專利名稱：回收金屬包覆廢料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過將廢料的包覆層從核心層上移除來回收金屬包覆廢料，比如硬鉛焊板材廢料的方法。本發(fā)明也涉及到用于本回收方法的一種冶金容器的使用。
下面，將用硬鉛焊板材廢料來對本發(fā)明進行說明，但該方法同樣可以用于其它類型的在金屬核心上的金屬包覆層。
在制造硬鉛焊板的過程中，將一個Si含量相對較低的鋁合金板作為該硬鉛焊板的核心，在該核心板的一面或者兩面通過軋制接合的方法包覆一個高Si含量的鋁合金板作為核心板上的包覆層。接下來將這種核心板與包覆板的夾層結構進行軋制以使包覆板接合到核心板上，從而制得應用到例如汽車熱交換器的生產(chǎn)中的厚度一般在0.2-3mm之間的硬鉛焊板材。
在硬鉛焊板的制造過程中，例如在每次熱軋或者冷軋操作之后在這種夾層板的始端和末端，會產(chǎn)生大量的廢料。由于這些廢料中同時含有高Si含量的鋁合金和低Si含量的鋁合金，簡單的將廢料熔融將導致所得鋁合金與核心相比具有增大了的Si含量，這對于制造相同類型的核心板來講是太高的，除非用大量的具有非常低的Si含量的合金來進行稀釋。
將廢料中的包覆合金與核心合金分開，可以利用的方法有很多。在國際申請No.WO 00/67942中描述了這些中的一種方法。依據(jù)該方法，將硬鉛焊板加熱，直到包覆層變成液態(tài)或者半液態(tài)，但核心仍然保持在固態(tài)，從而將包覆層從硬鉛焊板的核心上分開，然后通過機械的方式比如手動或者自動控制的刮刀將包覆層移除。然而，這種方法僅僅適用于單件大約50-75mm厚并且單面的表面積要有例如1到5m2的廢料，大約3mm厚的板材太薄了。
本發(fā)明的一個目的是通過將金屬包覆層從廢料的核心上移除來提供一種有效的回收金屬包覆廢料，比如硬鉛焊板廢料的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種回收金屬包覆廢料，比如硬鉛焊板廢料的方法，用該方法，可以回收大量的廢料。
本發(fā)明還有另一個目的是提供一種回收這些廢料的方法，用該方法，可以回收的板材厚度范圍寬。
本發(fā)明更有另一個目的是提供一種回收這些廢料的方法，該方法用在工業(yè)規(guī)模上是經(jīng)濟的。
本發(fā)明的一個進一步的目的是提供回收的核心和包覆合金，它們可以方便地用于制造新的板材。
依據(jù)本發(fā)明的第一個方面，通過下面回收金屬包覆廢料的方法可以實現(xiàn)這些目的中的一個或多個目的。所回收的廢料的包覆層的液相線溫度低于其核心層的固相線溫度，比如硬鉛焊板材廢料或者那些包覆層的熔融范圍的上部與核心層熔融范圍的下部重疊的金屬包覆廢料。該方法使用一種耐熱的冶金容器至少將上述廢料的包覆層從核心層上部分移除，所述容器具有一個開口以導入廢料，以及將基本上熔融的合金放出的排出手段，該容器是繞著一個旋轉軸旋轉的。該方法包括如下依次步驟-向容器裝入廢料加載料；
-給容器供以一定量的能量，基本上使所有的廢料都達到其包覆層固相線溫度以上的溫度；-在所述供以一定量的能量以形成基本上熔融的合金的過程中和/或者以后，將容器旋轉；-通過容器的排出裝置將具有廢料的包覆層并混有少量核心層的成份的基本上熔融的合金移除；-將加載料的剩余物從容器中移除。
