本發明涉及鋁合金技術領域，具體而言，涉及一種再生鋁預處理工藝及再生鋁處理工藝。
背景技術：
鋁是目前世界上除鋼鐵外用量最大的金屬，鋁的使用范圍十分廣泛，各行各業中鋁、鋁合金屬幾乎無所不及。隨著鋁產量、使用量的增加，廢棄鋁制品量也越來越大，而且許多鋁制品是一次性使用，從產品使用到失去使用價值的時間比較短。因此，這些廢棄的鋁制品、鋁雜料就可能成為污染之源。到上世紀末全世界每年消耗易拉罐1800億只，耗鋁高達250多萬噸，占世界鋁消費量的15％左右，鋁易拉罐是一種常用的消耗品，用過即廢，循環周期很短，回收價值高。要將廢舊鋁易拉罐重新制成高質量的鋁或鋁合金材料，必須進行嚴格的預處理。
易拉罐表面通常有一層烤漆涂層，該涂層附著力強，不易剝落；同時為了避免鋁與飲料直接接觸，減少飲料中鋁的含量，其內壁利用水基改性環氧易拉罐涂料形成一層膜，內壁膜耐強酸、強堿以及大部分有機溶劑。因此在預處理時除去易拉罐表面漆層和內壁的防腐薄膜成為了棘手的問題。目前，可采用在高溫爐中加熱除漆，但是污染嚴重、雜質含量高、能耗高；有采用二氯乙烷、苯酚、石蠟、乙酸鈉、乙酸、草酸及烯基丁二酸的復合組分脫漆，采用醋酸丁酯、甲酸、甲酚、苯酚、丙酮和環己酮的復合組分脫漆，以上方法需要藥品品種過多，并且只能單純的去除表面烤漆涂層，而不能去除內壁膜；還有采用二氯甲烷、三氟乙酸和水的復合組分脫漆；或甲酸、二氯甲烷和水的復合組分脫漆，以上方法雖然可同時除去易拉罐表面烤漆層和內壁的防腐薄膜，但是其中二氯甲烷刺激性氣味，易揮發并具有較大的毒性，對環境會造成污染。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種再生鋁預處理工藝，其能夠分別除去易拉罐表面漆層和內壁的防腐薄膜，去除效率高并且環境友好不產生二次污染。
本發明的另一目的在于提供一種再生鋁處理工藝，其工藝操作簡單，制得的成品質量高。
本發明的實施例是這樣實現的：
一種再生鋁預處理工藝，其包括以下步驟：
將廢棄易拉罐破碎成1cm-5cm的條狀鋁條。
將鋁條經過風選設備進行第一次分離，分離出輕質雜質。
將第一次分離后的鋁條經過磁選設備進行第二次分離，分離出鐵渣，然后將第二次分離后的鋁條加熱至80～120℃并進行揉搓。
將揉搓后的鋁條趁熱加入苯甲醇、乙酸和松節油的第一混合液中攪拌8～15min，取出鋁條放入無水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中攪拌5～10min，清洗后于110～125℃環境下烘干15～20min。
第一混合液中，苯甲醇、乙酸和松節油的體積比為3～8:1～4：1～3。
第二混合液中，無水乙醇和乙酸乙酯的體積比為4～10:1～3。
一種再生鋁處理工藝，包括上述再生鋁預處理工藝。
本發明實施例的再生鋁預處理工藝及再生鋁處理工藝有益效果是：將廢棄易拉罐破碎成條狀鋁條便于后面的操作，然后將鋁條經過風選設備分離出輕質雜質，在一定風力下只能分離出比重較輕的雜質如灰塵、紙屑或塑料，因此用磁選設備分離出鐵屑，分離方法簡單且有效的去除了雜質；將鋁條加熱至80～120℃使廢棄易拉罐內壁的防腐薄膜軟化，進行揉搓使防腐薄膜掉落，方法簡單且不會對環境造成污染；然后趁熱將鋁條加入苯甲醇、乙酸和松節油的第一混合液中，利用苯乙醇和乙酸的腐蝕與滲透能力，結合松節油稀釋漆層的能力使易拉罐表面漆層脫落，方法簡單、脫漆效率高、溶液可重復利用且無二次污染；然后將鋁條放入無水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中，目的是為了去除鋁條上殘留的苯甲醇、乙酸和松節油，避免對以后的熔煉過程造成影響；用去離子水中超聲震蕩去除無水乙醇和乙酸乙酯，使經過預處理后的易拉罐在后續熔煉過程不引入雜質，提高制得成品的質量。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
