少的是传送带十字交叉法，即传送带上的废杂铝沿横向运动，当进入磁场之后废钢铁被吸起离开横向皮带，立即被纵向带吸起，运转的纵向带离开磁场后，废钢铁失去磁性而自动落入收集箱。
S3中所述浮选和清洗是指将废杂铝浸泡到水中，通过水的浮力将密度比水低的塑料、木头、橡胶等轻质物料分离去掉，而泥土和灰尘则溶于水，从而达到清洗废杂铝的作用，进一步提高废杂铝中铝的含量，提高铝的回收率。
作为优选地，S4中所述烘烤和焙烧是采用回转炉对废杂铝在200-300℃进行烘烤和焙烧。
经过浮选和清洗后的废杂铝含有大量水分，还含有大量的油污、油漆、涂料等覆盖物。如果不对这些覆盖物进行处理，而直接熔化废杂铝，会加大铝的烧损，增大铝合金液中的气渣含量和烟气排放量，加重环境污染。因此，在进入熔铝炉前必须除掉废杂铝中的水分、油污、油漆、涂料等。优先采用回转炉对废杂铝进行烘烤和焙烧，回转炉缓缓旋转，废杂铝在炉内相互碰撞与震动，首先会将水分蒸发掉，然后将油污、油漆、涂料等碳化，碳化物从废杂铝上脱落后可收集起来，不会对环境造成污染。
经过前面的S1的拆解和S2的磁选除铁，虽然可以除掉大部分夹带的铁质废料，但废杂铝中仍然会镶嵌部分铁质和铜质废料，在废杂铝熔化过程中如不及时扒出，会使铝合金液增加不需要的铁、铜。为了防止铁、铜过早熔化，因此，废杂铝的熔化温度不宜过高，优选将废杂铝在670-680℃加热熔化。在670-680℃将废杂铝加热熔化，由于铁、铜的熔点温度高，此时尚未熔化，可以将这些铁、铜从铝合金液中扒出，称为扒铁，扒得越及时，扒的也越干净。
作为优选地，S6中所述成分调整包括增加铝合金液中某一种或多种元素的含量和添加纯铝来降低铝合金液中某一种或多种元素的含量。
在对铝合金液的成分进行检测前，应该对铝合金液进行充分的搅拌，以避免铝合金液存在成分偏析而导致检测不准确。当检测的成分中有元素含量超标时，经过计算后可通过添加纯金属或中间合金来增加元素的含量。当检测的成分中有元素含量不达标时，经过计算后可通过添加纯铝来稀释降低元素的含量，直至铝合金液的成分符合再生铝合金的成分要求。
作为优选地，S7中所述惰性气体为纯度≥99.9％的氩气，精炼剂的用量占铝合金液重量的0.2-0.4％。
所述惰性气体可以是氮气、氩气或者氮气和氩气的混合气体，由于氮气与铝会反应生产氮化铝并留在铝渣中，当铝渣遇到水时，氮化铝与水发生反应会生成强烈刺激难闻的氨气，即AlN+3H2O＝Al(OH)3↓+NH3↑，造成环境污染和危害人体健康。因此，惰性气体优先选用纯度≥99.9％的氩气。
作为优选地，S7中所述精炼剂由以下质量百分比的成分组成：MgCl232.5％，KCl28.1％，CaCl211.9％，KBF48.4％，K2TiF66.3％，BaCO37.3％，YCl35.5％。
作为优选地，S7中所述精炼剂由重熔得到：将精炼剂在真空度15Pa的真空炉内于1000℃加热1.5小时进行重熔，冷却凝固后进行破碎和筛选，得到颗粒尺寸≤1毫米的所述精炼剂。
虽然对废杂铝进行了浮选清洗和烘烤焙烧，但废杂铝熔化的铝合金液的气渣含量仍旧会很高。而现有精炼剂的除气除渣效率普遍较低，烟气排放量大，环境污染严重，虽然增加精炼剂的用量可以提高除气除渣效果，但会增加烟气和铝渣的排放量，加重环境污染。另外，现有精炼剂的功能单一，无法满足高性能再生铝合金的生产需要。为了克服现有精炼剂存在的问题和不足，发明人通过大量的实验研究，研制了专门用于净化废杂铝再生铝合金液的多功能精炼剂，精炼剂由重熔得到，通过对精炼剂重熔，可使成分之间形成了多种低熔点的共晶体，如熔点仅为490℃的MgCl2·KCl共晶体，使精炼剂更容易熔解于铝合金液，使精炼剂与铝合金液接触更充分，具有更高的除气除渣效率，加入0.2％的精炼剂进行精炼，可使炉内铝合金液的含氢量降到0.2ml/100gAl以下，含渣量降到0.19mm2/kg以下，精炼剂的除气效率达到60％以上，除渣效率达到50％以上，而目前市场上售卖的精炼剂的除气效率通常都是低于50％，除渣效率低于40％。
