一种泡沫镁的回收方法
【技术领域】
[0001]本发明属于泡沫金属材料再生领域，特别涉及一种泡沫镁的回收方法。
【背景技术】
[0002]泡沫镁是一种在镁合金基体中含有大量均匀分散气孔的多孔泡沫金属。它具有低密度、高比强度和比刚度、良好的阻尼减振性、尺寸稳定性、易加工成形和可回收等性能，同时还具备优越的过滤性、吸音隔音、电磁屏蔽和导热散热等性能。因此，泡沫镁在冶金、化工、建筑、交通运输、机械制造、航空航天和国防军事等领域具有广泛的应用前景。因而，近年来，泡沫镁的研究受到了国内外研究人员的高度关注。
[0003]泡沫镁具有众多的优异性能，随着泡沫镁研发的深入和生产成本的降低，泡沫镁将得到越来越广泛的应用。由此带来的泡沫镁废料的回收将成为社会的一大难题，必须解决。迄今为止，国内外关于泡沫金属回收的文献还很少，在国内对于泡沫镁回收的研究更是鲜有。在泡沫镁回收领域，国内仅有CN 104032135 A公开了一种废泡沫镁回收的方法。该方法将底熔剂和精炼剂配合，成功实现了泡沫镁的回收，使泡沫镁的回收率达到了80%以上。
[0004]传统泡沫金属的回收，通常采用较多的盐熔剂，盐熔剂在高温下会分解产生有毒气体，不仅污染环境、腐蚀设备，还会危害人体健康。因此，有必要改进回收工艺，发明一种成本低、更加环保的回收方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是在于对目前泡沫镁回收过程中，会产生有毒气体，污染环境和危害人体的问题，提供一种泡沫镁回收的方法。该方法通过加入六氯乙烷和铝粉混合压制成的变质块，进行聚渣和变质，铝粉作为配重使用，使六氯乙烷可以沉入镁熔体底部，从而避免氯气直接从熔体表面散发出来，危害环境和人体；同时通过CaF2为助熔剂降低熔渣的熔化温度，以及通过氩气精炼的方式，得到纯净的镁液，从而实现回收。该方法成本较低，危害极小，是一种更加环保的回收方法。
[0006]本发明的技术方案为:
[0007 ] 一种泡沫镁回收的方法，包括如下步骤:
[0008]第一步:将泡沫镁的表面清洗干净，烘干至水分完全蒸发后称重；
[0009]第二步:将六氯乙烷和纯铝粉混合，压制成密度为2.3?2.7g/cm3的变质块;其中，六氯乙烷质量为烘干后泡沫镁质量的0.1%?0.5%，纯铝粉质量为烘干后泡沫镁质量的
0.5%?2% ；
[0010]第三步:将烘干后的泡沫镁放入坩祸中，同时在泡沫镁表面铺上一层助熔剂CaF2,其质量为烘干后泡沫镁质量分数的10 %?30 %，将坩祸温度升至680?750 V，同时通入CO2和SF6保护气体，将泡沫镁熔化并保温10?20min;
[0011]第四步:放入搅拌桨，并以100?300r/min的转速搅拌2?3min使熔渣分散，然后将第二步所制的变质块加入到熔体中；
[0012]第五步:往熔体中通入Ar气(纯度99.999% )进行精炼，使用流量为0.02?0.6MPa/s，精炼时间为3?5min，精炼完后，静置2?3min，然后扒渣，得到纯净镁液；
[0013]第六步:将精炼后的纯净镁液浇注成铸锭。
[0014]所述的保护气体为CO2和SF6的混合气体，CO2和SF6的体积比为1:1?100:1 ；
[0015]本发明的有益效果为:
[0016]在泡沫镁的制备过程中，由于高温下镁合金的自身氧化及增粘剂、发泡剂的引入，使熔体中容易产生众多氧化物，在重新加热重熔时，各种氧化物形成熔渣。熔渣中氧化物具有高熔点的特性，且在废料中，镁与熔渣聚集在一起，造成熔体与熔渣不容易分离，泡沫镁重熔时的这些特点，造成了泡沫镁回收的困难。传统的回收工艺，均采用氯盐为熔剂和精炼剂，虽然可以使氧化物熔化，使熔体和熔渣分离，从而实现回收，但是回收过程中产生的氯气等有害气体，不仅污染环境，腐蚀设备，而且还会危害人体健康，因此这种方法不符合安全生产和可持续发展的要求。本发明针对上述问题，采取了相应的有效措施，提供了一种回收率高、成本较低、更加环保的回收方法。
