一種基于電解法和鋁還原法實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝的制作方法
【技術領域】
[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實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝。
【背景技術】
[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，通過比較長時間的保溫并攪拌，一般為2?8小時，使各種合金元素融入鋁液中，其主要的缺點是:
[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，必須較長時間保溫并攪拌，才能使合金元素融入，能耗極大。
[0005]3、鋁錠的二次融化和長時間保溫，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，并會產(chǎn)生嚴重污染環(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，其存在的缺點是:
[0008]1、加入冰晶石-氧化鋁系熔融體中的各種氧化物都會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，合金成分也較難控制，特別是在現(xiàn)代大型預焙槽生產(chǎn)合金鋁時成分更難控制，根本無法實現(xiàn)一個系列分槽生產(chǎn)不同種類、不同牌號的合金鋁。
[0010]雖然電解法生產(chǎn)合金鋁相對于熔配法有質(zhì)量好、無二次燒損等優(yōu)點，但并沒有成為合金鋁生產(chǎn)的主流，就是因為上述的技術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實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝。本發(fā)明克服了上述兩種方法中的技術困難和技術缺陷，可實現(xiàn)在現(xiàn)代大型預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、種類、批量的高質(zhì)量合金鋁。
[0012]本發(fā)明的技術方案:一種基于電解法和鋁還原法實現(xiàn)熔配法生產(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，還穿過電介質(zhì)層向電解槽內(nèi)的鋁液中加入B合金元素的氧化物和C合金元素的單質(zhì)、中間體或合金體，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)，A合金元素的單質(zhì)、B合金元素的單質(zhì)以及C合金元素的單質(zhì)、中間體或合金體一起融入鋁液中，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實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝，所述A合金元素、B合金元素和C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實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝，所述A合金元素、B合金元素和C合金元素為生產(chǎn)合金鋁所需元素。
[0015]前述的基于電解法和鋁還原法實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝，所述B合金元素是氧化性強于鋁的合金元素。
[0016]前述的基于電解法和鋁還原法實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝，所述中間體為鋁合金中間體，所述合金體為鋁合金體。
[0017]前述的基于電解法和鋁還原法實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝，所述鋁合金中間體和鋁合金體是以常溫塊狀或顆粒狀投入電解槽中。
[0018]前述的基于電解法和鋁還原法實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝，包括如下步驟:
[0019](I)在鋁電解過程中取鋁液化驗，計算得出A合金元素的氧化物、B合金元素的氧化物以及C合金元素的單質(zhì)、中間體或合金體所需的量；
[0020](2)稱取步驟(I)中計算后所需的A合金元素的氧化物、B合金元素的氧化物以及C合金元素的單質(zhì)、中間體或合金體，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，然后穿過電介質(zhì)層將B合金元素的氧化物和C合金元素的單質(zhì)、中間體或合金體直接投入到電解槽內(nèi)的鋁液中；
[0021 ] (3)控制鋁液中的溫度在9300C-9700C，最后取出鋁液，冷卻，得鋁合金。
[0022]前述的基于電解法和鋁還原法實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝，所述B合金元素的氧化物和C合金元素的單質(zhì)、中間體或合金體投入鋁液中的方法是:在換極時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。
[0023]前述的基于電解法和鋁還原法實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝，所述鋁電解是在自焙槽或預焙槽中進行。
[0024]前述的基于電解法和鋁還原法實現(xiàn)熔配法生產(chǎn)合金鋁的工藝，其特征在于:所述鋁電解是在預焙槽中進行。
[0025]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[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小時左右出一次鋁液，與常規(guī)的熔配法2-8小時的保溫熔配時間相比，熔配時間大幅增加，同時，熔配法配套的機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)是一個強還原環(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，熔配過程中不會產(chǎn)生嚴重污染環(huán)境的鋁灰鋁渣，對環(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以及直接加入鋁液中的合金元素的單質(zhì)、中間體或合金體一起融入鋁液中，已融入鋁液的合金元素不會反向被氧化，同時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，在合金鋁生產(chǎn)過程中，通過隨時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和合金元素的單質(zhì)、中間體或合金體直接加入鋁液中對含量不足的合金元素進行補充，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，一個系列的電解槽一般由數(shù)十至數(shù)百個單槽組成，各槽獨立工作，實現(xiàn)分槽獨立生產(chǎn)不同牌號、種類和批量的合金非常容易，只需分槽配入合金元素即可。
【具體實施方式】
[0031]實施例1:一種基于電解法和鋁還原法實現(xiàn)熔配法生產(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，還穿過電介質(zhì)層向電解槽內(nèi)的鋁液中加入B合金元素的氧化物和C合金元素的單質(zhì)、中間體或合金體，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)，A合金元素的單質(zhì)、B合金元素的單質(zhì)以及C合金元素的單質(zhì)、中間體或合金體一起融入鋁液中，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、B合金元素和C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、B合金元素和C合金元素為生產(chǎn)合金鋁所需元素(A合金元素、B合金元素和C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于鋁的合金元素。
[0035]所述中間體為鋁合金中間體(鋁合金中間體是在鋁中加入一定量的相應的合金元素后形成的合金中間體)，所述合金體為鋁合