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1、1,有色金属再生冶金,1、概述 有色金属再生是指有色金属废料和废件经过冶炼或产出有色金属或合金的过程。再生金属又称为二次资源。有色金属是国民经济建设的重要物资，也是高精尖技术的支撑材料，一些有色金属被当作战略物资储备。由于人类对矿产资源的大量开采，已使有限的有色金属矿产资源趋于枯竭。,2,据美国矿物局 1993年发表的矿产品概览报道，世界有色金属已探明的储量按需用量计算的可使用年限为：铜 45年、铅 20年、锌 29年、铝 219年。中国有色金属矿产大多是复杂共生矿，品位低，提取过程复杂，产量有限。特别是铜，已难满足国民经济建设的需要，每年要花费大量外汇进口，仅 1998年中国从国外进口有色金
2、属（不含制成材）花费外汇 22亿美元。,3,以矿产资源为主的发展模式,资源矛盾日益突出，对外依存度不断上升目前我国主要有色金属品种中，铜原料约70%、铝原料约50%、铅 原料约35%、锌原料约13%需要依靠进口。有色行业节能减排任务艰巨2007年我国有色金属产量高达2360万吨，同比增长23%以上。2007年上半年我国单位GDP能耗同比降低2.78%，规模以上工业单位增加 值能耗同比降低3.87%。但由于产量过快增长，有色行业却不降反升了1.58%。,4,因此，有色金属废料和废件的回收利用是变废为宝、一举多得的事，对于国民经济的持续、健康发展具有重要意义：1、变废为宝，扩大有色金属资源：世界铜
3、消耗量有1/3来源于再生铜，再生铅占铅总消费量的4050%，再生铝占铝总消费量的 29%。废杂有色金属物料已构成有色金属生产的第二大资源。2、节约投资，降低成本，提高经济效益：再生有色金属的生产费用大约只有原生有色金属的一半。在中国，生产 1t再生铝比生产 1t原生铝节约投资87.5%，生产费用降低 40%50%。,5,3、节约能源：再生铜的能耗只有原生铜的 18%，再生铝的能耗只有原生铝的4.5%，再生铅的能耗只有原生铅的 27%。4、减少环境污染：原生有色金属生产流程长、工艺复杂，生产过程中的废气、废水、废渣对环境的污染严重，特别是SO2。而再生有色金属生产工艺简单、流程短、有害杂质少，因
4、而用于三废治理的费用也少。与生产原生金属相比 节能3000万吨标煤、节水17亿吨、减少固体废物排放10亿吨、减少SO2排放45 万吨。,6,再生有色金属的原料来源原生金属冶炼过程产出的废品、废料、废渣等，其中大部分作为返回品在冶炼厂回收利用，很少进入市场各种机加工过程中产出的废品和废料。有色金属及其合金在加工成材并成为设备的过程中，利用率只有 6070%，其余都变成了废品和废料，包括渣、溅料、浮渣、碎屑等；轧材的边料、端料；粗加工的金属屑、锯屑、鳞皮；异形铸件的渣、铸口、冒口、溅料；电缆产品的端料、金属线的切头；化学产品中用过的废催化剂、渣泥；热镀和电解镀尾的鳞皮、渣泥；机加工的切边、金属屑；
5、硬质合金工具制造和修理的粉末状和块头废料等报废的机器设备、仪器仪表及日常用品的废件和废料,7,再生有色金属原料的特点 由于来源不同，原料的物理形态差异很大。大体上有金属块状废料、刨屑、条带及线丝状废料，粉状、渣灰等细粒物料等多种类型。原料的化学成分波动大。原料的混杂程度大，除有色金属外，还混有黑色金属和各种非金属材料。主要有如下几种情况：有色金属废料或设备中有黑色金属或非金属材料的连结、压合、熔封、喷涂和有色金属材料混合在一起；封闭或半封闭的有色金属废料中残留有有机或无机物料，有时甚至有易燃、易爆的物件和材料残留其中；在使用或收集过程中混人水分、油、染料、泥土、灰尘、绝缘材料和包装材料等。,8
