一種簡單有效去除鈦廢料表面雜質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及去除鐵廢料表面雜質(zhì)的過程，具體涉及一種簡單有效去除鐵廢料表面 雜質(zhì)的方法，將附著在純鐵或鐵合金切削屑表面的切削油污、氮化鐵與氧化鐵等鐵化合物 覆蓋層、水分及其他垃圾等雜質(zhì)分解去除并脫離其表面，從而有效凈化純鐵或鐵合金切削 屑表面的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵因具有良好的綜合性能而得到了廣泛應(yīng)用。但其獨特的加工工藝和特殊的應(yīng) 用質(zhì)量要求，導致鐵從海綿鐵到成品的成材率僅為50%左右，制成飛機構(gòu)件的成材率更僅 有25%。鐵在生產(chǎn)及加工過程中會產(chǎn)生各種形態(tài)的廢料，純鐵或鐵合金切削屑的寬度在 l-20mm之間，厚度在2mm W下，長度根據(jù)加工方式的不同從30mm到數(shù)十米不等。
[0003] 與其他金屬相比，鐵具有導熱性差、彈性模量低、耐磨削燒損能力弱W及易與氧、 氮發(fā)生反應(yīng)等特點導致其切削加工相對困難。為保證純鐵或鐵合金切削加工過程的順利進 行，在采用創(chuàng)床、就床或者車床等設(shè)備進行切削加工時使用低粘度切削油，W高壓、大流量 方式進行加工件及刀具的潤滑與冷卻，從而導致加工時產(chǎn)生的純鐵或鐵合金切削屑表面附 著有大量切削油污，同時切削時的局部高溫在純鐵或鐵合金切削屑表面易形成氧化鐵、氮 化鐵等鐵化合物覆蓋層，同時由于存放不當，切削屑表面還吸附有水分及其他垃圾。
[0004] 近年來，隨著原料市場的價格波動、社會對企業(yè)環(huán)境的要求，W及企業(yè)對生產(chǎn)成本 的控制需求，金屬廢料的循環(huán)利用已成為必然趨勢。W純鐵或鐵合金切削屑為原料，通過電 子束冷床爐等真空烙煉方式制備純鐵或者鐵合金鑄錠，可起到循環(huán)利用有價資源、降低原 料成本的作用。但由于純鐵或鐵合金切削屑表面附著了切削油污、氧化鐵與氮化鐵等鐵化 合物覆蓋層、水分及其他垃圾等雜質(zhì)，不經(jīng)處理直接在對真空度有較高要求的烙煉設(shè)備中 使用，其表面油污及水分等的揮發(fā)不但影響烙煉室的真空度，導致烙煉狀態(tài)不穩(wěn)定，揮發(fā)物 還會污染爐體內(nèi)部、嚴重時甚至影響烙煉設(shè)備關(guān)鍵部件壽命，同時雜質(zhì)中的碳、氧、氮、鐵等 會被烙融鐵吸收，導致鐵鑄錠中上述間隙元素含量超標、并出現(xiàn)鑄錠成分宏觀偏析等問題。 因此如何有效去除純鐵或鐵合金切削屑表面雜質(zhì)成為是否有效實現(xiàn)鐵廢料循環(huán)利用的關(guān) 鍵。為此需要開發(fā)一種純鐵或鐵合金切削屑表面凈化處理的新技術(shù)。
[0005] 中國專利公開號CN101413061A公開了根據(jù)所烙煉鐵及鐵合金成分，稱取純鐵或 鐵合金屑狀廢料中的一種或兩種與海綿鐵W及純合金添加元素和/或中間合金混合的混 合料，所述混合料中的純鐵或鐵合金屑狀廢料添加量按質(zhì)量百分比計為10% -90% ;然后 將其壓制成電極塊，用電子束冷床爐將所述電極塊進行一次電子束冷床烙煉，得到鐵或鐵 合金鑄錠。雖然專利中提及對鐵及鐵合金屑狀廢料進行了破碎、去油和表面酸洗處理的記 述，但是沒有破碎、去油和表面酸洗處理等執(zhí)行方法的具體解釋及執(zhí)行結(jié)果的詳細說明，因 此對如何有效去除純鐵或鐵合金切削屑表面各類雜質(zhì)沒有實際參考意義。
[0006] 中國專利CN102259109A的關(guān)于鐵及鐵合金殘廢料處理裝置系統(tǒng)及分棟鐵料的方 法。包括喂料、破碎、篩選、洗涂除油、漂洗、烘干、篩選、去除高比重物質(zhì)、去除磁性物質(zhì)、布 料裝箱等步驟。其僅適用于長度小于100mm的屑料，且沒有酸洗處理過程，因此無法對長短 不一、表面有氧化鐵與氮化鐵等鐵化合物覆蓋層純鐵或鐵合金切削屑進行有效處理。
