铝合金液净化除气及熔体处理概述

铝熔炼废气处理工艺铝熔炼废气处理工艺介绍•铝熔炼是一个重要的工业过程，产生大量废气•废气中含有有毒有害物质，对环境和人体健康造成威胁•废气处理工艺能够有效去除有害物质，降低环境污染常见废气处理工艺1. 除尘•熔炼过程中产生大量尘埃•利用除尘设备，如静电除尘器、袋式过滤器等，去除废气中的颗粒物•提高空气质量，防止尘肺病等职业病的发生2. 脱硫•熔炼过程中产生二氧化硫等有害气体•通过脱硫设备，如湿法脱硫、干法脱硫等，将有害气体转化为无害物质•降低废气中的有害物质排放量，减少酸雨的形成3. 尾气处理•铝熔炼中产生大量有机废气•通过尾气处理工艺，如吸附、催化、燃烧等，对有机废气进行处理•减少有机废气的排放，减少甲醛等有害物质对人体健康的影响4. 烟气脱酸•铝熔炼中产生的烟气含有酸性物质，如氯化氢、氟化物等•通过烟气脱酸设备，如湿法脱酸、干法脱酸等，去除酸性物质•减少大气酸化，保护生态环境废气处理工艺的重要性•铝熔炼废气处理工艺能有效去除有害物质，改善环境质量•减少大气污染，保护生态系统的平衡•提高工作场所的空气质量，保护员工的健康•符合环保要求，提升企业形象和竞争力结论•铝熔炼废气处理工艺是保护环境和人体健康的重要措施•除尘、脱硫、尾气处理和烟气脱酸是常见的废气处理工艺•应重视和加强铝熔炼废气处理工艺的应用和研发•通过科技创新，实现更高效、更环保的废气处理工艺优化废气处理工艺的发展趋势•近年来，随着环保意识的提高，对废气处理工艺的要求日益严格•传统的废气处理工艺效率低、投入成本高，需要不断进行优化和改进•新型废气处理装置、新材料的应用和工艺技术的创新是优化废气处理工艺的主要方向新型废气处理装置•采用催化剂和吸附剂等新型材料，提高废气处理效率•引入高效的反应器，增加反应时间和反应表面积，增强处理效果•利用智能控制技术，实现自动化操作和监测，提高处理效率和稳定性新材料的应用•开发高效的脱硫脱酸剂，降低废气中有害物质含量•制备高性能的除尘滤料，提高去除颗粒物的效能•开发新型吸附剂，提高对有机废气的吸附能力工艺技术的创新•利用生物技术处理废气，实现废气的生物降解和生物转化•开发高效的氧化技术，对废气中的污染物进行氧化分解•利用膜分离技术，对废气进行精细处理和回收利用应用前景展望•随着环保意识的不断提高，对铝熔炼废气处理工艺的需求会持续增加•新型废气处理装置、新材料的应用和工艺技术的创新将进一步推动废气处理工艺的发展•强化技术研发和合作交流，加大推广和应用力度，促进废气处理技术的转化和商业化参考文献1.刘海燕, 等. 高温高湿环境下熔炼铝意外事故高效废气处理技术研究[J]. 环境工程学报, 2019, 13(4): .2.魏宇, 等. 熔炼工业废气处理技术进展及研究[J]. 中国建筑技术, 2018, 48(8): 67-71.3.赵京. 熔炼废气处理技术的研究与应用进展[J]. 中国资源综合利用, 2019, 37(2): 43-46.以上参考文献仅为示例，请根据实际情况自行补充。

