一种表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器的制备及使用方法

摘要

一种AlF

说明书

技术领域

本发明涉及是一种净化铝熔液的方法，特别是去除铝熔体中碱和碱土金属元素的方法， 属于铸造领域。

背景技术

金属铝是除钢铁之外的第二大金属材料，在国民经济及航空国防等领域有着广泛的应用， 在建筑业上，由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观而受到很大应用；在航空及 国防军工部门也大量使用铝合金材料；在电力输送上则常用高强度钢线补强的铝缆；集装箱 运输、日常用品、家用电器、机械设备等都需要大量的铝。

随着经济科技的发展，对铝的质量也提出了更高的要求，洁净度是影响铝产品质量的重 要因素。洁净度主要指铝中夹杂物和有害元素的含量水平，其中有害元素中的钠、锂、镁和 和钙等碱和碱土金属最难去除，而这些金属元素会造成铝产品严重的缺陷。如钠和锂在热轧 的过程中会在晶界处形成地熔点的相造成边部裂纹的产生，钠还会造成产品表面鼓胀的缺陷， 锂还会造成在铝箔产品上出现黑斑，所以对于大多数铝产品钠和锂的含量都必须控制在 10ppm以下。

很多办法被用来去去除铝熔液中的碱和碱土金属，目前最常用的办法就是向铝熔液中喷 射精炼熔剂与铝熔液中的杂质元素反应生产夹杂物被去除，这种办法产生了新的夹杂物，过 量的精炼熔剂也会留在铝溶液中，这种办法还必须要求非常好的动力学条件。采用活性过滤 器是一种新的去除铝熔液中的碱和碱土金属的办法，AlF₃一种常用的表面的活性材料。目前 制作AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器的办法是将氧化铝泡沫陶瓷过滤器浸入AlF₃浆体 中一段时间，然后加热烧结使AlF₃与氧化铝泡沫陶瓷过滤器紧密结合起来。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种运用采用活性过滤器去除铝熔液中的碱和碱土金属的方 法，不提前制备AlF₃，而是通过化学反应直接在氧化铝泡沫陶瓷过滤器表面形成AlF₃。

一种表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器的制备方法如下：将制作好的三氧化铝陶瓷过滤器 (气孔率80%-90%)放入碳管炉中，在炉管底部持续通入HF气体，从炉管上端排除的HF 气体通入到NaOH溶液进行处理。炉内加热温度到650℃-750℃，保温15min-30min后从碳 管炉中取出进行冷却和干燥，得到AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器。

AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器制作的原理是陶瓷泡沫过滤器表面Al₂O₃在700℃左 右与HF气体反应在陶瓷泡沫过滤器表面形成一层AlF₃层，反应方程式如下：

Al₂O_3(s)+6HF=2AlF_3(s)+3H₂O_(g)        (1)

在铝熔液浇铸的过程中使用AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器。选择过滤器的厚度和 控制铝熔液的浇铸速度，保证铝熔液流过AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器的时间超过 30s，结果铝熔液中[Na]、[Li]、[Mg]、[Ca]等元素的去除率都在95.00%以上.

AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器之所以能够去除铝熔液中[Na]、[Li]、[Mg]、[Ca]的 碱和碱土金属是因为这些元素能和AlF₃进行反应，反应的方程式如下：

3[Na]+AlF₃=3NaF+[Al]         (2)

3[Li]+AlF3=3LiF+[Al]         (3)

[Ca]+2/3AlF3=CaF2+2/3[Al]    (4)

[Mg]+2/3AlF3=MgF2+2/3[Al]    (5)

AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器不但能够除去铝熔液中的碱和碱土金属同时还可以 去除夹杂物。但是AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器有一定的使用寿命，一般连续使用时 间不能超过5个小时。

本发明提供的制作AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器的方法，不需要提前制备AlF₃， 而是通过化学反应直接在氧化铝泡沫陶瓷过滤器表面形成AlF₃，这种方法简单容易操作，而 且成本较低。

具体实施方式

实施例1．将边长为120mm厚度为60mm的三氧化铝陶瓷过滤器放入碳管炉中，在炉管 底部持续通入HF气体，炉内加热温度到700℃，保温20min后从碳管炉中取出进行冷却和干 燥。然后制作好的AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器安装在中间罐的出口处,铝锭连铸的拉 速为100mm/min.分别取中间罐和铝锭试样分析铝中的[Na]、[Li]、[Mg]和[Ca]的含量,[Na]、 [Li]、[Mg]和[Ca]的去除率分别为98%、97%、95%和99%。

实施例2．将直径为120mm厚度为80mm的三氧化铝陶瓷放入碳管炉中，在炉管底部持 续通入HF气体，炉内加热温度到700℃，保温30min后从碳管炉中取出进行冷却和干燥。然 后制作好的AlF₃表面活性氧化铝泡沫陶瓷过滤器安装在中间罐的出口处,铝锭连铸的拉速为 150mm/min.分别取中间罐和铝锭试样分析铝中的[Na]、[Li]、[Mg]和[Ca]的含量,[Na]、[Li]、 [Mg]和[Ca]的去除率分别为99%、96%、95%和98%。