熔剂法去除废铝熔体中铁元素的试验研究
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１ 分 离铁夹杂元素技术 的研究现状
铁 在 铝合金 （特别 是变 形铝合 金 ） 中一 直被 认 为 是一种 主要 的有害杂质 。随含铁 量增加 ，组 织 中会形 成 硬 度 很 高 的针 、片 状 脆 性 铁 相 ，如 ｄ．Ｆｅ：ＳｉＡｌ 或 ［３－ＦｅＳｉＡ１ 相 等 ，割 裂 了铝 合金 的基 体 ，降低 了强 度 、 塑性 、韧性等，并且使零件机械加工难度增加等『８＿。
废 旧再 生是发展绿 色生态 与循 环经济 的发展要求 。 利用 废 铝再 生 生产 高性 能 变形 铝 合 金或 铸造 铝 合 金 ， 提高 废铝再 生产 品的附加值 ，是 目前世 界各 国废 铝再 生行 业 的 目标 。 目前 废铝再 生加 工优 质铝 材 的典 型领 域 有 ： 利 用 回 收 废 旧 易 拉 罐 再 生 铝 锭 轧 制 罐 料 ［１Ｊ、用 废铝 电线 电缆 再生线 缆 铝锭Ｉ ２ｌ、用 废 门窗与结 构铝材再生 ６０６３合金型材 嘲等。预计￣１Ｊ２０３０年 ，世界再 生铝 产量将达 ：ｇ１］２ ２００￣２ ４００万ｔ，其 中 １５％￣２０％应 用 于高 端科技领域 。
Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔｓ ｏｆ Ｆｅ Ｅｌｅｍ ｅｎｔ Ｒｅｍ ｏｖｉｎｇ ｆｒＯｍ Ｗ ａｓｔｅ Ａｌ
Ｍｅｌｔｉｎｇ ｂｙ Ｍｅａｎｓ ｏｆ Ｆｌｕｘｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＳＵ Ｎ Ｄｅ—ｑｉｎ ，Ｘ Ｕ Ｙｕｅ ，ＤＡ Ｉ Ｇｕｏ—ｈｏｎｇ ， ＧＯＵ Ｓｈｕ—ｐｉｎｇｚ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌ＆ Ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｓｈｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈｕ ２１５５００，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭ ａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＭ ｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１ １ １６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｅｇｕｉｐｍｅｎｔ＆ｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２，Ｊｉｌｉｎ，Ｃｈｉｎａ）
尽管 目前许 多废 铝再 生企业 对废铝 原料 采取 了磁 选 、重力 分选 等预处 理 的方法剔 除部 分夹 杂元 素 ，但 预处 理 工艺过 程不仅 对设 备 的要求很 高 ，而且就 目前 国内外 的预处 理技术 效 果来看 ，对金 属夹 杂元 素 的分 离能力是 非常有 限的『５＿。由于废 铝原料 中的合金种类 繁 多 ，同时不可 避免地 混入 其他 金属元 素 与非金属 夹 杂 物 ，致使 废铝再 生铝 合金 中夹 杂元 素的含 量大都 超 出 国标 要 求 的范 围 ，特 别 是 Ｆｅ、ｓｉ等 具 有 较 高 的含 量 。 废 铝原 料 中的含Ｆｅ量 大都 在０．６％以上 ，有 的甚 至达 到
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｆｅ。Ｓｉ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ Ａ１ ｓｌａｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆｒｅｍ ｏｖｉｎｇ Ｆｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｆｒｏｍ ｗａｓｔｅ Ａ１ ｍｅｌｔｉｎｇ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆｆｌｕｘｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ
１％；Ｓｉ含量 也大都 在 １％以上 。 由于Ｆｅ、ｓｉ等夹 杂元 素 含量 的超 标容 易造成 材料 的塑性 、韧 性 以及 加工 性能 等 明显下 降 ，造 成铝合 金制 品 的性 能 无法满 足加 工 与 使 用要求 。因此 废铝再 生 的关键 环节 在于熔 炼过 程 的 夹 杂元素 排 除以及非 金属夹 杂 物 的分 离 ，使 熔体 的主 要合 金元 素及杂 质元 素含量 合乎 要求 ，以确 保制 品具 有优 良的品质 网。
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｆｌｕｘｉｎｇ—ａｇｅｎｔｓ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｂｏｒａｘ．ｓｕｌｐｈｕｒ ａｎｄ ＭｎＣ１，（ｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｗａｓ ２：１： １１，ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆｆｌｕｘｉｎｇ—ａｇｅｎｔｓ ａｄｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｍ ｅｌｔｉｎｇ ｗａｓ ａｂｏｕｔ １％ ．１．５％ ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ ３０ ｍｉｎ ｆｏｒ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｏｎ
ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｕｘｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ａｎｄ Ｆｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｏｆ Ａ１ ｓｌａｇ ｍｅｌｔｉｎｇ，ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｇｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔｓ Ｏｆ Ｆｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ—ｒｅｍｏｖｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｓｔｅ Ａ１ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ；Ｆｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ－ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ；ｆ ｌｕｘｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ
· ８０ ·
Ｊａｎ．２０１６ Ｖ０Ｉ＇６５ Ｎ０．１
熔剂法去 除废铝熔体 中铁 元素 的试验研究
孙德 勤 ，徐 越 ，戴国洪 ，勾淑苹
（１．常熟理工 学院化学与材料 工程 学院，江苏常熟 ２１５５００；２．中国矿 业大学材料 工程 学院，江 苏徐 州 ２２１１１６； ３．长春 设备 工 艺研 究所 ， 吉林 长 春 １３００１２）
摘要 ：针对回收铝原料中Ｆｅ、Ｓｉ等夹杂元素含量高的问题，开展了熔剂法去除废铝熔体ＯＯＦｅ￣素的工艺试验。熔剂 的组成为硼砂 、硫磺 和氯化锰 （质量 比２：１：１），加 入量 为１％～１．５％并维持 ３０ｍｉｎ左右 时间的条件 下 ，可 以达到较好
的 除 铁 效 果 。
关键 词 ：废铝再 生 ；除铁反应 ；熔剂法 ；工艺控制 中图分类 号 ：ＴＧ１４６．２ 文献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１００１—４９７７ （２０１６）０１—００８０—０４
铁 在 铝合金 （特别 是变 形铝合 金 ） 中一 直被 认 为 是一种 主要 的有害杂质 。随含铁 量增加 ，组 织 中会形 成 硬 度 很 高 的针 、片 状 脆 性 铁 相 ，如 ｄ．Ｆｅ：ＳｉＡｌ 或 ［３－ＦｅＳｉＡ１ 相 等 ，割 裂 了铝 合金 的基 体 ，降低 了强 度 、 塑性 、韧性等，并且使零件机械加工难度增加等『８＿。
废 旧再 生是发展绿 色生态 与循 环经济 的发展要求 。 利用 废 铝再 生 生产 高性 能 变形 铝 合 金或 铸造 铝 合 金 ， 提高 废铝再 生产 品的附加值 ，是 目前世 界各 国废 铝再 生行 业 的 目标 。 目前 废铝再 生加 工优 质铝 材 的典 型领 域 有 ： 利 用 回 收 废 旧 易 拉 罐 再 生 铝 锭 轧 制 罐 料 ［１Ｊ、用 废铝 电线 电缆 再生线 缆 铝锭Ｉ ２ｌ、用 废 门窗与结 构铝材再生 ６０６３合金型材 嘲等。预计￣１Ｊ２０３０年 ，世界再 生铝 产量将达 ：ｇ１］２ ２００￣２ ４００万ｔ，其 中 １５％￣２０％应 用 于高 端科技领域 。
Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔｓ ｏｆ Ｆｅ Ｅｌｅｍ ｅｎｔ Ｒｅｍ ｏｖｉｎｇ ｆｒＯｍ Ｗ ａｓｔｅ Ａｌ
Ｍｅｌｔｉｎｇ ｂｙ Ｍｅａｎｓ ｏｆ Ｆｌｕｘｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＳＵ Ｎ Ｄｅ—ｑｉｎ ，Ｘ Ｕ Ｙｕｅ ，ＤＡ Ｉ Ｇｕｏ—ｈｏｎｇ ， ＧＯＵ Ｓｈｕ—ｐｉｎｇｚ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌ＆ Ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｓｈｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈｕ ２１５５００，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭ ａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＭ ｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１ １ １６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｅｇｕｉｐｍｅｎｔ＆ｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２，Ｊｉｌｉｎ，Ｃｈｉｎａ）