铝熔炼废气处理工艺铝熔炼是指将铝矿石经过冶炼过程转化为金属铝的工艺。

在铝熔炼过程中，会产生大量的废气，其中包括氧化铝粉尘、氟化氢、挥发性有机物等有害气体。

这些废气对环境和人体健康造成潜在危害，因此需要进行有效的废气处理。

铝熔炼废气处理的工艺可以分为物理处理和化学处理两个方面。

物理处理是指通过物理手段来去除废气中的固体颗粒物。

常用的物理处理方法包括重力沉降、过滤和电除尘等。

重力沉降是指利用气体中颗粒物的重力沉降速度不同的原理，将颗粒物从废气中分离出来。

过滤是利用过滤介质的孔隙来截留颗粒物，常见的过滤介质有布袋、陶瓷过滤器等。

电除尘则是利用电场力将颗粒物从废气中除去，适用于细小颗粒物的去除。

化学处理是指通过化学反应来将有害气体转化为无害物质。

铝熔炼中产生的氟化氢是一种有害气体，对人体呼吸系统和眼睛有较强的刺激作用。

因此，常采用碱液吸收法来处理氟化氢废气。

该方法是将废气通过喷淋装置与碱液接触，氟化氢会与碱液中的氢氟酸反应生成无害的氟化钙。

挥发性有机物是另一种常见的有害气体，对环境造成污染且易燃易爆。

处理挥发性有机物废气常采用活性炭吸附法，即将废气通过活性炭床层，有机物被吸附在活性炭表面而得到去除。

除了物理和化学处理方法外，还可以采用生物处理来处理铝熔炼废气。

生物处理是指利用微生物对废气中有害物质进行降解和转化的方法。

例如，可以利用生物滤床来处理铝熔炼废气中的氨气。

生物滤床是由一层特定的生物载体构成，载体上附着着一种或多种能够降解氨气的细菌。

废气通过滤床时，细菌利用氨气作为能源进行生长代谢，将氨气转化为无害物质。

铝熔炼废气处理工艺涉及物理处理、化学处理和生物处理等多种方法。

通过合理选择和组合这些方法，可以有效去除废气中的固体颗粒物、有害气体和挥发性有机物，从而保护环境和人体健康。

在实际应用中，还需要根据具体的废气成分和排放标准，选择适合的处理工艺和设备，确保废气处理效果达到预期目标。

铝熔体在线除气装置的特性及其改进铝合金熔体的炉内精炼处理其净化效果是有限的，而且熔体在流送过程中易产生二次污染，因此难以控制熔体中的杂质(氢、碱性金属、非金属夹杂)，尤其是每年6月～9月高温多雨季节，铸锭中气孔、夹杂等严重影响其内部质量，导致铝材成品率降低。

因此，在线除气装置一自是我公司熔铸分厂重点研究和改进的对象，近几年先后对几条铸造线进行了技术改造，加装了三种不同的在线除气装置：(1)在一号铸造线和25 t生产线采用Aplur旋转喷嘴除气装置，此后在引进装备的基础上，根据生产实际具体情况，与供货厂家共同设计了经济实用且方便的除气装置。

(2)在5#铸造线上我们加装了自己研发的简单实用的除气装置，它是在流槽上用多个小转子进行精炼，转子间用隔板分隔，使铸次间无金属存留，无需加热保温，运行费用大幅降低，除气效果非常好；这种除气装置避免了一般除气装置金属容积大，铸次间放干料多或需加热保温，运行费用高等问题。

(3)制造出紧凑型除气装置。

其宽度和高度与流槽接近，在侧面下部安装固定嘴供气。

该装置占地极小，放干料少，操作简单，除气效率高，在采用氩气情况下除气率达到36％以上，造价仅仅为传统除气装置的1／4～1／3，运行费用降低30％以上。

今后我们将大量采用这种除气装置。

这几套装置经过在生产中运行证明不仅净化效果好，而且不污染环境。

下面仅对Aplur旋转喷嘴除气装置进行详细介绍，其他除气装置的原理、流程等与其相似。

1 除气工艺流程和原理精炼气体流程：惰性气体储气罐→在线除气装置气体控制柜→石墨转子喷头→处理的铝合金熔体→进行净化除气处理。

工作原理：在保温炉和铸造机之间放置除气装置，在除气处理池中通过旋转的石墨转子将吹入铝合金熔体的氮气切碎，形成大量的弥散气泡，使铝合金液与氮气在处理池中充分接触，根据气压差和表面吸附原理，气泡在熔体中吸收熔体中的氢，以及吸附氧化夹渣(大的以碰撞的方式，小的以径向拦截方式)之后上升到熔体的表面形成浮渣。

浅析提高铝合金熔体纯净度的方法铝及铝合金在熔炼过程中，表面极易被氧化生成Al2O3, 同时也极容易吸进气体，特别是氢气。

由于氢和氧化夹杂物的存在，会影响铸棒的纯净度，使铸棒产生气孔、夹渣等缺陷，容易造成后工序成品缺陷，特别是大铸锭铝棒，如果含氢量高或杂质含量高，极易在挤压过程中发生氢脆和膛模现象，对产品质量和生产效率有很大的危害。

