本發(fā)明涉及鋁及其合金凈化精煉處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法。

背景技術(shù)：

在鋁及其合金的熔煉過(guò)程中，熔體質(zhì)量和環(huán)境問題是鋁工業(yè)的重要議題。這些都與熔體的處理工藝和所使用的熔劑有密切關(guān)系。

鋁錠中往往不可避免地含有較高的鈉、鈣和鋰等堿金屬雜質(zhì)。工廠內(nèi)部的還回料及鋁廢料通?；煊蟹墙饘匐s質(zhì)，有機(jī)材料和水汽。這些堿金屬、非金屬夾渣及水汽對(duì)鋁及其合金的鑄造及后續(xù)的加工工序會(huì)造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題。所以在澆注之前，必須使用精煉劑對(duì)鋁水進(jìn)行凈化精煉處理--除堿金屬、除雜除氣。

去除堿金屬需要通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，將堿金屬原子置換出來(lái)，而在除雜除氣方面，可以通過(guò)氣泡浮游等吸附原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以，對(duì)于堿金屬雜質(zhì)含量較高的鋁熔體，需要使用反應(yīng)性較強(qiáng)的精煉劑來(lái)凈化精煉，例如六氯乙烷(C₂Cl₆)、氯氣等。作為精煉劑，六氯乙烷具有非常好的精煉效果。但是使用六氯乙烷會(huì)產(chǎn)生難聞的惡臭，污染環(huán)境，影響工人的健康。氯氣作為精煉劑曾大受歡迎，但是，使用氯氣精煉會(huì)造成大量的氯氣及鹽酸的大氣排放。而且近來(lái)發(fā)現(xiàn)，通氯氣到鋁液中可能會(huì)形成一種致癌物--二惡英(Dixon)，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，所以六氯乙烷、氯氣作為精煉劑已逐漸淘汰。

以MgCl₂為基的熔合物精煉劑是替代氯氣精煉的理想選擇。這種精煉劑兼具去除堿金屬、去除氧化物夾雜以及除氫等綜合作用，又不污染環(huán)境。精煉劑中的MgCl₂在鋁水中迅速溶解成液態(tài)MgCl₂，與鋁水中的Na、Li和Ca發(fā)生置換反應(yīng)：

MgCl₂+2Na→2NaCl+Mg

MgCl₂+2Li→2LiCl+Mg

MgCl₂+Ca→CaCl₂+Mg

生成的NaCl、LiCl和CaCl₂上浮到表面，從而達(dá)到了去除Na、Li和Ca的目的。另一方面，氧化物夾渣和熔融在鋁水中的精煉劑碰撞，并被粘在熔融精煉劑上，界面特性隨之發(fā)生變化，這些夾渣物不再被鋁水潤(rùn)濕。然后，被熔融精煉劑潤(rùn)濕的夾渣物顆粒上浮，融入鋁水表面的渣中，達(dá)到了除渣的目的。

美國(guó)專利US4099965公開了一種MgCl₂-KCl熔合物精煉劑，含20～40％KCl，60～80％MgCl₂。取得了很好的精煉效果，在降低鑄造車間氯氣使用量中起到了積極作用。

發(fā)明專利申請(qǐng)2015105835774開了一種MgCl₂-NaCl和MgCl₂-NaCl-KCl氯鹽熔合物精煉劑。目前，氯鹽熔合物的制備方法是將市售的MgCl₂、NaCl、KCl等氯鹽混合在一起，然后裝入鐵質(zhì)或石墨坩堝中加熱熔化，再將熔液冷卻凝固形成氯鹽熔合物，最后將凝固的氯鹽熔合物破碎成顆?；蚍勰?。在實(shí)際生產(chǎn)中，升溫速度較慢，在氯鹽接近熔化時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的黃煙，氣味難聞。

