鋁合金熔煉過程中燒損控制及爐渣處理

鋁合金熔煉過程中燒損控制及爐渣處理鋁合金熔煉過程中燒損控制及爐渣處理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。首先減少鋁爐渣的措施: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：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；引言近年來我國鋁工業(yè)發(fā)展迅速，原鋁產(chǎn)量和消耗量已穩(wěn)居世界第一位，然而，鋁工業(yè)又是典型的高能耗產(chǎn)業(yè)，且國內(nèi)大部分的鋁加工企業(yè)的綜合成材鋁約在70%左右，與國際水平先進水平差距很大，如何節(jié)約能耗，降低成本顯得格外重要。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，正確的處理鋁渣，具有非常重要的意義。我國每年產(chǎn)生的鋁渣量和從鋁渣中回收的金屬量，目前還沒有這方面準(zhǔn)確資料。從日本1994年資料統(tǒng)計:所有鋁加工行業(yè)造渣量307Kt，回收金屬量88Kt，灰渣量219Kt，可見從鋁渣中回收率是很可觀的。同時，回收金屬后的渣灰又可用于鋼鐵造渣劑、電解鋁槽的覆蓋劑、水泥行業(yè)、研磨料、肥料及印刷等行業(yè)，也為鋁加工企業(yè)帶來不小的經(jīng)濟效益。1鋁渣的組成性質(zhì)及其處理措施鋁渣的主要成分就是氧化鋁和一些非金屬夾雜，鋁渣通過扒渣工藝從爐內(nèi)扒的同時會有夾雜的金屬鋁被帶出。1.1鋁渣基本組成及性質(zhì)基本組成:金屬鋁（占渣量的40-60%），Al2O3，F(xiàn)e/Si/Mg的氧化物及K/Na/Ca/Mg等的氯化物等；基本性質(zhì):鋁渣的溫度較高，遇空氣可發(fā)生氧化反應(yīng)，在鋁渣冷卻的過程中，會造成大量的金屬因為氧化燒損而損耗，同時鋁渣對接觸物腐蝕性強（吸入危害健康）。1.2減少鋁爐渣的措施鋁合金熔煉過程中，隨著渣量增加，鋁熔損及扒渣時帶出的金屬鋁也會增多，我們進行鋁爐渣處理的目的不是造出大量的鋁渣進行回收處理，而是在保證鋁液品質(zhì)的前提下減少鋁渣量，因此如何采取措施減少鋁渣量也是至關(guān)重要的。渣量多少與熔煉溫度、爐料狀態(tài)、生產(chǎn)工藝等因素有關(guān)。正常生產(chǎn)中可從以下幾方面減少渣量:？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。？扒渣前對渣進行處理。如使用造渣劑使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。？合理掌握扒渣時機。熔體溫度低時渣與熔體的浸潤性較好，渣中混有相當(dāng)數(shù)量的熔體，若此時扒渣，隨渣帶出的熔體重量約是渣重量的60%。?使用專業(yè)的扒渣工具及工藝。2鋁渣回收處理技術(shù)我國的鋁渣回收處理技術(shù)工藝起步較晚，設(shè)備和工藝較為落后，很多企業(yè)僅僅采用手工分揀冷卻后直接低價外賣，不但工作勞動強度大，污染嚴(yán)重，回收率低浪費大，且對工人的健康造成很多傷害。國外鋁渣處理技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展和完善，已形成了比較有代表性的技術(shù)設(shè)備。2.1MRM方法日本企業(yè)多數(shù)采用MRM方法處理鋁渣。該工藝是把熱鋁渣直接送入帶有攪拌裝置的設(shè)備中，使鋁液沉積于設(shè)備底部，這時要加入能產(chǎn)生放熱反應(yīng)的熔劑，使渣保持所需溫度。剩下的鋁渣還可進一步進行篩選、粉碎、熔化回收鋁，為二次回收處理。2.2IGDC方法從熔爐中取出熱鋁渣，放入冷卻渣盤內(nèi)，通入氮氣防止金屬氧化。特點是氧化損耗少，操作環(huán)境好。缺點是渣量多時要使用多臺設(shè)備。