因此，在实际生产中，我们需采用合理的净化方法提高铝熔体的纯净度，为后工序提供优质的铝棒。

铝熔体净化方法铝合金熔体的净化方法按其作用原理可分为吸附净化与非吸附净化两个基本类型。

吸附净化是通过铝熔体直接与吸附剂( 如各种气体、液体、固体精炼剂及过滤介质) 相接触, 使吸附剂与熔体中的气体及固体氧化夹杂物发生物理化学、物理或机械的作用, 达到除气除杂的目的。

如吹气法、过滤法、熔剂法等。

非吸附净化是指不依靠向熔体中加吸附剂, 而通过某种物理作用( 如真空、超声波、密度差等) , 改变金属与气体系统或金属与夹杂物系统的平衡状态, 从而使气体或固体夹杂物从铝熔体中分离出来。

如静置处理、真空处理、超声波处理等。

1 吹气法吹气法又称气泡浮游法, 是20世纪70 年代发展起来的铝熔体净化工艺，尤其对除氢有良好的效果。

它是将惰性气体( 如氮气、氩气等) , 通入到铝熔体内部, 形成气泡, 熔体中的氢在分压差的作用下扩散进这些气泡中, 并随气泡的上浮而被排除, 达到除气的目的。

气泡在上浮的过程中还能吸附部分氧化夹杂, 起到除杂的作用。

随着对熔体纯净度要求的提高，除氢技术也在不断的改善和发展，已从原始的单管喷吹到多孔吹头，发展到目前的旋转喷头。

20世纪80年代以来，采用旋转喷头吹气处理方法已成为国外先进的铝液净化技术的主要发展趋势，如美国联合碳化物公司研制的SNIF法，即旋转喷嘴惰性气体浮游法。

该设备设有两个石墨制的气体旋转喷嘴，气体通过喷嘴的转子形成细小分散的小气泡，同时随着转子搅动的熔体使气泡均匀的分散到整个熔体中，增加了气体与液体之间的接触面积，延长了气泡在铝液中的运动距离和停留时间，使气体体积增加，吸附熔体中的气体和氧化夹杂物浮游到熔体表面，从而达到除气、除杂的净化效果。

铝及铝合金熔体净化方法研究摘要：论述了国内外铝合金熔体净化工艺和净化剂的研究现状，并简要介绍了我国铝合金净化的行业现状，提出了铝熔体提高净化效果的主要途径及发展方向。

本文同时介绍了铝及铝合金熔炼过程中铝熔体中存在的可溶的和不溶的杂质氢及氧化物夹杂及其所造成的冶金缺陷，论述了铝熔体净化处理的重要性，分析了传统的铝熔体炉内分批净化处理所存在的不足，说明了先进的净化处理工艺产生的背景，从理论上阐明了铝熔体净化的机理，详细地分析了这些先进的净化处理工艺与设备的特点、处理效果及所存在的问题，指出了铝熔体净化处理工艺的发展方向。

关键词：熔体净化铝合金1 引言在航空航天等国防技术领域，大型铝合金构件的应用越来越多，对构件的要求越来越高，除了要保证其化学成分、力学性能和尺寸精度外，还不允许铸件有缩孔、气孔、渗漏、夹渣等缺陷。

铝合金熔体净化处理是生产高质量的铝铸件的基本保证措施之一，也是提高铝合金综合性能的主要手段。

铝合金熔体精炼效果对疏松、气孔、夹杂等的形成有重要影响，且直接影响铝铸件的物理性能、力学性能以及使用性能。

没有高质量的铝合金熔液，即使以后的变质、晶粒细化处理再有效，加工成形控制再先进，采取合理的铸造工艺以及热处理工艺，缺陷一旦从开始就产生，仍然会顽固地存在、难以弥补，高质量的铸件也是很难想象的。

因此，人们非常重视铸造铝合金熔体中的气体和夹杂物，并采取各种铝合金熔体净化措施排除气体和夹杂物[1-3]。

目前，铝合金熔体纯净化和均质细晶化的综合处理，被认为是获得优质铝合金必须解决的共性技术基础问题。

有许多相关的研究如：各种铝熔体除气去渣的净化方法（物理的和化学的），各种电、磁场对熔体的处理方法，研究合金熔体的结构及熔体的热历史对凝固组织的影响，快速凝固粉末冶金铝合金的研究等等。

