探讨铝合金绿色熔炼技术的紧迫性
作者:2015/12/25 7:25:08

近年来中国铝加工业迅猛发展,铝材制品在国民经济应用领域更加广泛,我国现有原铝产量已居世界***位,然而,随着共有一个地球的环保意识的提高,铝合金熔炼炉对铝合金熔炼过程中所存在的污染问题,提出更高的要求,对此引起了铝冶金工作者的重视。因此,探讨发展铝合金绿色熔炼技术具有紧迫性和时代感。

  众所周知,铝熔体在高温下,不但要和炉气相接触产生吸气及氧化等问题,而且不可避免地同炉衬材料相接触并发生物理化学反应,使熔体遭受杂质的污染,溶解有气体和非金属夹杂物粒子,这就是造成铸锭气孔,疏松、夹杂等具有遗传性的冶金缺隙的主要根源。所以在金属熔炼过程中,设法防止和排除金属中的气相和非金属夹杂,是铝合金熔炼中净化处理的重要目标。

  目前铝合金精炼技术主要以炉内熔剂喷***炼和炉外泡沫陶瓷过滤为主。铝熔体熔剂净化过程产生含Cl、F等***的白色***,对大气、***和设备都存在着严重危害。尤其是熔剂精炼产生的含Cl.F等***炉渣,对环境的污染更加严重,雨淋后可造成周围的作物和花、草、树木枯死,污染空气与水资源。据不完全统计,铝合金熔剂***每年销售量在3万吨/年以上,废弃渣达60万吨/年以上,其对环境的危害不容忽视。尽管熔剂净化处理曾经发展过***熔剂,其组成主要由***等氧化剂和碳组成,在高温下发产化学反应生成N2、CO2气体起一定的精炼作用,但由于对铝熔体又造成二次污染,无法达到净化指标而停滞,且增加废弃的炉渣量。

  因此,探讨铝合金绿色熔炼的技术途径,解决熔炼过程中的环保问题具有十分重要意义。

  本文主要介绍无Cl.F污染源的铝熔体透气砖精炼净化技术和工艺装备、实际应用效果、社会经济效益分析,以期推动铝合金绿色熔炼技术的发展。

  1、透气砖材质和结构的优化

  选用碳化硅与氮化硅烧结体作为基体,添加适当的添加剂,研制透气砖。透气砖平均孔隙直径小于1μm,孔隙率大于35%,以保证透气性良好且铝合金液不能进入透气砖内。

  将一定比例的SiC、添加剂、气孔剂混合,球磨,保压成型, 充分干燥后在100吨压力氮化炉内焙烧,随炉冷却后转入常规氮化炉二次烧结获得透气芯。由透气芯、集气室 、底座砖、集气管、刚玉保护壳组成透气塞。

  通过水模似试验研究流体在透气塞内的动力学特性,优化透气塞的结构。首先,设计制造了1000×2000的水模似池进行模似搅拌试验。采用红色细塑料米作为假设熔质颗粒,应用PLC控制各个透气塞的进气压力和流量变化来进行造浪混合,再用520万像素数码连续快速拍摄,进行计算机成像状态分析,寻找***佳的造浪工艺参数。通过模拟图象分析,证实可获得良好的搅拌均匀效果。脉冲产生的小气泡细小而弥散,对铝熔体中及吸附弥散在熔体中的杂质相的***几率更高,能显着提高净化效果。

  2、熔铝炉内应用透气砖的生产实践

  根据水模拟试验结果,熔铝炉床上透气砖采用“梅花桩”布置,每个透气砖底部均有三个进气孔,分别供给三个不同压力、流量的惰性气体:基气,保证少量连续供气背压,防止脉冲供气间隔瞬间,可能引起的瞬时负压。也防止停炉时灰份堵塞透气眼;净化气,即在基气保持稳定的前提下,脉冲式供给惰性气体,产生微小气泡,实现小气泡浮选净化为目的;合金化气,即大流量,大压力分组供气来实现.

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