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    鋁錠鑄造技術與管理

    發布時間:2018-11-01
    一、概述
      
      鋁電解槽中生產出的原鋁,在質量上相差較大。另外,還含有一些金屬雜質,氣體和非金屬固態夾雜物。鋁錠鑄造的任務是提高低品位鋁液的利用率,并盡可能除去其中的雜質。原鋁中的雜質可分為以下三類:靠前類是金屬元素,如鐵、硅、銅、鈣、鎂、鈦、釩、硼、鎳、鋅、鎵、錫、鉛、磷等,其中主要元素是鐵和硅;第二類是非金屑固態夾雜物,Al2O3,AlN和Al4C3;第三類是氣體,H2,CO2,CO,CH4,N2,其中主要的是H2。在660C下,00g鋁液中大約溶解0.2cm3的氫氣。氣體在鋁液中的溶解度隨溫度升高而增加。從電解槽吸出的鋁液,都要經過凈化處理,清除掉一部分雜質,然后鑄成商品鋁錠(99.85%A)。含99.996%Al純鋁(鋁絲φ2mm,硬拔者),電阻率為2.668×0-8Ω·m。純鋁中如有雜質元素,則電阻率增大。.影響較大者為鉻、釩、錳、鋰、鈦。影響較小者為銦、鉛、鋅、鎘、錫、鈹、鐵。
      
      .鋁中雜質元素的平衡
      
      用拜耳法從鋁土礦生產出的工業氧化鋁中,雜質的含量相對于原料鋁土礦來說大為減少。除了從堿液中帶來的堿以外,雜質元素的分析值總量通常少于%。其中主要雜質是SiO2和Fe2O3。除了氧化鋁給電解槽帶來雜質外,炭陽極和熔劑冰晶石也帶來不少雜質。炭陽極帶來的雜質主要是鐵和硅,冰晶石也是這樣。
      
      如果原料的雜質元素全部析出在原鋁里,則所得鋁的品位只有99.7%Al。然而,實際生產出來的鋁卻具有較高的品位99.8%Al。這種差別主要是由于雜質元素的蒸發造成的。鐵、鈦、磷、鋅和鎵從氧化鋁來的占多數,而硅和釩則從炭陽極來的占多數。從熔劑來的雜質元素,以磷為多,約占磷總量的20%,其余硅、鐵,鈦和釩都很少。
      
      平衡表的支出,硅和鐵都超過了從原料帶來的數量,其中硅超過60%左右,鐵超過37%左右。電解槽的內襯材料,例如高灰分的槽底炭塊和炭糊以及耐火材料,是這些雜質元素的另一個重要來源。此外,由于操作工具和陰極鋼棒遭受侵蝕,使鐵也進入了平衡。其余幾種元素,收支接衡。
      
      支出分配在原鋁和廢氣中的雜質元素量是不一樣的。蒸發量較大的是磷,占收入總量的72%,釩占64.4%,鐵占62.4%,鈦占57.7%,鎵占49.6%,鋅占9.7%。較小的是硅,僅占收入總量的3.3%。之所以如此,原因是:①硅和鋅在電解質里以比較難蒸發甚至不蒸發的化合物形態存在,倒如SiO2,ZnO或ZnF2。硅和鋅明顯地積累在鋁液里。鋁液被硅和鋅污染的程度,主要是由物料平衡中供入的硅化合物和鋅化合物總量來決定的。在這種情形下,槽罩的收集效率無關緊要。②鐵、鎵、鈦和鎳至少部分地以揮發性化合物的形態存在于體系中。這些化合物大概是在進入電解質之后才生成的??赡艿幕衔锸荈e(CO)5,Ni(CO)4,TiF3,TiF4和GaF3等。如果槽罩的收集效率提高,則會在一定程度上影響鋁的質量。③釩和磷只以揮發性化合物形態存在??赡艿幕衔?,首先是氟化物(VF3和PF3)和五氧化二磷(P2O5)。由于電解質中磷含量升高會影響電流效率,而鋁中釩量增多則會減小鋁的導電性能,所以可以預料到提高槽罩的收集效率會對原鋁質量以及較佳生產效果方面帶來損害。
      
      2.鋁錠的分類
      
      鋁錠按成分不同分重熔用鋁錠、高純鋁錠和鋁合金錠三種:按形狀和尺寸又可分為條錠、圓錠、板錠、T形錠等幾種,下面是幾種常見的鋁錠;
      
      重熔用鋁錠--5kg,20kg(≤99.80%Al):
      
      T形鋁錠--500kg,000kg(≤99.80%Al):
      
      高純鋁錠--l0kg,5kg(99.90%~99.999%Al);
      
      鋁合金錠--0kg,5kg(Al--Si,Al--Cu,Al--Mg);
      
      板錠--500~000kg(制板用);
      
      圓錠--30~60kg(拉絲用)。
      
      3.鋁錠鑄造工藝流程
      
      出鋁—扒渣—檢斤—配料—裝爐—精練—澆鑄—重熔用鋁錠—成品檢查—成品檢斤—入庫
      
      出鋁—扒渣—檢斤—配料—裝爐—精練—澆鑄—合金錠—鑄造合金錠—成品檢查—成品檢斤—入庫
      
      二、原鋁凈化
      
      從電解槽吸出的鋁液中含有各種雜質,因此鑄造之前需要進行凈化。工業上主要采用澄清、熔劑、氣體等凈化方法,也有的試用定向凝固和過濾方法進行凈化。
      
      .熔劑凈化
      
      熔劑凈化是利用加入鋁液中的熔劑形成大量的細微液滴,使鋁液中的氧化物被這些液滴濕潤吸附和溶解,組成新的液滴升到表面,冷卻后形成浮渣除去。
      
      凈化用的熔劑選用熔點低、密度小,表面張力小、活性大、對氧化渣有很強吸附能力的鹽組成。使用時,先將小塊熔劑裝入鐵籠里,再插入混合爐底部來回攪動,至熔劑化完后取出鐵籠,靜止5~0min。撈出表面浮渣即可澆鑄。根據需要也可將熔劑撤在表面上起覆蓋作用。
      
      2.氣體凈化
      
      氣體凈化是一種主要的原鋁凈化法,所用氣體是、氮氣或氯氮混合氣體。
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