铝合金熔体净化处理按处理所处的生产环节的不同，可将其分为炉内处理和炉外处理两大类。

铝合金熔体炉内净化技术按照净化作用的机理又可以分为吸附净化处理技术和非吸附净化处理技术。

《汽车轮毂用A356铝合金的精炼及净化》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，对于汽车零部件的材料选择有着更高的要求。

汽车轮毂作为汽车的重要部件之一，其材料的选择和性能直接影响着汽车的行驶安全和性能。

A356铝合金因其优良的铸造性能、良好的机械性能以及适中的成本，被广泛用于汽车轮毂的制造。

本文将详细介绍A356铝合金的精炼及净化过程，以保障汽车轮毂的质量和性能。

二、A356铝合金的特性A356铝合金是一种铝-硅合金，具有较好的流动性、热裂性、可焊接性及耐腐蚀性。

由于其较低的密度和优良的铸造性能，A356铝合金成为汽车轮毂制造的理想材料。

然而，在铸造过程中，合金中可能存在杂质和气体，对合金的性能产生不利影响。

因此，精炼和净化过程至关重要。

三、A356铝合金的精炼过程A356铝合金的精炼过程主要包括熔化、除气、除渣等步骤。

1. 熔化：将A356铝合金的原材料放入熔炉中加热至熔化状态。

这一过程中需严格控制温度和时间，以防止合金元素的氧化和烧损。

2. 除气：熔化后，通过加入精炼剂和搅拌的方式，将合金中的气体（如氢气）从熔体中排出。

精炼剂的加入量应根据合金成分和杂质含量进行调整，以保证除气效果。

3. 除渣：除气后，通过打捞和过滤的方式，将熔体中的杂质（如氧化物、夹杂物等）去除。

这一步骤对于提高合金的纯净度和性能至关重要。

四、A356铝合金的净化过程A356铝合金的净化过程主要包括熔体处理和炉外处理。

1. 熔体处理：在熔体中加入适量的合金元素和净化剂，通过搅拌使它们充分混合，以达到净化的目的。

这一过程中需严格控制加入量和搅拌时间，以防止合金元素的过度损失和污染。

2. 炉外处理：在铸造前，对熔体进行再次检测和处理，以确保其满足铸造要求。

炉外处理包括对熔体的再次搅拌、过滤和精炼等步骤，以进一步去除杂质和气体。

五、结论通过上述精炼和净化过程，可以有效地提高A356铝合金的纯净度和性能，为汽车轮毂的制造提供优质的原材料。

铝合金熔炼和净化1 原材料准备——配料卡片——备料（料斗）——装炉（熔炼炉）——熔化——扒渣——取样——加合金调整成分——电磁搅拌——取样（符合标准）——放流（保温炉）。

2 铝液净化：防排—溶剂（2﹟溶剂），喷粉精炼，气泡浮游法，过滤法。

3 铝液变质和细化：Sr变质，Ti细化。

4 铝屑和铝灰处理:要把三级料及更低级料复化成复化料方可使用。

5 ZL101合金：在700℃时比重为2.4g/cm3，阻力系数µ为1.27,动力粘度η为0.023g/Cm·S，固态理想密度为2.68克/立方厘米，固相线温度及液相线温度555℃-615℃。

6 Si（硅）流动性好，改善充型能力，在结晶过程中散发出大量热。

几乎不收缩，减少了合金收缩率减少缩孔、缩松及热裂倾向，提高气密性。

在变质后提高强度，有耐磨性和抗腐蚀性。

增抗拉强度降低延伸率。

当含量在5％时有流动性，占6％时无热裂，占9％时无疏松，占14％时变质不起作用。

Mg（镁）使合金抗拉强度增加，降延伸率。

在合金中与硅形成Mg2Si相，在亚共晶合金中经淬火和时效处理后，机械性能（抗拉强度和延伸率）显著提高。

切削性能有所改善，过高会促进合金吸气氧化，是强化相。

Sr（锶）变质是其吸附在Si的晶坯上，使晶坯难以成核成大；变质使共晶体中Si呈细小粒状分布，因而改善了合金的力学性能。

Sr是长效变质剂（6-8小时），以铝锶中间合金（Sr 占10％）加入进行变质处理使合金中的硅以粗大片状组织变为细粒化组织，变质良好时在金相观察α枝晶网及共晶硅质点小，硅呈细小分布，使合金的机械性能特别是延伸率得到显著提高。