6、,9,2、再生有色金属原料的预处理,有色金属废料在进行再生冶金时，其质量应满足冶炼处理的要求，其中包括物理性质和化学成分的规格。物理性质应能满足熔炼设备和装料设备的大小要求，保征能维短装料与炉料熔化的时间，力求减少金属的烧损。化学成分的要求首先在于按等级分开没有被金属和非金属杂质污染了的废料。为了生产纯金属和高质量的合金，需要提高废料的质量，以便利用简单的重熔与精炼来达到目的。,10,再生有色金属原料的预处理包括废料分类(分拣)、废件解体、电磁分选或重、浮选。分类：废杂有色金属分类是再生有色金属原料预处理最费力的工序之一，也是最重要的一步。除手工分类外，同时还要进行防爆检查。分类时可采用拣选台
7、和传送带。分类时原则上按各种再生有色金属原料分类标准进行。以再生铜厂为例，按铜量高低分选分堆，含铜90为紫杂铜，含铜99为特紫铜，含铜90为黄杂铜。分好的料按各 自单独的料场堆放。废件解体：废旧设备、零件等组合物先进行解体作业。解体方法主要有气割或手工切割、破碎和细磨。破碎机分为粗、中、细三个级别，其装置有颚式、锤式和转子式破碎机等。细碎或研磨用棒磨机、球磨机及碾碎机等。打包和扎捆是将不密实的轻、松装的废料压实，使其具有一定质量、密度、块度。打包和扎捆的外形尺寸依冶炼设备和加料的要求定。,11,电磁分选：对磁性物料，采用磁选分类方法。常用悬挂式电磁除铁器、电磁轮和磁选机等。大块物料(1-50
8、mm)较多用干式磁选分离技术；细粒级物料多采用在水介质中磁选分离铁磁性物料。重选与浮选：有的废料可用选矿方法预处理，如用浮选可使锌浸出渣中银从 300 g/t富集到6 000 g/t。经预处理后的原料即可送往冶炼，废杂金属的冶炼方法与原生金属方法类似，分为火法、湿法两种，目前仍多用火法。废杂金属熔炼有其自身特点：流程短、设备相应简单；对于足够纯的原料，应尽量直接利用，减少处理环节，如将紫杂铜直接熔炼成不同牌号的铜合金或紫精铜；产品多样化，依据原料 的不同可直接生产金属、合金和化工产品。,12,13,3、贵金属再生冶金,贵金 属 包 括 金、银 和 铂 族 金 属(钌、铑、钯、锇、铱、铂)，共八
9、种元素。在元素周期表中，属于第五和第六周期的第族(铂族金属)和 IB 族(金、银)，是一组具有众多优异特性和重要用途的金属。贵金属由于资源相对匮乏、工业储量较少、原矿中含量低、提取困难、生产成本高，因而其再生回收价值明显高于一般常见金属，并已在世界贵金属的供给中占据了极其重要的地位。目前，中国再生铂族金属产量 占总用量的一半以上。,14,贵金属二次资源的重要性,15,贵金属二次资源的来源及分类,16,产生大宗贵金属的生产部门,仪表、电子、电气工业废料照相（感光材料）工业废料首饰、首饰工业和医疗业的废料汽车工业化学、石油化工玻璃、玻璃纤维工业,17,贵金属再生冶金方法,18,3.1 熔炼法,熔炼
10、法是处理贵金属固体废料的有效方法。它适用性强，流程短，金属回收率高，目前世界上几大贵金属废料回收厂都采用此法。其中火法金捕集法是常用的方法，它特别适合处理低品位物料。常用的捕集剂有铅、铜和铁。工艺过程为：预处理-还原熔炼(电弧炉)-含贵金属合金-湿法、电解法或火法（吹炼）精炼。,19,3.2 挥发法,卤化挥发法是最常用的方法，它依据金及铂族金属在其熔融温度下不与卤素作用，而贱金属与银能与卤素反应并挥发或造渣。作业在粘土作内衬的石墨坩埚内进行。熔点 沸点 2Ag+Cl2=2AgCl 455 1550 2Cu+Cl2=2CuCl 422 1360 Fe+Cl2=FeCl2 670 升华 Zn+Cl
