一种简单有效去除钛废料表面杂质的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及去除铁废料表面杂质的过程，具体涉及一种简单有效去除铁废料表面 杂质的方法，将附着在纯铁或铁合金切削屑表面的切削油污、氮化铁与氧化铁等铁化合物 覆盖层、水分及其他垃圾等杂质分解去除并脱离其表面，从而有效净化纯铁或铁合金切削 屑表面的方法。
【背景技术】
[0002] 铁因具有良好的综合性能而得到了广泛应用。但其独特的加工工艺和特殊的应 用质量要求，导致铁从海绵铁到成品的成材率仅为50%左右，制成飞机构件的成材率更仅 有25%。铁在生产及加工过程中会产生各种形态的废料，纯铁或铁合金切削屑的宽度在 l-20mm之间，厚度在2mm W下，长度根据加工方式的不同从30mm到数十米不等。
[0003] 与其他金属相比，铁具有导热性差、弹性模量低、耐磨削烧损能力弱W及易与氧、 氮发生反应等特点导致其切削加工相对困难。为保证纯铁或铁合金切削加工过程的顺利进 行，在采用创床、就床或者车床等设备进行切削加工时使用低粘度切削油，W高压、大流量 方式进行加工件及刀具的润滑与冷却，从而导致加工时产生的纯铁或铁合金切削屑表面附 着有大量切削油污，同时切削时的局部高温在纯铁或铁合金切削屑表面易形成氧化铁、氮 化铁等铁化合物覆盖层，同时由于存放不当，切削屑表面还吸附有水分及其他垃圾。
[0004] 近年来，随着原料市场的价格波动、社会对企业环境的要求，W及企业对生产成本 的控制需求，金属废料的循环利用已成为必然趋势。W纯铁或铁合金切削屑为原料，通过电 子束冷床炉等真空烙炼方式制备纯铁或者铁合金铸锭，可起到循环利用有价资源、降低原 料成本的作用。但由于纯铁或铁合金切削屑表面附着了切削油污、氧化铁与氮化铁等铁化 合物覆盖层、水分及其他垃圾等杂质，不经处理直接在对真空度有较高要求的烙炼设备中 使用，其表面油污及水分等的挥发不但影响烙炼室的真空度，导致烙炼状态不稳定，挥发物 还会污染炉体内部、严重时甚至影响烙炼设备关键部件寿命，同时杂质中的碳、氧、氮、铁等 会被烙融铁吸收，导致铁铸锭中上述间隙元素含量超标、并出现铸锭成分宏观偏析等问题。 因此如何有效去除纯铁或铁合金切削屑表面杂质成为是否有效实现铁废料循环利用的关 键。为此需要开发一种纯铁或铁合金切削屑表面净化处理的新技术。
[0005] 中国专利公开号CN101413061A公开了根据所烙炼铁及铁合金成分，称取纯铁或 铁合金屑状废料中的一种或两种与海绵铁W及纯合金添加元素和/或中间合金混合的混 合料，所述混合料中的纯铁或铁合金屑状废料添加量按质量百分比计为10% -90% ;然后 将其压制成电极块，用电子束冷床炉将所述电极块进行一次电子束冷床烙炼，得到铁或铁 合金铸锭。虽然专利中提及对铁及铁合金屑状废料进行了破碎、去油和表面酸洗处理的记 述，但是没有破碎、去油和表面酸洗处理等执行方法的具体解释及执行结果的详细说明，因 此对如何有效去除纯铁或铁合金切削屑表面各类杂质没有实际参考意义。
[0006] 中国专利CN102259109A的关于铁及铁合金残废料处理装置系统及分栋铁料的方 法。包括喂料、破碎、筛选、洗涂除油、漂洗、烘干、筛选、去除高比重物质、去除磁性物质、布 料装箱等步骤。其仅适用于长度小于100mm的屑料，且没有酸洗处理过程，因此无法对长短 不一、表面有氧化铁与氮化铁等铁化合物覆盖层纯铁或铁合金切削屑进行有效处理。