Ti（钛）：加Ti以细化剂原子与被细化合金元素原子间的电子交换，以细化剂原子为基形成动力学上的化合物，即形核初始状态的形成。

少量钛能细化合金晶粒组织，提供结晶核心，过多易聚集长大成渣。

Fe（铁）：含量高时形成β相（AL9Fe2Si）和AL8FeMg3-Si6相，铁相脆而硬，以粗大的针状穿过晶粒，大大削弱基体，降低合金抗拉强度和延伸率，降低流动性，不利充型，降低抗腐蚀性能，但能改善粘模。

铝合金的精炼精炼：从熔体中除去气体、非金属夹杂物和有害元素，以获得优良金属液的工艺方法和操作过程。

精炼的目的：通过加入熔剂或气泡等介质的吸附作用去除杂质。

当金属熔化成分调整完毕后，接下来就是铝液的精炼工序。

铝合金精炼的目的是经过采取除气、除杂措施后获得高清洁度的、低含气量的合金液。

一气体及夹杂来源铝液中气体及氧化夹杂的主要来源是H2O，而H2O则是从搅入铝液的表面氧化膜上、炉料表面（特别是受潮气腐蚀的炉料）、熔化浇注工具以及精炼剂、变质剂、炉衬烘干及烧结不良等带入铝液。

而搅入铝液的氧化膜以及夹杂物较多的低品级炉料（如溅渣、碎块重熔锭）将在铝液中形成氧化物夹杂物。

为此，应从熔炼浇注过程中注意下列各点:①熔炼工具使用前应仔细地除去粘附在表面的铁锈、氧化渣、旧涂料层等脏物，然后涂上新涂料，预热烘干后方可使用。

熔化浇注工具和转运铝液的坩锅在使用前均应充分预热（包括大炉）。

②炉料炉料在使用前应保存在干燥处，如炉料已经受潮气腐蚀则在配料前进行吹砂以除去表面腐蚀层。

回炉料表面常常粘附砂子（SiO2）（主要是重力铸造和部分低压铸造使用砂芯），部分SiO2和铝液会发生下列反应：4 Al ＋ 3 SiO2→ 2 Al2O3＋ 3 Si所生成的Al2O3及剩余SiO2均在铝液中形成氧化夹杂，故在加这类料前也应经吹砂后使用。

由切屑、渣包等重熔铸成锭的三级回炉料中常含有较多氧化夹杂物及气体，故其使用量应受到严格的限制，一般不超过炉料总量的15%，对重要铸件则应完全不用。

炉料表面也不应有油污、切削冷却液等物，因为各种油脂都是具有复杂结构的碳氢化合物，油脂受热而带入氢。

炉料在加入铝液时必须预热至150～180℃以上，预热的目的一方面时是为了安全，防止铝液与凝结在冷炉料表面上的水分相遇而发生爆炸事故；另一方面是为防止将气体和夹杂物带入铝液。

③炼剂、变质剂因其中有些组元很易吸收大气中的水分而潮解，有些则本身含有结晶水。

因此，在使用前应经充分烘干，某些物质如ZnCl2则需经重熔去水份后方能使用。

铝合金除气除渣变质1.1再生铝的熔炼 1.1.1熔炼的目的金属合金熔炼的基本任务就是把某种配比的金属炉料投入熔炉中，经过加热和熔化得到熔体，再对熔化后的熔体进行成分调整，得到合乎要求的合金液体。