同时本发明研制的精炼剂对铝合金液还有细化变质和改性功能，其中，CaCl2在铝合金液中可置换出Ca元素，对铝合金液中的Si相进行细化变质，使粗大的针状Si相转变成细小均匀的颗粒状或纤维状，从而提高再生铝合金的强度和塑性。K2TiF6和KBF4与铝合金液可反应生成对Al2O3等夹杂物具有很好的溶解润湿作用且与铝合金液不浸润的KAlF4、K3AlF6混合熔盐，通过润湿夹杂物促进夹杂物与铝合金液的分离，从而达到提高精炼剂的除气除渣效率。同时K2TiF6和KBF4与铝合金液反应得到的副产物TiB2可细化再生铝合金的晶粒，提高再生铝合金的强度和塑性。BaCO3在铝合金液中可分解出Ba元素，对铝合金液中的粗大富Fe相具有很好的细化变质作用，可将粗大的针状或片状富Fe相转变成细小均匀的颗粒状富Fe相，不仅可以消除粗大针状和片状富Fe相对再生铝合金力学性能的损害，而且还能提高再生铝合金的强度。YCl3在铝合金液中可置换出来的Y元素，Y元素的存在可大幅提高再生铝合金的强度和导热导电性能。另外，精炼剂中的氟盐含量少，不含硝酸盐、硫酸盐和六氯乙烷等，因而刺激性难闻气体的排放少，精炼剂不含钠盐，不会导致再生铝合金的钠含量超标而引发钠脆断裂，同时精炼剂还具有良好的渣铝分离效果，可以减少铝的损耗和铝渣的排放量，因此，精炼剂的使用更加环保。
作为优选地，S8中所述双转子除气箱是指除气箱内设置有两个石墨转子，每个石墨转子的旋转速度为400-500转/分钟，石墨转子上的气体流量为3-4立方米/小时，气体压力为0.3-0.4MPa。所述气体是纯度≥99.9％的氩气和纯度≥99.9％的氯气组成的混合气体，氯气的体积百分比为10-20％。
为了获得高性能的再生铝合金，仅仅对铝合金液进行炉内喷吹精炼是不够的，还需要进行炉外在线除气过滤处理。现有技术的除气箱内通常都是只有一个石墨转子，由于铝合金液流经除气箱的时间短，因而，现有技术的除气箱仍旧无法满足高气含量再生铝合金液的除气要求。为了提高除气箱的除气效率，发明人研制了双转子的除气箱，通过双转子的高转速剪切作用，可使除气箱内再生铝合金液内产生更多细小气泡，在众多细小气泡的上浮过程中可捕获更多的氢气，从而提高除气箱的除气效率，经过双转子除气箱的在线除气后，可使铝合金液的含氢量降到0.15ml/100gAl以下，大幅提高铝合金液的洁净度。而现有技术的转子除气箱在线除气后，铝合金液的含氢量普遍高于0.2ml/100gAl。
作为优选地，S8中所述双过滤板过滤箱是指在过滤箱内设置有前40目、后80目的双级泡沫陶瓷过滤板。
经过炉内喷吹精炼除气除渣后，大部分粗大的夹杂物都得以除掉，但仍旧还有大量的细小夹杂物残留在铝合金液中，还需要进行炉外在线过滤才能除掉。现有技术的过滤箱通常都是单级过滤板，过滤板的孔径通常都是比较大，无法除去几个微米尺寸的细小夹杂物。如果增加过滤板的目数，虽然也可以除掉尺寸细小的夹杂物，但又容易堵塞过滤板。为解决这个问题，发明人研发设计了前40目、后80目的双级泡沫陶瓷过滤板过滤箱，铝合金液先流过40目的泡沫陶瓷过滤板，可将大几微米以上的夹杂物吸附过滤掉，然后铝合金液再流过80目的泡沫陶瓷过滤板，可将几微米的细小夹杂物吸附过滤掉，从而获得高洁净度的铝合金液，通过采用双过滤板过滤箱的在线过滤，可使铝合金液的含渣量低于0.1mm2/kg，大幅度提高铝合金液的纯净度。而现有技术的单级过滤板过滤箱在线过滤后，铝合金液的含渣量普遍都是高于0.15mm2/kg。
作为优选地，S9中所述铸造包括但不限于金属型铸造、砂型铸造、重力铸造、低压铸造、高压压铸和挤压铸造，由于这些铸造方法都有大量文献资料可查，相应的铸造方法在此处就不再赘叙。
其中，本发明通过对废杂铝进行拆解分类、破碎磁选除铁、浮选清洗和烘烤焙烧预处理，大幅降低了废杂铝中非铝物的含量，减少了熔炼时铝的烧损，提高了铝的回收率，解决了合金成分调控难的问题，使废杂铝更容易获得所需成分的再生铝合金。本发明通过采用重熔型精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼和炉外双转子除气箱双过滤板过滤箱对铝合金液进行在线除气过滤，解决了铝合金液除气除渣难的问题，大幅提高了铝合金液的纯净度，铝合金液的含氢量低于0.15ml/100gAl，含渣量低于0.1mm2/kg。本发明研发的精炼剂具有更好的除气除渣效率，减少了刺激性难闻气体和铝渣的排放量，具有更加高效环保的优点，同时精炼剂不含钠盐，不会引起再生铝合金发生钠脆断裂风险，精炼剂对再生铝合金还有有细化变质和改性功能，可以大幅提高再生铝合金的力学性能。
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 (10)