[0017]1、本发明采用CaF2作为助熔剂，可以显著地降低熔渣中氧化物(如Mg0、Ca0、Al203等)的熔点，使熔渣体系的的熔化温度降低，这不仅使熔渣更快熔化，而且使回收时熔化的能耗成本降低，并减小了坩祸的消耗。不仅如此，由于CaF2能使熔渣中的复杂阴离子解体，降低熔渣的黏度，根据斯托克斯公式可知，这可以加速熔渣和熔体的分层；除此之外，CaF2还是熔渣的表面活性物质，可以使熔渣的表面张力降低，在熔体表面张力不变的情况下，相当于增大了熔体与熔渣之间的界面张力，使熔体和熔渣更容易分离，从而便于回收。
[0018]2、采用六氯乙烷与纯铝配重，并压制成块。由于压制块的密度比镁(密度为1.74g/cm3)大，可以沉入底部，在下沉过程中六氯乙烷快速分解产生氯气和C原子，可以与熔体中的镁和铝产生MgCl2和Al4C3 ,MgCl2能对镁合金熔体中的氧化镁、氮化镁、氧化钙等熔渣具有良好的润湿作用，可以吸附这些熔渣沉积到坩祸底部，使熔渣聚集;Al4C3能作为形核质点，促进非均质形核，增大了晶体的形核率，使镁合金基体得到细化。通过控制六氯乙烷的含量，可以达到无污染，无公害的目的。
[0019]3、采用通入氩气精炼的方式，一方面能打破熔体中的絮状熔渣，另一方面能促使与镁合金熔体密度差较小的MgCl2充分搅动，从而使MgCl2充分与熔渣接触，达到更好的润湿和吸附的效果，从而更容易实现扒渣。而且，Ar气精炼能有效降低镁熔体中气体的含量，达到改善镁合金力学性能的效果。传统的精炼通常采用加入氯盐的方式，容易污染环境和危害人体，并对设备腐蚀严重，采用氩气精炼，有效避免了上述问题。
[0020]综上所述，本发明通过采取有效措施，成功实现了废旧泡沫镁的回收，使回收率达到了80%。在确保泡沫镁成功回收的同时，还使回收过程能耗降低，成本下降，安全环保，是一种符合生产实践要求的泡沫镁的回收方法。
【附图说明】
[0021]图1为泡沫镁回收之前的样品图
[0022]图2为泡沫镁回收后镁锭样品图具体实施方案
[0023]实施例一:
[0024]第一步:将泡沫镁的表面清洗干净，烘干至水分完全蒸发，称量其质量为100g;
[0025]第二步:将占泡沫镁总质量分数0.3%的六氯乙烷和I%纯铝粉混合，压制成密度为2.4g/cm3的变质块；
[0026]第三步:将烘干好的泡沫镁放入坩祸中，同时在泡沫镁表面铺上一层助熔剂CaF2,其质量为占泡沫镁质量分数的20%，将坩祸温度升至720°C，同时通入体积比为100:1的CO2和SF6保护气体，将泡沫镁熔化并保温1min使熔体温度均匀；
[0027]第四步:放入搅拌桨，并以200r/min的转速搅拌2min使熔渣分散，然后将第二步所制的变质块加入到熔体中；
[0028]第五步:往熔体中通入Ar气(纯度99.999%)进行精炼，使用流量为0.02MPa/s，精炼时间为3min，精炼完后，静置2min，然后扒渣，得到纯净镁液。
[0029]第六步:将精炼后的纯净镁液浇注成铸锭，冷却至室温后称量其质量为802克。
[0030]图1为泡沫镁回收之前的样品图。从图中可以看出，待回收的泡沫镁表面有的有氧化层，有的有油污，需要清洗干净，之后烘干水分，再称量其质量。
[0031 ]图2为泡沫镁回收后镁锭样品图。由图可知，回收后的镁锭表面有一层正常的氧化膜，锭块呈现镁的金属光泽，且表面干净清洁，几乎没有熔渣吸附，说明本发明方法能对泡沫镁进行有效回收。
[0032]实施例二:
[0033]第一步:将泡沫镁的表面清洗干净，烘干至水分完全蒸发，称量其质量为1205g;
[0034]第二步:将占泡沫镁总质量分数0.5 %的六氯乙烷和2 %纯铝粉混合，压制成密度为2.7g/cm3的变质块；