目前市售的MgCl₂的來(lái)源之一是生產(chǎn)海綿鈦或海綿鋯的副產(chǎn)品。海綿鈦或海綿鋯的生產(chǎn)工藝相似。工藝流程為：首先將鈦原料或鋯原料氯化生成粗TiCl₄或ZrCl₄，然后精制得到精TiCl₄或ZrCl₄。在還原蒸餾工序，加入金屬鎂，精TiCl₄或ZrCl₄在800～1000℃下與金屬鎂進(jìn)行還原反應(yīng)得到海綿狀的金屬鈦或鋯和氯化鎂，用真空蒸餾分離海綿鈦或海綿鋯，從而獲得純鈦或純鋯和液體MgCl₂。液體MgCl₂的溫度為800～1000℃，作為副產(chǎn)品，排出反應(yīng)爐。排出的液體MgCl₂或者經(jīng)過(guò)電解工序分離出金屬鎂和氯氣，或者直接冷卻，作為無(wú)水氯化鎂向市場(chǎng)銷售。

一方面，高溫液態(tài)氯化鎂要冷卻，大塊氯化鎂要破碎。另一方面，制備氯鹽熔合物時(shí)要將氯鹽加熱。如果利用液態(tài)氯化鎂的高溫將氯鹽熔合物的其它組分熔化，制備氯鹽熔合物，則能省去高溫液態(tài)氯化鎂的冷卻工序、大塊氯化鎂的破碎工序和再加熱工序。利用高溫MgCl₂的熱量加熱熔合物的其它組分，加熱速度快，所有組分瞬間熔化，大大減少了熔化氯鹽時(shí)產(chǎn)生的黃煙。這樣既節(jié)省了能源，又縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，而且減少了環(huán)境污染，具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提出了一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，該方法利用液態(tài)氯化鎂的高溫將氯鹽熔合物精煉劑的其它組分熔化，制備氯鹽熔合物精煉劑。將制備的氯鹽熔合物精煉劑用于輕合金熔體(鋁合金或鎂合金)的凈化精煉處理，除去輕合金中的渣和氣。該方法充分利用了生產(chǎn)海綿鈦或海綿鋯的副產(chǎn)品——液態(tài)MgCl₂的物理熱資源，具有工藝流程簡(jiǎn)單、反應(yīng)時(shí)間短和熱能高效利用和生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照氯鹽熔合物精煉劑的質(zhì)量百分比組成，稱量液態(tài)MgCl₂和其它組分的顆粒或粉體；

所述的其它組分為氯鹽熔合物精煉劑含有的組分中，除MgCl₂以外的組分；

所述的液態(tài)MgCl₂為生產(chǎn)海綿鈦或海綿鋯的副產(chǎn)品，其溫度為800～1000℃。

(2)將其它組分的顆粒或粉體置于反應(yīng)裝置中，沖入液態(tài)MgCl₂，迅速攪拌均勻，所有組分完全熔化，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體；

(3)將氯鹽熔合物精煉劑熔體進(jìn)行冷卻，得到凝固的氯鹽熔合物精煉劑；

(4)將凝固的氯鹽熔合物精煉劑進(jìn)行破碎，篩分，制得氯鹽熔合物精煉劑。

所述的步驟(1)中，所述的氯鹽熔合物精煉劑含有的組分為MgCl₂和其它氯化物，按質(zhì)量比，MgCl₂∶其它氯化物＝(4～7)∶(3～6)，其中，其它氯化物為KCl和/或NaCl，當(dāng)其它氯化物為KCl和NaCl時(shí)，混合比例為任意比。

所述的步驟(1)中，所述的氯鹽熔合物精煉劑含有的組分為硝酸鹽、MgCl₂和其它氯化物，按質(zhì)量比，硝酸鹽∶MgCl₂∶其它氯化物＝(5～25)∶(40～65)∶(10～35)；

其中，所述的其它氯化物為KCl和/或NaCl，當(dāng)其它氯化物為KCl和NaCl時(shí)，混合比例為任意比。所述的硝酸鹽為NaNO₃和/或KNO₃，當(dāng)為NaNO₃和KNO₃時(shí)，混合比例為任意比。

所述的步驟(2)中，所述的反應(yīng)裝置為耐高溫容器，其耐受的溫度≥1000℃；

所述的步驟(2)中，所述的反應(yīng)裝置為鐵桶、鐵槽、鐵質(zhì)坩堝、石墨坩堝或用耐火材料做成的爐膽中的一種。

所述的步驟(2)中，所述的其它組分為多組分時(shí)，置于反應(yīng)裝置后，需攪拌均勻后，再?zèng)_入液態(tài)MgCl₂；

所述的步驟(2)中，其它組分的顆?；蚍垠w為常溫的或經(jīng)過(guò)預(yù)熱的；

當(dāng)氯鹽熔合物精煉劑含有的MgCl₂的質(zhì)量百分比較小，液態(tài)MgCl₂的熱量不足以使所有組分都完全熔化時(shí)，其它組分的顆?；蚍垠w需要預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100～400℃；進(jìn)行預(yù)熱的目的在于保證所有組分完全熔化。

