[发明专利]一种安全回收镁屑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全回收镁屑的方法，具体而言，本发明涉及一种在切削加工过程中或者在熔化前采用CeCl₃溶液处理从而安全回收镁屑的技术方法。

背景技术

镁合金是目前工程应用上密度最低的结构材料，由于其具有良好的电磁屏蔽特性、抗振动性能以及熔点低、工艺加工性好等特点，在航空、汽车、机械、电子等领域正得到越来越广泛的使用。随着镁合金使用的日益广泛，镁合金的回收利用已经提上了议事日程。其中，镁合金零件加工过程中形成的切屑是镁合金回收利用的重要组成部分之一。由于镁的化学性质比较活泼，不当操作往往会引起镁屑的燃烧、爆炸，因此在镁合金加工以及镁屑的运输和处理过程中的安全性得到了越来越多的关注。同时，由于镁屑的比表面积大，镁又非常活泼，因此在镁屑重熔的过程中镁烧损往往比较严重，而且氧化物夹渣的存在，也大大提高了熔体净化的成本。

上海交通大学吴国华等人提出了镁合金废旧料再生工艺的专利(ZL02136201.7)。该专利通过熔剂净化、吹气净化、过滤净化三个阶段，首先采用精炼剂或常用的RJ2熔剂对镁熔体进行精炼处理，之后采用99.9％～99.999％的氩气吹气净化，再采用孔隙率为70～95％的氧化镁泡沫陶瓷过滤器进行过滤净化。该发明提出的复合多级净化工艺，能有效地去除镁熔体内的夹杂物，大大提高镁合金的机械性能及抗腐蚀性能，再生后的镁合金旧料的机械性能接近或达到镁合金新料的性能。中国铝业股份有限公司提出了一种废镁合金的回收方法(ZL200410080446.6)，涉及一种采用压铸工艺等生产镁合金部件产生的废金属镁合金的回收处理方法。其特征在于回收过程包括向坩埚炉内加入4％～10％的底熔剂熔化后，采用边加入边压实的方法分批加入废镁合金料，升温至720℃～740℃，加入精炼剂精炼，搅拌、静置，加入铝锰合金、锌粒，配制标准成分的镁合金。该方法提高了镁合金的利用率，同时也大大降低了压铸镁合金产品的生产成本，有效地节约了资源。但这两项专利没有具体提到镁屑的回收利用，而且从现有的技术内容来看也没法解决镁屑容易燃烧、爆炸以及重熔过程中镁屑烧损等问题。

河南红阳机械厂提出了镁粉重熔回收的方法(ZL00128148.8)，其方法是将镁粉生产过程中产生的不合格镁粉压入模具成形后再在精炼罐中精炼，精炼时先在罐中装光卤石溶剂和镁粉，升温使其熔化，再分批逐步加入所余镁粉和精炼剂，升温至740℃，静止降温后，再装入模具成型，清除表面杂物，用稀硫酸浸泡，之后净水冲洗晾干，其方法简单，易操作，保证质量，可有效地解决镁粉的重熔回收和利用，具有显著的经济和社会效益。该专利对镁屑的回收利用有很好的参考价值，但是没法解决镁屑在处理过程中容易燃烧、爆炸的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种回收镁屑的方法，以提高镁屑回收利用的安全性，同时提高镁屑的回收利用率。

具体而言为：

在镁合金切削加工过程中，或者在镁屑堆放前，将镁屑收集到CeCl₃质量分数为8～20％的水溶液中浸泡2～5min，干燥后采用机械加压方法把镁屑压制成块状；回收熔化时，直接将其加入到熔炼炉中熔化，待压块开始熔化后对熔体进行缓慢搅动；待镁屑完全熔化后，升温至720℃～740℃，加入镁屑质量0.8～1.2％的精炼剂精炼，扒渣，静置；调整温度至700～720℃，浇注成锭待用或者直接转移到铸造工部参与镁合金铸造。

在上述方法中，镁屑经CeCl₃水溶液浸泡并干燥后，在镁屑表面将形成CeCl₃膜。将处理过的镁屑升温熔化，CeCl₃将在高温下分解，生成铈(Ce)和氯气。由于Ce与O的亲和能力比Mg大，Ce将与O及MgO发生反应，生成致密的Ce₂O₃氧化膜，阻止镁屑的燃烧；同时，生成的氯气在熔体表面集聚，将起到隔绝空气的作用，最终达到阻燃和防止爆炸的作用。

所述的机械加压方法，是通过目前常用的对有色金属切屑进行压块的压实机械，对镁屑进行加压。

所述的缓慢搅动，是指通过搅拌叶片、搅拌棒等对镁熔体进行搅动，搅拌速度足够低以保证熔体表面平缓，不出现飞溅。

所述的精炼剂，是镁合金熔炼中常采用的以氯盐和氟盐为主要组分的熔剂，如RJ系列熔剂。

该处理技术的主要优点有：

1)工艺简单，只需要在传统处理过程中增加浸泡和烘干的过程；