專利名稱：廢泡沫鋁重熔循環利用的方法
技術領域：
本發明屬于泡沫化材料再生領域，特別涉及一種廢泡沫鋁重熔循環利用的方法。
背景技術：
現有技術以多樣化孔隙為結構特征的超輕型多孔金屬由于實現了結構材料輕質(ρ≤1)和多功能化，包括能量吸收、阻尼減震、降噪、熱、電磁屏蔽及其多功能兼容而成為當前國際前沿熱點之一。以往人們認為金屬中的孔洞是造成廢品的原因，極力消除金屬中的孔洞。但是50年代后，特別近十年的研究，人們發現由于孔隙的存在，使多孔金屬具有上述一系列性能從而引起人們廣泛的關注。多孔金屬的一系列獨特性能，決定其具有廣泛的應用前景。
多孔金屬的實際大規模應用目前不十分的廣泛，主要的制約因素是成本和質量。在泡沫鋁制備和應用過程中會產生大量的廢泡沫鋁，將這些廢泡沫鋁重熔再生并進行泡沫化制備無疑可以大幅地降低泡沫鋁的制備及使用成本。
近年來，全球對資源循環利用及環境保護問題十分關注，廢鋁再生利用成為了鋁的第二資源，生產再生鋁是一項技術性極強的復雜工作，一般說來，其技術復雜程度并不比生產原鋁的低。泡沫鋁因為其獨特的孔洞結構及其制造過程中的復雜工藝，給重熔再生帶來很多問帶來很多問題。但是國內外關于廢泡沫鋁重熔再生鮮見報道，Jessen等曾研究了廢泡沫鋁的重熔可行性，在熔劑覆蓋條件下可以對廢泡沫鋁進行重熔再生，但是沒有進行深入研究。迄今，國內尚無有關廢泡沫鋁重熔再生及再生鋁泡沫化制備的文獻報道。
綜上所述，目前國外開展的研究工作才剛剛開始，還未提出廢泡沫鋁重熔再生的方法，而國內還未見廢泡沫鋁重熔再生相關文獻報。

發明內容
本發明針對上述技術問題，提供一種回收率高、成本低廉、環境友好的廢泡沫鋁重熔再生的方法。
本發明的技術解決方案為一種廢泡沫鋁重熔循環利用的方法，其特征在于工藝步驟為先將廢泡沫鋁清洗干凈，然后在烘箱中烘干預熱，預熱溫度為100～150℃；配制由幾種化合物按一定質量分數混合組成的熔劑，具體質量組分為40％NaCl，40％KCl，5％CaF2，15％Na3F6；在烘干后的廢泡沫鋁上面均勻鋪上一層b步驟中準備的熔劑，熔劑的質量是廢泡沫鋁質量的20％～30％；將廢泡沫鋁加熱至750～800℃，保溫10分鐘，再用攪拌槳在坩鍋內攪拌5分鐘，攪拌速率為100～200r/min，然后將坩鍋靜置5分鐘，除去坩鍋內鋁液上面一層爐渣，將剩余鋁液澆鑄成鋁錠；將爐渣用20目的篩子將殘留在爐渣中鋁分離出來，進行二次回收，回收方法與重熔泡沫鋁類似，但是加入的熔劑為15～30％；配制的熔劑在泡沫鋁重熔再生過程中起了非常重要的作用NaCl、KCl作為覆蓋劑去除固態鋁表面層氧化皮帶入的夾雜，阻止泡沫鋁的燃燒和鋁液在高溫爐氣下的進一步氧化；CaF2等的加入可以有效降低鋁液-熔劑的相間張力和夾雜與鋁液間的粘附功，從而提高熔劑的排雜性能。重熔再生鋁直接進行泡沫化制備，可以獲得孔結構均勻、性能良好的泡沫鋁。
本發明產生的有益效果為用本方法進行廢泡沫鋁重熔再生總回收率可以達到92％以上，而且成本低廉，生產環境良好。成功實現了廢泡沫鋁重熔再生。重熔再生過程中使用的熔劑成本低廉，沒有毒性，配制簡單，與鋁液不發生反應，生產環境良好。該方法可用于各種廢泡沫鋁及鋁合金(通孔、閉孔、異形件等)的重熔再生。重熔再生鋁直接進行泡沫化制備，不需要經過精煉等其他處理。
四

圖1是各種廢泡沫鋁，其孔隙率在85％左右，孔徑大小在2～5mm之間。
圖2是本發明重熔再生鋁金相圖。5％NaOH水溶液腐蝕，放大50倍。可以看出重熔再生鋁中有較多氧化物夾雜，剛好能夠成為泡沫化過程泡沫形成的核心。
圖3是本發明再生鋁進行泡沫化制備的泡沫鋁。其孔結構均勻，沒有大缺陷，與原鋁制備的泡沫鋁類似。
圖4是本發明再生鋁進行泡沫化制備的泡沫鋁的壓縮曲線。壓縮試樣尺寸為Φ25×30mm，加載速率為3mm/min。其壓縮曲線非常平滑，和典型的泡沫鋁曲線一樣，有三個階段線彈性階段，屈服平臺階段和緊實階段。
五具體實施例方式
實施例1第一步將1千克廢泡沫鋁上面的油污等雜質洗凈烘干預熱后裝入直徑為120mm的45號鋼坩堝中，準備200克由40％NaCl，40％KCl，5％CaF2，15％Na3F6質量分數組成的熔劑。