使用該方法，對于定量的廢料引入定量的能量，這些能量剛好足夠使包覆層完全或者至少部分熔融。這些能量要在特定的有限時間段內引入，以防止氧化并在回收硬鉛焊板廢料時使Si從包覆層向核心層的擴散最小化。當然，能量的數(shù)量必須依賴于廢料中的包覆層相對于總裝載量的百分比。設想的是由于容器的旋轉，廢料相互磨擦，這樣就能以一種快速而且有效的方式將液態(tài)或者半液態(tài)的包覆層從核心層上移除。可以認為，包覆層從核心上的非常有效的移除是溫度和旋轉的綜合作用的結果，不需要附加的磨擦方式。不可避免地，少量的核心層也將受到磨擦，所以熔融合金中會包含少部分的核心合金。
優(yōu)選地，將能量供應到容器中，這樣基本上所有的廢料都可以達到包覆層的液相線溫度以上的溫度。通過引入這些能量，基本上整個的包覆層將熔融并從核心上移除。通過更高的溫度，可以預期會使熔融合金中包含更高數(shù)量的核心合金。如果包覆層的液相線溫度落在核心層的熔融范圍內，也會得到更高量的核心合金。
依據(jù)本方法的一個優(yōu)選的實施方案，通過向容器中提供第二種數(shù)量的能量使加載料的剩余物熔融形成第二種基本上熔融的合金，來將加載料的剩余物從容器中移除，優(yōu)選地是當容器旋轉時，將具有廢料的核心層并混有包覆層剩余物的組合物的第二種基本上熔融的合金移除。當用于硬鉛焊板廢料時，在這種方法中，兩種單獨的基本上熔融的鋁合金流從容器中倒出，第一種高Si含量的主要來源于硬鉛焊板廢料的包覆層，第二種Si含量相對較低的主要來源于硬鉛焊板廢料的核心層。將鋁合金倒出是將其從容器中移除的一種簡單方法，其可以直接鑄成錠坯或者預制品。作為必要的修正，對于其它類型的金屬包覆廢料用法相同。
優(yōu)選地，在將容器裝入金屬包覆廢料之前，已對容器的內襯進行了預加熱，對于回收硬鉛焊板廢料，優(yōu)選加熱的溫度在550℃到650℃之間，更優(yōu)選的在600℃到630℃之間。這樣，容器本身已經(jīng)有了使包覆層熔融的必要的溫度，引入的能量可以用于將廢料加熱并使包覆層熔融。
依據(jù)一個優(yōu)選的實施方案，該容器是可傾動的，通過將容器傾動，可將基本上熔融的合金從開口中倒出。這樣，容器的這一開口也可用作排出手段，在該容器中不必需要另外的排出手段。
優(yōu)選地，用優(yōu)選為天然氣的燃料與基本上純的氧氣燃燒，來在容器中產(chǎn)生能量。通過用燃料與基本上純的氧氣燃燒可以以一個非?？斓姆绞絹砉銐虻哪芰?，并且，使用天然氣產(chǎn)生非常清潔的燃燒，這樣，鋁合金就不會被例如液態(tài)燃料中硫所污染。
依據(jù)本方法的一個優(yōu)選的實施方案，在供應了一定量的能量之后并在將第一種熔融合金移除之前的這段時間里將容器旋轉。通過在供應了定量的能量之后和將第一種熔融合金移除之前所用的這段時間的容器旋轉，設想的是在硬鉛焊板廢料之間達到更好的能量分布，結果可將包覆層從核心層上更好地移除。
優(yōu)選地，所用容器的可用容積在3-20m3，優(yōu)選的大約5m3，并在0.2-10rpm的速度下旋轉。對于具有這一容積的容器來講，這種旋轉速度可導致好的混合和硬鉛焊板廢料間的磨擦。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，依據(jù)本發(fā)明的方法尤其適用于回收如下的硬鉛焊板廢料，其具有的核心層為AA6xxx或者AA3xxx類型的鋁合金，例如AA6063，AA6060，AA3003，AA3103或者AA3005，而且其具有的包覆層為AA4xxx類型的鋁合金，例如AA4343，AA4047，AA4004或者AA4104。對于這些類型來講，核心中的Si含量最高達0.6％，包覆層中的Si含量在6.8-13％。
