降低鋁熔損的爐渣處理方法化?

　　在鋁合金熔煉過(guò)程中，由于鋁氧化以及鋁與爐壁、精煉劑相互作用而造成不可回收的金屬損失叫燒損。燒損和渣中所含的金屬總稱為熔損。采用火焰反射爐熔煉鋁合金，由于爐料不同，渣量為爐料量的2%～5%,而渣中的含鋁量為渣量的40-60%左右。因此，正確的處理鋁爐渣，回收渣中的鋁來(lái)降低熔損具有重要的意義。5t火焰反射爐熔煉鋁合金的實(shí)踐，介紹處理鋁爐渣來(lái)減少熔損的方法。

　　1減少鋁爐渣的措施：鋁合金熔煉過(guò)程中，隨著渣量增加，鋁的熔損也增多，而渣量的多少與熔煉溫度、爐料狀態(tài)、生產(chǎn)工藝等因素有關(guān)。從以下幾方面減少渣量：
　　(1)合理的爐子幾何尺寸及加料順序；
　　(2)嚴(yán)格控制熔煉溫度，防止過(guò)熱，火焰噴射應(yīng)有一定的角度，以便快速熔化，縮短熔煉時(shí)間；
　　(3)合適的熔劑量和精煉時(shí)間，攪拌要平穩(wěn)，不破壞熔體表面氧化膜，適時(shí)對(duì)鋁熔體覆蓋；
　　(4)對(duì)廢雜鋁分類、清洗，對(duì)比表面積大的細(xì)碎爐料用壓力機(jī)打包；
　　(5)扒渣前對(duì)渣處理；

　　2對(duì)爐渣的處理
　　(1)扒渣前的處理：精煉后浮到熔體表面的渣，與熔體的浸潤(rùn)性較好，濕潤(rùn)角小于90o,渣中混有相當(dāng)數(shù)量的熔體，這一部分熔體呈顆粒狀分散在渣中，與渣粘附在一起。熔體溫度低時(shí)兩者的濕潤(rùn)性更好，若此時(shí)扒渣，隨渣帶出的熔體重量約是渣重量的60%。將爐渣量1‰～2‰的造渣劑均勻地撒地熔體表面，來(lái)減少渣中的含鋁量。造渣劑與鋁液的反應(yīng)如下：Na2SiF6→2NaF SiF4；2NaF Al2O3→NaAlO2 NaAlOF2；4NaF 2Al2O3→3NaAlO2 NaAlF4；6NaF Al2O3→2AlF3 3Na2O反應(yīng)物AlF3與鋁、氧發(fā)生放熱反應(yīng)，所釋放的熱量，使粘性熔渣成為松散粉末狀的干性渣。這樣，鋁熔體與渣中氧化物的濕潤(rùn)性變小，使混在渣中的顆粒狀鋁滴脫離而出，回到熔體中。
　　(2)出爐后的鋁渣處理：應(yīng)當(dāng)指出，經(jīng)過(guò)上述處理后扒出的渣仍混有鋁滴。在扒渣時(shí)，首先將其扒入帶有孔眼的鐵箱內(nèi)，使一部分粘附在渣上的鋁熔體可滲漏出。扒渣完畢后，再將渣倒入準(zhǔn)備好的坑內(nèi)(經(jīng)特殊處理)，向渣中撒一些造渣劑，同時(shí)攪拌，使渣與造渣劑混勻，5～10min后從坑內(nèi)將渣扒出。依靠造渣劑的快速升溫作用使渣溫達(dá)到950℃左右，渣中鋁滴周圍的氧化膜破裂，而鋁滴借助自身重力逐漸匯集落到坑底。經(jīng)過(guò)二次處理的渣就只含有較少量的鋁粒了，將冷卻后的渣存放在一定地方，從中揀選其中的鋁粒。采用上述處理鋁爐渣來(lái)回收的方法，簡(jiǎn)易可行。目前，在鋁合金熔煉過(guò)程中熔損降到1.6%,有時(shí)可達(dá)到1.4%,如每年生產(chǎn)5000t鋁合金，可將原來(lái)因熔損而造成的經(jīng)濟(jì)損失減少40萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。一系列的改進(jìn)，但它們均是間歇操作，小的改進(jìn)并不能大幅度降低鈦的價(jià)格。因此應(yīng)開(kāi)發(fā)新的、低成本的連續(xù)化工藝才能從根本上解決高生產(chǎn)成本這一問(wèn)題。為此，研究人員進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和研究。當(dāng)前研究的重點(diǎn)有以下幾種方法：電化學(xué)還原法為了降低成本，人們對(duì)金屬鈦直接除氧進(jìn)行了研究。國(guó)外有人用電化學(xué)的方法使鈦中固溶氧的濃度降低到檢出界限(500 ppm)以下。他們認(rèn)為在電化學(xué)除氧的過(guò)程中，除氧劑鈣在電解氯化鈣熔鹽時(shí)產(chǎn)生，O2-在陽(yáng)極以CO2或CO的形式析出。這種新型高純化方法，不僅用于鈦的脫氧，而且適用于釔、釹等稀土金屬，并且可使氧含量降低到10ppm。