第二步把熔劑均勻覆蓋在泡沫鋁上面，熔劑的質量是廢泡沫鋁質量的20％，將坩堝置入爐中加熱至750℃保溫20分鐘，然后用攪拌槳攪拌5分鐘，攪拌速率為100r/min。靜置5分鐘后扒去鋁液上面的爐渣，剩余的鋁液澆鑄成鋁錠。
第三步將爐渣用20目的篩子將殘留在爐渣中直徑加大的鋁球分離出來，加入20％的熔劑進行回收，回收方法與重熔泡沫鋁類似。總回收率為93％。
第四步取800克重熔所得的二次鋁錠熔化后，加入16克的Ca增黏，攪拌均勻，再加入8克的TiH2作為發泡劑，得到孔結構均勻的泡沫鋁制品。實現了泡沫鋁材料的循環利用。
實施例2第一步將1千克廢泡沫鋁上面的油污等雜質洗凈烘干預熱后裝入直徑為120mm的45號鋼坩堝中，準備200克由40％NaCl，40％KCl，5％CaF2，15％Na3F6質量分數組成的熔劑。
第二步把熔劑均勻覆蓋在泡沫鋁上面，熔劑的質量是廢泡沫鋁質量的30％，將坩堝置入爐中加熱至800℃保溫20分鐘，然后用攪拌槳攪拌5分鐘，攪拌速率為150r/min。靜置5分鐘后扒去鋁液上面的爐渣，剩余的鋁液澆鑄成鋁錠。
第三步將爐渣用20目的篩子將殘留在爐渣中直徑加大的鋁球分離出來，加入20％的熔劑進行回收，回收方法與重熔泡沫鋁類似。總回收率為93％。
第四步取800克重熔所得的二次鋁錠熔化后，加入16克的Ca增黏，攪拌均勻，再加入8克的TiH2作為發泡劑，得到孔結構均勻的泡沫鋁制品。實現了泡沫鋁材料的循環利用。
實施例3第一步將1千克廢泡沫鋁合金上面的油污等雜質洗凈烘干預熱后裝入直徑為120mm的45號鋼坩堝中，泡沫鋁合金的基體為201鋁合金。準備300克由質量分數為40％NaCl，40％KCl，5％CaF2，15％Na3F6組成的熔劑。
第二步把熔劑均勻覆蓋在泡沫鋁上面，熔劑的質量是廢泡沫鋁質量的25％將坩堝置入爐中加熱至780℃保溫20分鐘，然后用攪拌槳攪拌5分鐘，攪拌速率為200r/min。靜置5分鐘后扒去鋁液上面的爐渣，剩余的鋁合金液澆鑄成鋁合金錠。
第三步將爐渣用20目的篩子將殘留在爐渣中直徑加大的鋁球分離出來，加入15～30％的熔劑進行回收，回收方法同上。總回收率為92％。
第四步再生鋁合金的泡沫制備過程和實施例1完全一樣。
權利要求
1.一種廢泡沫鋁重熔循環利用的方法，其特征在于工藝步驟為a.先將廢泡沫鋁清洗干凈，然后在烘箱中烘干預熱，預熱溫度為100～150℃；b.配制由三種化合物按一定質量分數混合組成的熔劑，具體質量分數組成為40％NaCl，40％KCl，5％CaF2，15％Na3F6；c.在烘干后的廢泡沫鋁上面均勻鋪上一層b步驟中準備的熔劑，熔劑的質量是廢泡沫鋁質量的20～30％；d.將廢泡沫鋁加熱至750～800℃，保溫10分鐘，再用攪拌槳在坩鍋內攪拌均勻，攪拌速率為100～200r/min，靜置后除去鋁液上面一層爐渣，將剩余鋁液澆鑄成鋁錠；e.將爐渣過篩，分離出殘留鋁，進行二次回收，回收工藝步驟同上，其中加入的熔劑為15～30％；f.將重熔所得的二次鋁錠熔化后，加入占鋁液質量2％Ca增黏，攪拌均勻，再加入占鋁液質量1％的TiH2作為發泡劑，得到孔結構均勻的泡沫鋁制品。
全文摘要
一種廢泡沫鋁重熔循環利用的方法，工藝步驟為先將廢泡沫鋁清洗干凈，然后在烘箱中烘干預熱；配制由三種化合物按一定質量分數混合組成的熔劑；在烘干后的廢泡沫鋁上面均勻鋪上一層熔劑，熔劑的質量是廢泡沫鋁質量的20～30％；將廢泡沫鋁加熱保溫，再用攪拌槳在坩鍋內攪拌均勻，靜置后除去鋁液上面一層爐渣，將剩余鋁液澆鑄成鋁錠；將爐渣過篩，分離出殘留鋁，進行二次回收，回收工藝步驟同上，其中加入的熔劑為15～30％；將重熔所得的二次鋁錠熔化后，加入占鋁液質量2％Ca增黏，攪拌均勻，再加入占鋁液質量1％的TiH
文檔編號C22B21/00GK101082093SQ20071002489
公開日2007年12月5日 申請日期2007年7月9日 優先權日2007年7月9日
發明者何思淵, 丁龍, 何德坪, 戴戈, 魏永生, 蔣宗仁, 盧天健 申請人:東南大學