铝合金提纯的方法技术

一种用于铝合金提纯的方法，该铝合金中含有一种合金元素，其中对所述铝合金进行分步结晶处理，其中铝合金至少被分成一个具有合金元素含量小于该铝合金中合金元素含量的产品流和一个具有合金元素含量高于该铝合金中合金元素含量的低级产品流，且其中对该低级产品流进行金属间化合物的分离处理，将一种添加剂加入该低级产品流中以形成含有所形成的金属间化合物的混合物，并从该混合物中分离出废料流和再循环流，该废料流包含的合金元素含量较大于再循环流，再循环流至少部分地进入分步结晶处理过程。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。一种已知的方法是分步结晶，其可应用于例如提纯被合金元素如铁污染的铝合金。在分步结晶中，对于某些合金元素或污染物，铝合金废料的输入流在成分上是亚共晶的，其被分成第一输出流或提纯铝的产品流，和第二输出流或低级产品流(downgrade stream)，其比输入流被污染物污染的更严重，且其具有较接近于污染物共晶成分的成分。本说明是参照分步结晶进行的，应该清楚的是其包含所有形式的分步结晶和所有其他源于亚共晶合金的提纯方法，因此低级产品流的成分由铝和合金元素的共晶成分决定。分步结晶的一个问题是，低级产品流中污染物的最大含量由共晶成分决定。如果铝输入流被0.5％的铁污染，且产品流铁的含量小于0.1％，那么具有增加的铁含量的低级产品流是输入流的25％或更多。从Al-Fe相图可容易看出，产品流越纯，污染的低级产品流越少。然而，对于经济的处理，高污染低级产品流的低产量是合乎需要的。基本的分步结晶处理的性能可通过利用多级或逆流(countercurrent)分步结晶处理来改进，但具有合金元素的低级产品流的污染物限制由共晶组成决定。通常，产品流材料具有比原始铝合金材料较高的经济价值，而低级产品流具有较低的经济价值。在目前市场上，大部分普通的铝合金中，较高污染的低级产品流价值的损失与原始铝合金的价值相比不能由产品流经济价值的增加来补偿。市场上对来自分步结晶处理的低级产品流材料的需求相当低，所以如果其大量生产，其经济价值将快速下降。因此，分步结晶工艺，或实际上任何其他分离工艺，其中输入的废料流产生更纯净的和共晶或接近共晶组成的更污染的产品流在经济上是不合理的。本专利技术的一个目的是提供一种经济上更合理的铝合金提纯方法。该和其他目的可用一种铝合金提纯方法来实现，所述铝合金中含有一种合金元素或污染物，其中对铝合金进行分步结晶处理，其中至少铝合金被分离成一种具有合金元素含量小于铝合金中合金元素含量的产品流和一种具有合金元素含量高于铝合金中合金元素含量的低级产品流，且其中对低级产品流进行金属间化合物分离的处理，其中将一种添加剂加入该低级产品流中以形成一种含有铝-合金元素-添加的金属间化合物的混合物，并从该混合物将废料流和再循环流分离，废料流包含比再循环流较高的合金元素含量，再循环流至少部分地流入分步结晶工艺中。本专利技术的方法将亚共晶处理如分步结晶(FC)与过共晶处理如金属间化合物的分离(SIM)结合起来。废料流包含固体的Al-合金元素-添加的金属间化合物，再循环流基本上是一个液体铝合金流，其含有的合金元素比低级产品成分的少。经常出现的合金元素是Fe。SIM工艺的原理在冶金领域是公知的，包含这种的工艺例如有层结晶、过滤、磁性分离、水力旋流和在熔融盐中沉淀。FC工艺的低级产品流被用作SIM工艺的输入液流。在该SIM工艺中，加入一种添加剂。该添加剂这样选择，即其有效地降低合金元素和铝的共晶组成如铁和铝的共晶组成。分步结晶处理的低级产品流通过加入添加剂而变成过共晶混合物。在SIM工艺中，混合物被分成一个带有高含量添加剂和合金元素的废料流，和一个带有较低合金元素组成的再循环流。该再循环流与铝合金的输入流混合。本专利技术的方法公开了一种新的、更经济的铝合金提纯的途经，更具体地适用于典型的废料再循环领域铝合金组成。该方法的其他优点是产量的经济性、加工工艺整合的协作优点、降低了对铝价格变化的敏感性和环境的可持续性。即使当应用于非常大的规模，该方法在经济上也是有利可图的。本专利技术的方法利用金属间化合物的分离来提纯FC工艺的低级产品流和用FC工艺来提纯SIM工艺的产品流至少一部分(再循环流)。分别跨过FC工艺和SIM工艺的共晶态基本上是不可能的，通过在本专利技术的工艺中引入一个循环回路来解决。