本发明涉及铝合金技术领域，具体而言，涉及一种再生铝预处理工艺及再生铝处理工艺。
背景技术：
铝是目前世界上除钢铁外用量最大的金属，铝的使用范围十分广泛，各行各业中铝、铝合金属几乎无所不及。随着铝产量、使用量的增加，废弃铝制品量也越来越大，而且许多铝制品是一次性使用，从产品使用到失去使用价值的时间比较短。因此，这些废弃的铝制品、铝杂料就可能成为污染之源。到上世纪末全世界每年消耗易拉罐1800亿只，耗铝高达250多万吨，占世界铝消费量的15％左右，铝易拉罐是一种常用的消耗品，用过即废，循环周期很短，回收价值高。要将废旧铝易拉罐重新制成高质量的铝或铝合金材料，必须进行严格的预处理。
易拉罐表面通常有一层烤漆涂层，该涂层附着力强，不易剥落；同时为了避免铝与饮料直接接触，减少饮料中铝的含量，其内壁利用水基改性环氧易拉罐涂料形成一层膜，内壁膜耐强酸、强碱以及大部分有机溶剂。因此在预处理时除去易拉罐表面漆层和内壁的防腐薄膜成为了棘手的问题。目前，可采用在高温炉中加热除漆，但是污染严重、杂质含量高、能耗高；有采用二氯乙烷、苯酚、石蜡、乙酸钠、乙酸、草酸及烯基丁二酸的复合组分脱漆，采用醋酸丁酯、甲酸、甲酚、苯酚、丙酮和环己酮的复合组分脱漆，以上方法需要药品品种过多，并且只能单纯的去除表面烤漆涂层，而不能去除内壁膜；还有采用二氯甲烷、三氟乙酸和水的复合组分脱漆；或甲酸、二氯甲烷和水的复合组分脱漆，以上方法虽然可同时除去易拉罐表面烤漆层和内壁的防腐薄膜，但是其中二氯甲烷刺激性气味，易挥发并具有较大的毒性，对环境会造成污染。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种再生铝预处理工艺，其能够分别除去易拉罐表面漆层和内壁的防腐薄膜，去除效率高并且环境友好不产生二次污染。
本发明的另一目的在于提供一种再生铝处理工艺，其工艺操作简单，制得的成品质量高。
本发明的实施例是这样实现的：
一种再生铝预处理工艺，其包括以下步骤：
将废弃易拉罐破碎成1cm-5cm的条状铝条。
将铝条经过风选设备进行第一次分离，分离出轻质杂质。
将第一次分离后的铝条经过磁选设备进行第二次分离，分离出铁渣，然后将第二次分离后的铝条加热至80～120℃并进行揉搓。
将揉搓后的铝条趁热加入苯甲醇、乙酸和松节油的第一混合液中搅拌8～15min，取出铝条放入无水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中搅拌5～10min，清洗后于110～125℃环境下烘干15～20min。
第一混合液中，苯甲醇、乙酸和松节油的体积比为3～8:1～4：1～3。
第二混合液中，无水乙醇和乙酸乙酯的体积比为4～10:1～3。
一种再生铝处理工艺，包括上述再生铝预处理工艺。
本发明实施例的再生铝预处理工艺及再生铝处理工艺有益效果是：将废弃易拉罐破碎成条状铝条便于后面的操作，然后将铝条经过风选设备分离出轻质杂质，在一定风力下只能分离出比重较轻的杂质如灰尘、纸屑或塑料，因此用磁选设备分离出铁屑，分离方法简单且有效的去除了杂质；将铝条加热至80～120℃使废弃易拉罐内壁的防腐薄膜软化，进行揉搓使防腐薄膜掉落，方法简单且不会对环境造成污染；然后趁热将铝条加入苯甲醇、乙酸和松节油的第一混合液中，利用苯乙醇和乙酸的腐蚀与渗透能力，结合松节油稀释漆层的能力使易拉罐表面漆层脱落，方法简单、脱漆效率高、溶液可重复利用且无二次污染；然后将铝条放入无水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中，目的是为了去除铝条上残留的苯甲醇、乙酸和松节油，避免对以后的熔炼过程造成影响；用去离子水中超声震荡去除无水乙醇和乙酸乙酯，使经过预处理后的易拉罐在后续熔炼过程不引入杂质，提高制得成品的质量。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的再生铝熔融工艺及再生铝处理工艺进行具体说明。
