一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法

一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法
【專利摘要】一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法，本發明涉及鎂合金廢屑的回收利用方法，具體涉及利用含鋁的鎂合金廢屑制備鋁鎂中間合金的方法，它要解決含鋁的鎂合金在生產加工過程中產生的廢屑回收利用率低的問題。鎂合金廢屑回收方法：一、鎂合金廢屑熱壓成鎂件；二、熔化鋁錠條；三、向鋁液中鐘罩壓入部分的鎂件進行熔煉；四、再加入剩余的鎂件，熔煉得到鋁鎂液；五、加入熔煉劑對熔體進行精煉；六、除氣后撇渣，澆鑄成錠得到鋁鎂中間合金。本發明鎂合金廢屑的回收利用過程不需要保護氣氛，鎂合金在高溫下氧化燒損減少，生產工藝簡單，采用鎂合金廢屑降低生產成本，并可使鎂元素的回收利用率達到90％以上。
【專利說明】一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鎂合金廢屑的回收利用方法，具體涉及利用含鋁的鎂合金廢屑制備鋁鎂中間合金的方法。
【背景技術】
[0002]鎂合金具有密度低、比強度和比剛度高、熱傳導性能好、阻尼減振降噪性佳、液態成型性能優越、機 械加工性能優良、電磁屏蔽能力強等優點，表現出極其重要的使用價值和廣闊的應用前景，適合于汽車、摩托車、計算機、通訊、儀器儀表、家電、輕工、軍事等行業。
[0003]鎂合金按成形工藝分為鑄造鎂合金和變形鎂合金，變形鎂合金以AZ31鎂合金為代表，具有良好的延展性和中等高強度，且價格便宜，是目前商業化應用最普遍的變形鎂合金；鑄造鎂合金以AZ91鎂合金為代表，具有較高的強度和優異的鑄造性能。但是鎂合金在生產加工過程中使用率不高，例如AZ91鎂合金采用壓力鑄造工藝生產，從生產原料到成品的材料利用率不足50%，產生大量的廢料，如何回收利用這些廢料受到人們廣泛的重視。
[0004]目前鎂合金廢料可通過固相再生和液相再生進行回收。固相再生是基于熱壓或熱擠工藝直接成形，這種方法較新，技術不成熟，處于實驗室研究階段。液相再生包括蒸餾法、坩堝爐法、鹽浴槽法、雙爐法、無熔劑吹氬過濾精練法和隔室氣體吹泡法，蒸餾法是基于各元素蒸氣壓不同的原理進行真空提純，適合于純鎂，所用的設備成本較高，操作復雜，能耗大；坩堝爐法采用熔劑保護直接加熱鎂合金廢料，熔劑易殘留在金屬液中，產生內部熔劑夾雜，降低產品質量，在熔煉過程中會放出有害的Cl2或HCl氣體；鹽浴槽法和雙爐法可將鎂合金液逐步凈化或將熔化爐和澆鑄爐分開，熔煉時采用SF6氣氛進行保護，是目前鎂合金廢料回收利用的主要方法；無熔劑吹氬過濾精練法和隔室氣體吹泡法基于對熔融的鎂合金液攪拌的同時，在熔池底部吹入氬氣，產生細小氣泡對熔體起攪拌作用，促進雜質分離，工藝操作時間較長，成本較高，較少應用于工業生產中。
[0005]由于鎂合金在高溫下氧化燒損嚴重，熔煉澆鑄過程中必須采用保護措施，工藝比較復雜且工藝操作時間較長，同時大量的鎂殘留在廢渣中，鎂合金廢料的回收利用率較低。

【發明內容】

[0006]本發明目的是為了解決含鋁的鎂合金在生產加工過程中產生的廢屑回收利用率低的問題，而提供一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法。
[0007]本發明含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法按下列步驟實現:
[0008]一、將生產加工中產生的含鋁的鎂合金廢屑除油后烘干，然后把烘干的鎂合金廢屑在壓力機上熱壓制成鎂件；
[0009]二、依照化學式AlMgn，n為I = η = 20，按化學計量比稱取鋁錠條和鎂件，沿著熔煉爐的爐壁排列鋁錠條，開啟熔煉爐熔化鋁錠條，然后均勻撒上經預熱處理后的熔煉劑，得到鋁液；
[0010]三、將鋁液升溫至740~760°C，采用鐘罩壓入式加入所需鎂件質量的1/3~1/2，待鎂件全部熔化后停爐，以5~20cm/s的速度攪拌2~3分鐘，得到含鎂的鋁液；
[0011]四、將熔煉爐升溫至740~760°C，采用鐘罩壓入式加入剩余的鎂件，待鎂件全部熔化后停爐，以5~20cm/s的速度攪拌2~3分鐘，得到鋁鎂液；
[0012]五、熔煉爐升溫至740~760°C，在鋁鎂液表面均勻加入經預熱處理后的熔煉劑對熔體進行精煉，同時以5~20cm/s的速度均勻攪拌，精煉時間為5~10分鐘，靜置5~10分鐘后撇渣，得到熔融鋁液；
[0013]六、在步驟五的熔融鋁液溫度為720~730°C的條件下，利用旋轉除氣機使用N2與Cl2的混合氣體進行除氣處理，利用測氫儀測量氫含量，當氫含量達到0.2ml/100gAl以下時，停止除氣靜置10~15分鐘后撇渣，然后再在熔融鋁液溫度為700~730°C時進行撇渣澆鑄成錠，得到鋁鎂中間合金，完成含鋁的鎂合金廢屑的回收利用。
[0014]本發明含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法與現有回收利用鎂合金廢屑工藝相比，熔煉澆鑄過程所用設備簡單，不需要保護氣氛，鎂合金在高溫下氧化燒損減少，生產工藝簡單，同時采用鎂合金廢屑，生產成本顯著降低。