所述的步驟(3)中，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體既可以在反應(yīng)裝置中凝固，也可以在反應(yīng)裝置外凝固；

所述的步驟(3)中，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體在反應(yīng)裝置外凝固，有兩種方法：

方法一：將氯鹽熔合物精煉劑熔體澆入模腔中冷卻凝固。

方法二：將氯鹽熔合物精煉劑熔體緩慢澆到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的輥輪上，旋轉(zhuǎn)的輥輪將熔體分散并甩出去，這樣凝固的熔體呈碎片狀，此方法節(jié)省后續(xù)步驟的破碎時(shí)間、冷卻凝固的速度快。

所述的步驟(4)中，所述的破碎，得到破碎后的氯鹽熔合物精煉劑，其粒徑≤100mm，粒徑的最終范圍由終端用戶的使用方法決定；

所述的步驟(4)中，制得的氯鹽熔合物精煉劑用防潮袋密封。

本發(fā)明的一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，相比于現(xiàn)有技術(shù)，其有益效果是：有效利用了生產(chǎn)海綿鈦或海綿鋯時(shí)形成的副產(chǎn)品——液態(tài)氯化鎂的高溫，將氯鹽熔合物精煉劑的其它組元熔化，形成成分單一的熔合物，將生產(chǎn)海綿鈦或海綿鋯的排鎂工序與制備氯鹽熔合物結(jié)合起來(lái)，既節(jié)省了能源，又縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照氯鹽熔合物精煉劑——MgCl₂-KCl熔合物，含有的成分及其質(zhì)量百分比為：MgCl₂為60％，KCl為40％，稱量40公斤粉狀KCl；

(2)將粉狀KCl倒入一個(gè)用鋼板焊接而成的鐵槽中，然后，從生產(chǎn)海綿鈦的還原反應(yīng)爐中抽出60公斤液態(tài)氯化鎂沖入裝有粉狀KCl的鐵槽中，其中，液態(tài)MgCl₂的溫度為950℃，迅速攪拌均勻，至粉狀KCl完全熔化，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體；

(3)將氯鹽熔合物精煉劑熔體在鐵槽中進(jìn)行冷卻凝固，得到凝固的氯鹽熔合物精煉劑；

(4)將凝固的氯鹽熔合物精煉劑破碎成顆粒，粒徑≤3mm，篩分，制得氯鹽熔合物精煉劑，最后，用防潮袋封裝。

實(shí)施例2

一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照氯鹽熔合物精煉劑-MgCl₂-NaCl熔合物，含有的成分及其質(zhì)量百分比為：MgCl₂為62.5％，NaCl為37.5％，稱量37.5公斤粉狀NaCl；

(2)將粉狀NaCl倒入石墨坩堝中，然后，從生產(chǎn)海綿鋯的還原反應(yīng)爐中抽出62.5公斤液態(tài)氯化鎂沖入裝有粉狀NaCl的石墨坩堝中，其中，液態(tài)MgCl₂的溫度為950℃，迅速攪拌均勻，至粉狀NaCl完全熔化，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體；

(3)將氯鹽熔合物精煉劑熔體緩慢澆到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的輥輪上，將氯鹽熔合物精煉劑熔體甩成小碎片，得到碎片狀的氯鹽熔合物精煉劑；

(4)將碎片狀的氯鹽熔合物精煉劑破碎成顆粒，粒徑≤3mm，篩分，制得氯鹽熔合物精煉劑，最后，用防潮袋封裝。

實(shí)施例3

一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照氯鹽熔合物精煉劑——MgCl₂-NaCl-KCl熔合物，含有的成分及其質(zhì)量百分比為：MgCl₂為50％，NaCl為40％，KCl為10％，稱量40公斤粉狀NaCl和10公斤粉狀KCl；