11、2=ZnCl2 262 732 Pb+Cl2=PbCl2 501 590,20,3.3 碱法,1)碱熔法 碱熔法用于处理镀钌、铱废电极及含铑催化剂等废料。方法是将废电极浸渍在含氧化剂（硝酸钾、过氧钠、高锰酸钾等）的熔融的碱液中，然后用水浸，铱、铑进入溶液，用蒸馏法回收钌铑。2）碱浸法 碱浸法主要用于处理废催化剂，催化剂载体（如氧化铝）是一种两性氧化物，可溶于碱溶液中。反应在加温加压反应釜中进行，氧化物载体全部或部分溶解，贵金属铂、钯等富集在渣中。如对含钯0.06-0.11%，钌0.015-0.25%的废催化剂，用15-20%的氢氧化钠溶液浸出，滤渣再用5-10%硫酸浸出进一步除铝，富集渣用碱熔
12、法处理。,21,3.4 选择性溶解,一、选择性溶解非贵金属（1）氨浸法 基体贱金属在含活性氧的NH3-铵盐溶液中溶解，生成氨络合物：2Co+O2+2H2O+12NH3=2Co(NH3)62+4OH-2Cu+O2+2H2O+8NH3=2Cu(NH3)42+4OH-2Ni+O2+2H2O+12NH3=2Ni(NH3)62+4OH-2Zn+O2+2H2O+8NH3=2Zn(NH3)42+4OH-（2）电化学溶解法 工艺包括预处理、熔铸阳极、电解等。用该可以处理货币合金等废料。（3）酸性溶液溶解 在不含氧化剂或催化剂的酸性溶液中，铁、钴、镍、铜等贱金属溶解速度较慢，添加Fe3+、O2或Cl2等氧化剂，
13、溶解速度大大增加。镀金合金中用选择性酸溶法，通过选择性溶解钴、镍等贱金属，可回收金。,22,二、选择性溶解贵金属（1）剥离法 根据涂层贵金属性质选择适当的溶剂，使表面的贵金属溶解或剥离，而基体不溶解。金、银镀层的溶解或剥离：A.用含EDTA、氢氧化钠和过氧化氢的溶液剥离。B.将镀金废料浸渍在高于金熔点的液态铅中，则金溶于铅中，形成贵金属铅合金熔体，然后在搅拌下加入锌，贵金属从铅相转移至锌相。澄清分相后，蒸发锌相，得贵金属。2）电化学溶解法 此法可以选择性溶解含金银废料，用氰化物或氟化物溶液作电解液，用石墨或钛板作阳极，不锈钢作阴极，可以选择性溶解贵金属。,23,贵金属由于 d 电子轨道未填满，
14、表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，而具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料，其中常用的是铂、钯、铑、银、钌，尤其是铂、钯、铑应用最广。由于贵金属催化剂的大量工业应用，使得同种催化剂都具有相当大的批量，且用户相对较为集中、易于收集，因此日益成为贵金属废料再生回收的重要对象。特别是因为不少催化剂工业应用时间不长，又不断有新的催化剂在工业上推广应用，促使贵金属废催化剂再生回收工艺的研究蓬勃发展，成为贵金属废料再生回收热门领域。,4.1 从废催化剂中回收贵金属,4、贵金属再生冶金实践,24,1、废载体催化剂的回收载体催化剂，一
15、般是将载体原料经配料、成形、烧成等工艺过程加工成一定形状(如球状、柱状、蜂窝状)，然后用浸渍法加载贵金属活性组分及助催化剂，最后经还原焙烧而成。贵金属主要是以高活性、微粒状的金属颗粒分布在载体表面。含量一般只占催化剂总量的百分之零点几到几、甚至低到百分之零点零几以下，除 Ag催化剂外，高于 10%的很少。回收的关键是使贵金属和载体分离。最方便的回收工艺是直接浸出分布在载体表面上的贵金属，但由于多数废催化剂在高温长期使用过，直接浸出时往往浸出率不高，因而必须经过一些预处理。对某些催化剂则采用全部溶解、选择性溶解载体以及火法富集等方法。,25,废催化剂预处理 回收处理前，根据废催化剂的类型、所含贵
