【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金领域。具体地，本专利技术涉及废铝除杂制备再生铝，尤其涉及一种用于铸造铝合金除fe元素的方法，特别是从废旧铸造铝合金中高效去除杂质fe元素的方法。
技术介绍
1、再生铝产业具有低碳环保、节能降耗的优势，是我国铝加工业可持续发展的重要途径，尤其在我国铝土矿资源匮乏和国家大力推动“碳达峰碳中和”战略的形势下，发展再生铝产业具有十分重要的意义。
2、然而，与相比发达国家，目前我国在废铝回收利用方式上仍相对落后。长期以来，受废铝原材料成分复杂的影响，我国生产的大部分再生铝合金杂质元素含量较高，只能用于生产铸造铝合金产品，很多优质的变形铝合金废料被降级使用，导致铝产品的回收价值被大打折扣，造成废铝资源的巨大浪费。据统计，我国每年只有约20％的再生铝能够重新生产相应牌号的变形铝合金，达成保级回收利用。然而，在发达国家的再生铝产品结构中，变形铝合金的占比超过一半以上。因此如何做好再生铝的同级或升级回收利用，是目前再生铝行业亟需攻克的难题。
3、由于废铝来源复杂、预处理难度大，在反复回收制备再生铝的过程中，不可避免地会混入大量杂质元素，如能有效降低杂质元素的含量，是保证再生铝同级或升级回收利用的重要前提条件。在众多杂质元素中，以fe元素的危害作用最为显著，严重影响再生铝的品质。现阶段，针对减小杂质fe元素有害作用的手段，主要包括两种方式，第一种是采用变质处理，通过添加化学元素或采用特殊工艺改变富fe相形貌，如添加元素包括mn、cr、be、co、ni或稀土元素等；第二种是采用物理方法，利用富fe相与熔体之间
4、在这些分离方法中，重力沉降法是利用富fe相与铝合金熔体之间的密度差，使富fe相沉积在熔体底部，进而使熔体中fe元素含量降低的方法。相对而言，简单可行且易于工业化推广应用。但目前的难点在于是否能找到一种合适的添加元素，既可以与fe元素形成初生富fe相粒子在熔体中易于沉降分离，以降低废铝合金中杂质fe元素的含量，同时又不引入新的杂质元素，使得纯化后的废铝合金满足具有更高附加值的合金成分范围，以实现废铝的同级或升级回收利用。
5、现有专利cn107619959b通过联合添加al-cr中间和k2tif6，二者质量比为(1～1.34)：(1.26～1.78)，并采用陶瓷泡沫过滤网滤去铝液底部沉淀的方式，降低再生铝中fe元素含量。这样会额外引入ti元素，且需要增加过滤除fe措施，因熔体降温后粘度变大，给工业化实施带来了困难。现有专利cn111032890a公布了合金初始fe元素的含量(大于0.20wt.％)和mn元素含量(不大于1.8wt.％)、熔体降温的温度范围(大于10℃)。由于该方法是采用添加mn元素来降低合金中fe的含量，合金熔体中势必会残留部分mn元素，这对于将mn视为杂质元素控制的合金再利用就不具有适用性。现有专利cn111020255b公布了合金元素质量比(mn/fe为1～5、cr/fe为0.5～4、v/fe为0.2～4)，富fe相析出的温度范围(590～700℃)以及冷却速率(0.1～1℃/min)，但需要额外加入mn、v等多种外来元素，给合金的回收利用增加了难度。
技术实现思路
1、因此，本专利技术目的在于提供一种适合于工业应用的废旧铸造铝合金高效除fe元素的方法，可以将废旧铸造铝合金纯化后，升级回收作为变形铝合金的原料，进一步提升废铝的价值。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了用于铸造铝合金除fe元素的方法，包括以下步骤：
3、(1)在第一温度下，对铸造铝合金进行熔炼以获得第一熔体，所述第一温度为700～780℃；
4、(2)对步骤(1)中获得的所述第一熔体进行采样并分析以获得所述铸造铝合金的fe元素含量、si元素含量和cr元素含量；
5、(3)基于步骤(2)中获得的所述si元素含量和cr元素含量计算富fe相析出剂的用量，其中所述富fe相析出剂为al-cr中间合金；
6、(4)向步骤(1)中获得的所述第一熔体中加入所述富fe相析出剂，并维持在所述第一温度下持续第一时间以获得第二熔体，其中，所述第一时间为10～30min；
7、(5)向步骤(4)中获得的所述第二熔体中加入精炼剂，并继续在所述第一温度下通入惰性气体以进行联合精炼，静置第二时间，并扒去浮渣，以获得第三熔体，其中所述第二时间为10～30min，并且所述精炼剂的质量是第二熔体的质量的0.2～0.5％；
8、(6)基于步骤(2)中获得的各元素含量计算α-al开始析出的温度；
9、(7)以第一冷却速率将经步骤(5)处理的所述第三熔体冷却至第二温度以产生富fe相颗粒，并保持第三时间以获得第四熔体；
10、(8)以第二冷却速率将经步骤(7)获得的所述第四熔体冷却至第三温度以获得锭坯，其中所述第三温度为低于200℃；和；
11、(9)自所述锭坯底部起，以第一长度锯切所述锭坯以获得作为4xxx锻造铝合金锭坯的第一铸锭和作为富fe相沉积层的第二铸锭，其中所述第一长度为所述锭坯的总长度的1～20％；其特征在于：
12、所述富fe相析出剂的含量使得所述第二熔体中si:cr的质量比为20～30；所述第一冷却速率为0.01～1℃/s；所述第二温度为在步骤(6)中计算得出的所述富fe相析出温度±20℃的范围内；所述第二冷却速率为大于或等于20℃/s；并且所述第三时间为10～120min。
13、进一步地，所述富fe相析出剂的含量使得所述第二熔体中si:cr的质量比为23～28，优选地，所述第二熔体中si:cr的质量比为23.5、25.2、25.9、27.0或27.6；所述第一冷却速率为0.02～0.7℃/s，优选为0.023℃/s；所述第二温度为在步骤(6)中计算得出的所述富fe相析出温度±8℃的范围内，优选地，所述第二温度为580℃、576℃或575℃；并且所述第三时间为10～60min，优选为10～30min，更优选为10min、30min或60min。
14、进一步地，al-cr中间合金的cr元素含量为5～20wt.％。
15、进一步地，所述精炼剂的主要成分为mgcl2和kcl，其中mgcl2:kcl的质量比为0.5～1.5。
16、进一步地，使用除气机通过通入惰性气体进行除气精炼，吹气量为500～2000ml/min。
17、进一步地，在不搅动熔体的情况下进行步骤(7)，并且第四熔体中的残余的cr元素含量小于0.1wt.％。
18、进一步地，在不搅动熔体的情况下进行步骤(8)，并且所述第二冷却速率为20℃/s。
19、进一步地，所述铸造铝合金中的初始fe元素含量至少为0.5wt本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于铸造铝合金除Fe元素的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：
9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种用于铸造铝合金除fe元素的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩逸，赵丕植，杨书瑜，冯丹，曹以恒，钱利军，朱冉冉，李秀磊，
申请(专利权)人：中铝材料应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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