一种铝铜系合金的制备方法技术

本发明专利技术提供了铝铜系合金的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：A)将铝硅质大修渣粉碎，得到粉碎物料，所述粉碎物料中铝的含量为15wt％～20wt％，铁的含量≤5wt％；B)将富铜渣、氧化铝和所述粉碎物料混合后进入电解槽进行电解，得到铝铜系合金；所述电解的电解质过热度为11～17℃。本申请利用电解方法来制备铝铜系合金，该方法得到了化学性质更稳，纯度更高的铝铜系合金，并且利用电解铝工业产生的对环境有危害的大修渣固废来制备铝铜系合金，不仅解决了固废堆存的环境问题，并且让这些固废得以再次利用，带来直接的经济价值。

A preparation method of aluminum copper alloy

【技术实现步骤摘要】
一种铝铜系合金的制备方法
本专利技术涉及铝硅质大修渣再利用
，尤其涉及一种铝铜系合金的制备方法。
技术介绍
我国是铝制造大国，氧化铝、电解铝产量均占世界40％以上。优质铝土矿资源比较匮乏，远不能满足我国铝工业的发展需求，50％以上的铝土矿需进口，这严重制约了我国铝工业的发展。因此，积极开拓非传统铝矿物生产金属铝及研发新的炼铝方法，对于增加国内铝资源供给、促进铝工业可持续发展具有重要意义。随着近几年国家环保要求的不断提高，铝电解工业中大量的废渣处理问题已成为相关企业需要解决的首要问题，迫切需要提出经济可行的废渣利用新技术。铝电解工业中，电解槽大修渣中的铝硅质固废，即铝硅质大修渣，其来源一般为电解槽内的轻质浇注料、陶瓷纤维板、粘土质隔热耐火砖、干式防渗料、高铝耐火砖、高强浇注料以及防渗砖等材料大修渣中虽然有大量的污染物成分，但是其中也含有很多有用的成分。对于铝硅质大修渣，固废中含有SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、CaO、Al以及氟化盐等成分，这些废渣的产量每年高达数亿吨，尚未得到利用，只能采用堆积的方法处理，造成了较严重的环境污染。目前，上述行业均已开展相关废渣的应用研究；例如：以这些废渣为原料碳电热还原制备铝硅合金或铝铜系合金，然后以铝铜系合金为原料制备铸造用铝铜系合金，铝铜合金很坚硬，熔点是640℃，一般是由97％的铝和3％的铜组成，与金属铝的化学性质相似，轻而抗张强度大，可代替昂贵的铜线为电线。但由于该方法生产铝铜系合金中杂质含量较高，限制了碳电热法处理含铝硅废渣技术的应用。>现阶段制备铝铜系合金的方法主要有熔融还原法和碳热还原法，熔融还原法需要把含铜铝的混合粉末，使用化学试剂去除粉末表面的氧化膜，再放入反应炉中进行高温熔融还原，这种方法不仅工序复杂，而且造成能源的浪费，并且烧损率高；碳热还原法的能耗高，对设备的要求也高。鉴于此，利用铝电解废渣制备出纯度高、杂质含量低、化学性质稳定的铝铜系合金是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种铝铜系合金的制备方法，该方法利用铝硅质大修渣制备出纯度高、杂质含量低、化学性质稳定的铝铜系合金。有鉴于此，本申请提供了一种铝铜系合金的制备方法，包括以下步骤：A)将铝硅质大修渣粉碎，得到粉碎物料，所述粉碎物料中铝的含量为15wt％～20wt％，铁的含量≤5wt％；B)将富铜渣、氧化铝和所述粉碎物料混合后进入电解槽进行电解，得到铝铜系合金；所述电解的电解质过热度为11～17℃。优选的，所述电解的电解质为冰晶石基熔融盐，包括1.24～2.35wt％的氟化镁、1.70～2.60wt％的氟化锂、2.95～5.15wt％的氟化钙、1.03～2.35wt％的氟化钾、1.13～3.35wt％的氧化铝和余量的冰晶石。优选的，所述电解的电解质还包括1.27～3.36wt％锂辉石、2.25～3.16wt％硼化物。优选的，所述冰晶石基熔融盐中氟化钠和氟化铝的分子比为(2.4～2.7)：1。优选的，步骤A)所述粉碎的过程具体为：将铝硅质大修渣进入颚式破碎机进行初级破碎，再将得到的初始物料进入反击锤式破碎机进行再次破碎，然后将得到的物料进入立式磨粉机，过筛后得到粉碎物料。优选的，所述再次破碎后的物料的粒径≤5mm，所述粉碎物料的粒径≤0.15mm。优选的，富铜渣中铜的含量为70～80wt％。优选的，所述富铜渣、氧化铝和所述粉碎物料混合后的混合物料中所述富铜渣的含量为10～20wt％，所述粉碎物料的含量为5～50wt％，所述氧化铝为余量。优选的，所述粉碎物料的含量为5～20wt％时，所述电解的电解温度为917～930℃，所述粉碎物料的含量为21～50wt％时，所述电解的电解温度为950～960℃；所述电解的电解电压为3.9～4.2V，电流效率为85％～92％。优选的，所述铝铜系合金中铝的含量为40～90wt％，铜的含量为8～30wt％。