本发明涉及一种铝硅合金高效除铁精炼方法。
背景技术：
1、无论是原铝生产还是再生铝生产，以及在铸件熔炼、浇注过程中，都会因为原料、工具等因素熔入过量的fe元素。fe在铝中的最大固溶度非常低，在660℃溶解度仅为0.05wt.％，析出的fe主要形成各类金属间化合物。
2、铝硅合金通常是指含硅量10％左右的铝合金，铝硅合金中的fe与al、si、mn等元素形成各类金属间化合物，其中针片状β-fe相(al5fesi相)是最常见的金属间化合物，它会导致合金性能急剧下降。因此fe元素被公认是铝硅合金中的有害杂质元素，其含量是衡量合金质量的一项重要指标。
3、常用的铝合金除铁方法有重力沉降法、熔剂法、过滤法、电磁分离法、离心分离法等，这些方法都需要先在熔体中形成高密度且容易与熔体分离的先析富铁相，再通过不同原理将富铁相去除。并且，上述方法大多存在操作繁杂、设备昂贵或除铁率低等局限性，至今尚未在工业生产中应用推广。
4、中国发明专利cn103740947a、cn104060118a及cn1940101等公开了各种利用硼化物熔剂除铁的方法，主要技术设想是硼化物与铝熔体中的铁元素反应生成高熔点、高密度的硼铁化合物。中国发明专利cn107794390a公开了复合添加mn及b元素的除铁方法，mn和b元素促进fe2b相形成沉淀且对β-fe相进行变质。上述方法存在以下工艺问题限制了其实际生产应用：硼砂及氧化硼等硼化物的高粘性使得熔剂分散性很差，无法与铝熔体中的铁相充分接触；铝熔体中的b元素会优先与al元素反应生成铝硼化合物，沉降过程中与铝熔体混合不易分离，铝硼化合物沉积层中铝含量很高，导致铝产出率大幅降低；而且b抑制初生铁相析出，使更多的fe、mn留至共晶反应温度区间，反而降低了fe相的沉积效果，造成除铁效率低。
技术实现思路
1、为克服已有除铁技术的不足，本发明提供一种铝硅合金除铁的新方法。
2、本发明为实现目的，采用如下技术方案：
3、本发明提供的铝硅合金高效除铁精炼方法，使用bi和mn作为主要除铁成分。利用bi对al-si合金中富铁相的变质及包裹作用，与mn元素复合使用，促进初生富铁相以多边形形态生长和沉积。同时bi对共晶硅和共晶富铁相有明显的变质及细化作用，进一步提升铝硅合金的综合性能。并且，bi-al合金具有液相分层的性质，易于将bi从al-si熔体中分离并回收再用。
4、本发明提供的铝硅合金高效除铁精炼方法，具体包括以下步骤：
5、(1)720℃～800℃下，在底注式熔炼坩埚内熔炼铝硅合金；
6、(2)根据所熔炼的铝硅合金中杂质铁的含量加入al-mn中间合金，使得mn与fe的质量比为0.5～2:1，同时加入占铝硅合金总质量1～10％的bi，并在720℃～800℃熔炼，使成分均匀；
7、(3)将合金熔体降温至610℃～670℃，加入占铝硅合金总质量5～15％的bi，混合均匀后，保温静置30～120分钟，熔体中的fe杂质以多边形富铁相及少量汉字状富铁相析出，且与bi液滴一起沉淀至坩埚底部；
8、(4)将合金熔体降温至350℃～550℃，待熔体上部铝硅合金层凝固，从底注式熔炼坩埚底部浇出富bi熔体，经过滤后获得高纯度bi；
9、(5)将坩埚中铝硅合金重新升温至670℃～800℃熔炼，采用倾侧浇注法，将精炼处理好的铝硅熔体经过滤后浇锭或直接浇注铸件。
10、进一步地，步骤(2)中，所述al-mn中间合金中锰的含量为9％-11％。
11、进一步地，步骤(4)中采用陶瓷过滤网滤去富bi熔体中颗粒物。
12、进一步地，步骤(4)所得高纯度bi可重新使用。
13、进一步地，步骤(5)中，在浇注时，采用陶瓷过滤网滤去铝硅熔体底部沉淀。
14、与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
15、本发明通过在铝硅合金精炼过程中加入bi和mn等元素，实现高效率除铁目的。mn能抑制铝硅合金中的针状初生β富铁相生长，使杂质铁以多边形或汉字状的富铁相形态生长。bi元素能进一步促进初生富铁相以多边形形式生长，同时能够细化共晶硅与共晶富铁相。同时，al-bi是液相难混溶合金，加入足量的bi能将富铁相包裹起来一同沉积到坩埚底部。合金中的si能扩大al-bi液相不混溶区域，使bi液滴在熔体内更容易聚合粗化，增加其沉降能力。此外，bi与al、si等元素具有明显的密度差和熔点温差，易于将bi从al-si熔体中分离回收。本发明可完全消除针状富铁相和初生富铁相，按本发明方法对铝硅合金进行处理后，一次除铁率达到50％以上，同时可以细化共晶硅和共生铁相。本发明的方法工艺简单，且金属bi经简单的过滤后即可大比例循环使用。
1.一种铝硅合金高效除铁精炼方法，其特征在于：使用bi和mn作为主要除铁成分。
2.根据权利要求1所述的铝硅合金高效除铁精炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的铝硅合金高效除铁精炼方法，其特征在于，步骤(2)中，所述al-mn中间合金中锰的含量为9％-11％。
4.根据权利要求2所述的铝硅合金高效除铁精炼方法，其特征在于，步骤(4)中采用陶瓷过滤网滤去富bi熔体中颗粒物。
5.根据权利要求2所述的铝硅合金高效除铁精炼方法，其特征在于，步骤(5)中，在浇注时，采用陶瓷过滤网滤去铝硅熔体底部沉淀。
6.根据权利要求2所述的铝硅合金高效除铁精炼方法，其特征在于，步骤(4)所得高纯度bi可重新使用。