[0035]第三步:将烘干好的泡沫镁放入坩祸中，同时在泡沫镁表面铺上一层助熔剂CaF2,其质量为占泡沫镁质量分数的30%，将坩祸温度升至720°C，同时通入体积比为50:1的⑶2和SF6的保护气体，将泡沫镁熔化并保温15min使熔体温度均匀；
[0036]第四步:放入搅拌桨，并以300r/min的转速搅拌3min使熔渣分散，然后将第二步所制的变质块加入到熔体中；
[0037]第五步:往熔体中通入Ar气(纯度99.999%)进行精炼，使用流量为0.03MPa/s，精炼时间为4min，精炼完后，静置3min，然后扒渣，得到纯净镁液。
[0038]第六步:将精炼后的纯净镁液浇注成铸锭，冷却至室温后称量其质量为970克。
[0039]实施例三:
[0040]第一步:将泡沫镁的表面清洗干净，烘干至水分完全蒸发，称量其质量为850g;
[0041 ]第二步:将占泡沫镁总质量分数0.4%的六氯乙烷和1.5%纯铝粉混合，压制成密度为2.5g/cm3的变质块；
[0042]第三步:将烘干好的泡沫镁放入坩祸中，同时在泡沫镁表面铺上一层助熔剂CaF2,其质量为占泡沫镁质量分数的15%，将坩祸温度升至750 0C，同时通入SF6和CO2保护气体，将泡沫镁熔化并保温I Omin使熔体温度均匀；
[0043]第四步:放入搅拌桨，并以100r/min的转速搅拌2min使熔渣分散，然后将第二步所制的变质块加入到熔体中；
[0044]第五步:往熔体中通入Ar气(纯度99.999%)进行精炼，使用流量为0.02MPa/s，精炼时间为4min，精炼完后，静置3min，然后扒渣，得到纯净镁液。
[0045]第六步:将精炼后的纯净镁液浇注成铸锭，冷却至室温后称量其质量为684克。
[0046]本发明未尽事宜为公知技术。
【主权项】
1.一种泡沫镁的回收方法，其特征为包括如下步骤: 第一步:将泡沫镁的表面清洗干净，烘干至水分完全蒸发后称重； 第二步:将六氯乙烷和纯铝粉混合，压制成密度为2.3?2.7g/cm3的变质块;其中，六氯乙烷质量为烘干后泡沫镁质量的0.1%?0.5%，纯铝粉质量为烘干后泡沫镁质量的0.5%?2%； 第三步:将烘干后的泡沫镁放入坩祸中，同时在泡沫镁表面铺上一层助熔剂CaF2，其质量为烘干后泡沫镁质量分数的10%?30%，将坩祸温度升至680?750 °C，同时通入CO2和SF6保护气体，将泡沫镁熔化并保温10?20min ； 第四步:放入搅拌桨，并以100?300r/min的转速搅拌2?3min使熔渣分散，然后将第二步所制的变质块加入到熔体中； 第五步:往熔体中通入Ar气(纯度99.999%)进行精炼，使用流量为0.02?0.6MPa/s，精炼时间为3?5min，精炼完后，静置2?3min，然后扒渣，得到纯净镁液； 第六步:将精炼后的纯净镁液浇注成铸锭。2.如权利要求1所述的泡沫镁回收的方法，其特征为所述的保护气体为CO2和SF6的混合气体，CO2和SF6的体积比为1:1?100:1。
【专利摘要】本发明为一种泡沫镁的回收方法。该方法通过CaF2为助熔剂降低熔渣的熔化温度，再加入六氯乙烷和铝粉混合压制成的变质块，进行聚渣和变质，最后通过氩气精炼的方式，得到纯净的镁液，从而实现回收。本发明通过采取有效措施，成功实现了泡沫镁的回收，使回收率达到了80%。在确保泡沫镁成功回收的同时，还使回收过程能耗降低，成本下降，安全环保，是一种符合生产实践要求的泡沫镁的回收方法。
【IPC分类】C22B7/00, C22B26/22
【公开号】CN105671320
【申请号】CN201610196093
【发明人】赵维民, 邱传荣, 夏兴川, 姜庆
【申请人】河北工业大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月30日