本申请提供了一种铝铜系合金的制备方法，其首先将铝硅质大修渣粉碎，得到粉碎物料，再将粉碎物料与富铜渣、氧化铝混合，以补充铝硅质大修渣中缺少的铜，氧化铝在电解的过程中可以吸附氟化氢，起到保温的作用，能在电解质上形成良好的结壳，屏蔽电解质熔体，减少热损失，有效地防护阳极氧化，减少阳极消耗；上述原料准备之后则进行电解，经过电解则得到铝铜系合金；在上述过程中，通过采用原料、原料的配比关系以及相关参数的调整，使得铝硅质大修渣和氧化铝顺利溶解扩散，最终有利于得到纯度高和杂质含量低的铝铜系合金。本专利技术不仅利用了现阶段没有用过的电解方法来制备铝铜系合金，并且解决了铝电解工业中大修渣固废中的氟化物和氰化物的污染问题，实现铝电解槽废旧内衬无害化处理、减量化处理以及资源化处理。附图说明图1为本专利技术实施例下料流程示意图；图2为本专利技术铝铜系合金的制备流程示意图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。鉴于现有技术中铝硅质大修渣的再利用问题，本申请提供了一种铝铜系合金的制备方法，其利用电解法制备出的铝铜系合金纯度高、杂质含量低、化学稳定性高，另一方面，利用铝电解厂中的电解槽作为电解反应池，不需要过多的设备资金投入，电解技术成熟，解决了铝电解工业中大修渣固废中的氟化物和氰化物的污染问题，实现了铝电解槽废旧内衬无害化处理，减量化处理以及资源化处理，且得到的铝铜系合金为高价值产品，具有较好的可行性和经济性。具体的，本申请提供的铝铜系合金的制备方法，包括以下步骤：A)将铝硅质大修渣粉碎，得到粉碎物料，所述粉碎物料中铝的含量为15wt％～20wt％，铁的含量≤5wt％；B)将富铜渣、氧化铝和所述粉碎物料混合后进入电解槽进行电解，得到铝铜系合金；所述电解的电解质过热度为11～17℃。在上述制备铝铜系合金的过程中，首先将铝硅质大修渣进行破碎，以得到粉碎物料；在此过程中，所述铝硅质大修渣为本领域技术人员熟知的铝电解工业中铝硅质固废，可包括轻质浇注料、陶瓷纤维板、粘土质隔热耐火砖、干式防渗料、高铝耐火砖、高强浇注料、防渗砖等材料。为了保证铝硅铁大修渣的快速溶解，保证硅的正常电解，所述粉碎的过程具体为：首先将铝硅质大修渣进入颚式破碎机中进行初级破碎，再通过连续运转的带式输送机进入二合一反击锤式破碎机进行破碎，此时物料的粒径≤5mm，然后进入立式磨粉机，过筛后得到的破碎物料的粒径≤0.15mm。经过粉碎后的粉碎物料中铝的含量15wt％～20wt％，铁的含量≤5wt％。本申请所述铝硅质大修渣的元素成分含量如表1所示：表1铝硅质大修渣元素成分数据表组别AlSiTiNaFCaFeMgK防渗材料<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝铜系合金的制备方法，包括以下步骤：/nA)将铝硅质大修渣粉碎，得到粉碎物料，所述粉碎物料中铝的含量为15wt％～20wt％，铁的含量≤5wt％；/nB)将富铜渣、氧化铝和所述粉碎物料混合后进入电解槽进行电解，得到铝铜系合金；所述电解的电解质过热度为11～17℃。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝铜系合金的制备方法，包括以下步骤：
A)将铝硅质大修渣粉碎，得到粉碎物料，所述粉碎物料中铝的含量为15wt％～20wt％，铁的含量≤5wt％；
B)将富铜渣、氧化铝和所述粉碎物料混合后进入电解槽进行电解，得到铝铜系合金；所述电解的电解质过热度为11～17℃。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电解的电解质为冰晶石基熔融盐，包括1.24～2.35wt％的氟化镁、1.70～2.60wt％的氟化锂、2.95～5.15wt％的氟化钙、1.03～2.35wt％的氟化钾、1.13～3.35wt％的氧化铝和余量的冰晶石。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述电解的电解质还包括1.27～3.36wt％锂辉石、2.25～3.16wt％硼化物。


4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述冰晶石基熔融盐中氟化钠和氟化铝的分子比为(2.4～2.7)：1。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述粉碎的过程具体为：
将铝硅质大修渣进入颚式破碎...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贺松，侯文渊，崔同尧，冯源，王教儒，孙盛林，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43