[0007] 中國專利CN102912139A關(guān)于用鐵屑生產(chǎn)鐵及鐵合金鑄件的方法。其對鐵屑進行 潔凈化處理是通過在真空條件下使用如煤油、酒精、汽油、丙麗、四氯化碳等溶解油脂類的 有機溶劑浸泡和超聲波清洗的方法清潔鐵屑，然后進行烘干。該方法對去除鐵屑表面的油 污有一定效果，但無法表面有氧化鐵與氮化鐵等鐵化合物覆蓋層純鐵或鐵合金切削屑進行 有效處理。
[0008] 日本專利特開2008-2768提到將金屬廢料放入回轉(zhuǎn)爐，使用燃料燃燒器將熱風送 入爐內(nèi)，通過高溫將切削油污燃燒去除的方法。送種方法會導致純鐵或鐵合金切削屑表面 嚴重氧化甚至誘發(fā)切削屑燃燒，不適用處理鐵廢料。
[0009] 日本專利特開平05-34067 W及特開2002-30349均提到將金屬廢料放入充滿惰性 氣體的容器，通過不同加熱方式對金屬廢料進行加熱并循環(huán)流通惰性氣體來去除油污及水 分，不會出現(xiàn)金屬廢料表面氧化或者燃燒現(xiàn)象發(fā)生的方法。但是送些方法均無法有效處理 純鐵或鐵合金切削屑表面的氧化鐵與氮化鐵等鐵化合物覆蓋層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種簡單有效去除鐵廢料表面雜質(zhì)的方法，可有效去除純 鐵或鐵合金切削屑表面的切削油污、氮化鐵與氧化鐵等鐵化合物覆蓋層、水分及其他垃圾 等各類雜質(zhì)。使用經(jīng)過該方法凈化處理后的純鐵或鐵合金切削屑表面沒有切削油污、氧化 鐵與氮化鐵等鐵化合物覆蓋層、水分及其他垃圾。W處理后純鐵或鐵合金切削屑為原料進 行真空烙煉，既能促使有價資源的循環(huán)利用，又能起到降低原料成本的作用。
[0011] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0012] 一種簡單有效去除純鐵或鐵合金切削屑表面雜質(zhì)的方法，通過對表面附著有切削 油污、氮化鐵與氧化鐵等鐵化合物覆蓋層、水分及其他垃圾等各類雜質(zhì)的純鐵或鐵合金切 削屑進行破碎、除油、酸洗、干燥、磁選等處理步驟，最終得到表面沒有切削油污、氧化鐵與 氮化鐵等鐵化合物覆蓋層、水分及其他垃圾，呈現(xiàn)灰白色金屬光澤的純鐵或鐵合金切削屑。
[0013] 具體地，本發(fā)明的一種簡單有效去除鐵廢料表面雜質(zhì)的方法，其特征是，包括如下 步驟：
[0014] 1)破碎處理
[0015] 使用金屬破碎機對表面附著有表面雜質(zhì)的純鐵或鐵合金切削屑進行切削屑的破 碎處理，破碎后純鐵或鐵合金切削屑長度在70mm W下；
[001引。表面除油處理
[0017] 將破碎后的純鐵或鐵合金切削屑放入耐酸材質(zhì)容器內(nèi)，注入加熱到50~6(TC的 水，保證水溶液完全淹沒切削屑，攬拌lOmin W上，在溶化去除純鐵或鐵合金切削屑表面水 溶性雜質(zhì)的同時，使不溶性垃圾脫離切削屑表面，還使表面干澗油污變得柔軟，并把純鐵或 鐵合金切削屑加熱到50~6(TC，為后續(xù)除油處理做準備；然后排出熱水，注入加熱到60~ 8(TC的除油水溶液，保證除油水溶液完全淹沒切削屑，浸泡后連續(xù)攬拌20min W上，W保障 切削屑表面去油處理的順利進行；到時間后排出除油水溶液，注入常溫水并攬拌5min W 上，W清洗除油水溶液；
[001引到時間后排出除油水溶液，注入常溫水并攬拌η, w清洗除油水溶液；
[001引扣表面酸洗處理
