[發明專利]一種稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法

有效

• 申請號: 201410517419.4
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104261703A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 王雅瓊;孫曉勇;李偉亮;孫燕子;許文林
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C04B5/00
• 分類號: C04B5/00;C04B18/14;C01D3/04;C22B7/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

技術領域

本發明屬于化學工程與技術和環境保護資源綜合利用領域，特別涉及一種稀土鎂合金熔煉渣的資源化利用方法。?

背景技術

鎂及稀土鎂合金:自上個世紀80年代后期至今，隨著鎂合金在航空、航天領域的應用，稀土元素應用于鎂合金的研究重新受到重視，稀土鎂合金可以克服傳統鎂合金材料存在的缺點，滿足現代工業實現輕量化、節能、環保、安全、舒適、可持續發展等對材料所提出的要求。稀土作為主要的合金元素或微合金化元素在鎂合金研究領域發揮著越來越重要的作用。稀土鎂合金是目前工程應用中最輕的金屬結構材料，稀土鎂合金具有高的比剛度和比強度，良好的阻尼性和減震性，優良的電磁屏蔽，抗電磁干擾性能。

稀土鎂合金的熔劑熔煉:為了制備得到滿足要求的稀土鎂合金，必須進行稀土鎂合金的制備和熔煉。但是鎂合金比較活潑，當鎂合金在大氣中熔煉時，為了防止鎂液表面氧化、燃燒，常使用熔煉劑進行保護。因此，熔煉劑保護作為一種傳統的鎂合金熔煉方式在現代工業中仍然有著廣泛的應用，熔煉劑在熔煉過程中除了起到隔絕空氣防止鎂合金液的氧化燃燒之外，也作為熔煉劑來使用，以除去由于氧化而生成的非金屬夾雜物來凈化合金熔體，提高鎂合金產品性能。

在稀土鎂合金的熔煉過程中，必須對粗鎂進行熔劑熔煉除去粗鎂中的雜質。原因是粗鎂中的非金屬雜質(如氧化物、氮化物等)和金屬雜質(如Mn、Zn、Al、Si)對形成的稀土鎂合金產品的力學性能影響很大，使稀土鎂合金變脆，極限擴張強度變小，致使稀土鎂合金難以適應壓力加工的需要；金屬雜質Fe、Cu、Ni使稀土鎂合金的耐腐蝕性變差。因此，要盡量減少和除去粗鎂中這些雜質，以獲得高品質的稀土鎂合金材料。

鎂熔煉過程中熔劑的特性及熔劑組成：粗鎂中含有金屬雜質和非金屬雜質，因此作為粗鎂的熔煉熔劑應滿足如下條件：

(1)?在生產、使用、保存和材料運輸過程中不具化學毒性和強腐蝕性。

(2)?具有一定的熔煉性，即能和鎂中雜質發生物理或化學反應并生成不溶性渣。

(3)?熔點比稀土鎂合金或者鎂的更低。

(4)?在熔融狀態下，熔鹽密度應比稀土鎂合金大，并有適當的密度差，熔鹽和鎂液能很好分層。

(5)?在熔煉和分離過程中熔劑熔鹽應有較小的粘度，使稀土鎂合金液在熔煉過程中能徹底澄清。

(6)?熔劑在整個熔煉過程中和稀土鎂合金液有適當的界面張力。在熔煉階段，較小的界面張力能較好地保護稀土鎂合金不被燃燒或氧化。在熔煉靜置階段有較大的界面張力能使稀土鎂合金更好地熔合并和熔劑分離。

(7)?熔劑中陽離子不與熔融金屬稀土鎂合金發生置換反應，以免被第二次污染。

熔煉熔劑有兩個作用，一個是去除稀土鎂合金中的雜質，另一個是覆蓋熔融稀土鎂合金不與空氣接觸而防止氧化燃燒。在稀土鎂合金的熔化階段使用的覆蓋熔劑，要求其熔點低、密度小、對稀土鎂合金的濕潤性好。在熔煉階段使用的熔煉熔劑，要求其熔點低，流動性好，對氧化物、氮化物的濕潤性好，密度比稀土鎂合金大，對稀土鎂合金的濕潤性要差，以利于雜質的分離。

生產上使用的熔劑中，MgCl₂、KCl能改善熔劑對氧化稀土鎂合金的濕潤性，因此這兩種組分在熔煉熔劑中含量較高。

熔劑熔煉的操作：先將坩堝上的殘渣和氧化皮清除，再檢查坩堝有無裂縫。如果在坩堝壁上出現凹陷或是它的壁與底的厚度小于原來厚度的一半，則坩堝不能使用。檢查合格后的坩堝放在坩堝爐上，然后將坩堝爐通電加熱。待坩堝加熱到暗紅色的赤熱狀態，首先在坩堝中加入底熔劑，熔劑總量為粗稀土鎂合金質量的15-20%，然后裝入粗稀土鎂合金，在1023K溫度下加熱熔化，再慢慢加入粗稀土鎂合金及熔煉熔劑，待坩堝中的稀土鎂合金達到坩堝有效容積的高度時，使稀土鎂合金液溫度保持在983K，然后加入熔煉熔劑，加入量為每噸稀土鎂合金20kg，邊加邊攪拌，使熔劑與稀土鎂合金液充分混合達到凈化效果。熔煉作業時間為10-20min，然后將溫度控制在1013-1023K，靜置10-15min，使雜質與稀土鎂合金充分分離。由于熔稀土鎂合金中的鐵含量會隨溫度的升高而增加，因而靜置結束后將稀土鎂合金液的溫度從1013K降至983K，在此溫度下進行保溫。在上述過程中，坩堝中的稀土鎂合金往往會發生燃燒，可撒上覆蓋熔劑來阻止稀土鎂合金的燃燒，防止稀土鎂合金的氧化損失。