[發明專利]回收鋁－鋰型合金廢料的方法

有效

• 申請號: 200680028805.0
• 申請日: 2006-08-03
• 公開（公告）號: CN101238228A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: J－P·瑞奎特;P·佩爾馬德;J－F·維黛爾
• 申請（專利權）人: 愛爾康何納呂公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22C21/00
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 鐘守期;張廣育

技術領域

本發明涉及由廢料(回收的原材料，諸如機加工的邊角料或碎屑)制備含鋰的鋁合金再熔鑄塊。本發明尤其涉及由航空和航天工業的制造方法所形成的廢料的回收。

背景技術

在許多工業中，通過諸如機械加工、變形和切割中間產品等工藝來制造金屬成品的方法產生了大量的機加工邊角料和碎屑。在本說明書中，這些廢物用術語“廢料”來表示，術語“廢料”在題為“鋁和鋁合金-術語和定義-第三部分：廢料(用于回收的原材料)”的標準EN12258-3中指用于回收的產品(鋁)。航空和航天工業中尤其產生了大量的廢料，因為許多航空器構件和結構部件是通過整體機械加工大塊構件獲得的。然而，由于混合有其它鋁合金或航空業中所使用的其它材料，諸如不銹鋼和鈦，所述廢料經常難于直接回收(Wilson?etal.Journal?de?Physique?C-75?1987)。因而將機加工航空合金的廢料回收到例如用于模制產品的鋁-硅合金中。這種回收利用方法在下文中將稱作“常規拉絲模(filière?habituelle)”。這導致金屬價值的部分損失。

還可以由廢料制造鋁合金產品，用于航空和航天用途。專利FR2801060描述了用回收原料例如機加工的邊角料或碎屑來制造7000系列合金的成品和半成品。所述回收可通過一個針對某些雜質進行純化的步驟進行。這種回收利用方法在下文中將稱作“航空拉絲模”。

術語“鋁-鋰型合金”指鋰含量大于0.2重量％、優選大于0.5重量％的任何合金，而不管合金中其它元素的含量。此類合金的共同點是需要特別的防預措施以防止鋰的氧化。鋁-鋰型(Al-Li)合金的密度比常規的鋁合金的密度更小，因此對于減輕航空部件的重量非常有益。然而，Al-Li型合金明顯比由不含鋰的合金構成的產品更為昂貴，有以下三點原因：鋰的固有成本、鑄造廠中形成金屬的成本和回收廢料的難度。本發明涉及Al-Li型合金廢料的回收，尤其涉及細碎廢料的回收。這種廢料不僅在由軋制、拉制或鍛造的半成品制造結構元件的過程中產生，而且在同樣的鋁廠中，在軋制鑄塊的銑面過程中或在坯錠剝皮的過程中也會產生。

根據現有技術，只有大塊的Al-Li型合金廢料被回收，例如軋制的鑄塊、坯錠或廢棄的厚板材或修剪厚板材得到的廢料。對于細碎的廢料，諸如Al-Li型合金的機加工碎屑，本領域技術人員傾向于認為回收工業量的這種廢料是不可行的。因此在“常規拉絲模”中，鋰的存在產生了許多問題，首先從實踐的觀點看，當熔融廢料時，由于鋰促進了液態金屬的氧化從而造成煙氣的存在、形成厚殼而且可能使熔體完全固化，其次由于鋰對于多種鋁合金的用途而言--諸如包裝(其中，對于某些用途，殘余的鋰含量不應超過0.0001％)--是一種有害的金屬，或者由于全部雜質可允許的最大含量為0.05％(Robare?etWitters，Light?Metals?1991，p.1223)。同樣地，在“航空拉絲模”中，通常認為(Wilson?et?al.Journal?de?Physique?C-751987)根據使用這些產品的工業(尤其是航空和航天工業)所需的質量條件，將Al-Li型合金廢料循環回同一合金中是不可行的。

在現有技術中，最常用的能夠使Al-Li型合金廢料進行循環的解決方案包括使用一種能夠將鋁從鋰中分離的方法(Wilson?et?al.，Rabare?et?Witters)。因此，存在多篇涉及通過電解方法來提純鋁-鋰液體混合物的專利申請。這類方法描述于US4,780,186(Alcoa)、US4,790,917(Alcan)、US4,849,072(Alcoa)、US4,882,017(Alcoa)、US4,973,390(Alcoa)和US5,071,523(Alcoa)中。其它化學類型的解決方案也有述及。FR2600343(Pechiney)提出了一種通過使鋰氯化并回收所形成的氯化鋰來回收金屬廢料中的鋁和鋰的方法。類似地，US4,758,316(Alcoa)提出了一種再熔和提純Al-Li型合金廢料的方法，尤其是通過氯化液態金屬而形成一種LiCl鹽。文件US5,032,171(Alcoa)提出了一種通過添加氫氟酸鹽并進行電磁攪動而去除熔融的鋁-鋰合金中的鋰的方法。

根據現有技術，大量細碎的Al-Li型合金廢料因此而離開鋁工業的循環最終用于拉絲模以外的用途，例如用于還原鋼鐵。這嚴重影響了Al-Li合金的總體經濟性并束縛了它們的經濟發展。