對于上述硬鉛焊板類型，依據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選的用于厚度為0.2-100mm的廢料，優(yōu)選的大約為0.5-15mm和/或大約40-70mm。對于較厚的廢料，可以得到的最好結果，較厚的廢料指厚度大約為5-70mm的廢料。
優(yōu)選地，廢料每面的平方表面積最高達0.5m2，優(yōu)選的在0.01-0.25m2；這樣，廢料的尺寸大約在10-50cm。這種尺寸的廢料在容器中可以很好混合，反之，太大的尺寸在旋轉過程中會損壞容器的耐火襯里，太小的廢料推測起來會整體熔融并粘在一起而沒有磨擦效果。
依據(jù)本方法的一個優(yōu)選的實施方案，將容器預加熱到大約620℃的溫度，然后裝入2到5噸的硬鉛焊板廢料，在將鋁合金從容器中移除之前，對于每噸硬鉛焊板廢料向容器中供應220-260千瓦時的能量，這取決于包覆層的類型以及相應的厚度。這些數(shù)據(jù)可以用于上述提及的硬鉛焊板類型，結果，在第一種熔融鋁合金中具有的Si含量幾乎是原始包覆層中的一半；當然，廢料的部分核心層，尤其是在廢料的邊緣，也會熔融。廢料剩余物將具有比原始核心層高的Si含量，但遠遠低于包覆層和核心層的總混合物。這當然是因為通過熔融和旋轉完全將包覆層從廢料上移除是不可能的。
在上述方法中，優(yōu)選地，廢料加熱20-50分鐘的一段時間，優(yōu)選的大約40分鐘。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)依賴于廢料的裝載量，對于將廢料的包覆層加熱和移除來講，大約40分鐘的加熱期是最佳的。每分鐘引入等量的能量是不必要的。
依據(jù)本方法的一個優(yōu)選的實施方案，將第二種數(shù)量的能量按每噸加載料剩余物200-300千瓦時的量供應到容器中，以使加載料的剩余物熔融；當然，該能量必須足夠使廢料的所有剩余物熔融；優(yōu)選地，熔融核心可不在先固化，而是過熱的以在澆注室中作進一步的處理。
優(yōu)選地，將加載料剩余物加熱20-40分鐘的一段時間，優(yōu)選的大約30分鐘，依賴于原始裝載量，這對于完全熔融廢料的核心是足夠的。
可選的，在填裝容器時可以在硬鉛焊板廢料的加載料中加入助熔鹽。這些助熔鹽以及它們的使用在本技術領域內是熟知的。
依據(jù)本發(fā)明的第二個方面，為實現(xiàn)上述回收金屬包覆層廢料的方法，使用了一個耐熱容器，這種容器具有一個開口以及將能量引入容器中的裝置，并能夠繞著一個旋轉軸旋轉，而且這種容器優(yōu)選的是可以傾動的，這樣就可以通過開口來清空容器。該容器已經(jīng)用于在大約850℃的溫度下處理含鋁熔渣。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種容器用于實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的方法是非常好的。在歐洲專利EP 0 627 014或者美國專利No.5527380中給出了一種尤其適用的冶金容器，這里將這些資料引入作為參考。
依據(jù)本發(fā)明的第三個方面，用上述方法從硬鉛焊板廢料中回收的核心合金和/或包覆合金提供了一種鋁合金，其具有的組成使其特別是核心合金適合用來制造新的硬鉛焊板。而且，這些核心合金和包覆合金是以一種廉價快速的方式制造的。
本發(fā)明也提供一種由用上述方法回收的核心合金和/或包覆合金制成的產(chǎn)品。
下面，將用非限定的例子對本發(fā)明進行說明。
