一种铝合金熔炼废渣快速冷却回收装置的制作方法

本实用新型属于有价金属回收及固体废物资源化技术领域，具体涉及一种铝合金熔炼废渣快速冷却回收装置。

背景技术：

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。

铝和铝合金可以用各种不同的方法熔炼。常使用的是无芯感应炉和槽式感应炉、坩埚炉和反射式平炉（使用天然气或燃料油燃烧）以及电阻炉和电热辐射炉。铝在熔液表面瞬时形成非常稳定的氧化物。氧化的速度随着温度的升高和某些合金元素(如镁和铍)的存在而增加。而如果铝熔液表面没有受到于扰，那么在其表面形成的氧化物膜是自我限制的，任何紊流都会将氧化物膜搅和到大部分的熔液中，并产生新鲜的表面以有利于更多的氧化物形成。生成的氧化物膜和氧化物杂质非常有害于铸铝件的性能，然而，在合金冶炼、熔化金属的转运或浇注和铸型注满的过程中都会引起紊流。铸件的氧化膜则形成了极易失效的脆弱面，铸铝合金力学性能的不均匀性恰恰就是由于这些氧化膜的存在而引起的，如果没有这些氧化膜．不均匀性就会减少，铸件性能的重复性就会优于锻件，用X射线检查时，这些氧化膜通常是不可见的，但必须做到事前预防而不要等事后发现时再去修补。在熔融状态下，可以利用熔剂的覆盖来控制氧化物。这些熔剂一般为氯化镁盐。它们漂浮在熔液的表而上，当熔炼完成，进行浇注前，需要将熔液表面的漂浮液移除，这些移除的漂浮物会带出一定量的合金熔液，冷却后形成废渣，简称铝渣。

铝渣基本组成及性质基本组成:金属铝(占渣量的40~60%)，A12O3，Fe/Si/Mg的氧化物及K/Na/Ca/Mg等的氯化物等；

基本性质:铝渣的温度较高，遇空气可发生氧化反应，在铝渣冷却的过程中，会造成大量的金属因为氧化烧损而损耗，同时铝渣对接触物腐蚀性强(吸入危害健康)。

我国的铝渣回收处理技术工艺起步较晚，设备和工艺较为落后，很多企业仅仅采用手工分拣冷却后直接低价外卖，不但工作劳动强度大，污染严重，回收率低浪费大，且对工人的健康造成很多伤害。国外铝渣处理技术经过多年发展和完善，已形成了比较有代表性的技术设备。

MRM方法日本企业多数釆用MRM方法处理铝渣。该工艺是把热铝渣直接送入带有搅拌装置的设备中，使铝液沉积于设备底部，这时要加入能产生放热反应的熔剂，使渣保持所需温度。剩下的铝渣还可进一步进行筛选、粉碎、熔化回收铝，为二次回收处理。

IGDC方法从熔炉中取出热铝渣，放入冷却渣盘内，通入氮气防止金属氧化。特点是氧化损耗少，操作环境好。缺点是渣量多时要使用多台设备。金属回收后的废渣可进行二次回收。IGDC方法总金属回收率相比MRM方法稍低。

AR0S方法将冷却、破碎、筛选组合在一起，在低氧化气氛中处理输送渣部分要密封。滚筒中氧与热渣中的金属反应将氧消耗掉后，就能维持低氧状态。设备紧凑、适合处理渣量较少的情况。

SPM法是在热铝渣的上部施加压力的方法。铝的回收率在30%50%,与MRM方法相比稍低些。此方法优点是操作环境好，回收铝后的渣饼通过破碎后作为钢铁用造渣剂。

国内代表性处理设备介绍

国内近些年也很多先进的工艺设备得以应用，较具代表性的有如下两种： 1、压渣机

压渣机是一种IGDC技术改进的热渣处理设备，其设计理念就是快速冷却，从而减少金属损耗，增加金属回收量。工作原理：就是将热的铝渣进行强制冷却和隔离空气。通过将刚扒出的铝渣扒入专用压渣箱内，及时压制并强冷，加快渣中铝液的凝固速度，同时阻止渣在热空气中继续氧化，利用液体的收压流动，部分铝水会流入下层渣箱，残余渣中的金属回收率仍然较高，但需额外设备进行后续处理。