下面對本發明實施例的再生鋁熔融工藝及再生鋁處理工藝進行具體說明。
本發明實施例提供的再生鋁處理工藝包括預處理、配料、熔煉、晶粒細化和澆注。其中晶粒細化和澆注并不是本發明的核心，本領域技術人員參照現有技術即可實現，在此不再贅述。
首先，將回收的廢棄易拉罐破碎成1cm-5cm的條狀鋁條，這樣便于后續的操作。將破碎之后的易拉罐經過風選設備進行第一次分離，例如使用風選機進行分離，優選地，第一次分離在風速為4m/s-6m/s的環境下進行，目的是為了分離出輕質雜質比如灰塵、紙屑或塑料，避免后續熔煉造成合金熔體嚴重吸氣，造成氣孔、疏松等缺陷，分選出的紙屑或塑料可作為燃料使用。優選地，在風選設備中加入收塵裝置，灰塵、紙屑或塑料進行收集，避免對環境造成二次污染。
將第一次分離后的鋁條經過磁選設備進行第二次分離，分離出鐵渣，例如采用磁選機進行分離，優選地，在磁場強度為0.1-0.3T的環境下進行，由于風速為4m/s-6m/s的時候能分選出輕質雜質，不能分選出比重較大的雜質如鐵屑，而鐵是鋁及鋁合金中的有害物質，對鋁合金的機械性能影響最大，不僅會降低其機械性能，同時還能減弱其抗蝕能力，因此采用磁選法去除。優選地，將第二次分離后的鋁條放入濃度為15％-25％的乙酸溶液中進行浸泡1-3min，目的是為了去除鋁條上油污，提高廢鋁合金的品質。
然后將第二次分離后的鋁條加熱至80℃-120℃并進行揉搓，因為易拉罐內壁利用水基改性環氧易拉罐涂料形成一層膜，內壁膜耐強酸、強堿以及大部分有機溶劑，通常采用環氧樹脂膜，加熱至80℃-120℃使環氧樹脂膜軟化，然后通過機械搓揉剝離下來，方法簡單，效率高，并且環境友好，不會對環境造成污染。
將揉搓后的鋁條趁熱加入苯甲醇、乙酸和松節油的第一混合液中攪拌8～15min，此時鋁條的溫度大致為80℃～100℃。優選地，苯甲醇、乙酸和松節油的體積比為3-8:1-4:1-3，更優選的，苯甲醇、乙酸和松節油的體積比為3-6:1-3:2-3，例如，苯甲醇、乙酸和松節油的體積比為4-5:2-3:2-3。利用苯乙醇和乙酸的腐蝕與滲透能力，破壞漆層、以及漆層與罐體的粘結力，結合松節油稀釋漆層的能力，進一步使漆層與罐體分離，使易拉罐表面漆層脫落，同時趁熱加入可以加速漆層的脫落。方法簡單，脫漆效率高，溶液可重復利用且無二次污染。
取出鋁條放入無水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中攪拌5-10min，優選地，無水乙醇和乙酸乙酯的體積比為4-10:1-3，更優選地，無水乙醇和乙酸乙酯的體積比為5-8:1-2。因為苯甲醇、乙酸和松節油的沸點較高，附著在鋁條上很難去除，在后續的熔煉過程中會使鋁液產生氣泡，影響熔煉的效果進而影響鋁合金的品質。因此將附著在鋁條上苯甲醇、乙酸和松節油溶于無水乙醇和乙酸乙酯，在用水對其進行清洗，因為無水乙醇和乙酸乙酯溶于水，用水進行清除既方便又環保。優選地，將從第二混合液中取出的鋁條于去離子水中超聲震蕩至少半小時，超聲震蕩是為了使鋁片上的液體清除的更加徹底，同時還能進一步去除附著在鋁片上的漆層。
然后于110℃-125℃環境下烘干上述鋁片15-20min，優選地，在110℃-115℃環境下烘干上述鋁片15-20min，目的是為了去除鋁片上的水份，因為在后期的熔煉過程中鋁液中氣體及氧化夾雜的主要來源于水，會較大的影響鋁合金的質量。
可以采用廢舊回收易拉罐作為原料，制成適于汽車車身的鋁合金。但是由于本方法采用廢舊回收易拉罐作為原料，其中制得的鋁條中按重量份計包括鎂1.2％、錳0.78％、硅0.19％、銅0.14％、鐵0.43％、銦0.03％、余量為鋁，而為了最終制成適于汽車車身的鋁合金，需要對熔煉時的各元素進行合理配比。
