一種基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,是在鋁電解生產(chǎn)時(shí),向氧化鋁原料中加入A合金元素的氧化物的同時(shí),還穿過電介質(zhì)層向電解槽內(nèi)的鋁液中加入B合金元素的氧化物,A合金元素的氧化物與氧化鋁一起電解得到A合金元素的單質(zhì),B合金元素的氧化物在鋁的還原作用下得到B合金元素的單質(zhì),B合金元素的單質(zhì)與A合金元素的單質(zhì)一起融入鋁液中,在鋁液的高溫以及外部的磁力攪拌作用下,均勻的分散到鋁液中,取出鋁液冷卻后即得合金鋁。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)困難和技術(shù)缺陷,可實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)代大型預(yù)焙電解槽中熔配,也可在自焙槽中熔配,且不影響電解槽工作的穩(wěn)定性、易控性,可靈活組織生產(chǎn)各種牌號(hào)、種類、批量的高品質(zhì)合金鋁。
【專利說明】
一種基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)合金鋁的工藝,特別是一種基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代合金鋁最主要的生產(chǎn)方式是熔配法,部分采用電解法生產(chǎn)。熔配法就是把鋁錠在反射爐或者中頻電爐中融化,并按所需合金鋁成分要求加入各種鋁合金熔配中間體或所需的各種金屬元素,通過比較長(zhǎng)時(shí)間的保溫并攪拌,一般為2?8小時(shí),使各種合金元素融入鋁液中,其主要的缺點(diǎn)是:
[0003]1、熔配溫度一般控制在7500C左右,其溫度較低,使合金融入鋁液不充分,且合金元素融入彌散度較低,合金質(zhì)量較差,難以生產(chǎn)出高品質(zhì)合金。
[0004]2、鋁錠二次融化后,必須較長(zhǎng)時(shí)間保溫并攪拌,才能使合金元素融入,能耗極大。
[0005]3、鋁錠的二次融化和長(zhǎng)時(shí)間保溫,融化的鋁液和各種合金成分必然有與空氣接觸的現(xiàn)象,無法避免產(chǎn)生燒損,燒損率一般約為0.5-1 %。
[0006]4、必須使用鋁合金覆蓋劑,并會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染環(huán)境的鋁灰鋁渣。
[0007]而電解法就是把各種金屬氧化物融入冰晶石-氧化鋁系熔融體中,與氧化鋁共同電解,生產(chǎn)合金的一種方法,其存在的缺點(diǎn)是:
[0008]1、加入冰晶石-氧化鋁系熔融體中的各種氧化物都會(huì)影響電解槽的工作穩(wěn)定性,使電解生產(chǎn)難度大增。
[0009]2、電解法生產(chǎn)合金鋁時(shí),合金成分也較難控制,特別是在現(xiàn)代大型預(yù)焙槽生產(chǎn)合金鋁時(shí)成分更難控制,根本無法實(shí)現(xiàn)一個(gè)系列分槽生產(chǎn)不同種類、不同牌號(hào)的合金鋁。
[0010]雖然電解法生產(chǎn)合金鋁相對(duì)于熔配法有質(zhì)量好、無二次燒損等優(yōu)點(diǎn),但并沒有成為合金鋁生產(chǎn)的主流,就是因?yàn)樯鲜龅募夹g(shù)難度太大及其它原因,電解法多用于高端合金鋁生產(chǎn)。且現(xiàn)在電解法生產(chǎn)合金都是用相對(duì)落后的自焙槽,采用打殼加料的方式生產(chǎn),與現(xiàn)代大型預(yù)焙槽相比,電耗噸鋁高3000度以上,車間內(nèi)產(chǎn)生大量的瀝青煙霧及粉塵,氟化物消耗倍增,氧化鋁原料損耗較大,生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣,污染極大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的在于,提供一種基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝。本發(fā)明克服了上述兩種方法中的技術(shù)困難和技術(shù)缺陷,可實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)代大型預(yù)焙電解槽中熔配生產(chǎn)鋁合金,也可以在自焙槽中熔配生產(chǎn)鋁合金,且不影響電解槽工作的穩(wěn)定性、易控性,可靈活組織生產(chǎn)各種牌號(hào)、種類、批量的高質(zhì)量合金鋁。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,是在鋁電解生產(chǎn)過程中,向氧化鋁原料中加入A合金元素的氧化物的同時(shí),還穿過電介質(zhì)層向電解槽內(nèi)的鋁液中加入B合金元素的氧化物,A合金元素的氧化物與氧化鋁一起電解得到A合金元素的單質(zhì),B合金元素的氧化物在鋁的還原作用下得到B合金元素的單質(zhì),B合金元素的單質(zhì)與A合金元素的單質(zhì)一起融入鋁液中,在鋁液的高溫以及外部的磁力攪拌作用下,均勻的分散到鋁液中,取出鋁液冷卻后即得合金鋁。
[0013]前述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,所述A合金元素和B合金元素分別包含有一種或一種以上的合金元素。
[0014]前述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,所述A合金元素和B合金元素為合金鋁生產(chǎn)所需元素。
[0015]前述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,所述B合金元素是氧化性強(qiáng)于鋁的合金元素。
[0016]前述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,包括如下步驟:
[0017](I)在鋁電解過程中取鋁液化驗(yàn),計(jì)算得出A合金元素的氧化物以及B合金元素的氧化物所需的量;
[0018](2)稱取步驟(I)中計(jì)算后所需的A合金元素的氧化物以及B合金元素的氧化物,先將A合金元素的氧化物通過與氧化鋁原料一起加入至電解槽中,然后將B合金元素的氧化物穿過電介質(zhì)層直接投入到電解槽內(nèi)的鋁液中;
[0019](3)控制鋁液中的溫度在930°C_970°C,最后取出鋁液,冷卻,得鋁合金。
[0020]前述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,所述B合金元素的氧化物投入鋁液中的方法是:在換極時(shí)由提開的陽極開口處加入、從火眼口中加入或另行開口加入。
[0021]前述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,所述B合金元素的氧化物投入鋁液中的方法是從火眼口中加入。
[0022]前述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,所述鋁電解是在自焙槽或預(yù)焙槽中進(jìn)行。
[0023]前述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,所述鋁電解是在預(yù)焙槽中進(jìn)行。
[0024]前述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,所述鋁液中的溫度控制在940-950 °C。
[0025]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]1、電解槽內(nèi)的溫度比熔配爐內(nèi)的溫度高約200°C,合金元素融入鋁液更快、彌散度更高、合金品質(zhì)更好。
[0027]2、電解槽一般24?48小時(shí)左右出一次鋁液,與常規(guī)的熔配法2-8小時(shí)的保溫熔配時(shí)間相比,熔配時(shí)間大幅增加,同時(shí),熔配法配套的機(jī)械式電磁攪拌器的攪拌能力與電解槽內(nèi)在上百千安電流作用下強(qiáng)大的電磁攪拌作用及電解產(chǎn)生的氣流的共同作用下產(chǎn)生的強(qiáng)大攪拌能力無法相比,合金元素融入更快、彌散度更高,質(zhì)量更好。
[0028]3、電解槽內(nèi)是一個(gè)強(qiáng)還原環(huán)境,不存在鋁液和合金成分被燒損的可能,不需要使用鋁合金覆蓋劑,熔配過程中不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染環(huán)境的鋁灰鋁渣,對(duì)環(huán)境比較友好。