　　電化學(xué)的方法的工業(yè)化實(shí)驗(yàn)的流程是：首先將二氧化鈦粉末用澆注或壓力成形，燒結(jié)后作陰極，以石墨為陽(yáng)極，以CaCl2為熔鹽，在石墨或鈦坩堝中進(jìn)行電解。所加電壓2.8V～3.2V，低于CaCl2的分解電壓(3.2V～3.3V)。電解一定時(shí)間后，陰極由白色變?yōu)榛疑�，在SEM下觀察，0.25μm的TiO2轉(zhuǎn)變?yōu)?2μm的海綿鈦。以氯化鈣為熔鹽，最主要的原因是其價(jià)格低，并且對(duì)O2-具有一定的溶解度，使析出的鈦不易被氧化；另外，CaCl2無(wú)毒，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

　　與TiCl4熔鹽電解相比，此方法所用原料是氧化物而不是易揮發(fā)的氯化物，所以制備過(guò)程可以簡(jiǎn)化，而且產(chǎn)品質(zhì)量高；不會(huì)發(fā)生鈦的各價(jià)離子間的氧化還原反應(yīng)；陽(yáng)極析出氣體為純氧氣(惰性陽(yáng)極)或CO、CO2的混合氣體(石墨陽(yáng)極)，易于控制，無(wú)污染。

　　該法不僅促進(jìn)了陰極附近的還原反應(yīng)，同時(shí)使還原得到的鈦脫氧。這種方法將氧化物的直接電解還原和電化學(xué)脫氧法相結(jié)合，是制備鈦的一種新型方法，成為鈦提取工藝中最引人注目的方法。根據(jù)2000年英國(guó)自然雜志發(fā)表論文的數(shù)據(jù)估算，采用該方法，每噸海綿鈦降低生產(chǎn)成本13000美元左右，目前全球五六萬(wàn)噸的總產(chǎn)量如果改由該電化學(xué)方法生產(chǎn)，每年將節(jié)省7.7億美元的生產(chǎn)成本。

　　Armstrong法Amstrong等對(duì)Hunter法進(jìn)行改進(jìn)，使之成為連續(xù)化生產(chǎn)工藝。其流程是：首先將TiCl4氣體注入過(guò)量熔融的鈉中，過(guò)量的鈉起冷卻還原產(chǎn)物并攜帶產(chǎn)物進(jìn)入分離工序的作用。除去鈉和鹽即可得到產(chǎn)品鈦粉。產(chǎn)品中氧含量最低為0.2%，達(dá)到二級(jí)鈦的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)工藝略加改進(jìn)，可生產(chǎn)VTi、AlTi合金。與Hunter法相比，該方法的具有連續(xù)化生產(chǎn)、投資少、產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣、副產(chǎn)物分解為鈉和氯氣可循環(huán)利用的優(yōu)點(diǎn)。

　　該方法已經(jīng)接近了工業(yè)化生產(chǎn)，但仍然存在幾個(gè)問(wèn)題，如怎樣進(jìn)一步降低氧含量，產(chǎn)品成本如何等。

　　TiCl4電解還原法從電解工藝過(guò)程角度看，采用TiCl4電解法比Kroll法和Hunter法均具有優(yōu)越性。因此，從Kroll開(kāi)發(fā)熱還原法當(dāng)初就有將鈦的冶煉過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊夥ǖ南敕ā?BR>
　　TiCl4電解還原法是惟一一種曾經(jīng)被認(rèn)為是可能取代Kroll工藝的方法，美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本、法國(guó)、意大利、中國(guó)等都對(duì)其進(jìn)行了長(zhǎng)期和深入的研究。采用TiCl4電解還原法在技術(shù)上首先需要將TiCl4轉(zhuǎn)變位鈦的低價(jià)氯化物且使之溶解于熔體中，同時(shí)，必須將陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)隔開(kāi)和使電解槽密封。

