采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法及系统，方法包括以下步骤：步骤1）：将液体精炼剂采用加热方式使其汽化，形成液体精炼剂蒸汽；步骤2）：将液体精炼剂蒸汽吹入固体精炼剂中，形成精炼剂气雾；步骤3）：将精炼剂气雾引入熔融状态下的铝或铝合金熔体，使其与铝或铝合金熔体充分接触反应；步骤4）：待达到规定的反应时间后，除去形成于铝或铝合金熔体表面的反应渣。本发明通过将采用固体精炼剂除杂和液体精炼剂除气这两个环节缩减为一个环节，在除气的时候同时能够完成除渣，从而大大减少了人力和劳动强度，还减少了能耗，符合社会环保需要，具有良好的社会价值和经济价值。
【专利说明】采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及有色金属冶炼【技术领域】，具体地说，本发明涉及一种采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法，还涉及一种采用三相联合实现铝熔体除气除渣的系统。
【背景技术】
[0002]熔炼铝及铝合金时，一般需要对熔体进行精炼处理，即通过各种化学或者物理的方法除去熔体中的夹杂物和气体。
[0003]铝及铝合金熔体中最主要的夹杂物是氧化铝，其次是很少量的电解槽夹带出的熔盐夹杂物和其它非金属夹杂物；而铝及铝合金熔体中最主要的气体是氢气，氢气的来源一般是潮湿的空气、原料上未除尽的油污、熔炼时不正确的工艺等。
[0004]目前用于除去铝及铝合金熔体中氧化铝和氢气的方法一般有两大类和七种以上的方法，两大类是吸附精炼法和非吸附精炼法，其中吸附精炼法包括浮游法以及过滤精炼法，非吸附精炼法包括真空法、超声波法、电磁场法以及等离子体位法等。
[0005]浮游法是一种普遍采用的除渣除气方法，主要是通过各种方式向熔体中通入或加入气体精炼剂(如氯气、氮气、氩气等)、液体精炼剂(如CCl4和TiCl4等)及固体精炼剂等用于精炼，其本质是通过各种精炼介质把铝及铝合金熔体中存在的各种气体并把熔体中的夹杂物和氢吸附于其中(部分精炼介质与杂质气体发生化学反应，生成不溶于铝熔体的新的气态物质)，最后上浮至熔体表面，而后进行清除。通入或加入精炼剂的手段主要有直管喷吹、旋转喷吹等，上述气体精炼剂中目前用的较多的是高纯氮气和氩气，上述固体精炼剂一般用多种盐类的熔化反应物或机械混合物加工而成(一般含有NaCl、KCl、NaAlF6等基本成分)，成粉末状，有直接加入到炉内精炼的，也有在线通过旋转喷吹设备加入的。
`[0006]浮游法的常规步骤一般是先进行固体精炼，用于去除铝水中杂质；后进行液体精炼，用于去除铝水中的气体杂质，由于现有工艺一般都是分两步分开进行，从而耗时较久，并且在进行的过程中，还必须保持适当的炉温，另外在进行工艺操作时，还需要打开炉门进行废气排放，从而存在浪费时间和能源，效率低下的问题。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法，在冶炼的过程中，对待处理的熔体同时导入气体、液体、固体粉末三种不同功能的精炼介质，能够同时进行铝及铝合金的除渣和除气工作，从而减少了操作时间，节约了能源；本发明的目的之二是提供了一种采用三相联合实现铝熔体除气除渣的系统。
[0008]本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的:
[0009]本发明的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法，包括以下步骤:
[0010]步骤I):将液体精炼剂采用加热方式使其汽化，形成液体精炼剂蒸汽；
[0011]步骤2):将液体精炼剂蒸汽吹入固体精炼剂中，形成精炼剂气雾；
[0012]步骤3):将精炼剂气雾引入熔融状态下的铝或铝合金熔体，使其与铝或铝合金熔体充分接触反应；
[0013]步骤4):待达到规定的反应时间后，除去形成于铝或铝合金熔体表面的反应渣。
[0014]进一步，步骤I)中，所述加热方式是通过在液体精炼机中设置加热装置来使液体精炼剂汽化；
[0015]进一步，步骤2)中，在液体精炼剂蒸汽的压力足够的情况下，直接将液体精炼剂蒸汽吹入固体精炼剂中，形成精炼剂气雾；在液体精炼剂蒸汽的压力不够的情况下，采用加压装置将液体精炼剂蒸汽吹入固体精炼剂中，形成精炼剂气雾；
[0016]进一步，步骤3)中，在精炼剂气雾压力足够的情况下，直接引入铝或铝合金熔体中；在精炼剂气雾压力不够的情况下，采用加压精炼气体介质将精炼剂气雾吹入铝或铝合金熔体中；
[0017]进一步,步骤4)中所述规定的反应时间为10~30min。
[0018]本发明的目的之二是采用以下技术方案实现的:
[0019]该采用三相联合实现铝熔体除气除渣的系统，包括液体精炼机、固体精炼机；