16、金属的种类及含量尽可能地进行分类，并剔除混入其中的各种杂物，对粉状或细粒催化剂，通常可用筛分除去部分杂物。为了提高贵金属的浸出率，对块状或颗粒较大的废催化剂常需经过破碎和/或进一步细磨。然后，进行称量、取样分析，分类存放。常用的是氧化焙烧预处理，目的是除去积碳和有机物。,26,浸出活性组分 载体催化剂中，贵金属活性组分含量很少，且呈高度分散的微粒金属态、集中分布在载体表面，因此比较容易浸出，故通常以选择性浸出贵金属作为首选方案。浸出方式有硝酸浸出、盐酸浸出、氰化物浸出、电解浸出等。溶解载体 对载体为易溶材料组成的废催化剂，常采用溶解载体分离贵金属的工艺。这样可避免多孔载体对贵金属离子的再吸附；
17、并可通过还原、沉淀等方法，使进入溶液的贵金属降至最低水平。,27,火法富集 针对含 Pt、Pd、Rh的废催化剂，还可以金属铁为捕集剂，碳作还原剂，加石灰熔剂在高温炉中 1500 熔炼，使载体转变为低熔点、低粘度炉渣，获得含铂族金属约7的铁合金。回收率(%):Pt 99,Pd98,Rh约 87。熔炼的高温使铁与部分碳、硅形成难溶化合物，使后续酸浸除铁较难，必须重熔活化再酸浸铁，从而获得铂族金属精矿。也可用 Fe2S,Ni3S2作捕集剂，熔炼温度较低，锍用铝活化后酸溶贱金属获得铂族金属精矿，不仅熔炼温度低易操作，且铂族精矿的活性高，易溶解制备高浓度贵金属溶液。,28,4.2 铜再生冶金,随着中国铜
18、消费量日益增加，受矿产资源的限制，国内原料的不足日益突出。1997年中国共进口铜精矿 93.7万吨，粗铜 11.1万吨，电解铜 8.8万吨。中国再生铜工业起步早，再生铜工业在中国铜工业中占有重要地位。19951997年期间，平均年冶炼回收再生铜 42.4万吨，其中直接利用 30万吨。回收利用率达 63.6%，高于世界铜 回收利用率平均水平。,29,云南铜业（集团）有限公司和江西铜业集团公司都在广东清远建设了10万吨的再生铜项目；宁波金田公司计划把再生铜产量由目前的40 万吨提高到70万吨；山东金升集团拟在“十一五”期间把再生铜产量提高到40万吨；山东方圆目前正在扩建20万吨的再生铜项目；广西金
19、信铜业有限公司建设 10万吨电解铜；铜陵有色金属集团有限公司也建成了利用废杂铜的7.5万吨的铜棒厂和6万吨的铜板带厂。同时，浙江兰溪自立、河北保定、上海大昌等也拟新 建、扩建有关项目。,30,31,废铜的来源,一类是新废铜，它是铜工业生产过程中产生的废料。冶金厂的叫本厂废铜（home scrap）或周转废铜(runaround)。铜加工厂产生的废铜屑及直接返回供应厂的叫做工业废杂铜、现货废杂铜（prompt）或新废杂铜。另一类是旧废铜，它是使用后被废弃的物品，如从旧建筑物及运输系统抛弃或拆卸的叫旧废杂铜。铜和铜基材料，不论处于裸露状态，还是被包在最终产品里，在产品寿命周期的各个阶段都可回收再生
20、。一般来说，用于再生的废铜中新废铜占一半以上。而全部废杂铜经再加工后有大约1/3以精铜的形式返回市场，另2/3以非精炼铜或铜合金的形式重新使用。,32,含铜物料包括各种金属铜(紫铜)、铜基合金及含铜残渣。其中除含铜外，还常含有大量其他诸如锌、铅、镍、钥、砷、锑、锰、铝、硅等元素。为了便于管理、综合回收和利用，所有铜及铜合金废料、废件按物理形态不同分为块料，屑料、铜及铜合金渣灰三大类。三类物料又按化学成分不同共分为17组(其中18组为块料，916组为屑料，17组为铜及铜合金渣灰)，各组又按质量分为若干级别。,33,再生铜的生产方法主要有两类，一类是直接利用，即废杂铜直接熔炼成铜合金或紫精铜。如将