更接近共晶的FC工艺的低级产品流通过加入所述添加剂而变成过共晶。更接近共晶的SIM工艺的产品流通过加入要提纯的铝合金材料来稀释添加剂而变成亚共晶。该方法的结果是将合金元素从铝合金中至少部分地去除，同时产生带有上述共晶的合金元素含量的少量废料流。因此，本专利技术的方法也称为跨共晶提纯(cross-eutecticpurification)或XEP。因为经济的原因，较少的高度不纯的废料流比较多的较少污染的废料流是可取的。然而，Al-Fe-添加的金属间化合物包含大量的铝。在分别进行的金属间化合物分离的常见工艺中，固液分离将意味着铝的更大损失。同样，废料流不是特别有价值。其包含非常大量的铁，使得其仅可应用于低端使用。此外，金属间化合物分离的产品流(再循环流)，即提纯的液流，在组成上接近共晶。在铝中包含接近共晶数量的合金元素如铁的铝合金仅有非常小的市场。因此，目前的市场不能消化吸收所提供的数量，从而导致低价，其使得该工艺在大规模工业应用上是不可行的。基于这些理由，当分别应用时，SIM工艺在经济上也是不可行的。与此不同的是，本专利技术的处理仅仅产生少量的废料流。因此，不会遇到上述问题，即SIM工艺和FC工艺每一种单独的工艺的废物流比市场的需求大。因此，本专利技术方法的大规模应用仅仅对废料流的价值和整个工艺的获利能力有较小程度的影响。本专利技术方法的质量平衡可能限制SIM工艺的产品流的比例，该产品流作为再循环可返回进入分步结晶处理过程。然后，液体产品流部分与形成的金属间化合物一起保留。优选的，至少液体铝部分在后续分离处理中与金属间化合物分离。如上所述，分步结晶本身目前没有经济性，特别不适于高产量应用。然而，根据本专利技术通过将两种方法结合，获得高提纯的产品流和废料流，所述废料流少于单独处理工艺的废料流，其包含大量的合金元素和添加剂。该少量的废料流在钢铁制造业可用作例如脱氧或合金化试剂，或金属间化合物可通过电解分解，且其组分可回收。该产品流是用于高质量铝合金的高价值原料。因此，两者没有经济可行性的方法本身结合成为一个组合的方法，导致了一个经济上可行、新的和创造性的方法。一个优选实施例的特征在于，添加剂包含至少一种选自Si、Mn、Cu、Co和Ni的元素。作为添加剂的这些元素可以单独或者组合加入，易于与许多铝工业中所用的合金化元素形成金属间化合物，获得高的去除效率。该方法特别应用于但并不限制于被去除的合金元素是Fe的情形。又一个实施例的特征在于，添加剂主要包含Mn。当主要使用Mn作为添加剂时，可以得到废料流数量的显著减小，特别地但并不限于合金元素是Fe的情形。本专利技术对合金元素是Fe的情形特别有益。在铝产品的使用或生产期间或在其它循环处理过程中积聚而产生铁对铝的污染。铁在铝合金产品的成型性能和断裂力学上具有不利的影响，因此仅能容许少量的铁存在。优选的，当Fe是被除去的合金元素时，铝合金中的Fe含量小于1.7％重量百分比，更优选的小于1.5％重量百分比。在Fe含量更靠近共晶值的情况下，与输入流中的Fe含量比较，在FC工艺的低级产品流中Fe含量可能的增加非常低，从而使得整个方法经济上不可行。优选的，当Fe是被除去的合金元素时，铝合金中的Fe含量大于0.4％重量百分比，更优选的大于0.5％重量百分比。在要提纯的铝合金的输入流Fe含量降低时，获得的废料流数量基本上没有减小，因为根据所用的添加剂，来自SIM工艺的再循环流也含有大约0.5％的Fe。本专利技术将通过比较分步结晶方法和本专利技术方法的废料流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铝合金提纯的方法，该铝合金中含有一种合金元素，其中对所述铝合金进行分步结晶处理，其中铝合金至少被分成一个具有的合金元素含量小于该铝合金中合金元素含量的产品流和一个具有的合金元素含量高于该铝合金中合金元素含量的低级产品流，且其中对该低级产品流进行金属间化合物的分离处理，其中将一种添加剂加入该低级产品流中以形成含有所形成的金属间化合物的混合物，并从该混合物中分离出废料流和再循环流，该废料流包含的合金元素含量高于再循环流，且再循环流至少部分地进入分步结晶处理过程。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PA德弗里斯，
申请(专利权)人：科鲁斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[]