本发明属于铝合金熔炼技术领域，具体涉及一种减少废铝重熔精炼有害废渣的方法。
背景技术：
铝及铝合金早已被广泛应用于国民经济的各种领域，当终端产品使用寿命结束后，必然产生大量废铝。铝及铝合金的回收与再生利用，是铝资源的主要来源之一，已成为铝加工产业链的重要环节。目前我国废铝的再生利用行业的许多企业，由于普遍缺乏精密仪器设备，未能对废铝进行精细分拣和分类，通常只能将其重熔后制备成adc12等压铸铝合金锭，由此实现降级再生利用。由于废铝产品表面通常做过涂覆或氧化处理，加上混料严重，重熔时杂质含量很高，必须进行强化精炼，才能保证压铸铝锭的冶金质量。
目前，我国铝硅合金压铸锭的生产，通常是将废铝进行重熔，然后采用氯盐加氟盐做精炼剂，由钢管将氮气和精炼剂吹入铝熔体，实现铝熔体的除气去渣，再经浇铸成型。在此过程中必然产生大量熔炼废渣。由于普通精炼剂中含有较高的氟盐，所以这些废渣中也必然含有氟化物。这些氟化物是对环境有害的物质，因此重熔精炼产生的废渣属于有害废渣，使铝硅压铸锭生产企业承受很高的环保压力和废渣处理成本。因此，研究开发减少废铝重熔精炼的有害废渣，尤其是含氟有害废渣的可行方法，是铝加工行业目前面临的重要难题。
技术实现要素：
本发明就是针对目前行业中废铝再生时产生大量含氟有害废渣的问题，提供一种减少废铝重熔精炼有害废渣的方法。该方法不仅可以减少熔炼废渣对环境的危害，而且可以有效提高金属回收利用率和产品质量。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种减少废铝重熔精炼有害废渣的方法，包括以下步骤：
步骤一：将回收和分选好的废杂铝、工业纯铝、硅剂等原料，按合金牌号规定的比例配料，然后按规定的顺序加入燃气炉中重熔；
步骤二：待原料完全熔化并经适当搅拌后，采用高纯氮气通过无缝钢管将一种无氟硝盐基精炼剂吹入铝熔体进行第一次精炼，精炼时间为15-20分钟；精炼剂喷吹流量为2.0-2.5kg/min。
步骤三：对一次精炼后的铝熔体进行扒渣后，静置10-30分钟，再用喷吹管吹入氮气和无氟硝盐基精炼剂进行第二次精炼，精炼时间为15-20分钟；精炼剂喷吹流量为2.0-2.5kg/min。
步骤四：对二次精炼后的铝熔体进行扒渣后，静置20-30分钟；然后启动铸造机进行浇铸，得到铝硅合金铸锭。
本发明所述的一种减少废铝重熔精炼有害废渣的方法，其特征在于，所述无氟硝盐基精炼剂，第一次精炼时加入量为铝液质量的0.10-0.15％，第二次精炼时加入量为铝液质量的0.10％。所述无氟硝盐基精炼剂，按照质量百分比计由以下组分构成：硝酸钠30％，硝酸钾35％，活性炭5％，氯化镁5％，氯化钙5％，六氯乙烷5％，氯化钾10％，氯化钠5％。所述高纯氮气的纯度达到99.99％以上，露点-70℃以下。精炼前将喷吹用无缝钢管的前端(伸入铝熔体的一端)的内外表面用一种无机高温胶涂覆严实。所述无机高温胶为市购db5010单组分高温无机胶；涂覆和固化操作按该产品使用说明执行。
相比现有技术，本发明具有以下优点：(1)采用一种无氟硝盐基精炼剂，有效减少有害废渣。本发明采用了一种以硝酸盐为主、适量匹配氯盐和碳的环保型无氟精炼剂。高温下硝酸盐与碳反应生成氮气和二氧化碳气体，这些气体在铝熔体中上浮时将杂质和气体(主要是氢气)带出熔体，由此实现铝熔体的除气去渣。精炼剂中添加氯盐和活性炭是为了增强对气泡及杂质的吸附能力，提高精炼效果，并适当降低反应速度。(2)采用高纯氮气两次吹炼，强化精炼效果。通过提高氮气的纯度，尤其减少氮气中的氧气和水分，从而降低熔体中的氧化夹杂。采用本发明前，企业一般进行一次吹气精炼，精炼剂加入量约为铝熔体质量的0.20～0.25％。大部分精炼剂组分最后都成为熔炼废渣，因此加入的精炼剂越多，熔渣也越多。本发明采用“多用氮气少用盐”的思路，在精炼剂总体用量相当的情况下，通过两次吹气精炼，保证熔体精炼效果，控制熔渣总量。采用本发明前，只经一次吹气精炼，产生的熔炼废渣大约每吨熔体为13.5kg，采用本发明后经两次吹气精炼，两次扒渣产生的熔炼废渣大约每吨熔体为15.0kg。虽然总体废渣量有所增加，但产生的均为无氟无害的废渣。这些废渣中含铝量较高，后续可以再进行精炒，将其中的铝进行深度回收。精炒后的废渣(二次铝灰)因为不含氟，还可以作为其它行业的原料进行再生利用。(3)采用无机高温胶涂覆喷气钢管，避免熔体增铁，保证铝硅压铸锭质量。高温下进行两次吹气精炼，必然增加吹气钢管烧蚀的程度，为此，本发明采用一种可耐1200℃的高温无机胶对深入熔体一端的钢管内外表面进行严密涂覆，以减少钢管在铝熔体中的烧蚀，防止熔体增铁，同时提高钢管的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种减少废铝重熔精炼有害废渣的方法，包括以下步骤：
