废铝合金真空蒸馏脱锌的研究
首先分析了用真空蒸馏的方法脱除废铝合金中金属Zn的可行性。对二种含Zn质量分数为10%,12.25%的废铝合金进行了真空蒸馏脱除锌的实验。最终的实验结果与理论分析是紧密一致的。本文利用真空蒸馏法脱除含锌废铝中的金属Zn,解决了废铝脱锌难的问题,且对环境友好,不会造成二次污染。
Al-Zn合金是第一批发展起来的合金[1] , 特别是近几年, 随着生产和消费的迅速增长[2] , 使其在很多领域中都得到了广泛的应用[3] 。Al-Zn合金的性能问题也得到了学者和专家们的广泛关注和研究[4-6] , 但同时也产生了大量的Al-Zn 合金废料。如何在废铝合金再生的过程中脱除锌是当前亟待解决的难题。
作者所在实验室的科研团队对多种金属及矿物进行了大量的真空蒸馏提纯、冶炼、除杂等各方面的研究[7-13] 。本文在理论分析的基础上采用真空蒸馏的方法脱除废铝合金中的金属Zn, 研究了蒸馏温度、蒸馏时间等因素对锌脱除效果的影响, 且取得了较好的脱除效果。实验采用自配的Al-Zn 二元合金及废铝进行蒸馏效果的比较和分析, 希望进一步认识和掌握影响真空蒸馏除锌的因素, 为今后铝再生及循环利用提供脱除锌的可行性数据。
原料
本试验对a、b 两种物料进行研究: a 为用纯铝和纯锌按质量比9B1 配制而成, 所用废铝b 是由国内某铝业公司提供, 其主要成分( 质量比) 如表1 所示。
采用真空蒸馏方法处理废铝, 主要目的是脱除其中的金属Zn。首先应从理论上来探讨金属Zn 和主体金属Al 分离的可能性及分离程度。
表1 废铝的化学成分
通过上述实验, 可以得到以下结论:
(1) 含Zn 10% 的锌铝二元合金, 当蒸馏温度高于823 K 时, Zn 的挥发率高, 残料中含Zn 低; 而含Zn 12125% 的废铝, 当温度高于1023 K时, 才能得到较好的实验效果。主要是因为杂质金属Mg 与金属Zn 在一定温度下形成了固溶体, 从而阻碍了金属Zn 的挥发。
(2) 当保温时间大于40 min 时, a 中金属Zn 的挥发率趋于恒定, 而物料b 随保温时间的增加, Zn的挥发率仅上下波动, 变化范围较小。随保温时间的增加, 残料中Zn 的含量变化范围较小, 但物料b的残留量较a 高。所以, 在现有条件下最终选定实验温度为40min, 以达到高挥发率和低残留率。
(3) 当料层厚度在6~ 8 mm 范围内时, Zn 的挥发率较高、残留率较低。
总之, 通过纯锌铝合金及废铝合金的真空蒸馏实验可以证明, 金属Zn 易于挥发与Al, Si 等物质较为彻底分离。但由于与Mg 形成固溶体, 导致实验结果不如纯锌铝合金的理想, 且Zn 与Mg 在真空条件下的作用还需进一步研究。
参考文献：
[1]Mondolfo L F.Aluminium Alloys:Structure and Properties[M].Beijing:Butterworths Press,1988:340-351
[2]刘培英.再生铝生产与应用[M].北京:化学工业出版社,2007
[3]Wang Xiao-wua,Gao L-i rong,Hua-Ben.Resources Conserva-tion-The Alternative Scenarios for Chinese Aluminum Industry[J].Resources,Conservation and Recycling,2008,52,1216-1220
[4]张国英,张辉,方戈亮,等.A-l Zn-Mg-Cu系铝合金中不同区域电子结构及应力腐蚀机理分析[J].金属学报,2009,45(6):687-691
[5]刘贵立,李荣德.铸造锌铝合金稀土变质机理的电子理论研究[J].物理学报,2003,52(9):2264-2267
[6]王海滨,梁淑华,肖鹏,等.稀土对泡沫锌铝合金组织和阻尼性能的影响[J].中国有色金属学报,2007,17(10):1685-1689
[7]丁伟安,牛慧贤,戴永年.含银粗铋真空精炼[J].真空科学与技术学报,1998,18(2):155-160
[8]贾国斌,杨斌,刘大春,等.废旧铅锡合金真空蒸馏的研究[J].真空科学与技术学报,2006,26(1):30-32
[9]万雯,杨斌,刘大春,等.用真空蒸馏法提纯粗硒的研究[J].真空科学与技术学报,2006,26(3):26-28
[10]杨斌,戴永年.硬锌提锌和富集锗铟技术的研究与应用[J].真空科学与技术学报,1999,19:166-168
[11]李秋霞,杨斌,戴永年.真空下从铝土矿中直接提取铝的研究[J].真空科学与技术学报,2010,30(2):198-200
[12]朱富龙,袁海滨,杨斌,等.对中真空条件下铝蒸气相变形核及冷凝的研究[J].真空科学与技术学报,2011,31(2):163-168
[13]徐宝强,裴红彬,杨斌,等.真空碳热还原脱除红土镍矿中镁的研究[J].真空科学与技术学报,2011,31(3):341-347
[14]戴永年,杨斌.有色金属材料的真空冶金[M].北京:冶金工业出版社,2000:19-30
[15]韩龙,杨斌,杨部正,等.热镀锌渣真空蒸馏回收金属锌的研究[J].真空科学与技术学报,2009,29(5):101-104
[16]吴承建.金属材料科学[M].北京:冶金工业出版社,2009:178-181