[0020]所述液体精炼机包括液体精炼剂盛放容器、加热装置和蒸汽引出管道，所述加热装置用于对液体精炼剂盛放容器中盛放的液体精炼剂进行加热，所述蒸汽引出管道用于将产生的液体精炼剂蒸汽引出至固体精炼机；
[0021]所述固体精炼机包括固体精炼剂盛放容器、混合腔室和气雾引出管道，所述混合腔室与固体精炼剂盛放容器相连通，所述蒸汽引出管道输出的液体精炼剂蒸汽在混合腔室内与固体精炼剂盛放容器输出的固体精炼剂进行混合，形成精炼剂气雾，并通过气雾引出管道将精炼剂气雾输出至熔化池。
[0022]进一步，所述液体精炼机还包括蒸汽输出泵，所述蒸汽输出泵用于液体精炼剂蒸汽的加压输出；
[0023]进一步，所述固体精炼机还包括气体加压装置，所述气体加压装置包括加压泵和储气装置，所述储气装 置中存储的气体通过加压泵输出至混合腔室，形成气流带动精炼剂气雾输出至熔化池；
[0024]进一步，所述固体精炼剂盛放容器与混合腔室之间的连通管道上设置有定量给料器；
[0025]进一步，所述储气装置中存储的气体为氮气或氩气。
[0026]本发明的有益效果是:
[0027]本发明通过将采用固体精炼剂除杂和液体精炼剂除气这两个环节缩减为一个环节，在除气的时候同时能够完成除渣，从而大大减少了人力和劳动强度，一般情况下，每班每炉可以减少人工操作时间约30~50分钟；同时，本发明能够减少能耗，节约能源，传统的工艺操作时需要打开炉门，放出废气，从而损失大量的热能，而通过采用本发明，不需要打开炉门，从而在缩短操作时间的同时，还减少了能耗，符合社会环保需要，具有良好的社会价值和经济价值。
[0028]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。【专利附图】
【附图说明】
[0029]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0030]图1为本发明的方法步骤框图；
[0031]图2为本发明的装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0033]如图1所示，本发明的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法，包括以下步骤:
[0034]步骤I):将液体精炼剂采用加热方式使其汽化，形成液体精炼剂蒸汽；需要说明的是，加热方式可以通过在液体精炼机中设置加热装置来使液体精炼剂汽化，比如采用电阻丝或水浴加热等手段。
[0035]步骤2):将液体精炼剂蒸汽吹入固体精炼剂中，形成精炼剂气雾；需要说明的是，在液体精炼剂蒸汽的压力足够的情况下，可以直接将液体精炼剂蒸汽吹入固体精炼剂中，形成精炼剂气雾；在液体精炼剂蒸汽的压力不够的情况下，可以采用加压装置将液体精炼剂蒸汽吹入固体精炼剂中，从而形成精炼剂气雾，该加压装置也可以是采用对精炼气体介质进行加压，然后加压的精炼气体介质混合液体精炼剂蒸汽形成的气流冲入固体精炼剂中，形成精炼剂气雾。常用的精炼气体介质包括氩气、氮气等。
[0036]步骤3):将精炼剂气雾引入熔融状态下的铝或铝合金熔体，使其与铝或铝合金熔体充分接触反应；需要说明的是`，在精炼剂气雾压力足够的情况下，直接引入铝或铝合金熔体中；在精炼剂气雾压力不够的情况下，采用加压精炼气体介质将精炼剂气雾吹入铝或铝合金熔体中。当然，为了增强除气除渣的效果，直接采用采用加压精炼气体介质将精炼剂气雾吹入铝或铝合金熔体中效果更好，常用的精炼气体介质包括氩气、氮气等。
[0037]步骤4):待达到规定的反应时间后，除去形成于铝或铝合金熔体表面的反应渣。通常情况下，规定的反应时间为10~30min。
[0038]上述工艺步骤紧凑，实施方便，能够缩短操作时间，减少能耗。
[0039]基于上述工艺思想，如图2所示，本发明的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的系统，包括液体精炼机I和固体精炼机2 ；
[0040]液体精炼机I包括液体精炼剂盛放容器11、加热装置12和蒸汽引出管道13,液体精炼剂盛放容器11用于盛放液体精炼剂，加热装置12用于对液体精炼剂盛放容器中盛放的液体精炼剂进行加热，蒸汽引出管道13用于将产生的液体精炼剂蒸汽引出至固体精炼机；本实施例中，加热装置12采用电加热装置，具体而言，是采用电阻丝对液体精炼剂进行加热操作，使之汽化，当然，还可以采用其他常规的加热装置，只要能够使液体精炼剂汽化，都应在本发明的保护范围之内。
[0041]作为进一步的改进，液体精炼机还包括蒸汽输出泵14，蒸汽输出泵14用于液体精炼剂蒸汽的加压输出，从而解决在蒸汽压力不足的情况下，蒸汽的输出问题。
[0042]固体精炼机2包括固体精炼剂盛放容器21、混合腔室22和气雾引出管道23，混合腔室22与固体精炼剂盛放容器21相连通，蒸汽引出管道23输出的液体精炼剂蒸汽在混合腔室22内与固体精炼剂盛放容器21输出的固体精炼剂进行混合，形成精炼剂气雾，并通过气雾引出管道23将精炼剂气雾输出至熔化池。