實施例1在一個工業(yè)規(guī)模的實驗中，采用的是厚度為6.5mm和14.5mm的硬鉛焊板廢料的混合物，這些廢料在兩面都有包覆層。廢料的長度大約為290mm，寬度在大約40到90mm的范圍。厚度為6.5mm的廢料的質量與厚度為14.5mm的廢料的質量近似相等。核心板由Si含量在0.1-0.19％的鋁合金組成，在核心的兩面都是Si含量在9.54-9.94％的鋁合金包覆層。包覆層的名義百分比大約為總重量的24％，這樣在核心層的每面上為12％。
將3295kg的廢料加載料裝入在歐洲專利0 627 014中描述的工業(yè)規(guī)模的冶金容器中，該容器已經(jīng)預加熱到了大約620℃的溫度。該容器的內部容積大約為5m3。在大約33分鐘的時間段內，通過用天然氣與基本上純的氧氣以大約50-50的比率燃燒，向容器內供應總量為790千瓦時的能量。在起初的10分鐘里，容器轉速為2rpm，供入2.2兆瓦；隨后的23分鐘里，容器轉速為0.5rpm，供入1.1兆瓦。
在這一處理之后，倒出了總量為1110kg的Si含量為4％的鋁合金。
接下來，將容器中的加載料剩余物在大約25分鐘的時間里用總量670千瓦時的能量進行加熱。起初的9分鐘里，容器以0.5rpm的轉速旋轉，供入2.2兆瓦；然后的9分鐘里，容器轉速為5rpm，供入1.43兆瓦；最后的7分鐘里，容器轉速為0.5rpm，供入1.1兆瓦。
在這一處理之后，倒出了總量為1980kg的Si含量為0.67％的鋁合金。
加入了熟知的助熔鹽。
實施例2在一個工業(yè)規(guī)模的實驗中，采用的是厚度為6.5mm和14.5mm的硬鉛焊板廢料的混合物，這些廢料在兩面都有包覆層。廢料的長度大約為290mm，寬度在大約40到90mm的范圍。厚度為6.5mm的廢料的質量與厚度為14.5mm的廢料的質量近似相等。核心板由Si含量在0.1-0.19％的鋁合金組成，在核心的兩面都是Si含量在9.54-9.94％的鋁合金包覆層。包覆層的名義百分比大約為總重量的24％，這樣在核心層的每面上為12％。
將4140kg的廢料加載料裝入在歐洲專利0 627 014中描述的工業(yè)規(guī)模的冶金容器中，該容器已經(jīng)預加熱到了大約620℃的溫度。該容器的內部容積大約為5m3。在大約43分鐘的時間段內，通過用天然氣與氧氣以大約50-50的比率燃燒向容器內供應總量為970千瓦時的能量。在起初的10分鐘里，容器轉速為2rpm，供入2.2兆瓦；隨后的33分鐘里，容器轉速為0.5rpm，供入1.1兆瓦。
在這一處理之后，倒出了總量為645kg的Si含量為5.3％的鋁合金。
接下來，將容器中的加載料剩余物在大約30分鐘的時間里用總量788千瓦時的能量進行加熱。起初的10分鐘里，容器以0.5rpm的轉速旋轉，供入2.2兆瓦；然后的10分鐘里，容器轉速為5rpm，供入1.43兆瓦；最后的10分鐘里，容器轉速0.5rpm，供入1.1兆瓦。
在這一處理之后，倒出了總量為3205kg的Si含量為1.1％的鋁合金。
加入了熟知的助熔鹽。
實施例3在一個工業(yè)規(guī)模的實驗中，將2580kg的尺寸大約為100×300×5mm的硬鉛焊板廢料加載料與熟知的助熔鹽一起裝入在歐洲專利0627 014中描述的容器中，該容器已經(jīng)預加熱到了大約620℃的溫度。并供應總量為469千瓦時的能量。
在25分鐘的時間里，按噸(pro ton)供應208千瓦時，其中容器以0.5rpm的轉速旋轉10分鐘，然后以1.0rpm的轉速旋轉11分鐘，再以3.0rpm的轉速旋轉4分鐘。倒出了660kg的Si含量為4.92％的第一種鋁合金。
在這之后，在32分鐘的時間里按噸供應240千瓦時，其中容器以0.5rpm的轉速旋轉10分鐘，然后以2.0rpm的轉速旋轉接下來的10分鐘，再以5rpm的轉速旋轉最后的12分鐘。倒出了1860kg的Si含量為0.41％的第二種鋁合金。
