[发明专利]铝合金废料中Fe元素的分离方法

说明书

本发明揭示了一种铝合金废料中Fe元素的分离方法，其通过向铝合金熔体中加入一定量的Mn和Cr元素，熔解后再向熔体中添加一定量的V，然后使熔体在一定的温度范围内恒温保持一段时间，在保温完成之后使用交流磁场施加电磁力分离熔体中的含Fe相，并对含Fe相在分离后进行吸附隔离。本发明有效解决了铝合金熔体Fe杂质元素难以有效分离的问题，增强了Fe杂质元素在铝熔体中的可分离性，提高了Fe元素从铝合金熔体中的分离和去除效率。

技术领域

本发明涉及铝合金熔体净化领域，尤其涉及一种铝合金废料中Fe元素的分离方法。

背景技术

目前，再生铝合金(铝合金废料)已经成为铝合金工业生产中不可或缺的组成部分，再生铝合金显能著降低铝合金的工业生产成本，具有非常大的应用潜力。但目前再生铝的工业生产中仍然存在很多问题，最主要的问题之一是杂质成分难以有效控制，导致再生铝合金只能降级使用，严重限制了铝合金废料的再回收利用。

其中Fe元素作为铝合金中最常见的杂质元素，在铝合金中含量较高时形成的β-Al₅FeSi脆性相会对性能产生严重的危害。针对Fe元素含量超标的问题，目前常用的手段是在铝合金中添加Mn元素，使含Fe相的形貌由粗大针状转变为颗粒状，减轻Fe元素的有害作用，如中国专利201910018754.2、名称为“一种复合变质剂及再生铸造铝合金的复合变质方法”中所公开的方法；或对合金进行变形，细化杂质相，消除杂质相的不利影响，如中国专利201410561656.0、名称为“一种固态再生铝合金及其制备方法”中所公开的方法。加Mn使含Fe相转变的处理手段虽然能减轻β-Fe相的不利影响，但颗粒状含Fe相的形貌和尺寸仍难以控制，粗大的颗粒状含Fe相仍然会合金十分不利，并不能满足所有铝合金的使用要求。另外，变形手段减轻含Fe相的不利影响，但增加了铝合金的加工工序和产能消耗，也不利于工业生产应用。

所以，目前的研究方向已经越来越注重Fe元素从熔体中的完全去除，而不仅仅是含Fe相的形貌转变。目前物理方法去除Fe元素主要是通过外场(重力或电磁场)分离熔体中析出的含Fe相，从而使熔体中的Fe元素含量降低。但目前的难点在于含Fe相难以在熔体中有效运动，从而分离困难。故如何提高含Fe相的可分离性是一个重要的问题；另外，熔体中含Fe相的尺寸差异较大，较细小的含Fe相难以从熔体中分离去除，也造成了分离效率低下。

发明内容

针对目前铝合金废料中Fe元素分离技术存在的缺陷和不足，本发明提出一种铝合金废料中Fe元素的分离方法，其能有效增加再生铝合金熔体中含Fe相的可分离性，以提高铝合金废料中Fe元素的分离效率。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种铝合金废料中Fe元素的分离方法，包括以下步骤：

S1、取样测定铝合金废料中Fe元素的含量，回收后进行熔炼，将熔体温度控制在700～820℃；

S2、根据铝合金废料中Fe元素含量，按照一定的Mn/Fe、Cr/Fe的质量比例向熔体中添加Mn元素和Cr元素；

S3、待添加的Mn元素和Cr元素全部熔解后，使熔体在高于液相线100～130℃时保温15～45min；

S4、保温完成后在熔体中添加0.2～0.5％的V元素，而后继续保温20～40min；

S5、使熔体在630～800℃的范围内恒温保持20～100min；

S6、在保温完成之后使用交流磁场施加电磁力分离熔体中的含Fe相，并对含Fe相在分离后进行吸附隔离。

优选地，步骤S1中添加的Mn元素与Fe元素的质量比例为1.5～3。

优选地，步骤S1中添加的Cr元素与Fe元素的质量比例1.7～2.5。

优选地，所述熔体保温的温度由步骤S4向步骤S5变化时，温度的变化速率为0.5～5℃/min。