金屬回收后的廢渣可進行二次回收°IGDC方法總金屬回收率相比MRM方法稍低。2.3AROS方法將冷卻、破碎、篩選組合在一起，在低氧化氣氛中處理輸送渣部分要密封。滾筒中氧與熱渣中的金屬反應(yīng)將氧消耗掉后，就能維持低氧狀態(tài)。設(shè)備緊湊、適合處理渣量較少的情況。2.4SPM法是在熱鋁渣的上部施加壓力的方法。鋁的回收率在30%~50%，與MRM方法相比稍低些。此方法優(yōu)點是操作環(huán)境好，回收鋁后的渣餅通過破碎后作為鋼鐵用造渣劑。3國內(nèi)代表性處理設(shè)備介紹國內(nèi)近些年也很多先進的工藝設(shè)備得以應(yīng)用，較具代表性的有如下兩種:3.1壓渣機壓渣機是一種IGDC技術(shù)改進的熱渣處理設(shè)備，其設(shè)計理念就是快速冷卻，從而減少金屬損耗，增加金屬回收量。3.1.1工作原理:就是將熱的鋁渣進行強制冷卻和隔離空氣。通過將剛扒出的鋁渣扒入專用壓渣箱內(nèi)，及時壓制并強冷，加快渣中鋁液的凝固速度，同時阻止渣在熱空氣中繼續(xù)氧化，利用液體的收壓流動，部分鋁水會流入下層渣箱，殘余渣中的金屬回收率仍然較高，但需額外設(shè)備進行后續(xù)處理。3.1.2設(shè)備特點設(shè)計緊湊、占地面積小、環(huán)境灰塵少、處理時間短、沒有易耗品，操作和維護的成本都很低。3.2熱渣處理回收裝置熱渣處理回收裝置是一種在MRM技術(shù)改進的設(shè)備，其設(shè)計理念就是增加了冷卻、破碎、篩分組合，方便用戶最大限度的回收和處理鋁渣。3.2.1工作原理:該線由鋁液回收機和冷卻破碎機組合而成，通過對熱態(tài)鋁渣進行碾壓、攪拌來分離出液態(tài)鋁液，再對分離完鋁液后的灰渣進行冷卻、破碎、篩分，從而得到3種粒度的固體物質(zhì)。3.2.2設(shè)備特點通過該線的處理，共可得到4種回收物。鋁液-凝固后可作大塊一般也可直接回爐（若是電解鋁，當(dāng)電解質(zhì)含量高為原材料直接回爐重熔；時，可稍作分揀后回爐）；中塊-作為攪拌時的降溫添加料循環(huán)使用;細灰-可售出他用（作為一種可再生的資源繼續(xù)利用，已經(jīng)在回收鋁、生產(chǎn)硫酸鋁、棕剛玉、合成聚合氯化鋁、合成油墨用氧化鋁以及路用材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用）。3.3設(shè)備投用的經(jīng)濟效益某鋁加工企業(yè)熔鑄車間實際應(yīng)用熱渣處理回收裝置所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益進行分析：3.3.1年投料量1900，00噸，按出渣率2.5%，渣中含鋁量42%、設(shè)備回收率80%計算，月出渣量約為395噸，月回收的鋁量約為190噸。3.3.2按現(xiàn)行鋁價及鋁渣的價格換算，其價值與單純賣渣產(chǎn)生的經(jīng)濟價值差約在40~70萬元左右，除去設(shè)備的折舊，耗材，人工，能耗等約5萬元的成本，設(shè)備的投入回收期在3?6個月。3.3.3使用鋁渣處理設(shè)備，還可大幅降低勞動強度，灰渣分離后均可回爐或售出，避免了排放污染，社會效益顯著。4結(jié)語隨著全球性能源匱乏及環(huán)境污染問題的凸顯，以及鋁加工行業(yè)日益激烈的競爭格局的形成，今后鋁加工行業(yè)必然向著降低能耗，減少排放方向發(fā)展，相信鋁渣的回收處理會顯得更加重要。另外: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。將爐渣量1%廣2%。的造渣劑均勻地撒地熔體表面，來體重量約是渣重量的60%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，使粘性容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容體可滲漏出。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