據此進行配料，按成分占總投料量的重量比例進行配料，16.67％-33.33％的鋁條、61.25％-74.6％的工業純鋁、2.97％-4.94％的工業純硅、0.97％-1.95％的工業純銅、0.43％-1.4％的工業純鐵，0.17-0.4％的純金屬、0.04％-0.09％的稀土金屬。優選地，稀土金屬占總投料量的重量比例為0.05％-0.08％。其中，稀土金屬包括占總投料量的重量比例為0.01％-0.02％的鋱、0.01％-0.02％的镥、0.01％-0.02％的鈰和0.01％-0.03％的銪。優選地，純金屬包括占總投料量的重量比例為0.07％-0.14％的錳、0.03％-0.08％的鈦、0.03％-0.08％的鎘、0.03％-0.08％的鍶和0.01％-0.02％的銦。
其中，硅元素和銅元素的主要作用是增加用于制備汽車車身鋁合金的剛性，減小汽車撞擊產生的形變量，從而減小維修成本，提高行車的安全性。硅與鋁可形成Al-Si共晶液相，能夠有效地提高鋁合金鑄造流動性。硅含量越高，鋁合金的鑄造流動性越好；同時，硅晶粒的化學穩定性好且具有較高的硬度(HV870-1050)，能夠提高合金的剛性。鋁合金中硅元素含量的增加使鋁合金具有比純鋁更高的耐磨性，能夠減小汽車在刮擦過程中造成的劃痕。
將銅加到該Al-Si合金中會形成α固溶體、CuAl2和Si相，α相分別與CuAl2和Si構成兩相共晶體，同時這三個相又可共同構成三相共晶體，能夠對鋁合金進行固溶強化和彌散強化。當銅作為強化相固溶于鋁基體中或以顆粒狀化合物存在時，可顯著提高鋁合金的機械強度。
但是，當鋁合金中硅和銅含量過高時，由于強化相的晶粒較大且分布不均勻，致使該用于制備汽車車身的鋁合金的拉伸性能顯著下降，該鋁合金加工性能降低，加工成平率降低。在此基礎上，本發明提供的用于制備汽車車身的鋁合金在原料中加入微量的鋱、镥、鈰、銪四種稀土金屬。
一方面，經發明人研究發現，通過調節硅、銅與鋱和镥的共熔體的比例，將硅：銅：(鋱+镥)的比例調整至3-5：1-2：0.002-0.04的范圍時，能夠顯著降低α相的表面張力，減小α相的晶粒大小，同時使α相分布更均勻，使鋁合金在有較強的剛性的同時能夠具有優良的抗拉伸性能。
另一方面，稀土元素的物理化學性質活潑，添加微量的混合稀土元素可與鋁合金液中的氧、氫、氮、碳、磷、硫、鐵、鉛等雜質元素反應生成高熔點的化合物并沉淀，對鋁合金液有凈化作用，可以降低鋁合金液的表面張力，消除金屬和非金屬雜質元素的危害，提高鋁合金液的鑄造流動性、鋁合金的力學性能。且經研究人發現，當镥、鈰以及銪的共熔體，其除雜效果優良，鋁合金的綜合性能顯著提高。
此外，在本發明中，鐵的主要作用是減少鋁合金的粘模，鐵與硅和鋁形成Al-Si-Fe系晶析物，有助于鋁合金的分散強化，能夠改善鋁合金的機械強度和拉伸性能，從而提高鋁基的抗張強度、屈服極限等。
鎂的主要作用是細化晶粒，從而提高鋁合金的屈服強度；鎂與硅可形成Mg2Si強化相，其能夠增加鋁合金的剛性。鎂的加入能夠減少鋁合金液的粘模的傾向，使壓鑄件表面光滑，避免鋁合金脫模時出現損傷。
鈦和鋁反應形成TiAl3化合物，可細化α-Al晶粒。添加微量的鈦元素，可使α-Al晶粒從粗大的樹枝狀轉變為細小均勻的等軸晶，提高鋁合金液的鑄造流動性，改善鋁合金的組織均勻性，提高鋁合金的剛性和加工性能。
在鋁合金中引入少量鎘與鍶元素也可以起到細化晶粒的作用，能夠降低蠕變速率，并且改善鋁合金的抗疲勞性能。
