铝屑因比表面积大、易氧化,在熔炼过程中烧损率(铝因氧化、挥发等损失的比例)通常较高,直接影响再生铝的回收率和经济效益。控制铝屑熔炼烧损率需从预处理、设备选型、工艺参数优化、辅助材料应用及操作规范等多维度综合施策,具体方法如下:
一、铝屑预处理:减少杂质干扰,降低氧化基础
铝屑表面常附着油污、水分、尘土等杂质,这些杂质在熔炼时会加剧氧化反应(如水分高温下生成 H₂O 蒸汽,与铝反应生成 Al₂O₃),同时增加烧损。预处理是控制烧损的基础步骤:
- 清洁去杂:通过热碱清洗(如 NaOH 溶液)或有机溶剂(如煤油)去除油污,清水冲洗后烘干,确保铝屑含油率≤0.5%、含水率≤1%。
- 压实处理:将松散铝屑通过压块机压制成密度≥2.0g/cm³ 的铝块,减少比表面积(比表面积降低 60% 以上),降低与空气的接触面积,从而减少氧化。
- 分类筛选:按铝屑成分(如纯铝、铝合金)和洁净度分类,避免不同材质混熔导致反应加剧(如某些合金元素可能加速铝的氧化)。
二、熔炼设备优化:隔绝空气,减少氧化环境
设备的密封性能、加热方式及气氛控制能力直接影响烧损率,需优先选择具备 “防氧化” 设计的熔炉:
- 密封式 / 惰性气体保护炉:采用带密封炉门的熔炼炉(如箱式炉、真空炉),并通入惰性气体(氮气、氩气,纯度≥99.99%)覆盖铝液表面,隔绝空气(氧气含量控制在 0.5% 以下),可使烧损率降低 30% 以上。
- 电磁感应炉:相比传统火焰炉,电磁感应炉通过电磁涡流加热铝屑,热量集中在铝料内部,炉内气氛更易控制,且铝液翻腾平缓,减少飞溅氧化,烧损率可控制在 2%~5%(火焰炉通常为 5%~10%)。
- 回转式熔炼炉:炉体可倾斜旋转,铝屑在密闭空间内被均匀加热,减少与空气接触时间,同时便于快速熔化,适合批量处理铝屑,烧损率较固定炉低 20%~30%。
三、工艺参数控制:精准调控温度与时间
铝的氧化速率随温度升高呈指数增长(温度每升高 100℃,氧化速率增加 2~3 倍),且熔炼时间越长,氧化累计量越大,需严格控制关键参数:
- 熔炼温度:铝的熔点为 660℃,实际熔炼温度控制在 680~720℃(过高易导致铝液过烧、氧化加剧),通过 PLC 智能温控系统(精度 ±2℃)实时监测,避免局部超温。
- 熔炼时间:采用 “快速熔化” 工艺,通过提高加热功率(如电磁炉功率密度≥0.5kW/kg)缩短熔化周期,单炉熔炼时间控制在 30~60 分钟(视铝屑量而定),减少铝屑在高温区的暴露时间。
- 升温速率:避免急剧升温(如火焰炉避免烧嘴直接对准铝屑),采用阶梯式升温(室温→300℃→600℃→目标温度),减少热冲击导致的铝屑飞溅。
四、辅助材料应用:物理隔绝与化学保护
通过添加覆盖剂、精炼剂等辅助材料,在铝液表面形成保护层或抑制氧化反应:
- 覆盖剂:熔炼时向铝液表面撒入覆盖剂(如 Na₃AlF₆-KCl 混合盐,熔点 550~600℃),形成熔融态保护层,隔绝空气与铝液接触,同时吸附氧化渣。覆盖剂加入量为铝屑质量的 1%~3%,需均匀铺展。
- 抗氧化精炼剂:在熔炼后期加入含稀土(如 Ce、La)或镁的精炼剂(加入量 0.3%~0.5%),不仅能去除铝液中的氢气和夹杂物,还能在铝液表面形成致密氧化膜(Al₂O₃-RE₂O₃复合膜),抑制进一步氧化。
五、操作规范:减少人为因素导致的氧化
操作过程中的不当行为(如剧烈搅拌、加料方式不合理)会加剧铝液飞溅和氧化,需规范流程:
- 分批加料:避免一次性投入大量铝屑(尤其是松散铝屑),采用 “小批量、多批次” 加料,每次加料量不超过熔炉容量的 1/3,确保铝屑快速被铝液覆盖,减少暴露时间。
- 平缓搅拌:采用机械搅拌或气体搅拌时,控制搅拌速度(转速≤30r/min),避免铝液剧烈翻腾;搅拌棒选用耐高温陶瓷或石墨材质,减少与铝液的化学反应。
- 及时扒渣:在铝液完全熔化后、精炼前,及时扒除表面氧化渣(渣中含铝量约 30%~50%),避免渣层过厚导致铝液持续氧化;扒渣工具需预热至 200℃以上,防止低温工具接触铝液引发局部冷凝氧化。
总结
铝屑熔炼烧损率的控制核心是 “减少铝与氧气的接触”,通过预处理降低杂质影响、设备密封与惰性保护隔绝空气、精准控温缩短时间、辅助材料物理化学防护,以及规范操作减少人为失误,可将烧损率从传统工艺的 8%~15% 降至 3%~6%,显著提升再生铝回收率。实际应用中需根据铝屑特性(如洁净度、成分)和生产规模,组合选择上述方法,兼顾成本与效果。
文章源自炬鼎熔炉-江浙沪铝合金集中熔化炉厂家|中频感应熔炼炉|铝屑熔解炉报价-品牌直供·节能技术-https://www.judrl.com/3937.html
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