(2)將粉狀NaCl和粉狀KCl倒入石墨坩堝中，并攪拌均勻；其中，石墨坩堝外面包裹巖棉保溫材料；

然后，從生產(chǎn)海綿鋯的還原反應(yīng)爐中抽出50公斤液態(tài)氯化鎂沖入裝有粉狀NaCl和粉狀KCl的石墨坩堝中，其中，液態(tài)MgCl₂的溫度為900℃，迅速攪拌均勻，至粉狀NaCl和粉狀KCl完全熔化，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體；

(3)將氯鹽熔合物精煉劑熔體澆到一個(gè)鑄鐵模腔中進(jìn)行冷卻凝固，得到凝固的氯鹽熔合物精煉劑；

(4)將凝固的氯鹽熔合物精煉劑破碎成顆粒，粒徑≤3mm，篩分，制得氯鹽熔合物精煉劑，最后，用防潮袋封裝。

實(shí)施例4

一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照氯鹽熔合物精煉劑——MgCl₂-KCl熔合物，含有的成分及其質(zhì)量百分比為：MgCl₂為40％，KCl為60％，稱量60公斤粉狀KCl；

(2)將粉狀KCl倒入鐵質(zhì)坩堝中，并攪拌均勻；其中，鐵質(zhì)坩堝置于坩堝爐中，將KCl預(yù)熱到250℃；

然后，從生產(chǎn)海綿鈦的還原反應(yīng)爐中抽出40公斤液態(tài)氯化鎂沖入裝有粉狀KCl的鐵質(zhì)坩堝中，其中，液態(tài)MgCl₂的溫度為880℃，迅速攪拌均勻，至粉狀KCl完全熔化，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體；

(3)將氯鹽熔合物精煉劑熔體澆到一個(gè)鑄鐵模腔中進(jìn)行水冷凝固，得到凝固的氯鹽熔合物精煉劑；

(4)將凝固的氯鹽熔合物精煉劑破碎成顆粒，粒徑≤50mm，篩分，制得氯鹽熔合物精煉劑，最后，用防潮袋封裝。

實(shí)施例5

一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照氯鹽熔合物精煉劑——MgCl₂-KCl熔合物，含有的成分及其質(zhì)量百分比為：MgCl₂為60％，KCl為40％，稱量40公斤粉狀KCl；

(2)將粉狀KCl倒入鐵質(zhì)坩堝中，并攪拌均勻；

然后，從生產(chǎn)海綿鈦的還原反應(yīng)爐中抽出60公斤液態(tài)氯化鎂沖入裝有粉狀KCl的鐵質(zhì)坩堝中，其中，液態(tài)MgCl₂的溫度為880℃，迅速攪拌均勻，至粉狀KCl完全熔化，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體；

(3)將氯鹽熔合物精煉劑熔體澆到一個(gè)鑄鐵模腔中進(jìn)行水冷凝固，得到凝固的氯鹽熔合物精煉劑；

(4)將凝固的氯鹽熔合物精煉劑破碎成顆粒，粒徑≤100mm，篩分，制得氯鹽熔合物精煉劑，最后，用防潮袋封裝。

實(shí)施例6

一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照氯鹽熔合物精煉劑——MgCl₂-KCl-KNO₃熔合物，含有的成分及其質(zhì)量百分比為：MgCl₂為60％，KCl為25％，KNO₃為15％，稱量25公斤粉狀KCl和15公斤粉狀KNO₃；

(2)將粉狀KCl和粉狀KNO₃倒入鐵質(zhì)坩堝中，并攪拌均勻；

然后，從生產(chǎn)海綿鈦的還原反應(yīng)爐中抽出70公斤液態(tài)氯化鎂沖入裝有粉狀KCl和粉狀KNO₃的鐵質(zhì)坩堝中，其中，液態(tài)MgCl₂的溫度為900℃，迅速攪拌均勻，至粉狀KCl和粉狀KNO₃完全熔化，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體；