接著將稱量好的鋁條及工業純鋁錠放入熔融爐于680℃-760℃的條件下熔化，目的是為了使鋁完全熔化。然后以20℃/min對熔煉爐升溫升至1680℃-1800℃，在升溫的過程中將鋁液加入熔煉爐，然后依次加入純金屬鈦、工業純鐵、純金屬錳、工業純硅、工業純銅、稀土金屬镥和稀土金屬鋱，因為純金屬鈦、工業純鐵等沸點較高，邊升溫便加入的目的是為了使純金屬鈦、工業純鐵等更好的熔融，升溫方式能夠使合金內的各組分充分混勻，有利于提高合金的機械強度，由于稀有金屬的含量較低，為了制備性能更為均勻的合金，應盡量使稀有金屬分散均勻，因此將其余合金溶解完后再加入混合稀土合金，當稀有金屬瞬間接觸比自身熔點更高的熔體時，自身溫度急劇升高，其迅速熔融并迅速在熔體中分散，并且由于已熔化的元素的流動性，后添加的稀有技術元素能快速地、均勻地彌散于混合的熔體當中，減少氣泡的生成，過程中，伴隨惰性氣體的鼓泡作用，浮渣和殘渣等雜質被帶完液面并除去，進一步減少后續加工過程中的材料缺陷。在純金屬錳后加入工業純硅和工業純銅，因為工業純硅、工業純銅有一定固溶強化效果，進一步提高合金的綜合性能。優選地，每隔10min加入一種原料，目的是為了使每一種金屬能更好的與鋁液混合熔融以調高熔體的質量。
升溫完成后加入純金屬鎘、純金屬鍶、純金屬銦、稀土金屬鈰和稀土金屬銪，直至完全熔化。因為純金屬鎘和純金屬鍶等的沸點較低，在較高的溫度下加入能使其快速的擴散到鋁液中，使其分散效果更好，這樣能夠改善合金的塑性、加工性和最終產品質量。
優選地，在將工業純鋁錠、工業純硅、工業純銅、工業純鐵、純金屬和稀土金屬加入熔煉爐之前，于110℃-115℃干燥1-2h，除去水分，避免在熔融過程中影響熔體質量。
在熔融過程中加入納米碳酸鹽，優選地，納米碳酸鹽選自納米碳酸鈣、納米碳酸鈉和納米碳酸鋅中至少一種。納米碳酸鹽作為吸附劑，在熔融過程中可產生的微小惰性氣體能有效地去除熔體內的微小非金屬夾雜物。同時將惰性氣體從底部通入熔體內，惰性氣體由于其自身密度小同時反應活性極低的特點，其在上浮過程中會將熔體中的部分雜質、渣等裹挾并帶往液面。用以排出使熔體內的氣體并使雜質漂浮于鋁合金液面，其能夠有效減低鋁合金的雜質含量，提高鋁合金的力學性能。然后經泡沫陶瓷過濾板過濾，目的是為了防止鋁液中存在不熔性雜質。
熔融后的熔體經過后續晶粒細化等步驟之后即可制成鋁合金，并應用于制備汽車車身鋁合金。
實施例1
將廢棄易拉罐破碎成1cm長的條狀鋁條，然后經過風選機，在風速為4m/s的條件下進行第一次分離，分離出輕質雜質。然后經過磁選機，在磁場強度為0.1T的條件下進行第二次分離，分離出鐵屑。接著將鋁條放入濃度為15％乙酸溶液中進行浸泡3min，然后將鋁條加熱至80℃并進行機械揉搓。
將揉搓后的鋁條趁熱加入體積比為3：1：1的苯甲醇、乙酸和松節油的第一混合液中攪拌15min，然后放入4：1的無水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中攪拌10min，于去離子水中超聲震蕩30min，然后于110℃環境下烘干20min。檢驗表面漆層和內壁的防腐薄膜的脫除率為98％。
實施例2
將廢棄易拉罐破碎成5cm長的條狀鋁條，然后經過風選機，在風速為6m/s的條件下進行第一次分離，分離出輕質雜質。然后經過磁選機，在磁場強度為0.3T的條件下進行第二次分離，分離出鐵屑。接著將鋁條放入濃度為25％乙酸溶液中進行浸泡1min，然后將鋁條加熱至120℃并進行機械揉搓。
將揉搓后的鋁條趁熱加入體積比為8：4：3的苯甲醇、乙酸和松節油的第一混合液中攪拌8min，然后放入10：3的無水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中攪拌5min，于去離子水中超聲震蕩60min，然后于125℃環境下烘干20min。檢驗表面漆層和內壁的防腐薄膜的脫除率為99％。
實施例3
將廢棄易拉罐破碎成4cm長的條狀鋁條，然后經過風選機，在風速為5m/s的條件下進行第一次分離，分離出輕質雜質。然后經過磁選機，在磁場強度為0.2T的條件下進行第二次分離，分離出鐵屑。接著將鋁條放入濃度為20％乙酸溶液中進行浸泡2min，然后將鋁條加熱至100℃并進行機械揉搓。