[0043]作为进一步的改进，固体精炼剂盛放容器21与混合腔室22之间的连通管道上设置有定量给料器26，能够实现固体精炼剂流量的控制，采用球阀或者螺旋给料器均可。
[0044]作为进一步的改进，固体精炼机还包括气体加压装置，气体加压装置24包括加压泵24和储气装置25，储气装置25中存储的气体通过加压泵24输出至混合腔室，形成气流带动精炼剂气雾输出至熔化池。
[0045]另外，储气装置25中存储的气体可以采用氮气或氩气这样的气体精炼剂气体，从而混合了精炼剂气雾的混合气体还包括了气体精炼剂成分，从而进一步增强了除杂和除气的效果，实现了真正意义上的三相联合。
[0046]经试验证明，采用了本发明的工艺和装置后，在正常情况下，每班每炉能够减少人工操作时间30~50分钟，精炼期能耗减少20%~30%，产品质量较之传统工艺也有所提升。
[0047]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。`
【权利要求】
1.采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤I):将液体精炼剂采用加热方式使其汽化，形成液体精炼剂蒸汽； 步骤2):将液体精炼剂蒸汽吹入固体精炼剂中，形成精炼剂气雾； 步骤3):将精炼剂气雾引入熔融状态下的铝或铝合金熔体，使其与铝或铝合金熔体充分接触反应； 步骤4):待达到规定的反应时间后，除去形成于铝或铝合金熔体表面的反应渣。
2.根据权利要求1所述的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法，其特征在于:步骤I)中，所述加热方式是通过在液体精炼机中设置加热装置来使液体精炼剂汽化。
3.根据权利要求1或2所述的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法，其特征在于:步骤2)中，在液体精炼剂蒸汽的压力足够的情况下，直接将液体精炼剂蒸汽吹入固体精炼剂中，形成精炼剂气雾；在液体精炼剂蒸汽的压力不够的情况下，采用加压装置将液体精炼剂蒸汽吹入固体精炼剂中，形成精炼剂气雾。
4.根据权利要求1或2所述的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法，其特征在于:步骤3)中，在精炼剂气雾压力足够的情况下，直接引入铝或铝合金熔体中；在精炼剂气雾压力不够的情况下，采用加压精炼气体介质将精炼剂气雾吹入铝或铝合金熔体中。
5.根据权利要求1所述的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的方法，其特征在于:所述规定的反应时间为10~30min。
6.采用三相联合实现铝熔体除气除渣的系统，其特征在于:所述装置包括液体精炼机、固体精炼机； 所述液体精炼机包括液体精炼剂盛放容器、加热装置和蒸汽引出管道，所述加热装置用于对液体精炼剂盛放容器中盛放的液体精炼剂进行加热，所述蒸汽引出管道用于将产生的液体精炼剂蒸汽引出至固体精炼机； 所述固体精炼机包括固体精炼剂盛放容器、混合腔室和气雾引出管道，所述混合腔室与固体精炼剂盛放容器相连通，所述蒸汽引出管道输出的液体精炼剂蒸汽在混合腔室内与固体精炼剂盛放容器输出的固体精炼剂进行混合，形成精炼剂气雾，并通过气雾引出管道将精炼剂气雾输出至熔化池。
7.根据权利要求6所述的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的系统，其特征在于:所述液体精炼机还包括蒸汽输出泵，所述蒸汽输出泵用于液体精炼剂蒸汽的加压输出。
8.根据权利要求6或7所述的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的系统，其特征在于:所述固体精炼机还包括气体加压装置，所述气体加压装置包括加压泵和储气装置，所述储气装置中存储的气体通过加压泵输出至混合腔室，形成气流带动精炼剂气雾输出至熔化池。
9.根据权利要求6所述的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的系统，其特征在于:所述固体精炼剂盛放容器与混合腔室之间的连通管道上设置有定量给料器。
10.根据权利要求8所述的采用三相联合实现铝熔体除气除渣的系统，其特征在于:所述储气装置中存储的气体为氮气或氩气。
【文档编号】C22B21/06GK103773968SQ201410016198
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】唐新文, 袁文球, 向苗苗, 谢梦交, 贺振华 申请人:贵州中铝铝业有限公司