1.一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、拆解、分类：对入厂的废杂铝进行拆解，拆掉废杂铝里面大块的非铝物料，然后按生产需要将废杂铝进行分类，并做好标记；
S2、破碎、磁选：按生产需要选用分类后的废杂铝进行破碎，得到尺寸小于10厘米的废杂铝，然后进行磁选除铁；
S3、浮选、清洗：以水为介质对废杂铝进行浮选和清洗，去掉废杂铝里面的塑料、木头、橡胶和其他轻质非金属物料，清洗掉泥土和灰尘；
S4、烘烤、焙烧：将废杂铝加到200-300℃进行烘烤和焙烧，去掉废杂铝里面的水分和油污、油漆、涂料、纸张覆盖物；
S5、熔化、扒铁：在670-680℃将废杂铝加热熔化成铝合金液，然后扒去铝合金液底部尚未熔化的铁质、铜质物料；
S6、成分检测与调整：对铝合金液进行成分检测和成分调整，直至铝合金液的成分符合再生铝合金的成分要求；
S7、喷吹精炼：在720-740℃用惰性气体和精炼剂对铝合金液进行喷吹精炼20-30分钟，扒去液面的浮渣后，撒上覆盖剂，然后将铝合金液静置30-50分钟；
S8、在线除气过滤：将铝合金液依次流过设置在流槽上的双转子除气箱和双过滤板过滤箱进行在线除气过滤处理；
S9、铸造：将铝合金液在690-720℃条件下铸造成再生铝合金。
2.根据权利要求1所述的一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于：所述S1中的非铝物料包括但不限于塑料、橡胶、木头、纸张、铁钉、铁线、铁块、铜钉、铜线、铜块，将所述废杂铝进行分类是将废杂铝按生废杂铝和熟废杂铝进行分类。
3.根据权利要求1所述的一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于：所述S2中，磁选除铁是将废杂铝中的包括但不限于铁钉、铁线、铁块有磁性的含铁物料除掉。
4.根据权利要求1所述的一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于：所述S4中，烘烤和焙烧是采用回转炉对废杂铝在200-300℃进行烘烤和焙烧。
5.根据权利要求1所述的一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于：所述S6中，成分调整包括增加铝合金液中某一种或多种元素的含量和添加纯铝来降低铝合金液中某一种或多种元素的含量。
6.根据权利要求1所述的一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于：所述S7中，惰性气体为纯度≥99.9％的氩气，所述精炼剂的用量占铝合金液重量的0.2-0.4％。
7.根据权利要求1所述的一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于：所述S7中，精炼剂由以下质量百分比的成分组成：MgCl232.5％，KCl28.1％，CaCl211.9％，KBF48.4％，K2TiF66.3％，BaCO37.3％，YCl35.5％。
8.根据权利要求1所述的一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于：所述S7中，精炼剂由重熔得到：将精炼剂在真空度15Pa的真空炉内于1000℃加热1.5小时进行重熔，冷却凝固后进行破碎和筛选，得到颗粒尺寸≤1毫米的所述精炼剂。
9.根据权利要求1所述的一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于：所述S8中，双转子除气箱是指除气箱内设置有两个石墨转子，每个石墨转子的旋转速度为400-500转/分钟，石墨转子上的气体流量为3-4立方米/小时，气体压力为0.3-0.4MPa。所述气体是纯度≥99.9％的氩气和纯度≥99.9％的氯气组成的混合气体，氯气的体积百分比为10-20％。
10.根据权利要求1所述的一种废杂铝的预处理与熔炼再生方法，其特征在于：所述S8中，双过滤板过滤箱是指在过滤箱内设置有前40目、后80目的双级泡沫陶瓷过滤板的过滤箱。
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