21、黄铜废料熔炼成黄铜，青铜废料熔炼成青铜，白铜废料熔炼成白铜。它具有工艺流程短、设备简单、金周回收率高、能耗少、成本低等优点。对原料纯度要求较高 世界上工业发达国家都力求增加直接利用的比例。如日本直接利用杂铜废料的比例为80,意大利为90，美国为60，英国为50。我国由于废杂铜料收集过程中混杂严重等原因，直接利用比例较低。,34,另一类是间接利用，即将杂铜先经火法处理铸成阳极铜，然后电解精炼成电解铜，同时回收各种有价成分。按原料性质间接利用有三种方法处理：1)一段法。将分类后的紫杂铜和黄杂铜用反射炉处理成阳极铜，原料中的锌、铅、锡尽量回收。只适宜处理杂质少而成分不复杂的废杂铜。优点是流程短、设备
22、简单，投资少，建厂快，适宜中小厂应用。一段法的总回收率()：黄杂铜 99.7，次粗铜，紫杂铜 99.8，残极、铜粒999,35,2)二段法。适宜于成分更复杂废料。如含锌高的黄杂铜和白杂铜可采用鼓风炉反射炉工艺，含锡和铅高的青杂铜废料可采用转炉反射炉工艺，这样有利于回收锌、铅和锡等有价成分。3)三段法。难分类、混杂的废杂铜，吹炼渣，精炼渣等原料适宜于用三段法处理。先用鼓风炉熔炼成黑铜，二段用转炉吹炼成粗铜，再用反射炉精炼成阳极铜。二、三段法适合于大型铜厂。再生铜生产的主要设备有鼓风炉、转炉、反射炉等。,36,三段法处理低品位铜废料,三段法虽然过程较复杂、设备多、投资大、燃料消耗多，但具有原料综合
23、利用好，产出的烟尘成分简单、容易处理，粗铜品位高，精炼炉操作比较容易，设备生产率较高等优点。因此，是大规模生产和处理某些铜废料的首选方法。,37,(反射炉精炼),三段法处理低品位废铜料的原则流程,38,鼓风炉熔炼 鼓风炉熔炼废杂铜的工艺原理和铜冶炼工艺相同，但有以下特点：渣量少，一般不设前床；炉内应保持还原气氛，以利于合金中的锌挥发；炉身较低，烟气温度较高，有利锌蒸气在炉顶燃烧生成氧化锌；烟尘量大，需要有完善的收尘系统。,39,鼓风炉熔炼的原料主要有黄杂铜、白杂铜和各种含铜残渣，以及焦炭和熔剂(石英石、石灰石和萤石)。熔剂率依原料不同而定。熔炼高锌杂铜时，由于造渣率低，熔剂率也低，一般为5-6
24、%。在熔炼含铜残渣时，造渣率高，熔剂率高达 25-40%。焦炭既是鼓风炉熔炼的燃料又是还原剂。熔炼过程所需的热量和炉内的还原气氛均由焦炭的燃烧反应来维持。因此，焦率比一般矿铜熔炼的鼓风炉要高。处理高锌杂铜时焦率一般为 25-28%，处理含铜残渣时为 28-30%。,40,冶炼过程发生的主要反应如下：,41,这些反应的结果是鼓风炉产生3种产品：(1)黑铜。主要成分：Cu 7480%、Sn 68%、Pb 56%、Zn 13、Ni 13和 Fe 58；(2)炉渣。主要成分为FeO、CaO和SiO2，以及微量的Cu、Sn、Zn和少量 PbO和NiO；(3)烟气主要成分为CO、CO2和N2以及挥发的金属
25、和金属氧化物。烟尘中铅、锌的含量很高(Pb 2030、Zn 3045)，需进一步处理以回收金属。,42,鼓风炉冶炼的两方面改进：采用 2324(体积分数)的富氧鼓风和预热鼓风。这是强化鼓风炉熔炼的有效途径：富氧可减少鼓风量和节能；而预热则可提高炉子床能力，降低焦率。炉料中配入适量废铁。可减少CO或焦炭消耗。熔炼高锌杂铜时，铜的直收率达 9999.8%。在熔炼含铜残渣时，直收率较低，为95.598。,43,转炉吹炼 转炉吹炼的工艺原理及设备和矿物铜吹炼相同。转炉吹炼的原料主要有两类：一类是鼓风炉熔炼含铜炉渣(矿铜渣除外)时产出的次黑铜；另一类是青杂铜。两类铜料含铜波动在5585之间。转炉吹炼产物