2、热渣处理回收装置

是一种在MRM技术改进的设备，其设计理念就是增加了冷却、破碎、筛分组合，方便用户最大限度的回收和处理铝渣。工作原理：该线由铝液回收机和冷却破碎机组合而成，通过对热态铝渣进行碾压、搅拌来分离出液态铝液，再对分离完铝液后的灰渣进行冷却、破碎、 筛分，从而得到3种粒度的固体物质 。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种节能环保、高效、简便的一种铝合金熔炼废渣快速冷却回收装置，本实用新型的技术方案如下：

一种铝合金熔炼废渣快速冷却回收装置，包括惰性气体保护系统、冷却水套底座、密封盖、内桶、蒸汽导排管，加水管及控制阀；

所述所述惰性气体保护系统，包括惰性气体储罐、连接软管、减压阀；所述惰性气体储罐通过减压阀、连接软管以及进气阀与冷却水套底座上的惰性气体进气口相连接；所述惰性气体进气口设置在冷却水套底座的底部；

进一步的，所述惰性气体储罐上设有压力表，（当储罐压力低于0.15MPa时需更换，所用惰性气体一般为氩气）；

所述冷却水套底座四周由双层不锈钢板焊接而成，双层不锈钢板中间使用时注入水；冷却水套底座内部形成空腔结构，底部密封，顶部开口；

在冷却水套底座顶部由上至下安装有蒸汽导排管、加水管；在冷却水套底座底部安装有排水管并加装阀门；

在冷却水套底座顶部设置有开口槽，该开口槽使用时注入水或油脂等，用于密封；

进一步的，在冷却水套底座顶部设置有叉车孔；

进一步的，冷却水套底座顶部的开口槽宽5~10cm，深10~20cm；

所述密封盖，由不锈钢板焊接而成，与冷却水套底座顶部开口大小互相适合；

所述密封盖中心开有一个圆孔，在孔外沿焊接有两个套筒，同时在套筒上部设置一个可以移除的小盖，小盖四周围垂直焊接有不锈钢边沿，使用时，小盖刚好可以嵌入套筒内，同时套筒内可以注入80%的水或油脂等，用于密封；

进一步的，所述密封盖四周对称设置4个挂环。

所述内桶：由不锈钢板焊接而成，其大小与冷却水套底座内部空腔相互适合，低于冷却水套底座内部空腔的高度；

进一步的，在所述冷却水套底座和密封盖上，可开孔焊接不锈钢管以安装测温、测氧气浓度的传感器等；

进一步的，所用到的惰性气体控制阀、自来水加水控制阀可更换成电磁阀，系统可用PLC控制系统控制。

本实用新型的工作原理为：在惰性气体保护下，铝合金熔炼熔液通过辐射将热量传递给四周水套中的水，将水加热变成蒸汽，通过水套上部的蒸汽导出管，导出室外或加以利用，从而实现对铝合金熔炼废渣的快速冷却。

本实用新型的有益效果是：设备简单、可靠、可实现快速冷却、防止氧化。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是冷却水套底座的结构示意图；

图3是密封盖的结构示意图；

图4是内桶的结构示意图。

附图标号说明： 1、冷却水套底座内部空腔；2、开口槽；3、蒸汽导排管；4、加水管；5、惰性气体进气口；6、排水管；7、水。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明，如图所示，一种铝合金熔炼废渣快速冷却回收装置，包括惰性气体保护系统、冷却水套底座、密封盖、内桶、蒸汽导排管3，加水管4及控制阀；

