廢鋁易拉罐再生利用的研究

廢鋁易拉罐再生利用的研究

在鋁行業(yè)，易拉罐的回收和再利用占有重要地位。隨著輕量化、薄壁化趨勢(shì)的發(fā)展,冶金缺陷的影響將更為突出。因此,提高鋁材的冶金質(zhì)量是極為重要的方面。本文以廢鋁易拉罐為研究對(duì)象,重點(diǎn)考察了熔劑配比、熔劑加入量和熔煉溫度對(duì)凈化效果的影響,確定出最優(yōu)的工藝參數(shù)。1試驗(yàn)條件和檢測(cè)方法1.1輔助養(yǎng)殖劑試驗(yàn)原材料為回收的廢鋁易拉罐,因其比表面積大,內(nèi)外表面油水污染較嚴(yán)重,有必要在熔化前對(duì)其進(jìn)行預(yù)先處理。輔助無毒精煉劑由硝酸鈉、石墨粉、冰晶石、氟硅酸鈉、氯化鈉、六氯乙烷等組成。每次試驗(yàn)加入量為總爐料重量的1%。熔煉設(shè)備為5kW坩堝電阻爐及容量為5kg的石墨坩堝。1.2回收率的測(cè)定廢鋁易拉罐回收率測(cè)定:回收鋁重(總的回收鋁重減去熔煉時(shí)投入的合金鋁錠的重量)與投料重(熔煉時(shí)投入的廢鋁餅的重量)的百分比稱為回收率。含雜量測(cè)定:用熔劑沖洗法測(cè)定。金相觀察和拍照在XJG-05型金相顯微鏡下進(jìn)行。力學(xué)性能試驗(yàn)在SANS微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。2測(cè)試方法2.1提高熔劑的吸附能力試驗(yàn)的熔劑由KCl、NaCl和若干氟鹽等組成。KCl、NaCl的作用,是利用其熔點(diǎn)低,密度(熔煉溫度下密度分別只有1.55g/cm3和1.50g/cm3)明顯小于鋁熔體的特點(diǎn),將它作為基體熔劑,在熔煉溫度下能很好地鋪展在鋁熔體表面,破碎和吸附熔體表面的氧化物,是覆蓋劑的主要成分。冰晶石的作用是:增加熔劑的吸附能力,隨冰晶石含量的增加,氧化鋁在熔劑中的溶解度也隨之增加。在溫度較高時(shí),冰晶石溶解氧化鋁的能力較大,更易于與鋁液分離。在吸附、溶解Al2O3的同時(shí)還可適當(dāng)提高混合熔鹽的熔點(diǎn),以增大凈化效果。光鹵石(MgCl2·KCl)由于其晶體結(jié)構(gòu)與MgO相同,可以吸附MgO。加入CaCl2有利于熔劑熔點(diǎn)的降低和流動(dòng)性的提高,且有輔助除雜氣作用,凈化效果好。CaF2能夠增加熔融熔劑的流動(dòng)性,而且還能有效地去除熔體表面的氧化膜,提高除氣效果,增大混合熔鹽的表面張力,使已吸附氧化物的熔鹽球狀化,便于與熔體分離,減少固溶渣夾裹鋁而造成的損耗。熔劑的制備方法如下。(1)配比熔劑配比見表1。(2)配料本實(shí)驗(yàn)熔劑采用混合法制備。首先進(jìn)行脫水。大多數(shù)氯鹽或氟鹽都有吸附水或含有結(jié)晶水,因此配料之前應(yīng)進(jìn)行脫水處理。一般氯鹽或氟鹽在250～300℃下烘烤4～6h,NaCl和KCl在400～500℃下烘烤4～6h。然后混合。烘干后的熔鹽碾碎過篩,初混后用球磨機(jī)球磨5h,保證熔鹽混合均勻并粒度合適。2.2脫漆、制胚、罐(1)前期處理首先,將罐蓋罐身人工分開并分別進(jìn)行處理;然后將罐身剪碎成2～3cm2的碎片,方便進(jìn)行下一步的脫漆處理;用清潔劑清洗碎片除去表面的油漬;最后用烘干爐烘干。(2)脫漆處理將處理好的鋁碎片放入30kg坩堝爐內(nèi)進(jìn)行熱除漆,除漆溫度為500～540℃,處理時(shí)間為30min,除漆過程中不停攪動(dòng)鋁碎料,使附著在碎片上的碳粒與基體脫離,除漆結(jié)束后得到干凈的易拉罐碎料。(3)制胚處理脫漆之后將廢鋁易拉罐按罐身罐蓋分開制胚。