尽管 目前许 多废 铝再 生企业 对废铝 原料 采取 了磁 选 、重力 分选 等预处 理 的方法剔 除部 分夹 杂元 素 ，但 预处 理 工艺过 程不仅 对设 备 的要求很 高 ，而且就 目前 国内外 的预处 理技术 效 果来看 ，对金 属夹 杂元 素 的分 离能力是 非常有 限的『５＿。由于废 铝原料 中的合金种类 繁 多 ，同时不可 避免地 混入 其他 金属元 素 与非金属 夹 杂 物 ，致使 废铝再 生铝 合金 中夹 杂元 素的含 量大都 超 出 国标 要 求 的范 围 ，特 别 是 Ｆｅ、ｓｉ等 具 有 较 高 的含 量 。 废 铝原 料 中的含Ｆｅ量 大都 在０．６％以上 ，有 的甚 至达 到
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｆｅ。Ｓｉ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ Ａ１ ｓｌａｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｏｆｒｅｍ ｏｖｉｎｇ Ｆｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｆｒｏｍ ｗａｓｔｅ Ａ１ ｍｅｌｔｉｎｇ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆｆｌｕｘｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ
１％；Ｓｉ含量 也大都 在 １％以上 。 由于Ｆｅ、ｓｉ等夹 杂元 素 含量 的超 标容 易造成 材料 的塑性 、韧 性 以及 加工 性能 等 明显下 降 ，造 成铝合 金制 品 的性 能 无法满 足加 工 与 使 用要求 。因此 废铝再 生 的关键 环节 在于熔 炼过 程 的 夹 杂元素 排 除以及非 金属夹 杂 物 的分 离 ，使 熔体 的主 要合 金元 素及杂 质元 素含量 合乎 要求 ，以确 保制 品具 有优 良的品质 网。
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｆｌｕｘｉｎｇ—ａｇｅｎｔｓ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｂｏｒａｘ．ｓｕｌｐｈｕｒ ａｎｄ ＭｎＣ１，（ｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｗａｓ ２：１： １１，ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆｆｌｕｘｉｎｇ—ａｇｅｎｔｓ ａｄｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｍ ｅｌｔｉｎｇ ｗａｓ ａｂｏｕｔ １％ ．１．５％ ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ ３０ ｍｉｎ ｆｏｒ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｏｎ
ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｕｘｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ａｎｄ Ｆｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｏｆ Ａ１ ｓｌａｇ ｍｅｌｔｉｎｇ，ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｇｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔｓ Ｏｆ Ｆｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ—ｒｅｍｏｖｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｓｔｅ Ａ１ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ；Ｆｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ－ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ；ｆ ｌｕｘｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ
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Ｊａｎ．２０１６ Ｖ０Ｉ＇６５ Ｎ０．１
熔剂法去 除废铝熔体 中铁 元素 的试验研究
孙德 勤 ，徐 越 ，戴国洪 ，勾淑苹
（１．常熟理工 学院化学与材料 工程 学院，江苏常熟 ２１５５００；２．中国矿 业大学材料 工程 学院，江 苏徐 州 ２２１１１６； ３．长春 设备 工 艺研 究所 ， 吉林 长 春 １３００１２）
摘要 ：针对回收铝原料中Ｆｅ、Ｓｉ等夹杂元素含量高的问题，开展了熔剂法去除废铝熔体ＯＯＦｅ￣素的工艺试验。熔剂 的组成为硼砂 、硫磺 和氯化锰 （质量 比２：１：１），加 入量 为１％～１．５％并维持 ３０ｍｉｎ左右 时间的条件 下 ，可 以达到较好
的 除 铁 效 果 。
关键 词 ：废铝再 生 ；除铁反应 ；熔剂法 ；工艺控制 中图分类 号 ：ＴＧ１４６．２ 文献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１００１—４９７７ （２０１６）０１—００８０—０４