鋁的電渣精煉除鐵除雜研究.pdf

1、隨著對高性能鋁合金品質(zhì)要求的不斷提升和再生鋁工業(yè)的不斷發(fā)展，對于鋁合金中雜質(zhì)元素和夾雜物的限制也越來越嚴(yán)格，雖然有很多方法被用來控制鋁合金中的雜質(zhì)元素和夾雜物，但并不能滿足鋁工業(yè)發(fā)展的需要，迫切需要開發(fā)出新的高效的鋁合金凈化技術(shù)。
　　本文針對鋁工業(yè)中去除雜質(zhì)鐵元素和夾雜物的難題，將廣泛用于鋼鐵冶金領(lǐng)域的電渣精煉方法應(yīng)用于鋁合金的凈化中，進(jìn)行鋁的電渣精煉除鐵除雜探索，并對鋁電渣精煉去除雜質(zhì)鐵和夾雜物的機(jī)理進(jìn)行了分析和討論。

2、　　在研究過程中，針對鋁電渣精煉本身的特點(diǎn)，以鋁工業(yè)中常用的精煉劑為主對鋁電渣精煉的渣劑成分加以設(shè)計和選擇，給出了47％KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6、46%KF-54%AlF3和40%KCl-10%MgF2-50%MgCl2三種鋁電渣精煉渣劑。三種渣劑物理性能的檢測結(jié)果和對工業(yè)純鋁的電渣精煉效果表明，以上三種渣劑均可滿足鋁電渣精煉的要求，其中47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑對工業(yè)純鋁電渣精煉效果最好

3、。采用CALPHAD方法計算了Al-Fe-B2O3和Al-Fe-P三元體系的相圖，揭示了體系中富鐵相的析出規(guī)律。根據(jù)Al-Fe-B2O3和Al-Fe-P三元相圖的計算結(jié)果，分別向47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑中添加Na2B4O7或AlP配制鋁電渣精煉除鐵渣劑，并對除鐵渣劑的物理性能進(jìn)行了檢測。
　　利用添加10wt.%Na2B4O7的47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑對含鐵量0.42wt

4、.%的工業(yè)純鋁進(jìn)行電渣精煉除鐵試驗(yàn)，電渣精煉后雜質(zhì)鐵含量降低到0.19wt.%，去除的比例大于50%。電渣精煉后熔渣的分析結(jié)果表明，鐵含量降低的原因是鋁熔體與含Na2B4O7的渣劑反應(yīng)生成了鐵硼中間化合物 Fe2B，并且被熔融渣劑所捕獲。同時，利用添加10wt.%AlP的47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑對含鐵量0.48wt.%的工業(yè)純鋁進(jìn)行電渣精煉除鐵試驗(yàn)，電渣精煉后雜質(zhì)鐵含量降低到0.30wt.%，去除的比例達(dá)到

5、35%。電渣精煉后熔渣的分析結(jié)果表明，鐵含量降低的原因是鋁熔體與含AlP的渣劑反應(yīng)生成了鐵磷中間化合物Fe2P，并且被熔融渣劑所捕獲。另外，采用添加Na2B4O7的47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑對電渣精煉除鐵的工藝進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)鐵含量隨著 Na2B4O7添加量的增加和重熔速度的減小而降低，當(dāng)添加9～10wt.%Na2B4O7在80～120g·min-1的重熔速度下電渣精煉除鐵效果最好。通過熱力學(xué)計算證實(shí)了添加

6、 Na2B4O7渣劑電渣精煉除鐵過程中熔融渣劑與鋁熔體可自發(fā)反應(yīng)生成鐵硼化合物 Fe2B。同時，通過對電渣精煉除鐵反應(yīng)過程的理論假設(shè)，建立了電渣精煉除鐵過程中渣-液反應(yīng)的動力學(xué)模型：此公式省略。
　　利用47%KCl-30%NaCl-23%Na3AlF6渣劑對工業(yè)純鋁進(jìn)行電渣精煉除雜研究，發(fā)現(xiàn)電渣精煉后夾雜物的去除效率隨重熔速度的降低不斷提高。當(dāng)重熔速為108g?min-1時除雜效果最好，電渣精煉去除夾雜物的效率達(dá)到97.6%。電