步骤一：将回收和分选好的废杂铝、工业纯铝、硅剂等原料20吨，按adc12合金牌号规定的比例配料，然后按规定的顺序加入燃气炉中重熔；
步骤二：待原料完全熔化并经适当搅拌后，采用高纯氮气通过无缝钢管将一种无氟硝盐基精炼剂吹入铝熔体进行第一次除气去渣精炼，精炼时间为10-15分钟，精炼剂喷吹流量为2.0-2.5kg/min。
步骤三：对一次精炼后的铝熔体进行扒渣后，静置10-30分钟，再用喷吹管吹入氮气和无氟硝盐基精炼剂进行第二次精炼，精炼时间为10-20分钟，精炼剂喷吹流量为2.0-2.5kg/min。
步骤四：对二次精炼后的铝熔体进行扒渣后，静置20-30分钟；然后启动铸造机进行浇铸，得到铝硅合金铸锭。
步骤二的所述无氟硝盐基精炼剂加入量为铝液质量的0.15％，步骤三所述的无氟硝盐基精炼剂加入量为铝液质量的0.10％。
步骤二和步骤三所述的无氟精炼剂按照质量百分比计由以下组分构成：硝酸钠30％，硝酸钾35％，活性炭5％，氯化镁5％，氯化钙5％，六氯乙烷5％，氯化钾10％，氯化钠5％。
步骤二和步骤三所述高纯氮气的纯度达到99.99％以上，露点在-70℃以下。
精炼前，将步骤二和步骤三所述的喷吹用无缝钢管前端(伸入铝熔体的一端)的内外表面用一种无机高温胶涂覆严实。所述无机高温胶为市购db5010单组分高温无机胶；涂覆和固化操作按该产品使用说明执行。
实施例2-3
采用与实施例1相同的方法进行其它压铸锭的生产试验，不同的是：实施例2试生产的产品为adc10压铸锭，实施例3试生产的产品为adc14压铸锭。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，步骤二和步骤三所述的无氟硝盐基精炼剂加入量较多，均为铝液质量的0.2％，其余工艺相同。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，步骤二和步骤三所述的无氟硝盐基精炼剂加入量较少，均为铝液质量的0.05％，其余工艺相同。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，步骤二所述的无氟硝盐基精炼剂加入量为铝液质量的0.25％，扒渣后静置10-15分钟，未进行第二次精炼处理；其余工艺相同。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，步骤二和步骤三所述的精炼剂改为含氟精炼剂，该精炼剂按质量百分数由以下组分组成：氯化钾47％、氯化钠30％、冰晶石23％(无水氟铝酸钠)；其余工艺相同。
对比例5
与实施例1的区别仅在于，步骤二和步骤三所述氮气的纯度为99.95％，露点-30℃以下，其余工艺相同。
对比例6
与实施例1的区别仅在于，对步骤二和步骤三所述的喷吹用无缝钢管不做任何的表层防护处理，其余工艺相同。
将实施例1-3和对比例1-6的试验结果列表如下：
表1实施例和对比例试验结果一览表
由上表试验数据可知：
无氟硝盐基精炼剂的加入量会影响重熔过程中产生的废渣量以及铸锭产品质量，精炼剂越多，废渣量也会增加，但是铸锭产生的缺陷相应减少；
采用含氟精炼剂虽然可保证产品质量，但会产生含氟的有害熔渣，对人体和环境均可造成损害；
氮气的纯度对产品的质量也有一定影响，纯度越高，含氧量和含水分量减少，可以降低铸锭产品的氧化物含量和气孔缺陷，提高产品质量；
对喷吹用无缝钢管内外表面用无机高温胶做喷涂处理可以减少铸锭产品的含铁量，同时显著提高钢管使用寿命。
总之，本发明采用一种环保型无氟硝盐基精炼剂、高纯氮气两次吹炼来强化废铝重熔精炼，虽然会增加少量熔炼废渣，但都是无氟无害的废渣，且可回收再利用；采用无机高温胶涂覆喷气钢管的方法，可以避免熔体增铁，同时提高喷吹管的寿命。采用本发明的方法可稳定生产质量优良的多种铝硅合金压铸锭。