[0020] 將除油后的純鐵或鐵合金切削屑放入耐酸材質(zhì)容器內(nèi)，往容器內(nèi)注入30化常溫 酸洗液，保證酸洗液完全淹沒切削屑；所述酸洗液中氨氣酸與硝酸的配比為1:1到1:6,酸 洗液中的混合酸與水的配比為1:4到1:7,并且在混合好的酸洗液中添加雙氧水，添加量為 雙氧水與氨氣酸的配比為1:1到2:1 ;酸洗時在容器內(nèi)連續(xù)攬拌15min W上；隨后排出酸洗 液，注入常溫水并攬拌，排出后再次注入常溫水并攬拌，徹底清洗切削屑表面殘留酸溶液污 染；
[0021] 4)干燥處理
[0022] 酸洗后純鐵或鐵合金切削屑放入離必機內(nèi)，將其表面的水分甩干；之后將純鐵或 鐵合金切削屑放入烘箱做烘干處理；
[002引 W磁選處理
[0024] 將干燥后的純鐵或鐵合金切削屑經(jīng)過永磁除鐵器，將切削屑中的鐵屑等鐵類雜質(zhì) 被永磁除鐵器吸附去除。
[00巧]進一步，所述耐酸材質(zhì)容器采用工程塑料或玻璃鋼制作。
[0026] 又，所述除油水溶液由除油劑母液加水稀釋而成，稀釋比例為重量比1:10~ 1:20,即1份除油劑母液中加入10~20份水，加水后充分混合，使除油水溶液中除油劑的 濃度為5~10%。
[0027] 優(yōu)選的，將干燥后的純鐵或鐵合金切削屑倒入皮帶式輸送帶，并保證輸送帶上純 鐵或鐵合金切削屑的厚度在30毫米W下；皮帶式輸送帶上方設(shè)置有永磁除鐵器，隨著輸送 帶的轉(zhuǎn)動，純鐵或鐵合金切削屑連續(xù)通過永磁除鐵器下方，切削屑中的鐵屑等鐵類雜質(zhì)被 永磁除鐵器吸附去除。
[0028] 另外，步驟3)表面酸洗處理中，通過掃描電鏡等測量手段測出酸洗處理去除切削 屑表面4~7 μ m的厚度，保證完全清除純鐵或鐵合金切削屑表面的氮化鐵、氧化鐵等鐵化 合物覆蓋層。
[0029] 由于切削屑長度、厚薄等形狀不一且相互纏繞勾連，難W按所需重量進行分離，不 便于后續(xù)處理及最終使用。為保障后續(xù)各處理工序的順利進行W及使用方便，處理時首先 將切削屑破碎到一定長度。
[0030] 由于切削屑表面附著有切削油污及垃圾等，并且附著量與厚度等情況千差萬別， 直接酸洗時無法保證切削屑表面與酸洗液的均勻接觸，從而影響酸洗效果。為此把表面 除油處理工序安排在酸洗處理工序之前進行，將切削屑表面附著有切削油污及垃圾去除干 凈，使切削屑表面保持相對一致的狀態(tài)，W保證酸洗效果。
[0031] 去除切削屑表面氮化鐵與氧化鐵等鐵化合物覆蓋層的最關(guān)鍵步驟是酸洗處理。酸 洗處理時，通過控制酸洗液配比、濃度及酸洗時間，保證在酸洗階段均勻的去除切削屑表面 約4-7 μ m的厚度，W保證完全清除切削屑表面的氮化鐵、氧化鐵等鐵化合物覆蓋層。
[0032] 由于鐵及鐵合金的烙煉是在真空狀態(tài)下進行的，原料的水分含量的多少直接影響 對烙煉真空度的好壞，因此在酸洗處理后必須進行干燥處理。
[0033] 從除鐵效果來看，在破碎、除油、酸洗、干燥等工序的前均可安排磁選處理。但由 于在破碎、除油、酸洗、干燥等工序中均存在外界鐵類雜質(zhì)混入切削屑的可能性，在破碎、除 油、酸洗、干燥等工序前進行磁選處理無法保證干燥處理后切削屑內(nèi)沒有混入鐵類雜質(zhì)。為 了把干燥處理后切削屑內(nèi)的鐵類雜質(zhì)完全清除干凈，除了在破碎、除油、酸洗、干燥等工序 前安排磁選處理W外，必須在干燥處理后進行磁選處理，也就是最后一道步驟安排磁選處 理。從工序成本角度考慮，將磁選處理安排在最后一道步驟的好處，是僅安排一個道次的磁 選處理，就能夠把切削屑自身的鐵類雜質(zhì)、W及在破碎、除油、酸洗、干燥等處理工序中混入 的鐵類雜質(zhì)完全清除干凈。
[0034] 本發(fā)明的五個處理步驟按照破碎、除油、酸洗、干燥、磁選的先后順序的有機結(jié)合， 共同構(gòu)成一套有效完整的處理方法，有效處理表面附著有切削油污、氮化鐵與氧化鐵等鐵 化合物覆蓋層、水分及其他垃圾等雜質(zhì)的純鐵或鐵合金切削屑，最終得到表面沒有上述各 類雜質(zhì)，呈現(xiàn)灰白色金屬光澤的純鐵或鐵合金切削屑。從而保證了 W該純鐵或鐵合金切削 屑