降低鋁熔損的爐渣處理措施
瀏覽次數(shù)：1217 發(fā)布日期：2017年3月20日
在鋁合金熔煉過程中，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，回收渣中的鋁來降低熔損具有重要的意義。5t火焰反射爐熔煉鋁合金的實踐，介紹處理鋁爐渣來減少熔損的方法。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，但迄今為止都沒有從稀有金屬中擺脫出來，世界鈦的年產(chǎn)量僅有數(shù)萬噸。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、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)工藝開發(fā)、生產(chǎn)成本的降低、生產(chǎn)規(guī)模的擴大，21世紀(jì)將真正成為鈦的世紀(jì)。
減少鋁爐渣的措施
鋁合金熔煉過程中，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：對廢雜鋁分類、清洗，對比表面積大的細碎爐料用壓力機打包；扒渣前對渣處理；合理的爐子幾何尺寸及加料順序；嚴(yán)格控制熔煉溫度，防止過熱，火焰噴射應(yīng)有一定的角度，以便快速熔化，縮短熔煉時間；合適的熔劑量和精煉時間，攪拌要平穩(wěn)，不破壞熔體表面氧化膜，適時對鋁熔體覆蓋；
對爐渣的處理
扒渣前的處理：精煉后浮到熔體表面的渣，與熔體的浸潤性較好，濕潤角小于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。熔體溫度低時兩者的濕潤性更好，若此時扒渣，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性變小，使混在渣中的顆粒狀鋁滴脫離而出，回到熔體中。
出爐后的鋁渣處理：應(yīng)當(dāng)指出，經(jīng)過上述處理后扒出的渣仍混有鋁滴。在扒渣時，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回收的方法，簡易可行。目前，在鋁合金熔煉過程中熔損降到1.6%,有時可達到1.4%,如每年生產(chǎn)5000t鋁合金，可將原來因熔損而造成的經(jīng)濟損失減少40萬元，經(jīng)濟效益相當(dāng)可觀。一系列的改進，但它們均是間歇操作，小的改進并不能大幅度降低鈦的價格。因此應(yīng)開發(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)成本這一問題。為此，研究人員進行了大量的實驗和研究。當(dāng)前研究的重點有以下幾種方法：電化學(xué)還原法為了降低成本，人們對金屬鈦直接除氧進行了研究。國外有人用電化學(xué)的方法使鈦中固溶氧的濃度降低到檢出界限(500 ppm)以下。他們認為在電化學(xué)除氧的過程中，除氧劑鈣在電解氯化鈣熔鹽時產(chǎn)生，O2-在陽很以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)化實驗的流程是：首先將二氧化鈦粉末用澆注或壓力成形，燒結(jié)后作陰很，以石墨為陽很，以CaCl2為熔鹽，在石墨或鈦坩堝中進行電解。所加電壓2.8V～3.2V，低于CaCl2的分解電壓(3.2V～3.3V)。電解一定時間后，陰很由白色變?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，主要的原因是其價格低，并且對O2-具有一定的溶解度，使析出的鈦不易被氧化；另外， CaCl2無毒，對環(huán)境無污染。
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，所以制備過程可以簡化，而且產(chǎn)品質(zhì)量高；不會發(fā)生鈦的各價離子間的氧化還原反應(yīng)；陽很析出氣體為純氧氣(惰性陽很)或CO、CO2的混合氣體 (石墨陽很)，易于控制，無污染。
該法不僅促進了陰很附近的還原反應(yīng)，同時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，成為鈦提取工藝中引人注目的方法。根據(jù)2000年英國自然雜志發(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。
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