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1、 本科毕业设计（论文）题目 氯化锰去除铝合金中铁元素的工艺试验 学 院 化学与材料工程学院 年 级 12 专 业 金属材料 班 级 金属材料122学 号 学生姓名 校内导师 职 称 论文提交日期 2016-05-01 常熟理工学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明： 所呈交的本科毕业设计(论文)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名： 日期：常熟理工学院本科毕业设计(论文)使
2、用授权说明本人完全了解常熟理工学院有关收集、保留和使用毕业设计(论文)的规定，即：本科生在校期间进行毕业设计(论文)工作的知识产权单位属常熟理工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业设计(论文)被查阅和借阅；学校可以将毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文），并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。保密的毕业设计(论文)在解密后遵守此规定。本人签名： 日期：导师签名： 日期： 常熟理工学院毕业设计（论文）氯化锰去除铝合金中铁元素的工艺试验摘要铁元素对合金的影响非常大，杂质铁在铝合金的
3、组织中，往往会形成一些硬度较高的针状和片状组织，这会大大降低铝合金材料的一些力学性能，比如韧性、硬度。本课题主旨在于利用氯化锰去除铝合金中铁元素，提高铝合金性能。通过研究在不同熔炼温度、不同熔剂加入量、不同反应时间下以氯化锰作为熔剂对铝合金的影响，确定最为合适的除铁条件，并根据实验结果设计出最佳的氯化锰去除铝合金中铁元素的工艺。关键字： 除铁 氯化锰 废铝再生 反应沉淀The Study of Using the Flux Composited by the MnCl2 to Reduce the Content of Iron in Aluminum AlloyAbstractIron al
4、loy impact is very big, the impurities of iron in aluminum alloy in the organization, tend to form some needle and lamellar structure with higher hardness, this will greatly reduce some of the mechanics performance of the aluminum alloy material, such as toughness and hardness. Will, on the other ha
5、nd, iron and other elements, especially silicon in the aluminum alloy reaction, the formation of compounds against aluminum melt flow, this is obviously not conducive to aluminum alloy casting. This topic mainly using manganese chloride removal of aluminum alloy iron, aluminum alloy performance. Thr
6、ough research on different melting temperature and under different flux addition amount, reaction time on manganese chloride as flux for aluminium alloy, the influence of determine the most suitable conditions of iron removal, and design according to the results of the experiment, the best manganese
7、 chloride removal of aluminum alloy.Key words: in addition to iron; Manganese chloride; Aluminium scrap regeneration;Reaction precipitation目 录1.绪论11.1 废铝再生的意义11.2废铝再生的技术现状11.2.1材料回收技术11.2.2 预处理技术21.2.3 熔炼技术31.2.4产品类型41.3 废铝再生的技术瓶颈51.4除Fe的方法和进展61.4.1 重力沉降法61.4.2 离心去除法71.4.3 电磁分离法71.4.4 过滤法71.4.5 熔剂法8