本发明实施例提供的再生铝处理工艺包括预处理、配料、熔炼、晶粒细化和浇注。其中晶粒细化和浇注并不是本发明的核心，本领域技术人员参照现有技术即可实现，在此不再赘述。
首先，将回收的废弃易拉罐破碎成1cm-5cm的条状铝条，这样便于后续的操作。将破碎之后的易拉罐经过风选设备进行第一次分离，例如使用风选机进行分离，优选地，第一次分离在风速为4m/s-6m/s的环境下进行，目的是为了分离出轻质杂质比如灰尘、纸屑或塑料，避免后续熔炼造成合金熔体严重吸气，造成气孔、疏松等缺陷，分选出的纸屑或塑料可作为燃料使用。优选地，在风选设备中加入收尘装置，灰尘、纸屑或塑料进行收集，避免对环境造成二次污染。
将第一次分离后的铝条经过磁选设备进行第二次分离，分离出铁渣，例如采用磁选机进行分离，优选地，在磁场强度为0.1-0.3T的环境下进行，由于风速为4m/s-6m/s的时候能分选出轻质杂质，不能分选出比重较大的杂质如铁屑，而铁是铝及铝合金中的有害物质，对铝合金的机械性能影响最大，不仅会降低其机械性能，同时还能减弱其抗蚀能力，因此采用磁选法去除。优选地，将第二次分离后的铝条放入浓度为15％-25％的乙酸溶液中进行浸泡1-3min，目的是为了去除铝条上油污，提高废铝合金的品质。
然后将第二次分离后的铝条加热至80℃-120℃并进行揉搓，因为易拉罐内壁利用水基改性环氧易拉罐涂料形成一层膜，内壁膜耐强酸、强碱以及大部分有机溶剂，通常采用环氧树脂膜，加热至80℃-120℃使环氧树脂膜软化，然后通过机械搓揉剥离下来，方法简单，效率高，并且环境友好，不会对环境造成污染。
将揉搓后的铝条趁热加入苯甲醇、乙酸和松节油的第一混合液中搅拌8～15min，此时铝条的温度大致为80℃～100℃。优选地，苯甲醇、乙酸和松节油的体积比为3-8:1-4:1-3，更优选的，苯甲醇、乙酸和松节油的体积比为3-6:1-3:2-3，例如，苯甲醇、乙酸和松节油的体积比为4-5:2-3:2-3。利用苯乙醇和乙酸的腐蚀与渗透能力，破坏漆层、以及漆层与罐体的粘结力，结合松节油稀释漆层的能力，进一步使漆层与罐体分离，使易拉罐表面漆层脱落，同时趁热加入可以加速漆层的脱落。方法简单，脱漆效率高，溶液可重复利用且无二次污染。
取出铝条放入无水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中搅拌5-10min，优选地，无水乙醇和乙酸乙酯的体积比为4-10:1-3，更优选地，无水乙醇和乙酸乙酯的体积比为5-8:1-2。因为苯甲醇、乙酸和松节油的沸点较高，附着在铝条上很难去除，在后续的熔炼过程中会使铝液产生气泡，影响熔炼的效果进而影响铝合金的品质。因此将附着在铝条上苯甲醇、乙酸和松节油溶于无水乙醇和乙酸乙酯，在用水对其进行清洗，因为无水乙醇和乙酸乙酯溶于水，用水进行清除既方便又环保。优选地，将从第二混合液中取出的铝条于去离子水中超声震荡至少半小时，超声震荡是为了使铝片上的液体清除的更加彻底，同时还能进一步去除附着在铝片上的漆层。
然后于110℃-125℃环境下烘干上述铝片15-20min，优选地，在110℃-115℃环境下烘干上述铝片15-20min，目的是为了去除铝片上的水份，因为在后期的熔炼过程中铝液中气体及氧化夹杂的主要来源于水，会较大的影响铝合金的质量。
可以采用废旧回收易拉罐作为原料，制成适于汽车车身的铝合金。但是由于本方法采用废旧回收易拉罐作为原料，其中制得的铝条中按重量份计包括镁1.2％、锰0.78％、硅0.19％、铜0.14％、铁0.43％、铟0.03％、余量为铝，而为了最终制成适于汽车车身的铝合金，需要对熔炼时的各元素进行合理配比。