[0029]4、與電解法相比,本發(fā)明通過將部分合金元素的氧化物混入氧化鋁原料中與氧化鋁一起電解得到合金元素的單質(zhì),另外的合金元素的氧化物直接加入鋁液中,通過鋁液的還原作用將合金元素還原出來并與電解得到的合金元素一起融入鋁液中,已融入鋁液的合金元素不會(huì)反向被氧化,同時(shí)減少了各種氧化物融入冰晶石-氧化鋁熔融體系中,降低了對(duì)電解槽的工作穩(wěn)定性的干擾,熔配過程更加穩(wěn)定和可控,同時(shí),在合金鋁生產(chǎn)過程中,通過隨時(shí)分析鋁液中合金元素的含量配比,通過將合金元素的氧化物直接加入鋁液中對(duì)含量不足的合金元素進(jìn)行補(bǔ)充,降低了合金鋁生產(chǎn)過程中合金元素配比的控制難度。
[0030]5、本發(fā)明的生產(chǎn)組織靈活,一個(gè)系列的電解槽一般由數(shù)十至數(shù)百個(gè)單槽組成,各槽獨(dú)立工作,實(shí)現(xiàn)分槽獨(dú)立生產(chǎn)不同牌號(hào)、種類和批量的合金非常容易,只需分槽配入合金元素即可。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1:一種基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,是在鋁電解生產(chǎn)過程中,向氧化鋁原料中加入A合金元素的氧化物的同時(shí),還穿過電介質(zhì)層向電解槽內(nèi)的鋁液中加入B合金元素的氧化物,A合金元素的氧化物與氧化鋁一起電解得到A合金元素的單質(zhì),B合金元素的氧化物在鋁的還原作用下得到B合金元素的單質(zhì),B合金元素的單質(zhì)與A合金元素的單質(zhì)一起融入鋁液中,在鋁液的高溫以及外部的磁力攪拌作用下,均勻的分散到鋁液中,取出鋁液冷卻后即得合金鋁。
[0032]所述A合金元素和B合金元素分別包含有一種或一種以上的合金元素。
[0033]所述A合金元素和B合金元素為合金鋁生產(chǎn)所需元素(A合金元素和B合金元素為同種元素或不同種元素)。
[0034]所述B合金元素是氧化性強(qiáng)于鋁的合金元素。
[0035]其具體工藝包括如下步驟:
[0036](I)在鋁電解過程中取鋁液化驗(yàn),計(jì)算得出A合金元素的氧化物以及B合金元素的氧化物所需的量;
[0037](2)稱取步驟(I)中計(jì)算后所需的A合金元素的氧化物以及B合金元素的氧化物,先將A合金元素的氧化物通過與氧化鋁原料一起加入至電解槽中,然后將B合金元素的氧化物穿過電介質(zhì)層直接投入到電解槽內(nèi)的鋁液中;
[0038](3)控制鋁液中的溫度在930 °C -970 °C,最后取出鋁液,冷卻,得鋁合金。
[0039]所述B合金元素的氧化物投入鋁液中的方法是:在換極時(shí)由提開的陽極開口處加入、從火眼口中加入或另行開口加入。
[0040]作為優(yōu)選,所述B合金元素的氧化物投入鋁液中的方法是從火眼口中加入。
[0041]所述鋁電解是在自焙槽或預(yù)焙槽中進(jìn)行。
[0042]作為優(yōu)選,所述鋁電解是在預(yù)焙槽中進(jìn)行。
[0043]作為優(yōu)選,所述鋁液中的溫度控制在940_950°C。
[0044]實(shí)施例2:—種基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,所述合金鋁為鋁銅合金,其生產(chǎn)方法包括如下步驟:
[0045](I)在預(yù)焙槽中電解鋁,鋁電解過程中取鋁液化驗(yàn),計(jì)算得出所需氧化銅的量;
[0046](2)稱取所需量的氧化銅,將部分稱取得到的氧化銅通過與氧化鋁一起投入到電解槽中(氧化銅與氧化鋁一起電解得到單質(zhì)銅和鋁單質(zhì),并混合在一起),同時(shí)將部分稱取得到的氧化銅通過火眼口中穿過電介質(zhì)層直接加入鋁液中(鋁將氧化銅中的銅離子還原成單質(zhì)銅,部分鋁被氧化成氧化鋁并沉降到電解槽的底部),還原得到的單質(zhì)銅與電解得到的單質(zhì)銅一起融入鋁液中,在鋁液的高溫以及外部的磁力攪拌的作用下均勻分散在鋁液中;
[0047](3)控制鋁電解槽中的溫度在9400C-950°C,最后取出鋁液(鋁液一般在電解48小時(shí)以后放出一次),冷卻,得鋁銅合金。
[0048]實(shí)施例3:—種基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,所述合金鋁為鋁鎂硅合金,其生產(chǎn)方法包括如下步驟:
[0049](I)在自焙槽中電解鋁,鋁電解過程中取鋁液化驗(yàn),計(jì)算得出氧化鎂和氧化硅所需的量;
[0050](2)分別稱取所需量的氧化鎂和氧化硅,將稱取得到的氧化鎂通過與氧化鋁一起投入到電解槽中(氧化鎂與氧化鋁一起電解得到單質(zhì)鎂和鋁單質(zhì),并混合在一起),同時(shí)將稱取得到的氧化硅通過在換極時(shí)由提開的陽極開口處(或在電解槽上另行開口后)穿過電介質(zhì)層直接加入鋁液中(鋁將氧化硅中的硅離子還原成單質(zhì)硅,部分鋁被氧化成氧化鋁并沉降到電解槽的底部),還原得到的單質(zhì)硅與電解得到的單質(zhì)鎂一起融入鋁液中,在鋁液的高溫以及外部的磁力攪拌的作用下均勻分散在鋁液中;
[0051 ] (3)控制鋁電解槽中的溫度在9500C-970°C,最后取出鋁液(鋁液一般在電解48小時(shí)以后放出一次),冷卻,得招鎂娃合金。
[0052]當(dāng)合金元素達(dá)到三種或三種以上時(shí),均可通過上述方法進(jìn)行添加。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,其特征在于:是在鋁電解生產(chǎn)過程中,向氧化鋁原料中加入A合金元素的氧化物的同時(shí),還穿過電介質(zhì)層向電解槽內(nèi)的鋁液中加入B合金元素的氧化物,A合金元素的氧化物與氧化鋁一起電解得到A合金元素的單質(zhì),B合金元素的氧化物在鋁的還原作用下得到B合金元素的單質(zhì),B合金元素的單質(zhì)與A合金元素的單質(zhì)一起融入鋁液中,在鋁液的高溫以及外部的磁力攪拌作用下,均勻的分散到鋁液中,取出鋁液冷卻后即得合金鋁。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,其特征在于:所述A合金元素和B合金元素分別包含有一種或一種以上的合金元素。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,其特征在于:所述A合金元素和B合金元素為合金鋁生產(chǎn)所需元素。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,其特征在于:所述B合金元素是氧化性強(qiáng)于鋁的合金元素。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,其特征在于,包括如下步驟: (1)在鋁電解過程中取鋁液化驗(yàn),計(jì)算得出A合金元素的氧化物以及B合金元素的氧化物所需的量; (2)稱取步驟(I)中計(jì)算后所需的A合金元素的氧化物以及B合金元素的氧化物,先將A合金元素的氧化物通過與氧化鋁原料一起加入至電解槽中,然后將B合金元素的氧化物穿過電介質(zhì)層直接投入到電解槽內(nèi)的鋁液中; (3)控制鋁液中的溫度在930°C-970 °C,最后取出鋁液,冷卻,得鋁合金。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,其特征在于:所述B合金元素的氧化物投入鋁液中的方法是:在換極時(shí)由提開的陽極開口處加入、從火眼口中加入或另行開口加入。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,其特征在于:所述B合金元素的氧化物投入鋁液中的方法是從火眼口中加入。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,其特征在于:所述鋁電解是在自焙槽或預(yù)焙槽中進(jìn)行。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,其特征在于:所述鋁電解是在預(yù)焙槽中進(jìn)行。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電解法和鋁還原法在電解槽中生產(chǎn)合金鋁的工藝,其特征在于:所述鋁液中的溫度控制在940-950 °C。
【文檔編號(hào)】C25C3/36GK105821450SQ201610104745
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日
【發(fā)明人】鄒建明
【申請(qǐng)人】周俊和, 杜艷華