并在熔炼过程中采取相应的措施控制气体及氧化夹杂物的含量，使符合规定成分（包括主要组元或杂质元素含量），保证铸件得到适当组织（晶粒细化）高质量合金液。

由于铝元素的特性，铝合金有强烈的产生气孔的倾向，同时也极易产生氧化夹杂。

因此，防止和去除气体和氧化夹杂就成为铝合金熔炼过程中最突出的问题。

为了获得高质量的铝合金液，对其熔炼的工艺就必须严格把关，并采取措施从各个方面加以控制。

1.1.2 熔炼工艺 铝合金熔炼过程如下：装炉→熔化（加铜、锌、硅等）→扒渣→加镁、铍等→搅拌→取样→调整成分→搅拌→精炼→扒渣→转炉→精炼变质及静置→铸造。

装炉正确的装炉方法对减少金属的烧损及缩短熔炼时间很重要。

对于反射炉，炉底铺一层铝锭，放入易烧损料，再压上铝锭。

熔点较低的回炉料装上层，使它最早熔化，流下将下面的易烧损料覆盖，从而减少烧损。

各种炉料应均匀平坦分布。

熔化熔化过程及熔炼速度对铝锭质量有重要影响。

当炉料加热至软化下榻时应适当覆盖熔剂，熔化过程中应注意防止过热，炉料熔化液面呈水平之后，应适当搅动熔体使温度一致，同时也利于加速熔化。

熔炼时间过长不仅降低炉子生产效率，而且使熔体含气量增加，因此当熔炼时间超长时应对熔体进行二次精炼。

扒渣当炉料全部熔化到熔炼温度时即可扒渣。

扒渣前应先撒入粉状熔剂（对高镁合金应撒入无钠熔剂）。

扒渣应尽量彻底，因为有浮渣存在时易污染金属并增加熔体的含气量。

加镁与加铍扒渣后，即可向熔体中加入镁锭，同时应加熔剂进行覆盖。

对于高镁合金，为防止镁烧损，应加入0.002%～0.02%的铍。

铍可利用金属还原法从铍氟酸钠中获得，铍氟酸钠是与熔剂混合加入。

搅拌在取样之前和调整成分之后应有足够的时间进行搅拌。

搅拌要平稳，不破坏熔体表面氧化膜。

压铸件生产过程的合金液需要精炼，压铸铝合金液的吸附精炼法主要包括通入N2气体、Ar气体、氯气、混合气体精炼和使用氯盐精炼等方法，其基本原理是通过向压铸铝合金内吹入气体或通过向压铸铝合金液内加入溶剂与合金液发生反应，获得无氢气泡，然后利用这些小气泡在上浮过程中吸附氢气和氧化夹杂物，并夹带到压铸合金液面而实现除气和去渣。

1 通入N2气体或Ar气体通过向压铸铝合金液内吹入既不溶于压铸铝合金液又不与氢气发生反应的惰性气体，获得无氢气泡。

由于这些小气泡在上浮过程中，一方面会吸附AL203等夹杂物，另一方面还会夹住氮气或者氩气气泡和合金液接触面间的压力差，将溶于合金液中的氢吸入气泡内。

当吸附了夹杂物和/或氢的气泡上浮到液面被排除后，可以达到去气和除渣的目的。

在采用通入氮气或者氩气精炼法进行精炼时，通气时间一般为10到20分钟。

同时，由于氮气在725℃到730℃时会与铝反应生成大量氧化铝夹杂，所以在通氮气进行精炼处理时，压铸铝合金液的温度一般控制在720℃以下。

此外，由于氮气与镁容易反应生成氮化镁夹杂，所有AL-Mg系合金一般不用氮气精炼。

2 通CL2气精炼虽然活性气体氯气不溶于压铸铝合金液，但能和铝及溶于压铸铝合金液中的氢发生强烈的化学反应，生成不溶于压铸铝合金液的HCL和ALCL3气体。

由于反应生成的这些气体和未参加反应的CL2这这都能起吸附氢气和氧化夹杂物的作用，所以其精炼讲话效果比使用单一气体氩气或者氮气要好得多。

一般在通氯气进行简练处理时，压铸铝合金液的温度一般控制在690-720℃，但通氯气时间则依不同的合金系而有所不同，对AL-Si系合金，通气时间一般为10到15分钟，而对AL-Cu系合金，通气时间一般为5到7分钟。

虽然通氯气精炼的效果较好，但整套设备比较复杂，并且氯气有毒性，对人体有害和对设备、环境有腐蚀作用，所以目前国内外多不单独使用，而是和氮气等气体搭配使用。

3 混合气体精炼和前面提到的集中通气精炼方法相比，用氮气+氯气+一氧化碳这三种气体精炼，其精炼效果更好。