實施例4在一個工業(yè)規(guī)模的實驗中，將4430kg的尺寸大約為300×300×50mm的硬鉛焊板廢料加載料與熟知的助熔鹽一起裝入在歐洲專利0627 014中描述的容器中，該容器已經(jīng)預加熱到了大約620℃的溫度。供應總量為1034千瓦時的能量。
在41分鐘的時間里按噸供應245千瓦時，其中容器始終以0.5rpm的轉速旋轉41分鐘。倒出了1500kg的Si含量為4.29％的第一種鋁合金。
在這之后，在34分鐘的時間里按噸供應240千瓦時，其中容器以0.5rpm的轉速旋轉10分鐘，然后以5rpm的轉速旋轉接下來的10分鐘，再以0.5rpm的轉速旋轉最后的14分鐘。倒出了2850kg的Si含量為0.52％的第二種鋁合金。
實施例5在一個工業(yè)規(guī)模的實驗中，將1465kg的厚度為0.6mm且尺寸在100×300mm數(shù)量級變化的硬鉛焊板廢料的混合物加載料裝入在歐洲專利0 627 014中描述的容器中，該容器已經(jīng)預加熱到了大約620℃的溫度。所有的廢料具有AA3xxx(Si含量少于0.62％)的核心和AA4xxx(Si含量在7.2-12.65％)的包覆層。當容器以2rpm的轉速旋轉時，在36分鐘的時間里按噸供入總量273千瓦時的能量。倒出了285kg的Si含量為2.04％的第一種鋁合金。在加熱之后，倒出了1045kg的Si含量為1.00％的第二種鋁合金。
到此，對本發(fā)明已進行了詳細的描述，顯然，對于本領域普通技術人員來講，在不脫離這里所述的本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，可以進行許多的改變和完善。
權利要求
1.回收金屬包覆廢料的方法，這些廢料的包覆層的液相線溫度低于其核心層的固相線溫度，比如硬鉛焊板材的廢料或者那些其包覆層的熔融范圍的上部與核心層熔融范圍的下部重疊的金屬包覆廢料，該方法通過使用一種耐熱的冶金容器將上述廢料的包覆層從核心層上至少部分去除，這種容器具有一個將廢料引入容器中的開口，以及將基本上熔融的合金排出的排出裝置，該容器可繞著一個旋轉軸旋轉的，該方法包括如下的依次步驟-向容器裝入廢料加載料；-給容器供以一定量的能量使基本上所有的廢料達到其包覆層固相線溫度以上的溫度；-在所述供以一定量的能量以形成基本上熔融的合金的過程中和/或者以后，將容器旋轉；-通過容器的排出裝置，將具有廢料的包覆層并混有少量核心層的成份的基本上熔融的合金移除；-將加載料剩余物從容器中移除。
2.權利要求1中的方法，其中向容器中供應一定量的能量，使得基本上所有的廢料都達到了包覆層的液相線溫度以上的溫度。
3.權利要求1或者2中的方法，其中通過向容器里供應第二種數(shù)量的能量，使加載料剩余物熔融以形成第二種基本上熔融的合金，從而將加載料的剩余物從容器中移除，優(yōu)選的在容器旋轉時進行，并且移除具有廢料的核心層與包覆層的剩余物相混合的成份的第二種基本上熔融的合金。
4.權利要求1，2或者3中的方法，其中在向容器裝入金屬包覆廢料之前，對容器的內襯進行預加熱，對于回收硬鉛焊板廢料，優(yōu)選加熱的溫度在550℃到650℃之間，更優(yōu)選的在600℃到630℃之間。
5.前述任一權利要求中的方法，其中容器是可傾動的，并且將容器傾動，從而將基本上熔融的合金從開口中倒出。
6.前述任一權利要求中的方法，其中容器中的能量通過用優(yōu)選是天然氣的燃料與基本上純的氧氣燃燒來產(chǎn)生。