据此进行配料，按成分占总投料量的重量比例进行配料，16.67％-33.33％的铝条、61.25％-74.6％的工业纯铝、2.97％-4.94％的工业纯硅、0.97％-1.95％的工业纯铜、0.43％-1.4％的工业纯铁，0.17-0.4％的纯金属、0.04％-0.09％的稀土金属。优选地，稀土金属占总投料量的重量比例为0.05％-0.08％。其中，稀土金属包括占总投料量的重量比例为0.01％-0.02％的铽、0.01％-0.02％的镥、0.01％-0.02％的铈和0.01％-0.03％的铕。优选地，纯金属包括占总投料量的重量比例为0.07％-0.14％的锰、0.03％-0.08％的钛、0.03％-0.08％的镉、0.03％-0.08％的锶和0.01％-0.02％的铟。
其中，硅元素和铜元素的主要作用是增加用于制备汽车车身铝合金的刚性，减小汽车撞击产生的形变量，从而减小维修成本，提高行车的安全性。硅与铝可形成Al-Si共晶液相，能够有效地提高铝合金铸造流动性。硅含量越高，铝合金的铸造流动性越好；同时，硅晶粒的化学稳定性好且具有较高的硬度(HV870-1050)，能够提高合金的刚性。铝合金中硅元素含量的增加使铝合金具有比纯铝更高的耐磨性，能够减小汽车在刮擦过程中造成的划痕。
将铜加到该Al-Si合金中会形成α固溶体、CuAl2和Si相，α相分别与CuAl2和Si构成两相共晶体，同时这三个相又可共同构成三相共晶体，能够对铝合金进行固溶强化和弥散强化。当铜作为强化相固溶于铝基体中或以颗粒状化合物存在时，可显著提高铝合金的机械强度。
但是，当铝合金中硅和铜含量过高时，由于强化相的晶粒较大且分布不均匀，致使该用于制备汽车车身的铝合金的拉伸性能显著下降，该铝合金加工性能降低，加工成平率降低。在此基础上，本发明提供的用于制备汽车车身的铝合金在原料中加入微量的铽、镥、铈、铕四种稀土金属。
一方面，经发明人研究发现，通过调节硅、铜与铽和镥的共熔体的比例，将硅：铜：(铽+镥)的比例调整至3-5：1-2：0.002-0.04的范围时，能够显著降低α相的表面张力，减小α相的晶粒大小，同时使α相分布更均匀，使铝合金在有较强的刚性的同时能够具有优良的抗拉伸性能。
另一方面，稀土元素的物理化学性质活泼，添加微量的混合稀土元素可与铝合金液中的氧、氢、氮、碳、磷、硫、铁、铅等杂质元素反应生成高熔点的化合物并沉淀，对铝合金液有净化作用，可以降低铝合金液的表面张力，消除金属和非金属杂质元素的危害，提高铝合金液的铸造流动性、铝合金的力学性能。且经研究人发现，当镥、铈以及铕的共熔体，其除杂效果优良，铝合金的综合性能显著提高。
此外，在本发明中，铁的主要作用是减少铝合金的粘模，铁与硅和铝形成Al-Si-Fe系晶析物，有助于铝合金的分散强化，能够改善铝合金的机械强度和拉伸性能，从而提高铝基的抗张强度、屈服极限等。
镁的主要作用是细化晶粒，从而提高铝合金的屈服强度；镁与硅可形成Mg2Si强化相，其能够增加铝合金的刚性。镁的加入能够减少铝合金液的粘模的倾向，使压铸件表面光滑，避免铝合金脱模时出现损伤。
钛和铝反应形成TiAl3化合物，可细化α-Al晶粒。添加微量的钛元素，可使α-Al晶粒从粗大的树枝状转变为细小均匀的等轴晶，提高铝合金液的铸造流动性，改善铝合金的组织均匀性，提高铝合金的刚性和加工性能。
在铝合金中引入少量镉与锶元素也可以起到细化晶粒的作用，能够降低蠕变速率，并且改善铝合金的抗疲劳性能。