26、主要为次粗铜和转炉渣。次粗铜含铜为 88-92%，转炉渣含铜30-40%、铅 4-10%、锡 7-8%。转炉渣一般返回鼓风炉熔炼回收其中的铜及其他有价元素。转炉吹炼铜的直收率为75%-80%，电耗 150 kWh/t粗铜。,44,反射炉精炼 黑铜、次粗铜和紫杂铜反射炉火法精炼的过程与原生粗铜火法精炼一样。用于废杂铜精炼炉有回转式、倾动式和固定式三种。回转式精炼炉适于精炼熔融粗铜，仅允许加入 20-25的固体料。倾动式和固定式反射炉适于固体料，如粗铜锭、残极、经打包机压成的大块杂铜等。固定式精炼反射炉的容量范围较大(25-110 t)，熔池面积在 6-20 m2，床能率为 3-9 t/(m2d)
27、。精炼反射炉的产物为阳极铜。,45,4.3 铝再生冶金,中国铝产量快速增长，从解放初期的几乎空白发展到 1998年年产 243.5万吨。而中国的氧化铝产量不能满足国民经济对金属铝生产的要求，每年要从国外进口大量氧化铝，仅 1998年就进口氧化铝 157.5万吨。铝性质优良，在使用过程中几乎不被腐蚀，可回收性很强。,46,铝再生意义节约资源：铝容易回收利用，熔炼时实收率高，每循环一次损耗3.5 8.5%，并可多次回收。节约能源：废铝生产再生铝与原铝生产相比节能达9597%。减少环境污染：铝再生与原铝生产相比，工艺简单，流程短，废气、废水、废渣少，对环境的污染小。如：用废铝生产再生铝可比用水电生产
28、原铝减少CO2 排放量91%以上，比用油电生产原铝减少CO2 排放量97%以上。投资少、成本低、经济效益高：生产1 t 再生铝与生产1 t 原铝相比，可以节约投资87.5%，节约生产费用4050%。能快速提高铝产量：我国目前属于铝进口国，每年要从国外进口大量氧化铝、铝锭和铝制品。和发达工业国家相比，我国再生铝的产量差距很大。发展再生铝能够快速提高铝产量,缓解我国铝紧缺的局面。,47,48,49,含铝废料包括铝及铝合金加工厂的废料、机器零部件、飞机船舶以及日用品等。含铝废料的组成十分复杂，不仅化学成分极不均匀，而且物理形态也很不规整，有的还是各种铝合金制作的复合制品和部件，并夹杂有黑色金属和大量
29、夹杂物。再生铝熔体精炼是高效高质量再生利用铝的关键。,50,与铜不同，循环铝的生产工艺和原生铝完全不同，所以循环铝原料通常都不回到原生铝冶炼厂去处理，而是单独建立循环铝生产厂。循环铝的熔炼技术和设备比循环铜要简单，其基本工艺是熔化过程，而且，几乎循环铝全部以铝合金形式产出。除熔化过程外，需按产品要求适当进行合金成分调配。回收来的废铝一般经过重熔炼或精炼，然后经铸造、压铸、轧制成循环铝产品。,51,52,循环铝及合金的生产一般采用火法冶金工艺。熔炼设备有坩祸炉、反射炉、竖炉、电炉、回转炉等，炉型选择原则为：根据当地能源的来源优势选择电炉、烧煤、煤油或烧煤气的熔炼炉。炉气中可燃物要烧尽，炉气余热要
30、充分利用；保证熔体有良好搅动，以提高传热的传质效果；避免火焰直接与废铝接触，以提高产品质量和减少炉料的烧损；依废料组成选定相应的炉型。火法熔炼必须在熔剂覆盖层下进行，防止铝的氧化，还可起到除杂质的作用。常用的熔剂是氯化钠、氯化钾(1:1)，再加35的冰晶石。,53,54,再生铝合金的精炼,铜、铅、锌等二次有色金属原料可与原生料一起处理，或金属加工时通过电解或蒸馏法提纯后，产品质量与原生金属相差不多。再生铝的生产与原铝相差很远，使得再生铝产品中往往含有较多金属和非金属杂质。再生铝及其制品中最容易出现的有害杂质有三种：氢、碱金属和非金属夹杂物。,55,氢：铝液中溶解有氢时，当铝液冷却后，溶解的氢在