7.前述任一權利要求中的方法，其中在供應了一定量能量之后和將基本上熔融的合金移除之前的這段時間里，容器是旋轉的。
8.前述任一權利要求中的方法，其中所用容器的可用容積在3-20m3，優(yōu)選的大約5m3，并在0.2-10rpm的速度下旋轉。
9.前述任一權利要求中的方法，其中要回收的硬鉛焊板廢料具有的核心層為AA6xxx或者AA3xxx類型的鋁合金，例如AA6063，AA6060，AA3003，AA3103或者AA3005，其具有的包覆層為AA4xxx類型的鋁合金，例如AA4343，AA4047，AA4004或者AA4104。
10.權利要求9中的方法，其中廢料的厚度在0.2-100mm的范圍，優(yōu)選的大約為0.5-15mm和/或大約40-70mm。
11.權利要求9或者10中的方法，其中廢料每面的正方形表面積最高達0.5m2，優(yōu)選的為0.01-0.25m2。
12.權利要求9-11任意之一中的方法，其中將容器預加熱到大約620℃的溫度，然后裝入2-5噸的硬鉛焊板廢料加載料，在將鋁合金從容器中移除之前，對于每噸硬鉛焊板廢料，將220-260千瓦時的能量供入容器中，這依賴于包覆層的類型以及相對厚度。
13.權利要求12中的方法，其中將廢料加熱20-50分鐘的時間，優(yōu)選的大約40分鐘。
14.權利要求9-13任意之一中的方法，其中將第二種數(shù)量的能量按每噸加載料剩余物200-300千瓦時的量供應到容器中，以使加載料剩余物熔融。
15.權利要求14中的方法，其中將加載料剩余物加熱20-40分鐘的時間，優(yōu)選的大約30分鐘。
16.前述任一權利要求中的回收硬鉛焊板廢料的方法，其中在裝填容器時在硬鉛焊板廢料的加載料中加入助熔鹽。
17.用于依據(jù)前述任一權利要求的回收金屬包覆廢料，如硬鉛焊板廢料的方法的一種耐熱冶金容器的使用，這種容器有一個開口和裝置以將能量引入容器中，該容器可繞著一個旋轉軸旋轉，而且這種容器優(yōu)選的是可以傾動的，這樣就可以通過開口來清空容器。
18.權利要求17中的耐熱冶金容器的使用，其中該冶金容器是一種熔渣回收轉換器，特別是如在歐洲專利EP 0 627 014中所要求的。
19.用權利要求1-16任意之一中的方法，從金屬包覆廢料如硬鉛焊板廢料中回收的核心合金和/或包覆合金。
20.由用權利要求19中的核心合金和/或包覆合金制成的產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種回收金屬包覆廢料的方法，這些廢料中，其包覆層的液相線溫度低于其核心層的固相線溫度，例如硬鉛焊板材的廢料或者那些其包覆層的熔融范圍的上部與核心層熔融范圍的下部重疊的金屬包覆廢料，該方法通過使用一種耐熱的冶金容器至少可以將上述廢料的包覆層從核心層上部分移除，這種容器具有一個開口以將廢料放入容器中，以及將基本上熔融的金屬放出的排出手段，該容器是繞著一個旋轉軸旋轉的，該方法包括如下依次步驟－向容器裝入廢料加載料；－給容器供以一定量的能量，使基本上所有的廢料都達到其包覆層固相線溫度以上的溫度；－在供以一定量的能量以形成基本上熔融的合金的過程中和/或者以后，將容器旋轉；－通過容器的排出裝置將具有廢料包覆層并混有少量核心層的組份的基本上熔融的合金移除；－將加載料的剩余物從容器中移除。
文檔編號C22C21/02GK1505689SQ02808859
公開日2004年6月16日 申請日期2002年4月16日 優(yōu)先權日2001年4月24日
發(fā)明者J·伯特杰, P·施拉芬, , J 伯特杰 申請人:克里斯鋁業(yè)費爾德有限公司, 克里斯鋁軋制品有限公司