專利名稱：一種表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器的制備及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及是一種凈化鋁熔液的方法，特別是去除鋁熔體中堿和堿土金屬元素的方法，屬于鑄造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬鋁是除鋼鐵之外的第二大金屬材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)及航空國(guó)防等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，在建筑業(yè)上，由于鋁在空氣中的穩(wěn)定性和陽(yáng)極處理后的極佳外觀而受到很大應(yīng)用；在航空及國(guó)防軍工部門(mén)也大量使用鋁合金材料；在電力輸送上則常用高強(qiáng)度鋼線補(bǔ)強(qiáng)的鋁纜；集裝箱運(yùn)輸、日常用品、家用電器、機(jī)械設(shè)備等都需要大量的鋁。隨著經(jīng)濟(jì)科技的發(fā)展，對(duì)鋁的質(zhì)量也提出了更高的要求，潔凈度是影響鋁產(chǎn)品質(zhì) 量的重要因素。潔凈度主要指鋁中夾雜物和有害元素的含量水平，其中有害元素中的鈉、鋰、鎂和和鈣等堿和堿土金屬最難去除，而這些金屬元素會(huì)造成鋁產(chǎn)品嚴(yán)重的缺陷。如鈉和鋰在熱軋的過(guò)程中會(huì)在晶界處形成地熔點(diǎn)的相造成邊部裂紋的產(chǎn)生，鈉還會(huì)造成產(chǎn)品表面鼓脹的缺陷，鋰還會(huì)造成在鋁箔產(chǎn)品上出現(xiàn)黑斑，所以對(duì)于大多數(shù)鋁產(chǎn)品鈉和鋰的含量都必須控制在IOppm以下。很多辦法被用來(lái)去去除鋁熔液中的堿和堿土金屬，目前最常用的辦法就是向鋁熔液中噴射精煉熔劑與鋁熔液中的雜質(zhì)元素反應(yīng)生產(chǎn)夾雜物被去除，這種辦法產(chǎn)生了新的夾雜物，過(guò)量的精煉熔劑也會(huì)留在鋁溶液中，這種辦法還必須要求非常好的動(dòng)力學(xué)條件。采用活性過(guò)濾器是一種新的去除鋁熔液中的堿和堿土金屬的辦法，AlF3 一種常用的表面的活性材料。目前制作AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器的辦法是將氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器浸入AlF3I體中一段時(shí)間，然后加熱燒結(jié)使AlF3與氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器緊密結(jié)合起來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種運(yùn)用采用活性過(guò)濾器去除鋁熔液中的堿和堿土金屬的方法，不提前制備AlF3,而是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)直接在氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器表面形成
AlF3O一種表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器的制備方法如下將制作好的三氧化鋁陶瓷過(guò)濾器(氣孔率80%-90%)放入碳管爐中，在爐管底部持續(xù)通入HF氣體，從爐管上端排除的HF氣體通入到NaOH溶液進(jìn)行處理。爐內(nèi)加熱溫度到650°C -750°C，保溫15min_30min后從碳管爐中取出進(jìn)行冷卻和干燥，得到AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器。AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器制作的原理是陶瓷泡沫過(guò)濾器表面Al2O3在700°C左右與HF氣體反應(yīng)在陶瓷泡沫過(guò)濾器表面形成一層AlF3層，反應(yīng)方程式如下Al203(s)+6HF=2AlF3(s)+3H20(g)(I)在鋁熔液澆鑄的過(guò)程中使用AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器。選擇過(guò)濾器的厚度和控制鋁熔液的澆鑄速度，保證鋁熔液流過(guò)AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器的時(shí)間超過(guò)30s,結(jié)果鋁熔液中[Na]、[Li]、[Mg]、[Ca]等元素的去除率都在95. 00%以上
AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器之所以能夠去除鋁熔液中[Na]、[Li]、[Mg]、[Ca]的堿和堿土金屬是因?yàn)檫@些元素能和AlF3進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的方程式如下3[Na]+AlF3=3NaF+[Al](2)3[Li]+AlF3=3LiF+[Al](3)[Ca]+2/3AlF3=CaF2+2/3[Al] (4)[Mg]+2/3AlF3=MgF2+2/3[Al] (5)AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器不但能夠除去鋁熔液中的堿和堿土金屬同時(shí)還可以去除夾雜物。但是AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器有一定的使用壽命，一般連續(xù)使用時(shí)間不能超過(guò)5個(gè)小時(shí)。本發(fā)明提供的制作AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器的方法，不需要提前制備 AlF3，而是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)直接在氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器表面形成AlF3，這種方法簡(jiǎn)單容易操作，而且成本較低。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I.將邊長(zhǎng)為120mm厚度為60mm的三氧化鋁陶瓷過(guò)濾器放入碳管爐中，在爐管底部持續(xù)通入HF氣體，爐內(nèi)加熱溫度到700°C，保溫20min后從碳管爐中取出進(jìn)行冷卻和干燥。然后制作好的八1&表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器安裝在中間罐的出口處，鋁錠連鑄的拉速為100mm/min.分別取中間罐和鋁錠試樣分析鋁中的[Na]、[Li]、[Mg]和[Ca]的含量，[Na]、[Li]、[Mg]和[Ca]的去除率分別為98%、97%、95%和99%。實(shí)施例2.將直徑為120mm厚度為80mm的三氧化鋁陶瓷放入碳管爐中，在爐管底部持續(xù)通入HF氣體，爐內(nèi)加熱溫度到700°C，保溫30min后從碳管爐中取出進(jìn)行冷卻和干燥。然后制作好的AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器安裝在中間罐的出口處，鋁錠連鑄的拉速為150mm/min.分別取中間罐和鋁錠試樣分析鋁中的[Na]、[Li]、[Mg]和[Ca]的含量，[Na]、[Li]、[Mg]和[Ca]的去除率分別為 99%、96%、95% 和 98%。
權(quán)利要求
1.一種表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器的制備方法，其特征是將制作好氣孔率80%-90%的三氧化鋁陶瓷過(guò)濾器放入碳管爐中，在爐管底部持續(xù)通入HF氣體，從爐管上端排除的HF氣體通入到NaOH溶液進(jìn)行處理；爐內(nèi)加熱溫度到650 °C -750 °C，保溫15min-30min后從碳管爐中取出進(jìn)行冷卻和干燥，得到AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器。
2.—種權(quán)利要求I所述的表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器的使用方法，其特征是在鋁熔液澆鑄的過(guò)程中使用AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器時(shí)，選擇過(guò)濾器的厚度和控制鋁熔液的澆鑄速度，保證鋁熔液流過(guò)八1&表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器的時(shí)間超過(guò)30s。
全文摘要
一種AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器的制備及使用方法，屬于鑄造領(lǐng)域，用來(lái)去除鋁熔體中堿和堿土金屬元素的方法。制作方法如下將制作好的三氧化鋁陶瓷(氣孔率80%-90%)放入碳管爐中，在爐管持續(xù)通入HF氣體，加熱溫度到650℃-750℃，保溫15min-30min后從碳管爐中取出進(jìn)行冷卻和干燥。在鋁熔液澆鑄的過(guò)程中使用AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器，選擇過(guò)濾器的厚度和控制鋁熔液的澆鑄速度，保證鋁熔液流過(guò)AlF3表面活性氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器的時(shí)間超過(guò)30s，結(jié)果鋁熔液中[Na]、[Li]、[Mg]、[Ca]等元素的去除率都在95.00%以上。
文檔編號(hào)C04B35/10GK102775174SQ20121030003
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者張立峰, 楊樹(shù)蜂 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)