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铝灰渣的金属氧化及其形成机理对铝灰分离机的影响
作者:admin     时间:2017-04-12    点击:53790 次

铝灰渣的金属氧化及其形成机理对铝灰分离机的影响

由于白色铝渣的性质决定它是一种易变的原材料。形成的铝渣的数量和类型受回收工艺和原材料两方面的影响。两者都很重要,而且结果相互关联。

供给的材料在熔化的过程中是暴露的,这样的炉子环境将对铝渣形成有很大影响;不同类型的炉子会有不同的环境,会形成不同类型的铝渣;

氧化性气氛将会形成更多的铝氧化物;

高温通过增加运动加速氧化;
   直接的火焰冲击可引起局部的高温并伴随高速氧化;

高熔化率可能引起局部区域的高温。
    静止的金属熔池存在热层化和表面温度高,也就是说,铝渣被长时间留在炉内,铝渣中的金属将被氧化的可能性增大。加入铝的物理性质不同,在熔化过程中也可能造成不同的铝渣组成。重要的变量有镁含量、铝片的大小和厚度、有机物涂层。
    几种研究已经注意到熔化损失和废料的物理性质。熔化损失被定义为炉膛的金属损失。它通常是铝渣中的金属和金属氧化成的铝氧化物的混合物。研究的目的是为了测定金属损失的数量,了解金属为什么损失和怎样把损失降低到最小。了解这些损失对这个讨论是非常重要的,因为这些损失的金属变成了铝渣。随之发生的,对复查他们的结果有指导意义。
    Stewart和Me Cubbin研究片状料的厚度范围,镁含量和有机物涂层在一个22Kg的燃气炉中对熔化损失的影响。他们证明厚度减少对熔化损失有极大的影响(见图1)。厚度在2mm以下,熔化损失以指数倍增加。这种上升可归于几种因素。当铝片开始加热熔化时,形成紧密粘附的氧化膜。当氧化膜内的铝熔化时,由于重力的原因它将会流走,较大的铝滴可以流出,而较薄的片中的铝滴由于表面张力的平衡力量而不能流出。根据第一定律测量其物理性质,Van Linden和Vild经过计算并用机器制造出重力和表面张力相等情况下的铝片厚度,在Stewart和Me Cubbin的实验数据的基础上,他们发现关键厚度是tcrit=1.5mm。在这个厚度以下的范围,单独的重力作用不能将铝从氧化膜中释放出去。

Stewart和McCubbin也发现了镁含量在铝熔化损失中的作用,对于厚片(>l5mm)镁含量增加在铝熔化损失中作用很小。然而,对于薄片(0.5mm)将镁含量由0增加到2.5%,熔化损失翻了一倍。这是因为含镁铝合金氧化膜比纯铝的氧化膜更厚而造成的。
    最后,Stewart和MeCubbin分析了在熔化损失中油漆和涂层的作用,在任何情况下,有涂层的地方熔化损失就会增加。把废料浸没在金属熔池中熔化将导致熔化损失最大。因为浸没的废料释放出易挥发的化合物而使熔化金属表面形成铝渣。在另一熔化实验中,涂层也不通过改善氧化膜的厚度有效地阻止它们的结合。

最近,Rossel提供了熔化损失中类似的研究结果,他的实验在一个燃气床炉内进行,装废料200Kg,他检查了四种变化:废料的几何条件、金属温度、熔化时间、成分(Mg和Zn)。
    他发现了废料厚度,Mg含量和熔化损失之间相似的相互关系。他还发现在与不含Mn的合金的比较,Mn的存在只有很少或没有影响。Rossel也证明了温度越高和熔化暴露时间越长,熔化损失也就越大。温度对较小块废片影响非常重要,如图2所示的工业纯铝。温度对含镁铝合金的影响是非常鲜明的。