(3)將氯鹽熔合物精煉劑熔體澆到一個(gè)鑄鐵模腔中進(jìn)行水冷凝固，得到凝固的氯鹽熔合物精煉劑；

(4)將凝固的氯鹽熔合物精煉劑破碎成并磨成粉末，粒徑≤0.6mm，篩分，制得氯鹽熔合物精煉劑，最后，用防潮袋封裝。

實(shí)施例7

一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照氯鹽熔合物精煉劑——MgCl₂-NaCl-KCl-NaNO₃熔合物，含有的成分及其質(zhì)量百分比為：MgCl₂為40％，NaCl為25％，KCl為10％，NaNO₃為25％，稱量25公斤粉狀NaCl、10公斤的粉狀KCl，25公斤粉狀NaNO₃；

(2)將粉狀NaCl、粉狀KCl和粉狀NaNO₃倒入鐵質(zhì)坩堝中，并攪拌均勻；其中，鐵質(zhì)坩堝置于坩堝爐中，將NaCl、KCl和NaNO₃預(yù)熱到400℃；

然后，從生產(chǎn)海綿鈦的還原反應(yīng)爐中抽出40公斤液態(tài)氯化鎂沖入裝有粉狀NaCl、粉狀KCl和粉狀NaNO₃的鐵質(zhì)坩堝中，其中，液態(tài)MgCl₂的溫度為1000℃，迅速攪拌均勻，至粉狀NaCl、粉狀KCl和粉狀NaNO₃完全熔化，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體；

(3)將氯鹽熔合物精煉劑熔體澆到一個(gè)鑄鐵模腔中進(jìn)行水冷凝固，得到凝固的氯鹽熔合物精煉劑；

(4)將凝固的氯鹽熔合物精煉劑破碎成并磨成粉末，粒徑≤1.0mm，篩分，制得氯鹽熔合物精煉劑，最后，用防潮袋封裝。

實(shí)施例8

一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照氯鹽熔合物精煉劑——MgCl₂-NaCl-NaNO₃熔合物，含有的成分及其質(zhì)量百分比為：MgCl₂為65％，NaCl為30％，NaNO₃為5％，稱量30公斤粉狀NaCl、5公斤粉狀NaNO₃；

(2)將粉狀NaCl和粉狀NaNO₃倒入硅質(zhì)做成的爐膽中，并攪拌均勻；

然后，從生產(chǎn)海綿鈦的還原反應(yīng)爐中抽出65公斤液態(tài)氯化鎂沖入裝有粉狀NaCl和粉狀NaNO₃的硅質(zhì)做成的爐膽中，其中，液態(tài)MgCl₂的溫度為890℃，迅速攪拌均勻，至粉狀NaCl和粉狀NaNO₃完全熔化，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體；

(3)將氯鹽熔合物精煉劑熔體緩慢澆到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的輥輪上，將氯鹽熔合物精煉劑熔體甩成小碎片，得到碎片狀的氯鹽熔合物精煉劑；

(4)將碎片狀的氯鹽熔合物精煉劑破碎成顆粒，粒徑≤10mm，篩分，制得氯鹽熔合物精煉劑，最后，用防潮袋封裝。

實(shí)施例9

一種氯鹽熔合物精煉劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照氯鹽熔合物精煉劑——MgCl₂-KCl-KNO₃-NaNO₃熔合物，含有的成分及其質(zhì)量百分比為：MgCl₂為65％，KCl為10％，KNO₃為15％，NaNO₃為10％，稱量10公斤粉狀KCl、、15公斤的粉狀KNO₃和10公斤粉狀NaNO₃；

(2)將粉狀KCl、粉狀KNO₃和粉狀NaNO₃倒入鐵桶中，并攪拌均勻；

然后，從生產(chǎn)海綿鈦的還原反應(yīng)爐中抽出65公斤液態(tài)氯化鎂沖入裝有粉狀KCl、粉狀KNO₃和粉狀NaNO₃的鐵桶中，其中，液態(tài)MgCl₂的溫度為900℃，迅速攪拌均勻，至粉狀KCl、粉狀KNO₃和粉狀NaNO₃完全熔化，制得氯鹽熔合物精煉劑熔體；

(3)將氯鹽熔合物精煉劑熔體在鐵桶中進(jìn)行冷卻凝固，得到凝固的氯鹽熔合物精煉劑；

(4)將凝固的氯鹽熔合物精煉劑破碎成顆粒，粒徑≤70mm，篩分，制得氯鹽熔合物精煉劑，最后，用防潮袋封裝。