[0015]本發明回收利用含鋁的鎂合金廢屑方法的優點在于將生產加工過程中產生的廢棄鎂合金屑重新利用，同時制造出價格相對較低而且質量合格的鋁鎂中間合金，可使鎂元素的回收利用率達到90 %以上。
【具體實施方式】 [0016]【具體實施方式】一:本實施方式含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法按下列步驟實施:
[0017]一、將生產加工中產生的含鋁的鎂合金廢屑除油后烘干，然后把烘干的鎂合金廢屑在壓力機上熱壓制成鎂件；
[0018]二、依照化學式AlMgn，n為I = η = 20，按化學計量比稱取鋁錠條和鎂件，沿著熔煉爐的爐壁排列鋁錠條，開啟熔煉爐熔化鋁錠條，然后均勻撒上經預熱處理后的熔煉劑，得到鋁液；
[0019]三、將鋁液升溫至740~760°C，采用鐘罩壓入式加入所需鎂件質量的1/3~1/2，待鎂件全部熔化后停爐，以5~20cm/s的速度攪拌2~3分鐘，得到含鎂的鋁液；
[0020]四、將熔煉爐升溫至740~760°C，采用鐘罩壓入式加入剩余的鎂件，待鎂件全部熔化后停爐，以5~20cm/s的速度攪拌2~3分鐘，得到鋁鎂液；
[0021]五、熔煉爐升溫至740~760°C，在鋁鎂液表面均勻加入經預熱處理后的熔煉劑對熔體進行精煉，同時以5~20cm/s的速度均勻攪拌，精煉時間為5~10分鐘，靜置5~10分鐘后撇渣，得到熔融鋁液；
[0022]六、在步驟五的熔融鋁液溫度為720~730°C的條件下，利用旋轉除氣機使用N2與Cl2的混合氣體進行除氣處理，利用測氫儀測量氫含量，當氫含量達到0.2ml/100gAl以下時，停止除氣靜置10~15分鐘后撇渣，然后再在熔融鋁液溫度為700~730°C時進行撇渣澆鑄成錠，得到鋁鎂中間合金，完成含鋁的鎂合金廢屑的回收利用。
[0023]本實施方式步驟二均勻撒上經預熱處理后的熔煉劑以減少鋁液的燒損。
[0024]本實施方式步驟二和步驟五中熔煉劑的使用量為金屬熔體重量的0.5%~
0.8%，步驟二中以完全覆蓋金屬液表面為宜。步驟五中以5~20cm/s的速度均勻攪拌的作用是為了更有效的發揮熔煉劑對熔體的精煉效果。
[0025]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是步驟一中每塊鎂件的質量為0.25~2.0kg0其它步驟及參數與【具體實施方式】一相同。
[0026]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】二不同的是步驟一所述鎂件的形狀為矩形塊狀或餅狀。其它步驟及參數與【具體實施方式】二相同。
[0027]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是步驟一熱壓的溫度為150~350°C，熱壓的壓力為120~300Mpa。其它步驟及參數與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0028]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是步驟二和步驟五中所述的熔煉劑按重量百分比由35%~41%的KC1，40%~46%的MgCl2, 5%~8%的8&(:12，3%~5%的0&&，恥(:1+0&(:12≤6%和1%0≤1.5%組成。其它步驟及參數與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0029]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是步驟二和步驟五中所述的預熱處理后的熔煉劑是在120~180°C溫度下干燥至熔煉劑中H2O的質量含量在0.5%以下得到的。其它步驟及參數與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0030]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是步驟三采用鐘罩壓入式加入所需鎂件質量的1/3~1/2，其中鐘罩移動至與熔煉爐的爐底距離為IOOmm處。其它步驟及參數與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0031]本實施方式采用鐘罩壓入式加入鎂件，鐘罩與爐底之間留有一定空間，鐘罩在熔體中可以進行水平移動。
[0032]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是步驟五采用鐘罩壓入式加入剩余的鎂件，其中鐘罩移動至與熔煉爐的爐底距離為IOOmm處。其它步驟及參數與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0033]實施例一:本實施例采用AZ91鎂合金屑制備鋁鎂中間合金AlMglO的方法按下列步驟實施:
[0034]一、將生產加工中產生的鎂合金廢屑除油后烘干，然后把烘干的鎂合金廢屑通過壓力機在熱壓溫度300°C，熱壓壓力為ISOMpa的條件下熱壓制成每塊Ikg的鎂件；
[0035]二、依照化學式AlMglO，按化學計量比稱取鋁錠條和鎂件，沿著熔煉爐的爐壁排列鋁錠條，開啟熔煉爐熔化鋁錠條，然后均勻撒上經預熱處理后的熔煉劑，得到鋁液；
[0036]三、將鋁液升溫至760°C，采用鐘罩壓入式加入7kg的鎂件，待鎂件全部熔化后停爐，以5cm/s的速度攪拌3分鐘，得到含鎂的鋁液；
[0037]四、將熔煉爐升溫至760°C，采用鐘罩壓入式加入剩余的7kg鎂件，待鎂件全部熔化后停爐，以5cm/s的速度攪拌3分鐘，得到鋁鎂液；
[0038]五、熔煉爐升溫至740V，在鋁鎂液表面均勻加入經預熱處理后的熔煉劑對熔體進行精煉，同時以lOcm/s的速度均勻攪拌，精煉時間為10分鐘，靜置5分鐘后撇渣，得到熔融鋁液；
[0039]六、在步驟五的熔融鋁液溫度為730°C的條件下，利用旋轉除氣機使用N2與Cl2的混合氣體進行除氣處理，利用測氫儀測量氫含量，當氫含量達到0.2ml/100gAl以下時，停止除氣靜置15分鐘后撇渣，然后再在熔融鋁液溫度為720°C時進行撇渣澆鑄成錠，得到鋁鎂中間合金，完成含鋁的鎂合金廢屑的回收利用。
[0040]本實施例Mg的回收率為90.31%，具體實驗數據見下表1。
[0041]表1
[0042]
[0043]
【權利要求】
1.一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法，其特征在于含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法按下列步驟實現: 一、將生產加工中產生的含鋁的鎂合金廢屑除油后烘干，然后把烘干的鎂合金廢屑在壓力機上熱壓制成鎂件； 二、依照化學式AlMgn，n為I= η = 20，按化學計量比稱取鋁錠條和鎂件，沿著熔煉爐的爐壁排列鋁錠條，開啟熔煉爐熔化鋁錠條，然后均勻撒上經預熱處理后的熔煉劑，得到鋁液； 三、將鋁液升溫至740~760°C，采用鐘罩壓入式加入所需鎂件質量的1/3~1/2，待鎂件全部熔化后停爐，以5~20cm/s的速度攪拌2~3分鐘，得到含鎂的鋁液； 四、將熔煉爐升溫至740~760°C，采用鐘罩壓入式加入剩余的鎂件，待鎂件全部熔化后停爐，以5~20cm/s的速度攪拌2~3分鐘，得到鋁鎂液； 五、熔煉爐升溫至740~760°C，在鋁鎂液表面均勻加入經預熱處理后的熔煉劑對熔體進行精煉，同時以5~20cm/s的速度均勻攪拌，精煉時間為5~10分鐘，靜置5~10分鐘后撇渣，得到熔融鋁液； 六、在步驟五的熔融鋁液溫度為720~730°C的條件下，利用旋轉除氣機使用N2與Cl2的混合氣體進行除氣處理，利用測氫儀測量氫含量，當氫含量達到0.2ml/100gAl以下時，停止除氣靜置10~15分鐘后撇渣，然后再在熔融鋁液溫度為700~730°C時進行撇渣澆鑄成錠，得到鋁鎂中間合金，完成含鋁的鎂合金廢屑的回收利用。
2.根據權利要求1所述的一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法，其特征在于步驟一中每塊鎂件的質量為0.25~2.0kgo
3.根據權利要求1所述的一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法，其特征在于步驟一所述鎂件的形狀為矩形塊狀或餅狀。
4.根據權利要求1所述的一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法，其特征在于步驟一熱壓的溫度為150~350°C，熱壓的壓力為120~300Mpa。
5.根據權利要求1所述的一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法，其特征在于步驟二和步驟五中所述的熔煉劑按重量百分比由35%~41 %的KCl，40%~46%的MgCl2, 5%~8% 的 BaCl2, 3%~5% 的 CaF2, NaCl+CaCl2 ( 6%和 MgO ( 1.5%組成。
6.根據權利要求1所述的一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法，其特征在于步驟二和步驟五中所述的預熱處理后的熔煉劑是在120~180°C溫度下干燥至熔煉劑中H2O的質量含量在0.5%以下得到的。
7.根據權利要求1所述的一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法，其特征在于步驟三采用鐘罩壓入式加入所需鎂件質量的1/3~1/2，其中鐘罩移動至與熔煉爐的爐底距離為10Omm 處。
8.根據權利要求1所述的一種含鋁的鎂合金廢屑的回收利用方法，其特征在于步驟五采用鐘罩壓入式加入剩余的鎂件，其中鐘罩移動至與熔煉爐的爐底距離為IOOmm處。
【文檔編號】C22C1/02GK103966452SQ201410222218
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】胡茂良, 吉澤升, 許紅雨, 辛明德, 王春雷 申請人:哈爾濱理工大學