接着将称量好的铝条及工业纯铝锭放入熔融炉于680℃-760℃的条件下熔化，目的是为了使铝完全熔化。然后以20℃/min对熔炼炉升温升至1680℃-1800℃，在升温的过程中将铝液加入熔炼炉，然后依次加入纯金属钛、工业纯铁、纯金属锰、工业纯硅、工业纯铜、稀土金属镥和稀土金属铽，因为纯金属钛、工业纯铁等沸点较高，边升温便加入的目的是为了使纯金属钛、工业纯铁等更好的熔融，升温方式能够使合金内的各组分充分混匀，有利于提高合金的机械强度，由于稀有金属的含量较低，为了制备性能更为均匀的合金，应尽量使稀有金属分散均匀，因此将其余合金溶解完后再加入混合稀土合金，当稀有金属瞬间接触比自身熔点更高的熔体时，自身温度急剧升高，其迅速熔融并迅速在熔体中分散，并且由于已熔化的元素的流动性，后添加的稀有技术元素能快速地、均匀地弥散于混合的熔体当中，减少气泡的生成，过程中，伴随惰性气体的鼓泡作用，浮渣和残渣等杂质被带完液面并除去，进一步减少后续加工过程中的材料缺陷。在纯金属锰后加入工业纯硅和工业纯铜，因为工业纯硅、工业纯铜有一定固溶强化效果，进一步提高合金的综合性能。优选地，每隔10min加入一种原料，目的是为了使每一种金属能更好的与铝液混合熔融以调高熔体的质量。
升温完成后加入纯金属镉、纯金属锶、纯金属铟、稀土金属铈和稀土金属铕，直至完全熔化。因为纯金属镉和纯金属锶等的沸点较低，在较高的温度下加入能使其快速的扩散到铝液中，使其分散效果更好，这样能够改善合金的塑性、加工性和最终产品质量。
优选地，在将工业纯铝锭、工业纯硅、工业纯铜、工业纯铁、纯金属和稀土金属加入熔炼炉之前，于110℃-115℃干燥1-2h，除去水分，避免在熔融过程中影响熔体质量。
在熔融过程中加入纳米碳酸盐，优选地，纳米碳酸盐选自纳米碳酸钙、纳米碳酸钠和纳米碳酸锌中至少一种。纳米碳酸盐作为吸附剂，在熔融过程中可产生的微小惰性气体能有效地去除熔体内的微小非金属夹杂物。同时将惰性气体从底部通入熔体内，惰性气体由于其自身密度小同时反应活性极低的特点，其在上浮过程中会将熔体中的部分杂质、渣等裹挟并带往液面。用以排出使熔体内的气体并使杂质漂浮于铝合金液面，其能够有效减低铝合金的杂质含量，提高铝合金的力学性能。然后经泡沫陶瓷过滤板过滤，目的是为了防止铝液中存在不熔性杂质。
熔融后的熔体经过后续晶粒细化等步骤之后即可制成铝合金，并应用于制备汽车车身铝合金。
实施例1
将废弃易拉罐破碎成1cm长的条状铝条，然后经过风选机，在风速为4m/s的条件下进行第一次分离，分离出轻质杂质。然后经过磁选机，在磁场强度为0.1T的条件下进行第二次分离，分离出铁屑。接着将铝条放入浓度为15％乙酸溶液中进行浸泡3min，然后将铝条加热至80℃并进行机械揉搓。
将揉搓后的铝条趁热加入体积比为3：1：1的苯甲醇、乙酸和松节油的第一混合液中搅拌15min，然后放入4：1的无水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中搅拌10min，于去离子水中超声震荡30min，然后于110℃环境下烘干20min。检验表面漆层和内壁的防腐薄膜的脱除率为98％。
实施例2
将废弃易拉罐破碎成5cm长的条状铝条，然后经过风选机，在风速为6m/s的条件下进行第一次分离，分离出轻质杂质。然后经过磁选机，在磁场强度为0.3T的条件下进行第二次分离，分离出铁屑。接着将铝条放入浓度为25％乙酸溶液中进行浸泡1min，然后将铝条加热至120℃并进行机械揉搓。
将揉搓后的铝条趁热加入体积比为8：4：3的苯甲醇、乙酸和松节油的第一混合液中搅拌8min，然后放入10：3的无水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中搅拌5min，于去离子水中超声震荡60min，然后于125℃环境下烘干20min。检验表面漆层和内壁的防腐薄膜的脱除率为99％。
实施例3
将废弃易拉罐破碎成4cm长的条状铝条，然后经过风选机，在风速为5m/s的条件下进行第一次分离，分离出轻质杂质。然后经过磁选机，在磁场强度为0.2T的条件下进行第二次分离，分离出铁屑。接着将铝条放入浓度为20％乙酸溶液中进行浸泡2min，然后将铝条加热至100℃并进行机械揉搓。
将揉搓后的铝条趁热加入体积比为6：3：2的苯甲醇、乙酸和松节油的第一混合液中搅拌10min，然后放入5：2的无水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中搅拌8min，于去离子水中超声震荡120min，然后于115℃环境下烘干18min。检验表面漆层和内壁的防腐薄膜的脱除率为98％。
