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1、隨著對(duì)高性能鋁合金品質(zhì)要求的不斷提升和再生鋁工業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)于鋁合金中雜質(zhì)元素和夾雜物的限制也越來(lái)越嚴(yán)格,雖然有很多方法被用來(lái)控制鋁合金中的雜質(zhì)元素和夾雜物,但并不能滿足鋁工業(yè)發(fā)展的需要,迫切需要開(kāi)發(fā)出新的高效的鋁合金凈化技術(shù)。
本文針對(duì)鋁工業(yè)中去除雜質(zhì)鐵元素和夾雜物的難題,將廣泛用于鋼鐵冶金領(lǐng)域的電渣精煉方法應(yīng)用于鋁合金的凈化中,進(jìn)行鋁的電渣精煉除鐵除雜探索,并對(duì)鋁電渣精煉去除雜質(zhì)鐵和夾雜物的機(jī)理進(jìn)行了分析和討論。
2、 在研究過(guò)程中,針對(duì)鋁電渣精煉本身的特點(diǎn),以鋁工業(yè)中常用的精煉劑為主對(duì)鋁電渣精煉的渣劑成分加以設(shè)計(jì)和選擇,給出了47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6、46%KF-54%AlF3和40%KCl-10%MgF2-50%MgCl2三種鋁電渣精煉渣劑。三種渣劑物理性能的檢測(cè)結(jié)果和對(duì)工業(yè)純鋁的電渣精煉效果表明,以上三種渣劑均可滿足鋁電渣精煉的要求,其中47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑對(duì)工業(yè)純鋁電渣精煉效果最好
3、。采用CALPHAD方法計(jì)算了Al-Fe-B2O3和Al-Fe-P三元體系的相圖,揭示了體系中富鐵相的析出規(guī)律。根據(jù)Al-Fe-B2O3和Al-Fe-P三元相圖的計(jì)算結(jié)果,分別向47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑中添加Na2B4O7或AlP配制鋁電渣精煉除鐵渣劑,并對(duì)除鐵渣劑的物理性能進(jìn)行了檢測(cè)。
利用添加10wt.%Na2B4O7的47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑對(duì)含鐵量0.42wt
4、.%的工業(yè)純鋁進(jìn)行電渣精煉除鐵試驗(yàn),電渣精煉后雜質(zhì)鐵含量降低到0.19wt.%,去除的比例大于50%。電渣精煉后熔渣的分析結(jié)果表明,鐵含量降低的原因是鋁熔體與含Na2B4O7的渣劑反應(yīng)生成了鐵硼中間化合物 Fe2B,并且被熔融渣劑所捕獲。同時(shí),利用添加10wt.%AlP的47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑對(duì)含鐵量0.48wt.%的工業(yè)純鋁進(jìn)行電渣精煉除鐵試驗(yàn),電渣精煉后雜質(zhì)鐵含量降低到0.30wt.%,去除的比例達(dá)到
5、35%。電渣精煉后熔渣的分析結(jié)果表明,鐵含量降低的原因是鋁熔體與含AlP的渣劑反應(yīng)生成了鐵磷中間化合物Fe2P,并且被熔融渣劑所捕獲。另外,采用添加Na2B4O7的47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑對(duì)電渣精煉除鐵的工藝進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)鐵含量隨著 Na2B4O7添加量的增加和重熔速度的減小而降低,當(dāng)添加9~10wt.%Na2B4O7在80~120g·min-1的重熔速度下電渣精煉除鐵效果最好。通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算證實(shí)了添加
6、 Na2B4O7渣劑電渣精煉除鐵過(guò)程中熔融渣劑與鋁熔體可自發(fā)反應(yīng)生成鐵硼化合物 Fe2B。同時(shí),通過(guò)對(duì)電渣精煉除鐵反應(yīng)過(guò)程的理論假設(shè),建立了電渣精煉除鐵過(guò)程中渣-液反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型:此公式省略。
利用47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑對(duì)工業(yè)純鋁進(jìn)行電渣精煉除雜研究,發(fā)現(xiàn)電渣精煉后夾雜物的去除效率隨重熔速度的降低不斷提高。當(dāng)重熔速為108g?min-1時(shí)除雜效果最好,電渣精煉去除夾雜物的效率達(dá)到97.6%。電
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