制胚過程:使用自制模具在液壓機(jī)下將脫漆后的廢鋁易拉罐材料壓制成2～3cm高、直徑10cm左右的圓柱體。制胚主要是為了減少在熔煉過程中廢鋁易拉罐材料與空氣的接觸面積,進(jìn)而減少?gòu)U鋁易拉罐材料的燒損。2.3鋁液溫度對(duì)易拉罐鋁渣的影響(1)先將坩堝爐、澆勺、撇渣勺、鐘罩、澆注試樣的模具進(jìn)行清理后預(yù)熱,預(yù)熱到200℃左右后刷上涂料,然后烘干。(2)根據(jù)易拉罐用鋁的成分要求,熔煉時(shí)先加入1.5kg的合金鋁錠,將其加熱并完全熔化,然后逐步加入純鋁125g、罐蓋121g、罐身400g,總質(zhì)量為2.146kg。(3)鋁液溫度達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)的精煉溫度時(shí),加入已配好的熔劑,并不斷攪拌,當(dāng)浮渣呈細(xì)粉狀時(shí)扒渣。(4)扒渣后加入輔助精煉劑,當(dāng)不冒氣泡以及夾雜物上浮時(shí),迅速扒渣。(5)澆注金屬型試樣和鋁錠。3結(jié)果3.1熔劑加入量的影響試驗(yàn)選用4個(gè)3水平因子的L9(34)正交表進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。熔劑配方(A):配方(1)(A1)、配方(2)(A2)、配方(3)(A3)。熔煉溫度(B):由于3004鋁錳合金粘度大,流動(dòng)性不好,所以熔煉溫度不宜過低,否則不利于熔劑排雜和氣泡上浮;同時(shí)也不宜過高,以免增加氧化和燒損。選擇溫度:720℃(B1)、740℃(B2)、760℃(B3)。熔劑加入量(C):加入量選擇1%(C1)、2%(C2)、4%(C3)。正交試驗(yàn)結(jié)果見表2。由極差分析可知:回收率rⅠ各因素的重要次序?yàn)镃-A-B,其最佳組合為A3B1C3;含雜量rⅡ各因素的重要次序?yàn)锳-C-B,其最佳組合為A3B3C3。綜合考慮后最優(yōu)組合為A3B1C3。通過比較R1、R2、R3值可見,A、C對(duì)回收率rⅠ和含雜量rⅡ的影響比較顯著,B對(duì)其影響很小。在回收率rⅠ和含雜量rⅡ的極差分析中可以看出,B與誤差因素D比較,都有R誤差>RB,即誤差因素對(duì)于rⅠ和rⅡ的影響都要大于熔煉溫度對(duì)它們的影響,因此無法判斷熔煉溫度對(duì)回收率和含雜量有沒有影響。下面進(jìn)行補(bǔ)充試驗(yàn)。3.2試驗(yàn)結(jié)果分析在補(bǔ)充試驗(yàn)中,將固定熔劑配方A3和熔劑加入量C3兩個(gè)參數(shù)不變,再選B2、B3兩個(gè)水平的熔煉溫度進(jìn)行試驗(yàn)。補(bǔ)充試驗(yàn)結(jié)果見表3。由以上的結(jié)果可知,熔煉溫度對(duì)rⅠ和rⅡ的影響確實(shí)不大,但也不是沒有影響,其中A3B2C3組合最優(yōu),A3B3C3組合相對(duì)最差,A3B1C3與A3B2C3影響效果相近。這就說明了熔煉溫度在B1(720℃)與B2(740℃)之間時(shí),對(duì)試驗(yàn)結(jié)果幾乎沒有影響,但是當(dāng)熔煉溫度比較高時(shí)就會(huì)有比較明顯的不良影響。因?yàn)槿蹮挏囟葹?60℃左右時(shí),加劇了鋁液的氧化燒損,從而導(dǎo)致了回收率降低而含雜量增加。3.3含雜量較小由表4可以看出,熔劑(3)的凈化效果最好,不僅含雜量低,其抗拉強(qiáng)度都很高,伸長(zhǎng)率適中。熔劑(1)雖然伸長(zhǎng)率很高,但因其含雜量高,所以抗拉強(qiáng)度都很低。