將揉搓后的鋁條趁熱加入體積比為6：3：2的苯甲醇、乙酸和松節油的第一混合液中攪拌10min，然后放入5：2的無水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中攪拌8min，于去離子水中超聲震蕩120min，然后于115℃環境下烘干18min。檢驗表面漆層和內壁的防腐薄膜的脫除率為98％。
實施例4
將廢棄易拉罐破碎成3cm長的條狀鋁條，然后經過風選機，在風速為6m/s的條件下進行第一次分離，分離出輕質雜質。然后經過磁選機，在磁場強度為0.3T的條件下進行第二次分離，分離出鐵屑。接著將鋁條放入濃度為18％乙酸溶液中進行浸泡2min，然后將鋁條加熱至90℃并進行機械揉搓。
將揉搓后的鋁條趁熱加入體積比為4：3：3的苯甲醇、乙酸和松節油的第一混合液中攪拌8min，然后放入6：1的無水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中攪拌7min，于去離子水中超聲震蕩30min，然后于110℃環境下烘干15min。檢驗表面漆層和內壁的防腐薄膜的脫除率為97.5％。
實施例5
將廢棄易拉罐破碎成3cm長的條狀鋁條，然后經過風選機，在風速為6m/s的條件下進行第一次分離，分離出輕質雜質。然后經過磁選機，在磁場強度為0.3T的條件下進行第二次分離，分離出鐵屑。接著將鋁條放入濃度為20％乙酸溶液中進行浸泡1min，然后將鋁條加熱至100℃并進行機械揉搓。
將揉搓后的鋁條趁熱加入體積比為5：2：2的苯甲醇、乙酸和松節油的第一混合液中攪拌8min，然后放入8：1的無水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中攪拌5min，于去離子水中超聲震蕩30min，然后于110℃環境下烘干15min。檢驗表面漆層和內壁的防腐薄膜的脫除率為98％。
然后進行配料，按成分占總投料量的重量比例進行配料，備取16.67％的鋁條、74.55％的工業純鋁、4.94％的工業純硅、1.95％的工業純銅、1.4％的工業純鐵、0.02％的純金屬銦、0.14％的純金屬錳、0.08％的純金屬鈦、0.08％的純金屬鎘、0.08％的純金屬鍶、0.02％的稀土金屬鋱、0.02％的稀土金屬镥、0.02％的稀土金屬鈰、0.03％的稀土金屬銪作為原料。同時將工業純鋁、工業純硅、工業純銅、工業純鐵、純金屬銦、純金屬錳、純金屬鈦、純金屬鎘、純金屬鍶、稀土金屬鋱、稀土金屬镥、稀土金屬鈰、稀土金屬銪在110℃下干燥1h。
先將鋁條及工業純鋁錠于720℃的條件下熔化，同時加入納米碳酸鈣，從熔煉爐的底部通入惰性氣體，然后以20℃/min對熔煉爐升溫至1680℃，在升溫的過程中每隔10min依次加入純金屬鈦、工業純鐵、純金屬錳、工業純硅、工業純銅、稀土金屬镥和稀土金屬鋱，在溫度為1680℃時，加入純金屬鎘、純金屬鍶、純金屬銦、稀土金屬鈰和稀土金屬銪，直至完全熔化，然后經泡沫陶瓷過濾板過濾。
綜上所述，本發明將廢棄易拉罐破碎成條狀鋁條便于后面的操作，然后將鋁條經過風選設備分離出輕質雜質，在一定風力下只能分離出比重較輕的雜質如灰塵、紙屑或塑料，因此用磁選設備分離出鐵屑，分離方法簡單且有效的去除了雜質；將鋁條加熱至80～120℃使廢棄易拉罐內壁的防腐薄膜軟化，進行揉搓使防腐薄膜掉落，方法簡單且不會對環境造成污染；然后趁熱將鋁條加入苯甲醇、乙酸和松節油的第一混合液中，利用苯乙醇和乙酸的腐蝕與滲透能力，結合松節油稀釋漆層的能力使易拉罐表面漆層脫落，方法簡單、脫漆效率高、溶液可重復利用且無二次污染；然后將鋁條放入無水乙醇和乙酸乙酯的第二混合液中，目的是為了去除鋁條上殘留的苯甲醇、乙酸和松節油，避免對以后的熔煉過程造成影響；用去離子水中超聲震蕩去除無水乙醇和乙酸乙酯，使經過預處理后的易拉罐在后續熔煉過程不引入雜質，提高制得成品的質量。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。