再生鋁熔體連續(xù)在線凈化方法及設(shè)備研究.pdf

1、與鋁礬土煉鋁相比，用回收廢鋁加工冶金質(zhì)量合格的再生鋁，其噸產(chǎn)的耗能和對(duì)環(huán)境的沖擊分別僅為前者的5％和10%左右。目前，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家年耗鋁量中，再生鋁所占比例已高達(dá)60%，被廣泛用于交通、建筑和包裝等傳統(tǒng)鋁行業(yè)。隨著原鋁市場(chǎng)的逐漸飽和，廢鋁的循環(huán)再生利用已成為我國(guó)鋁產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
　　但回收廢鋁過(guò)程中不可避免地?fù)诫s著眾多雜質(zhì)元素及其化合物，它們會(huì)在宏微觀組織中引入氣孔、縮松及有害第二相，顯著降低材料的力學(xué)性能和腐蝕抗力

2、。因此，再生鋁的純凈化成為國(guó)內(nèi)外鋁再生利用的關(guān)鍵。本論文綜合運(yùn)用理論分析、裝置設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、金相觀察等研究手段，以在線連續(xù)氣體攪拌氣除雜和降低Fe的有害作用為研究對(duì)象，進(jìn)行了鋁熔體旋轉(zhuǎn)噴粉凈化裝置的研制、旋轉(zhuǎn)噴吹精煉水模擬觀察、熔體精煉實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并探索 S對(duì)再生Al-Si-Fe熔體中Fe的影響，取得如下結(jié)果：
　　本研究以廢鋁連續(xù)熔化、精煉和外供工藝為前提，以研發(fā)廢鋁熔體的在線連續(xù)精煉裝備為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了鋁熔體旋轉(zhuǎn)噴粉連

3、續(xù)凈化裝置，裝置設(shè)計(jì)中重點(diǎn)關(guān)注旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、螺旋進(jìn)料系統(tǒng)以及噴吹裝置，以滿足連續(xù)在線精煉對(duì)可靠性、耐久性和精煉效率的苛刻要求。
　　在深入分析現(xiàn)有精煉方法及裝備精煉原理的基礎(chǔ)上，以連續(xù)在線精煉效能為指標(biāo)，提出了“控流高效精煉”方法，并進(jìn)行了水模擬實(shí)驗(yàn)、觀察了熔體攪拌流和精煉氣泡的交互作用。同時(shí)運(yùn)用 Fluent對(duì)旋轉(zhuǎn)噴吹轉(zhuǎn)子偏置分布的鋁熔體流場(chǎng)進(jìn)行了模擬。最終確定了“偏置轉(zhuǎn)子高效控流精煉”的優(yōu)化工藝組合，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：550r/min；

4、轉(zhuǎn)子與精煉室的直徑比：2/5；N2氣流量：160L/h；偏離中心距：40mm。再生鋁熔體精煉實(shí)驗(yàn)表明，采用優(yōu)化工藝參數(shù)組合，經(jīng)過(guò)6分鐘的精煉，熔體含氫量從0.30 ml/100g降至0.11 ml/100g。
　　以熱力學(xué)理論為依據(jù)，以EDS、XRF、XRD為工具，確認(rèn)： S對(duì)鋁熔體沒有直接除鐵效果，但對(duì)含鐵熔體存在變質(zhì)作用；當(dāng)W(S)=1.35%時(shí)，雜質(zhì)含量降低、晶粒得到細(xì)化、β-Fe相變得細(xì)小和離碎，降低了片狀β-Fe對(duì)基體的