本發(fā)明屬于于有色金屬熔煉，具體涉及一種含fe鋁合金廢料保級再生方法。

背景技術(shù)：

1、鋁合金由于具有密度低、力學(xué)性能優(yōu)異、易加工、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。再生鋁由于具有節(jié)能、環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)成為行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。在鋁合金回收過程中，雜質(zhì)元素含量容易超標(biāo)且去除較為困難，常導(dǎo)致合金回收后只能降級使用，造成資源浪費(fèi)。fe是鋁合金廢料的中主要雜質(zhì)元素之一，過高的fe含量常導(dǎo)致粗大金屬間化合物的出現(xiàn)，嚴(yán)重降低合金力學(xué)性能及服役性能，因此降低鋁合金中的fe含量對鋁合金廢料的高品質(zhì)再生具有重要意義。

2、將fe元素轉(zhuǎn)化為含fe化合物，并對含fe化合物進(jìn)行分離是降低鋁合金fe含量的重要方法。中國發(fā)明專利cn?111254303?b公布了一種再生鋁中富鐵相形貌改善和降鐵的方法，該方法在再生al-si合金廢料中添加一定量的mn元素得到富鐵相，通過重力沉降分離富鐵相降低合金中的fe含量。但由于重力沉降所需時(shí)間較長，且受含fe化合物尺寸、形成溫度等因素影響，沉降分離效率低。且該方法僅對fe含量較高的合金廢料(>0.9wt.％)有一定降fe作用。中國發(fā)明專利cn?116162801?a公布了一種利用梯度磁場去除再生鋁中鐵的方法，該方法利用再生鋁熔體與富鐵相所受到的梯度磁場力存在差異，控制富鐵相遠(yuǎn)離凝固界面的定向遷移，實(shí)現(xiàn)再生鋁中fe元素的去除。但對于尺寸細(xì)小的含fe化合物，其分離效率較低，且受設(shè)備條件限制，該方法難以連續(xù)、大規(guī)模進(jìn)行鋁熔體處理，無法產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。中國發(fā)明專利cn?114849266a公布了一種提高分離效率的超重力離心分離器，其利用設(shè)備的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的重力加速度來分離精餾液體，明顯提升了分離效率。

3、重力沉降分離含fe化合物所需時(shí)間較長，尺寸較小含fe化合物分離效率低，fe元素分離效率低，而電磁分離方法無法連續(xù)作業(yè)、處理大批量廢料，難以工業(yè)化應(yīng)用。因此，開發(fā)一種通過降低鋁合金廢料fe含量實(shí)現(xiàn)其保級再生的方法具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對目前鋁合金回收廢料除fe效率低導(dǎo)致其無法保級再生的問題，本發(fā)明提出一種含fe鋁合金廢料保級再生方法，以提高fe元素分離效率，促進(jìn)再生鋁合金廢料高品質(zhì)保級再生。

2、為了解決上述存在的技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種含fe鋁合金廢料保級再生方法，包括以下步驟：

4、s1：測量鋁合金廢料中的fe含量后對回收鋁合金廢料進(jìn)行熔煉，得到合金熔體；所述熔煉的溫度為720-810℃；

5、s2：向所述合金熔體中加入金屬元素，720-790℃保溫20-60min；所述金屬元素選自mn、cr、mo、co、be、v、ni和w中的一種、兩種或三種；所述金屬元素和fe的質(zhì)量比為2-14：1，添加的溫度為720-790℃；

6、s3：將所述步驟s2中保溫后的合金熔體降溫至625-710℃后繼續(xù)保溫30-120min，使得含fe化合物顆粒形成；

7、s4：將所述步驟s3中保溫后的合金熔體于超重力離心分離器對含fe化合物顆粒進(jìn)行分離，收集得到低fe含量的合金熔體。

8、優(yōu)選的，按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述鋁合金廢料中各元素的含量范圍為：si?0.5-13％，mg0-0.5％，cu?0-3％，fe?0.3-2.5％，zn?0-4％，ti≤0.5％，其余為al。

9、優(yōu)選的，所述步驟s2中，當(dāng)所述金屬元素含有mn時(shí)，mn和fe的質(zhì)量比為2-7：1；當(dāng)所述金屬元素含有mn和cr時(shí)，mn和cr的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為3-12：1；當(dāng)所述金屬元素含有cr和mo時(shí)，cr和mo的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為2-11：1；當(dāng)所述金屬元素含有mn和co時(shí)，mn和co的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為1.5-13：1；當(dāng)所述金屬元素含有co和be時(shí)，co和be的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為2.2-13.5：1；當(dāng)所述金屬元素含有be和v時(shí)，be和v的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為2.5-14：1；當(dāng)所述金屬元素選自mn、cr和w時(shí)，mn、cr和w的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為2-10：1。

10、優(yōu)選的，所述步驟s3中，降溫速率為1.5-5.5℃/min。

11、優(yōu)選的，所述步驟s3中，保溫時(shí)在650-710℃形成粗大的含fe化合物顆粒；所述含fe化合物顆粒的楊氏模量值為150-310gpa，尺寸約為80-1500μm，形貌為立方體、菱形十二面體、花瓣?duì)罨驑渲睢?/p>