[0007] 中国专利CN102912139A关于用铁屑生产铁及铁合金铸件的方法。其对铁屑进行 洁净化处理是通过在真空条件下使用如煤油、酒精、汽油、丙丽、四氯化碳等溶解油脂类的 有机溶剂浸泡和超声波清洗的方法清洁铁屑，然后进行烘干。该方法对去除铁屑表面的油 污有一定效果，但无法表面有氧化铁与氮化铁等铁化合物覆盖层纯铁或铁合金切削屑进行 有效处理。
[0008] 日本专利特开2008-2768提到将金属废料放入回转炉，使用燃料燃烧器将热风送 入炉内，通过高温将切削油污燃烧去除的方法。送种方法会导致纯铁或铁合金切削屑表面 严重氧化甚至诱发切削屑燃烧，不适用处理铁废料。
[0009] 日本专利特开平05-34067 W及特开2002-30349均提到将金属废料放入充满惰性 气体的容器，通过不同加热方式对金属废料进行加热并循环流通惰性气体来去除油污及水 分，不会出现金属废料表面氧化或者燃烧现象发生的方法。但是送些方法均无法有效处理 纯铁或铁合金切削屑表面的氧化铁与氮化铁等铁化合物覆盖层。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种简单有效去除铁废料表面杂质的方法，可有效去除纯 铁或铁合金切削屑表面的切削油污、氮化铁与氧化铁等铁化合物覆盖层、水分及其他垃圾 等各类杂质。使用经过该方法净化处理后的纯铁或铁合金切削屑表面没有切削油污、氧化 铁与氮化铁等铁化合物覆盖层、水分及其他垃圾。W处理后纯铁或铁合金切削屑为原料进 行真空烙炼，既能促使有价资源的循环利用，又能起到降低原料成本的作用。
[0011] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：
[0012] 一种简单有效去除纯铁或铁合金切削屑表面杂质的方法，通过对表面附着有切削 油污、氮化铁与氧化铁等铁化合物覆盖层、水分及其他垃圾等各类杂质的纯铁或铁合金切 削屑进行破碎、除油、酸洗、干燥、磁选等处理步骤，最终得到表面没有切削油污、氧化铁与 氮化铁等铁化合物覆盖层、水分及其他垃圾，呈现灰白色金属光泽的纯铁或铁合金切削屑。
[0013] 具体地，本发明的一种简单有效去除铁废料表面杂质的方法，其特征是，包括如下 步骤：
[0014] 1)破碎处理
[0015] 使用金属破碎机对表面附着有表面杂质的纯铁或铁合金切削屑进行切削屑的破 碎处理，破碎后纯铁或铁合金切削屑长度在70mm W下；
[001引。表面除油处理
[0017] 将破碎后的纯铁或铁合金切削屑放入耐酸材质容器内，注入加热到50~6(TC的 水，保证水溶液完全淹没切削屑，揽拌lOmin W上，在溶化去除纯铁或铁合金切削屑表面水 溶性杂质的同时，使不溶性垃圾脱离切削屑表面，还使表面干涧油污变得柔软，并把纯铁或 铁合金切削屑加热到50~6(TC，为后续除油处理做准备；然后排出热水，注入加热到60~ 8(TC的除油水溶液，保证除油水溶液完全淹没切削屑，浸泡后连续揽拌20min W上，W保障 切削屑表面去油处理的顺利进行；到时间后排出除油水溶液，注入常温水并揽拌5min W 上，W清洗除油水溶液；
[001引到时间后排出除油水溶液，注入常温水并揽拌η, w清洗除油水溶液；
[001引扣表面酸洗处理
[0020] 将除油后的纯铁或铁合金切削屑放入耐酸材质容器内，往容器内注入30化常温 酸洗液，保证酸洗液完全淹没切削屑；所述酸洗液中氨氣酸与硝酸的配比为1:1到1:6,酸 洗液中的混合酸与水的配比为1:4到1:7,并且在混合好的酸洗液中添加双氧水，添加量为 双氧水与氨氣酸的配比为1:1到2:1 ;酸洗时在容器内连续揽拌15min W上；随后排出酸洗 液，注入常温水并揽拌，排出后再次注入常温水并揽拌，彻底清洗切削屑表面残留酸溶液污 染；