　　意大利有人一直致力于TiCl4電解法的研究，他們通過(guò)對(duì)氯化法電解數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度在900℃以上，電解液中不存在Ti2＋或Ti3＋，只有Ti4＋和Ti。以此為依據(jù)所建立的電解工藝為：TiCl4氣體注入多層電解質(zhì)中并被吸收。這個(gè)多相層由鉀、鈣、鈦、氯、氟的離子以及鉀、鈣等組成，并且把鈦陰極以及石墨陽(yáng)極分開(kāi)。在最低層生成的液體鈦沉到熔池底部至帶有水冷的銅坩堝中，形成鑄錠。但是該方法得到的鈦的純度不高，效率低。

　　展望具有優(yōu)越性能且資源豐富的鈦從20世紀(jì)后半葉起作為理想材料受到關(guān)注，但迄今為止都沒(méi)有從稀有金屬中擺脫出來(lái)，世界鈦的年產(chǎn)量?jī)H有數(shù)萬(wàn)噸。由于Kroll法是以金屬鎂還原四氯化鈦得到海綿狀金屬鈦，再加上流程長(zhǎng)、工序多等因素的迭加，導(dǎo)致海綿鈦成本居高不下，影響了鈦在各行業(yè)的應(yīng)用，使其在許多應(yīng)用領(lǐng)域中尚未推廣使用。但是，我們相信，隨著科技的發(fā)展，金屬鈦新的生產(chǎn)工藝開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)成本的降低、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，21世紀(jì)將真正成為鈦的世紀(jì)。

　　入到工件表層，形成冶金型牢固結(jié)合的沉積層。主機(jī)電源放電周期為10-3~10-1秒，高頻率的放電和電極棒(焊條)在工件表面的高速旋轉(zhuǎn)掃描，可實(shí)現(xiàn)大面積高效率的沉積涂層。

　　為什么能實(shí)現(xiàn)“冷焊”(熱輸入低)？
　　這是因?yàn)榉烹姇r(shí)間(Pt)比放電間隔時(shí)間(It)短，放電間隔期間熱量迅速擴(kuò)散到工件的其他部分，因此熱量不會(huì)集中在工件的處理部分，實(shí)現(xiàn)真正意義的冷焊

　　為什么結(jié)合強(qiáng)度高？
　　電極棒(焊條)瞬間被電弧離子化并轉(zhuǎn)移到與其接觸的工件上面，同時(shí)出與等離子電弧的高溫(8000-10000℃)在工件表層下形成如盤跟錯(cuò)節(jié)般的堅(jiān)固擴(kuò)散層，因此結(jié)合強(qiáng)度高不會(huì)脫落。

　　精密模具修補(bǔ)冷焊機(jī)設(shè)備特點(diǎn)：
　　¤設(shè)備先進(jìn)可靠，德國(guó)本土技術(shù)，國(guó)際水準(zhǔn)大功率氬氣保護(hù)，可長(zhǎng)時(shí)間工作。
　　¤旋轉(zhuǎn)式自損電極，沉積、堆焊效率高，冶金結(jié)合、涂層質(zhì)密。
　　¤一機(jī)多用，可進(jìn)行堆焊沉積、表面強(qiáng)化等功能。通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備的放電電壓，和放電頻率，可獲得須求的堆焊或強(qiáng)化涂層的厚度和光潔度。
　　¤操作簡(jiǎn)單、低熱輸入，模具修補(bǔ)時(shí)無(wú)須預(yù)熱，堆焊的瞬間過(guò)程中無(wú)熱輸入，因而模具不變形、不退火、咬邊和殘余應(yīng)力，不改變模具或產(chǎn)品金屬組織狀態(tài)。
　　¤電極來(lái)源廣，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
　　¤適用基材廣，包括低碳鋼、中碳鋼、模具鋼、不銹鋼、工具鋼、鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁、鋁合金、銅合金、鎳合金、碳鎢合金等，以及所有可以導(dǎo)電的導(dǎo)電體。
　　¤環(huán)保性，工作過(guò)程中無(wú)任何污染。
　　¤經(jīng)濟(jì)性，可現(xiàn)場(chǎng)在線修復(fù)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用。¤修復(fù)精度高，涂層厚度從幾微米到幾毫米，只須打磨、拋光。也可進(jìn)行車、銑、刨、磨等各類機(jī)械加工，以及電鍍等后期加工。