12、優(yōu)選的，本發(fā)明利用cn?114849266a中的超重力離心分離器；所述超重力離心分離器包括離心電機(jī)、加熱電阻絲、石墨坩堝、陶瓷濾網(wǎng)和熱電偶。

13、進(jìn)一步地，所述超重力離心分離器中，陶瓷濾網(wǎng)的孔徑為50-400μm。

14、進(jìn)一步地，所述超重力離心分離器中，陶瓷濾網(wǎng)的孔道為s型、x型或z型。

15、進(jìn)一步地，所述超重力離心分離器中，陶瓷濾網(wǎng)的材質(zhì)選自al2o3、sic、al2o3-c、3al2o3·2sio2或sio2。

16、優(yōu)選的，所述步驟s4中，分離的溫度為650-700℃，分離時(shí)重力系數(shù)為120-1400g，分離時(shí)間為5-20min。

17、本發(fā)明的技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

18、本發(fā)明揭示的含fe鋁合金廢料保級再生方法，通過超重力離心結(jié)合陶瓷過濾分離方法，獲得一種更有利于分離的含fe化合物以及含fe化合物高效分離工藝，有效解決了再生鋁合金廢料因除fe效率低無法保級再生的問題。

技術(shù)特征：

1.一種含fe鋁合金廢料保級再生方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的含fe鋁合金廢料保級再生方法，其特征在于，按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述鋁合金廢料中各元素的含量范圍為：si?0.5-13％，mg?0-0.5％，cu?0-3％，fe?0.3-2.5％，zn?0-4％，ti≤0.5％，其余為al。

3.如權(quán)利要求1所述的含fe鋁合金廢料保級再生方法，其特征在于，所述步驟s2中，當(dāng)所述金屬元素含有mn時(shí)，mn和fe的質(zhì)量比為2-7：1；當(dāng)所述金屬元素含有mn和cr時(shí)，mn和cr的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為3-12：1；當(dāng)所述金屬元素含有cr和mo時(shí)，cr和mo的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為2-11：1；當(dāng)所述金屬元素含有mn和co時(shí)，mn和co的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為1.5-13：1；當(dāng)所述金屬元素含有co和be時(shí)，co和be的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為2.2-13.5：1；當(dāng)所述金屬元素含有be和v時(shí)，be和v的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為2.5-14：1；當(dāng)所述金屬元素選自mn、cr和w時(shí)，mn、cr和w的總質(zhì)量與fe的質(zhì)量比為2-10：1。

4.如權(quán)利要求1所述的含fe鋁合金廢料保級再生方法，其特征在于，所述步驟s3中，降溫速率為1.5-5.5℃/min。

5.如權(quán)利要求1所述的含fe鋁合金廢料保級再生方法，其特征在于，所述步驟s3中，保溫時(shí)在650-710℃形成粗大的含fe化合物顆粒；所述含fe化合物顆粒的楊氏模量值為150-310gpa，尺寸約為80-1500μm，形貌為立方體、菱形十二面體、花瓣?duì)罨驑渲睢?/p>

6.如權(quán)利要求1所述的含fe鋁合金廢料保級再生方法，其特征在于，所述超重力離心分離器包括離心電機(jī)、加熱電阻絲、石墨坩堝、陶瓷濾網(wǎng)和熱電偶。

7.如權(quán)利要求6所述的含fe鋁合金廢料保級再生方法，其特征在于，所述超重力離心分離器中，陶瓷濾網(wǎng)的孔徑為50-400μm。

8.如權(quán)利要求6所述的含fe鋁合金廢料保級再生方法，其特征在于，所述超重力離心分離器中，陶瓷濾網(wǎng)的孔道為s型、x型或z型。

9.如權(quán)利要求6所述的含fe鋁合金廢料保級再生方法，其特征在于，所述超重力離心分離器中，陶瓷濾網(wǎng)的材質(zhì)選自al2o3、sic、al2o3-c、3al2o3·2sio2或sio2。

10.如權(quán)利要求1所述的含fe鋁合金廢料保級再生方法，其特征在于，所述步驟s4中，分離的溫度為650-700℃，分離時(shí)重力系數(shù)為120-1400g，分離時(shí)間為5-20min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于于有色金屬熔煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含F(xiàn)e鋁合金廢料保級再生方法。本發(fā)明通過在鋁合金廢料熔體中加入Mn、Cr、Mo、Co、V、Ni、W過渡族金屬元素，待合金元素充分熔解后將熔體降溫至一定溫度區(qū)間使得含F(xiàn)e化合物顆粒充分形成、長大。保溫完成后將熔體轉(zhuǎn)移至帶有陶瓷濾網(wǎng)的超重力離心分離器中，啟動超重力離心分離器，在超重力和陶瓷過濾網(wǎng)作用下，含F(xiàn)e化合物顆粒與熔體快速分離，顯著降低合金熔體中的Fe含量。該發(fā)明可以快速、高效率降低鋁合金廢料中Fe含量，同時(shí)可以連續(xù)大規(guī)模處理鋁熔體，有效實(shí)現(xiàn)鋁合金廢料的高品質(zhì)保級再生。

技術(shù)研發(fā)人員：張孝足,王東濤,長海博文,張鳴鶴,王瑞,張波,陳來,王景坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6