热铝炉渣处理及高效冷却压滤机研制

2022/05/28 分类:技术文献 426

引言

在铝及铝合金的熔炼、重熔以及废杂铝的再生利用过程中，炉渣的产生是不可避免的，而且随着原铝用量的日益增多与再生铝产量的日益增大，炉渣量也在相应地一年比一年增多。按熔炼设备的不同与生产工艺的差异，铝炉渣量为0.5%~7%，而渣中的铝含量为20%~70%。过去当铝金属价格很低的时候,人们把炉渣看成是一种废料，很少厂家对从热铝炉渣中回收金属感兴趣。同时由于环保意识不强,对热铝炉渣所产生的大量灰尘和烟雾也不重视。自从70年代开始，随着铝金属的价格急剧上升和环保意识的不断增强，铝金属工业界开始注重从热铝炉渣中回收金属和注意保护环境。特别是在环境保护问题越来越重要的今天，处理铝炉渣不仅是从中回收铝的问题，更是一个关于资源综合利用与环境保护的问题。

热铝炉渣处理及高效冷却压滤机研制-板框厢式隔膜压滤机

1铝炉渣处理工艺

我国在铝炉渣处理与利用方面尚处于较为落后的状态，一般仍是把热铝炉渣铺散在地面上或放在箱里任其自然冷却，然后对冷炉渣进行人工选拣与筛分，使用此堪炉与反射炉熔炼，劳动强度大，工作场所粉尘烟雾多,对环境污染也较大。

目前国外先进的铝炉渣处理工艺有：IGDC法、改进的MRM法、等离子体速熔法、挤压法等。它们的共同特点是:在非氧化气氛中冷却热炉渣或可在短时间内回收铝，工作环境好，自动化程度高，不用盐熔剂，对环境也无害。

1.1IGDC法

IGDC法采用惰性气体冷却炉渣,将扒岀的渣装入可密封的冷却室内，然后通入氟气,形成非氧化气氛，使铝停止氧化。特点是铝的氧化损失少,工作环境好,但所流出的金属液体非常少,需对冷却后的铝炉渣进行二次处理，以进一步回收铝。而且冷却时间长(4~8h),氧气成本大。

1.2改进的MRM法

改进的MRM法是将热铝炉渣放进处理容器内，旋转叶片搅动铝炉渣，熔融铝沉集容器底部,排出铝铸成再生锭，再用旋转水冷装置冷却剩下的渣，然后运往专业炉渣处理厂进一步回收铝。

处理的全过程均在氧气保护下进行。

1.3等离子体速熔法

等离子体速熔法是利用等离子体迅速熔化冷炉渣而回收铝的方法,其特点是不用盐熔剂，铝的回收率高,电力消耗为250~300kWh/t渣。

1.4挤压法

根据挤压原理研制的热铝渣处理法有多种，如COMPAL法、ThePress法、SPM法、MADOC法等。这些方法都很相似,均是将热铝炉渣装入容器内,然后从上部施加静压力或动压力，将熔融铝挤压出来。

挤压法与改进的MRM法、等离子体速熔法相比，后两种方法的装备复杂、投资大、维修较困难，且要求操作技术高。挤压法具有很好的经济性，是一种很有竞争力的热铝炉渣处理工艺。本文所介绍的热铝炉渣高效冷却压滤机即属于挤压法中的“ThePress”法。

2热铝炉渣压滤机工作原因及其技术要点

压滤机压头上施加15MPa的压力，炉渣内的液体金属在压力下流向下层容器，被压榨的炉渣氧化过程迅速终止，氧化物被裹在金属壳内,抑制了灰尘和烟雾。同时，炉渣的金属外壳迅速把热传至压头和渣盘上，压头中的冷却水将大部分热量带走。使炉渣温度由开始的800Y以上降低至450P以下，防止金属因高温而发生氧化。

压滤机操作过程如下：

扒渣:首先将渣盘置于托盘之上，一起用叉车送至熔炉口，然后将热铝炉渣扒到渣盘中。
压滤:渣盘盛满炉渣后,被叉车直接送到压滤机下面。渣盘到位后，操作人员按下启动按扭，压滤机开始工作。先轻压一次,然后重压两次，每次均保压一段时间。整个工作周期约4~8min。当压滤机工作完成后，压头复位信号灯自动亮,提醒操作人员移走容器。
冷却:容器移离压滤机后，在空气中自然冷却15~30min,然后将托盘和渣盘倒转过来,金属块和压制成块的炉渣会自动掉到地上。
回收:金属块可直接在厂内回炉重新熔化，炉渣可送到普通废渣回收加工厂处理。

从压滤机的工作原理图上可以看到，压头与渣盘是压滤机的重要组成部分。压滤机在长期高温下接受大压力，对压盘的热压裂、氧化脱皮等应加以充分考虑。课题组利用所在单位在有色金属材料科学和工程方面的优势,经过反复研究和试验选用某特殊合金材料制做渣盘,经制造现场实践应用情况证明,该材料耐热性、抗氧化性，可焊、可铸性能好，能很好满足现场使用要求。

此外压头与渣盘的几何形状也是影响压滤机工作好坏的重要因素。在压滤过程中，要尽可能地使炉渣中的液体金属向渣盘底部汇集，而不致于沿渣盘内壁向上流动飞溅出去。因而对渣盘的几何形状做了特殊设计，并且在渣盘底部均布了四个孔,以便于汇集到渣盘底部的液体金属迅速流到下层托盘中。另外,为了便于压制后的炉渣成块，对压头的表面结构也做了处理，在其上做了若干纵横相交的筋条。

3压滤机功能和特点

热铝炉渣高效冷却压滤机是先进的铝炉渣处理设备,它具有诸多优点:装备简单，投资少，操作与维护费用低;工作周期短;工作环境好，不需集尘系统。此外,它的功能完善、自动化程度高。

3.1完善的功能

热铝炉渣高效冷却压滤机液压系统采用双缸同步压下方式，系统中包含有同步误差自动消除、温度误差补偿、工作压力分级控制及保压，系统恒压调节以减少溢流损失、系统安全锁死等诸多功能。系统采用集成控制方式，结构紧凑,元件选择讲究质量可靠。

3.2高自动化程度

该设备采用PLC控制，具有自动控制和手动控制两种工作方式可供选择，自动化程度高。压滤前,自动检测渣盘到位否，并发出指示信号。按下启动按钮之后，压头自动进行轻压、重压及保压。工作完成后，自动发出复位信号，提示操作人员移走容器。整个运行过程中均有相应的指示信号，并设有故障报警功能。同时,为避免误操作，系统中设有完善的互锁功能。