实施例4
将废弃易拉罐破碎成3cm长的条状铝条，然后经过风选机，在风速为6m/s的条件下进行第一次分离，分离出轻质杂质。然后经过磁选机，在磁场强度为0.3T的条件下进行第二次分离，分离出铁屑。接着将铝条放入浓度为18％乙酸溶液中进行浸泡2min，然后将铝条加热至90℃并进行机械揉搓。
将揉搓后的铝条趁热加入体积比为4：3：3的苯甲醇、乙酸和松节油的第一混合液中搅拌8min，然后放入6：1的无水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中搅拌7min，于去离子水中超声震荡30min，然后于110℃环境下烘干15min。检验表面漆层和内壁的防腐薄膜的脱除率为97.5％。
实施例5
将废弃易拉罐破碎成3cm长的条状铝条，然后经过风选机，在风速为6m/s的条件下进行第一次分离，分离出轻质杂质。然后经过磁选机，在磁场强度为0.3T的条件下进行第二次分离，分离出铁屑。接着将铝条放入浓度为20％乙酸溶液中进行浸泡1min，然后将铝条加热至100℃并进行机械揉搓。
将揉搓后的铝条趁热加入体积比为5：2：2的苯甲醇、乙酸和松节油的第一混合液中搅拌8min，然后放入8：1的无水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中搅拌5min，于去离子水中超声震荡30min，然后于110℃环境下烘干15min。检验表面漆层和内壁的防腐薄膜的脱除率为98％。
然后进行配料，按成分占总投料量的重量比例进行配料，备取16.67％的铝条、74.55％的工业纯铝、4.94％的工业纯硅、1.95％的工业纯铜、1.4％的工业纯铁、0.02％的纯金属铟、0.14％的纯金属锰、0.08％的纯金属钛、0.08％的纯金属镉、0.08％的纯金属锶、0.02％的稀土金属铽、0.02％的稀土金属镥、0.02％的稀土金属铈、0.03％的稀土金属铕作为原料。同时将工业纯铝、工业纯硅、工业纯铜、工业纯铁、纯金属铟、纯金属锰、纯金属钛、纯金属镉、纯金属锶、稀土金属铽、稀土金属镥、稀土金属铈、稀土金属铕在110℃下干燥1h。
先将铝条及工业纯铝锭于720℃的条件下熔化，同时加入纳米碳酸钙，从熔炼炉的底部通入惰性气体，然后以20℃/min对熔炼炉升温至1680℃，在升温的过程中每隔10min依次加入纯金属钛、工业纯铁、纯金属锰、工业纯硅、工业纯铜、稀土金属镥和稀土金属铽，在温度为1680℃时，加入纯金属镉、纯金属锶、纯金属铟、稀土金属铈和稀土金属铕，直至完全熔化，然后经泡沫陶瓷过滤板过滤。
综上所述，本发明将废弃易拉罐破碎成条状铝条便于后面的操作，然后将铝条经过风选设备分离出轻质杂质，在一定风力下只能分离出比重较轻的杂质如灰尘、纸屑或塑料，因此用磁选设备分离出铁屑，分离方法简单且有效的去除了杂质；将铝条加热至80～120℃使废弃易拉罐内壁的防腐薄膜软化，进行揉搓使防腐薄膜掉落，方法简单且不会对环境造成污染；然后趁热将铝条加入苯甲醇、乙酸和松节油的第一混合液中，利用苯乙醇和乙酸的腐蚀与渗透能力，结合松节油稀释漆层的能力使易拉罐表面漆层脱落，方法简单、脱漆效率高、溶液可重复利用且无二次污染；然后将铝条放入无水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中，目的是为了去除铝条上残留的苯甲醇、乙酸和松节油，避免对以后的熔炼过程造成影响；用去离子水中超声震荡去除无水乙醇和乙酸乙酯，使经过预处理后的易拉罐在后续熔炼过程不引入杂质，提高制得成品的质量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。