所述惰性气体保护系统，由惰性气体储罐、连接软管、减压阀、进口管组成。惰性气体储罐带压力表，当储罐压力低于0.15MPa时需更换，所用惰性气体一般为氩气；惰性气体储罐通过减压阀、连接软管以及进气阀与冷却水套底座上的惰性气体进口5相连接；

所述冷却水套底座，由若干不锈钢板焊接而成，结构如下：

1、内部形成较大的内部空腔，底部密封，顶部开口；

2、底部至顶部3/4位置在外壁设置密封的空腔，安装顶部加水管，顶部蒸汽导排管以及底部排水管并加装阀门；

3、顶部设置宽5~10cm，深10~20cm的开口槽2，使用时，该开口槽需注入80%的水或油脂等，用于密封；

4、底座顶部设置叉车孔；

5、整个冷却水套底座外形可以任意形状；

所述密封盖，由若干不锈钢板焊接而成，结构如下：

1、密封盖由一块厚度1cm，形状与冷却水套底座顶部开口一致的不锈钢板加工制作而成；

2、在上述不锈钢板边沿四周焊接上一圈厚度2mm的不锈钢，其长度比冷却水套底座顶部开口槽深长2cm；

3、在上述不锈钢板中心开一个直径15~20cm的圆孔，在此孔上焊接上同一规格的不锈钢圆筒，厚度2mm，高3~4cm，在此不锈钢圆筒外面再焊接一个直径比此筒大4~5cm的不锈钢圆筒，厚度，高度一致，使用时，两圆筒间需注入80%的水或油脂等，用于密封；

4、密封盖上部设置可以移除的小盖，小盖为圆形，下部焊接竖向不锈钢，其位置正好可以嵌入两圆筒间的空隙；

5、密封盖对称设置4个挂环。

所述内桶：由若干不锈钢板焊接而成，结构如下：

1、所用不锈钢厚度在5cm以上；

2、其形状与冷却水套底座内部空腔1类似，比冷却水套底座内部空腔1矮2cm左右；

3、设置粗1cm的提手。

所述蒸汽导排管3为不锈钢管，加水管为软管，两者长度视现场情况而定；

所述冷却水套底座和密封盖上适当位置，可开孔焊接不锈钢管以安装测温、测氧分压的传感器等；

所用到的惰性气体控制阀、自来水加水控制阀可更换成电磁阀，系统可用PLC控制系统控制。

本实用新型的工作原理为：在惰性气体保护下，铝合金熔炼熔液通过辐射将热量传递给四周水套中的水，将水加热变成蒸汽，通过水套上部的蒸汽导出管，导出室外或加以利用，从而实现对铝合金熔炼废渣的快速冷却。

其操作步骤为：

1、将水套中注入自来水至有水自溢出孔（自来水接口可当溢出孔）流出为止，关闭所有的自来水接口阀门，检查蒸汽导出管是否连通；

2、在冷却水套底座顶部开口槽中注入80%的自来水；

3、将內桶放入冷却水套底座内部空腔中心位置；

4、将密封盖放在冷却水套底座上部，其下部竖向不锈钢板嵌入冷却水套底座上部的开口槽中，将其上部小盖拿开；

5、检查惰性气体储罐压力，压力满足要求的情况下，打开减压阀和控制阀，向冷却水套底座通入惰性气体；

6、在密封盖顶部开口点燃1根火柴，当火柴熄灭后，再通惰性气体1分钟后，在密封盖顶部两圆筒间注入80%的水，盖好小盖，关掉通入惰性气体控制阀；

7、当需要向装置内倾倒铝合金熔炼熔液时，先打开惰性气体控制阀，向装置内通入惰性气体，拿掉密封盖顶部的小盖，快速地将铝合金熔炼熔液倾倒入装置中，盖好小盖，关闭惰性气体控制阀；

8、当需要取出內桶中已经冷却的废渣时，先用行车等设备，吊起密封盖放一边，再吊出內桶，将內桶中的废渣倒出即可。

以上是对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。