31、脱除的过程中，会导致固态产品产生多孔，从而降低产品的机械性能。,56,碱金属：熔融的铝可与某些碱金属(Li、Na、K、Ca)混合物反应，而使铝合金中含有碱金属，并影响产品性能。非金属夹杂：指金属中的固体颗粒或片状非金属物质，大多为金属氧化物，如氧化铝、氧化镁及铝-镁尖晶石；另外还有石墨颗粒、铝的碳化物或氮化物颗粒、TiB2及其它盐类。非金属夹杂物一般分布在晶界上，因此它的存在容易引起裂纹，降低产品的加工性。,57,再生铝精炼方法有过滤、通气精炼、盐类精炼、真空精炼、氧化精炼等。前四种方法用于去除非金属杂质，后一种方法用于去除金属杂质。,58,非金属杂质的去除过滤：将铝合金熔体通过活性或惰性过滤
32、材料以除去杂质。熔体通过活性过滤器时，固体夹杂颗粒与过滤器发生吸附作用而被阻挡除去；通过惰性过滤器时则是靠机械阻挡作用除去杂质。,59,惰性过滤器有网状和块状两种。网式过滤器通常用无碱的铝硼玻璃制成，可过滤掉2/31/2的固体非金属夹杂物。块状过滤器则比网状过滤器更为有效，它是用粘土熟料、镁砂、人造金刚石、氯化盐和氟化盐熔合体的碎块制成。又分浸润型和不浸润型两种。浸润是指惰性材料在上述盐液中进行浸渍。浸渍后的过滤器吸附力更强，在分离固体夹杂时起了很重要的作用，浸润的过滤器比不浸润的过滤器效率高 2-3倍。,60,通气精炼：精炼时向炉渣中通入氯、氮、氢气，当通入的气体呈分散状鼓入熔体时，原溶于合
33、金液中的氢气扩散到鼓入气体的小气泡中而发生脱气作用。同时，鼓入的气体也会吸附在固体夹杂物上，随后带着固体夹杂物上浮到熔体表面，从而脱除固体夹杂物。氯气精炼效果最好，但毒性大，应用受到限制。广泛应用的是含15%Cl，11%CO，74%N2的混合气，除气效果与纯氯相近，但精炼时间较长。能保证每 100 g合金中溶解的氢含量从0.3 cm3降为0.1 cm3，含氧量从0.01降为 0.001 8%。,61,盐类精炼：该法是用盐类熔剂处理合金熔体以脱除熔体中气体和非金属夹杂物。常用盐类有冰晶石及各种金属卤化物。它们作为熔剂进人铝熔体后，生成卤化铝气体逸 出：所生成的AlCl3在 183时沸腾，在铝液
34、中呈气泡上升，将熔体中的气体和氧化物清除。,62,另一种精炼除气剂主要成分为硝酸钠和石墨粉，在铝合金熔化温度下产生的氮气和碳氧化合物气体可达到除气精炼的目的。由于氮和碳氧化合物（CO2）无毒，故又称无毒精炼。,63,真空精炼法：该法是在400500 Pa真空下，铝熔体脱气20 min，使铝熔体脱除氢气。一般每100 g液体铝合金含氢量可从0.42 cm3降为0.060.08 cm3。此脱气法速度快，可靠性大，费用低，优于其他脱气方法。,64,金属杂质的去除氧化精炼：借助于选择性氧化，将氧亲和力比铝大的杂质从熔体中除去，例如镁、锌、钙、锆等生成氧化物转入渣中而与熔体分离。氮化精炼：利用氮能与钠、
35、锂、镁、钛等杂质反应生成稳定的氮化物而被除去。,65,氯化精炼法：利用铝合金中的杂质对氯的亲和力比铝大，当氯气在低温下鼓入铝镁合金时发生如下反应：生成的氯化镁溶于熔剂 中而被除去。用氮和氯的混合气体也可以完全除去钠和锂。,66,冰晶石精炼：利用2Na3AlF6+3Mg=2Al+6NaF+3MgF2反应从铝合金中除镁。熔炼时，冰晶石的加入量为理论量(6 kg)的1.5-2倍。反应在 850-900下进行。可将镁含量降至0.05%。已在工业上广泛应用。熔析一结晶法：借助溶解度的差异来精炼除去合金中的金属杂质。工艺上通常将被杂质污染的铝合金与能很好溶解铝而不溶解杂质的金属(如 Mg,Zn,Hg除去铝中的Fe,Si和其他杂质)共熔，然后用过滤的方法分离出铝合金液体，再用真空蒸馏法从此合金液体中将加入的金属除去。,67,5、重有色金属冶炼过程中的资源综合利用,68,稀散金属的重要来源！,69,70,71,72,73,
