[發(fā)明專利]一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611103961.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN106498216B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉玉林;張利;趙玉華;王繼杰;劉春忠;國(guó)旭明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/06
• 分類號(hào): C22C1/06;C22C21/00;C22B9/10;C22B21/06
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 劉曉嵐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁及其合金凈化精煉處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法。

背景技術(shù)

在鋁及其合金的熔煉過程中，熔體質(zhì)量和環(huán)境問題是鋁工業(yè)的重要議題。這些都與熔體的處理工藝和所使用的熔劑有密切關(guān)系。

鋁錠中往往不可避免地含有較高的鈉、鈣和鋰等堿金屬雜質(zhì)。工廠內(nèi)部的還回料及鋁廢料通常混有非金屬雜質(zhì)，有機(jī)材料和水汽。這些堿金屬、非金屬夾渣及水汽對(duì)鋁及其合金的鑄造及后續(xù)的加工工序會(huì)造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題。所以在澆注之前，必須使用精煉劑對(duì)鋁水進(jìn)行凈化精煉處理--除堿金屬、除雜除氣。

去除堿金屬需要通過化學(xué)反應(yīng)，將堿金屬原子置換出來，而在除雜除氣方面，可以通過氣泡浮游等吸附原理來實(shí)現(xiàn)。所以，對(duì)于堿金屬雜質(zhì)含量較高的鋁熔體，需要使用反應(yīng)性較強(qiáng)的精煉劑來凈化精煉，例如六氯乙烷(C₂Cl₆)、氯氣等。作為精煉劑，六氯乙烷具有非常好的精煉效果。但是使用六氯乙烷會(huì)產(chǎn)生難聞的惡臭，污染環(huán)境，影響工人的健康。氯氣作為精煉劑曾大受歡迎，但是，使用氯氣精煉會(huì)造成大量的氯氣及鹽酸的大氣排放。而且近來發(fā)現(xiàn)，通氯氣到鋁液中可能會(huì)形成一種致癌物--二惡英(Dixon)，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，所以六氯乙烷、氯氣作為精煉劑已逐漸淘汰。

以MgCl₂為基的熔合物精煉劑是替代氯氣精煉的理想選擇。這種精煉劑兼具去除堿金屬、去除氧化物夾雜以及除氫等綜合作用，又不污染環(huán)境。精煉劑中的MgCl₂在鋁水中迅速溶解成液態(tài)MgCl₂，與鋁水中的Na、Li和Ca發(fā)生置換反應(yīng)：

MgCl₂+2Na→2NaCl+Mg

MgCl₂+2Li→2LiCl+Mg

MgCl₂+Ca→CaCl₂+Mg

生成的NaCl、LiCl和CaCl₂上浮到表面，從而達(dá)到了去除Na、Li和Ca的目的。另一方面，氧化物夾渣和熔融在鋁水中的精煉劑碰撞，并被粘在熔融精煉劑上，界面特性隨之發(fā)生變化，這些夾渣物不再被鋁水潤(rùn)濕。然后，被熔融精煉劑潤(rùn)濕的夾渣物顆粒上浮，融入鋁水表面的渣中，達(dá)到了除渣的目的。

美國(guó)專利US4099965公開了一種MgCl₂-KCl熔合物精煉劑，含20～40％KCl，60～80％MgCl₂。取得了很好的精煉效果，在降低鑄造車間氯氣使用量中起到了積極作用。

發(fā)明專利申請(qǐng)2015105835774開了一種MgCl₂-NaCl和MgCl₂-NaCl-KCl氯鹽熔合物精煉劑。目前，氯鹽熔合物的制備方法是將市售的MgCl₂、NaCl、KCl等氯鹽混合在一起，然后裝入鐵質(zhì)或石墨坩堝中加熱熔化，再將熔液冷卻凝固形成氯鹽熔合物，最后將凝固的氯鹽熔合物破碎成顆粒或粉末。在實(shí)際生產(chǎn)中，升溫速度較慢，在氯鹽接近熔化時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的黃煙，氣味難聞。

目前市售的MgCl₂的來源之一是生產(chǎn)海綿鈦或海綿鋯的副產(chǎn)品。海綿鈦或海綿鋯的生產(chǎn)工藝相似。工藝流程為：首先將鈦原料或鋯原料氯化生成粗TiCl₄或ZrCl₄，然后精制得到精TiCl₄或ZrCl₄。在還原蒸餾工序，加入金屬鎂，精TiCl₄或ZrCl₄在800～1000℃下與金屬鎂進(jìn)行還原反應(yīng)得到海綿狀的金屬鈦或鋯和氯化鎂，用真空蒸餾分離海綿鈦或海綿鋯，從而獲得純鈦或純鋯和液體MgCl₂。液體MgCl₂的溫度為800～1000℃，作為副產(chǎn)品，排出反應(yīng)爐。排出的液體MgCl₂或者經(jīng)過電解工序分離出金屬鎂和氯氣，或者直接冷卻，作為無水氯化鎂向市場(chǎng)銷售。

一方面，高溫液態(tài)氯化鎂要冷卻，大塊氯化鎂要破碎。另一方面，制備氯鹽熔合物時(shí)要將氯鹽加熱。如果利用液態(tài)氯化鎂的高溫將氯鹽熔合物的其它組分熔化，制備氯鹽熔合物，則能省去高溫液態(tài)氯化鎂的冷卻工序、大塊氯化鎂的破碎工序和再加熱工序。利用高溫MgCl₂的熱量加熱熔合物的其它組分，加熱速度快，所有組分瞬間熔化，大大減少了熔化氯鹽時(shí)產(chǎn)生的黃煙。這樣既節(jié)省了能源，又縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，而且減少了環(huán)境污染，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容