[0021] 4)干燥处理
[0022] 酸洗后纯铁或铁合金切削屑放入离必机内，将其表面的水分甩干；之后将纯铁或 铁合金切削屑放入烘箱做烘干处理；
[002引 W磁选处理
[0024] 将干燥后的纯铁或铁合金切削屑经过永磁除铁器，将切削屑中的铁屑等铁类杂质 被永磁除铁器吸附去除。
[00巧]进一步，所述耐酸材质容器采用工程塑料或玻璃钢制作。
[0026] 又，所述除油水溶液由除油剂母液加水稀释而成，稀释比例为重量比1:10~ 1:20,即1份除油剂母液中加入10~20份水，加水后充分混合，使除油水溶液中除油剂的 浓度为5~10%。
[0027] 优选的，将干燥后的纯铁或铁合金切削屑倒入皮带式输送带，并保证输送带上纯 铁或铁合金切削屑的厚度在30毫米W下；皮带式输送带上方设置有永磁除铁器，随着输送 带的转动，纯铁或铁合金切削屑连续通过永磁除铁器下方，切削屑中的铁屑等铁类杂质被 永磁除铁器吸附去除。
[0028] 另外，步骤3)表面酸洗处理中，通过扫描电镜等测量手段测出酸洗处理去除切削 屑表面4~7 μ m的厚度，保证完全清除纯铁或铁合金切削屑表面的氮化铁、氧化铁等铁化 合物覆盖层。
[0029] 由于切削屑长度、厚薄等形状不一且相互缠绕勾连，难W按所需重量进行分离，不 便于后续处理及最终使用。为保障后续各处理工序的顺利进行W及使用方便，处理时首先 将切削屑破碎到一定长度。
[0030] 由于切削屑表面附着有切削油污及垃圾等，并且附着量与厚度等情况千差万别， 直接酸洗时无法保证切削屑表面与酸洗液的均匀接触，从而影响酸洗效果。为此把表面 除油处理工序安排在酸洗处理工序之前进行，将切削屑表面附着有切削油污及垃圾去除干 净，使切削屑表面保持相对一致的状态，W保证酸洗效果。
[0031] 去除切削屑表面氮化铁与氧化铁等铁化合物覆盖层的最关键步骤是酸洗处理。酸 洗处理时，通过控制酸洗液配比、浓度及酸洗时间，保证在酸洗阶段均匀的去除切削屑表面 约4-7 μ m的厚度，W保证完全清除切削屑表面的氮化铁、氧化铁等铁化合物覆盖层。
[0032] 由于铁及铁合金的烙炼是在真空状态下进行的，原料的水分含量的多少直接影响 对烙炼真空度的好坏，因此在酸洗处理后必须进行干燥处理。
[0033] 从除铁效果来看，在破碎、除油、酸洗、干燥等工序的前均可安排磁选处理。但由 于在破碎、除油、酸洗、干燥等工序中均存在外界铁类杂质混入切削屑的可能性，在破碎、除 油、酸洗、干燥等工序前进行磁选处理无法保证干燥处理后切削屑内没有混入铁类杂质。为 了把干燥处理后切削屑内的铁类杂质完全清除干净，除了在破碎、除油、酸洗、干燥等工序 前安排磁选处理W外，必须在干燥处理后进行磁选处理，也就是最后一道步骤安排磁选处 理。从工序成本角度考虑，将磁选处理安排在最后一道步骤的好处，是仅安排一个道次的磁 选处理，就能够把切削屑自身的铁类杂质、W及在破碎、除油、酸洗、干燥等处理工序中混入 的铁类杂质完全清除干净。
[0034] 本发明的五个处理步骤按照破碎、除油、酸洗、干燥、磁选的先后顺序的有机结合， 共同构成一套有效完整的处理方法，有效处理表面附着有切削油污、氮化铁与氧化铁等铁 化合物覆盖层、水分及其他垃圾等杂质的纯铁或铁合金切削屑，最终得到表面没有上述各 类杂质，呈现灰白色金属光泽的纯铁或铁合金切削屑。从而保证了 W该纯铁或铁合金切削 屑