[发明专利]一种用于铝熔体处理的含钠氯盐熔合物及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于铝及合金熔体的净化精炼处理领域，具体涉及一种用于铝及合金熔体处理的含钠氯盐熔合物及其制造方法。

背景技术

在铝及其合金的熔炼过程中，熔体质量和环境问题是铝工业的重要议题。这些都与熔体的处理工艺和所使用的熔剂有密切关系。

铝锭中往往不可避免地含有较高的钠、钙和锂等碱金属杂质。工厂内部的还回料及铝废料通常混有非金属杂质，有机材料和水汽。这些碱金属、非金属夹渣及水汽对铝对其合金的铸造及后续的加工工序会造成严重的质量问题。所以在浇注之前，必须使用精炼剂对铝水进行净化精炼处理--除碱金属、除杂除气。

去除碱金属需要通过化学反应，将碱金属原子置换出来，而在除杂除气方面，可以通过气泡浮游等吸附原理来实现。所以，对于碱金属杂质含量较高的铝熔体，需要使用反应性较强的精炼剂来净化精炼，例如六氯乙烷（C₂Cl₆）、氯气等。作为精炼剂，六氯乙烷具有非常好的精炼效果。但是使用六氯乙烷会产生难闻的恶臭，污染环境，影响工人的健康。氯气作为精炼剂曾大受欢迎，但是，使用氯气精炼会造成大量的氯气及盐酸的大气排放。而且近来发现，通氯气到铝液中可能会形成一种致癌物--二恶英(Dixon),造成严重的环境污染，所以六氯乙烷、氯作为精炼剂已逐渐淘汰。

以MgCl₂为基的精炼剂是替代氯气精炼的理想选择。这种精炼剂兼具去除碱金属、去除氧化物夹杂以及除氢等综合作用，又不污染环境。精炼剂中的MgCl₂在铝水中迅速溶解成液态MgCl₂，与铝水中的Na、Li和Ca发生置换反应：

MgCl₂+2Na→2NaCl+Mg

MgCl₂+2Li→2LiCl+Mg

MgCl₂+Ca→CaCl₂+Mg

生成的NaCl、LiCl和CaCl₂上浮到表面，从而达到了去除Na、Li和Ca的目的。另一方面，氧化物夹渣和熔融在铝水中的精炼剂碰撞并被粘在熔融精炼剂上，界面特性随之发生变化，这些夹渣物不再被铝水润湿。然后，被熔融精炼剂润湿的夹渣物颗粒上浮，融入铝水表面的渣中，达到了除渣的目的。

美国专利US4099965公开了一种MgCl₂-KCl熔合物精炼剂，含20-40%KCl，60-80MgCl₂。取得了很好的精炼效果，在降低铸造车间氯气使用量中起到了积极作用。

但是，在我国KCl资源比较缺乏，尤其是高等级KCl主要依赖进口，价格高。而NaCl资源十分丰富，价格低廉。使用NaCl替代KCl具有积极意义。但是，对于铝合金来说，尤其是镁含量较高的铝合金，一般认为，钠是一个敏感元素，容易产生钠脆。如果钠含量较高，合金的脆性增大，在轧制过程中，容易产生边裂。所以NaCl的使用被严格限制，尤其是高镁铝合金中，往往使用无钠熔剂，防止钠熔入铝熔体中，造成钠脆，所以目前没有MgCl₂-NaCl组合的精炼剂。

实际上，氯盐在铝熔体中熔化后形成熔盐，氯盐中的金属原子，如果不发生置换反应被置换出来，不会从熔盐中分离出来熔入铝熔体中。本申请人的实验表明，在3公斤的铝-镁合金熔体中（镁含量为4.8%）加入50克MgCl₂-NaCl熔合物（62%MgCl₂-38%NaCl），熔体温度750^oC,保温6小时。期间每15分钟搅拌约1分钟。然后分析铝合金中钠含量的变化。结果表明，合金中钠的含量没有增加。也就是说NaCl中的钠不会进入铝熔体中。这为用NaCl替代KCl提供了条件。

另一方面，在MgCl₂-KCl熔剂中，起精炼净化作用的是MgCl₂，KCl只起填料的作用。所以，用NaCl替代KCl，不会影响熔剂的精炼净化的效果。

基于上述实验结果，本发明提出了使用NaCl部分或全部替代MgCl₂-KCl熔合物精炼剂中的KCl，形成精炼效果优异，价格低廉的含钠熔合物精炼剂。这种含钠熔合物精炼剂包括MgCl₂-NaCl和MgCl₂-NaCl-KCl两个系列，对应用NaCl全部或部分替代KCl。不仅具有优异的净化精炼效果，不污染环境，而且原材料来源广泛，价格低廉。

发明内容