8、1.5 本课题的内容及意义82 实验内容及方法92.1原理分析92.2 实验工艺流程及各部分要求92.2.1 原料准备102.2.2 熔炼112.2.3 除铁112.2.4 浇铸112.2.5 检验112.3 实验用料、设备及使用要求122.3.1 实验用原料122.3.2 仪器设备122.3.3 使用要求132.4 欲达到目标133.结果与讨论143.1 加入量的影响143.2 保温时间的影响183.3 保温温度的影响203.4 最佳工艺及检测结果显示224.结论245.致谢256.参考文献26III1.绪论1.1 废铝再生的意义在现代社会使用的材料中，铝占据着金属材料的第二，仅次于钢铁的使
9、用量。与铁相比较，铝的密度要小，纯铝为2.7g/cm3，故在同等体积下，铝要比铁轻二倍。而铝的导热性和导电性排在金、银、铜之后，居于第四，另外铝的塑性和抗氧化性都比较好1 。铝合金可以说广泛的应用于交通、建筑、电子制造、机械制造等军用和民用行业中，在我国乃至全世界每年都有大量的铝被冶炼开发，是经济发展的支柱产业之一。铝和许多其他的资源一样属于不可再生资源，虽然说铝的蕴藏量非常大，但是按目前的生产状况，很难持续的发展，并且铝金属冶炼采用的是电解法，这也意味着需要消耗大量的电能2，同时由于技术限制，电解铝对环境的影响非常大，这也是目前来说限制着铝业发展的原因之一。另一方面，每年有大量的铝资源被浪费
10、，既浪费资源又污染环境，因此如何有效的解决废铝资源再生成为现代铝业发展的关键之一，尤其是近年来资源再生利用这一课题在世界范围内越来越得到各界人士的关注。铝暴露在空气中，其表面会形成一层致密的氧化膜，这对铝的性能起着重要的保护作用，这使得铝的再利用率较高，而且废铝的来源非常广泛，小至电子元件大至大型机械都可以回收利用。与原铝电解相比，废铝再生更加节约能源，更为经济、环保，也就更加符合当下发展的主题，因此这项技术在未来势必成为铝合金生产的主流之一。1.2废铝再生的技术现状1.2.1 材料回收技术就目前来说，全球废铝再生发展很不均衡，在一些西方的发达国家中，无论是在废铝的回收体系还是说在废铝合金的回
11、收技术上都较为成熟，像日本的再生铝可以占到铝业生产的95%，德国可以达到54%，而美国也可以达到52%，但是我国在这方面才刚刚起步，并没有完善的产业体系，企业也以中小型企业为主，在设备和工艺上较为落后，这也加大了铝资源浪费问题，整体上利用率偏低，并且企业对于原料的管理方式也不妥，在一定程度上也造成了许多不必要的浪费。1.2.2 预处理技术（1）分离轻质量杂质技术：包含应用较为广泛的两种方法，风选法分离废纸、废塑料和尘土和浮选法分离轻质杂质。前者是利用材料密度不同通入一定压力的风将密度低于铝的杂质吹走，主要目的是去除废纸、废塑料和尘土等杂质。特点是工艺简单，能够高效分离密度小的轻质夹杂物，但是对
12、于工作区域有着严格的要求，以避免环境污染和对人体的伤害。后者则是利用材料的密度差来分离不同材料，这种方法简单易行，在欧美国家应用非常广泛，根据浮选介质分为干式和湿式，干式浮选法采用干砂为介质，并通人高压空气以产生气泡和对流作用，而后将其流化，废料经烘干、脱油后进入流化床分离。湿式浮选采用水或水溶体为介质，利用螺旋式推进器，将废塑料、橡胶、木头等密度低于水的杂质分离，之后推出废铝料，将污水排人沉淀池，以便重复利用。（2）分离涂层及有机非金属杂质技术：对于废旧易拉罐、牙膏皮、铝导线等表面有保护层和装潢油漆或者塑料表皮的废铝原料，应该先将这些杂质分离。（3）流化床法：由加拿大铝业公司（Alcan）开
13、发的用于除漆的方法。其作用原理为：将流化床中的介质加热到一定温度(介于有机物完全分解温度450与废铝熔点之间)，细小的流化粒子在上升气流作用下悬浮，类似于沸腾液体，当把废杂铝加入流化床中后，其表面上的有机涂层与介质及流化气体接触，并在加热温度下开始分解。由于废料处于运动状态，热交换速度比常规除漆装置内的快5lO倍，再加上温度均匀，即使是很薄的铝箔都不会熔化，铝的氧化少，因而此法具有效率高、氧化少、回收率高等特点。（4）磁选法磁选法主要用于分离铁及磁性材料，其工艺简单，设备投资少，分离效果显著。可分为永磁和电磁两种。（5）涡流法：利用物质的电导率和密度不同，在同一磁场所受洛伦兹力不同，在该力作用
14、下做平抛运动抛出的距离也不同，最终实现物质分选3。（6）分选与拆解技术：顾名思义，分选就是分出一些如塑料、橡胶等非铝物质，而拆解就是去除与铝连接的一些有色金属件比如钢铁。这是因为铝类制品在被消费和使用后进入废弃场所，本身就会染上一些污染物，另外废铝的来源太过于广泛，种类繁多，在回收的过程中自然而然的会带上各种非铝夹杂物，这些夹杂物在对废铝进行熔炼过程中也会发生物理化学反应，这对环境也是有一定影响的。就目前来说，国外一些发达的国家已经建立了完整的废铝回收系统，这使得废铝能够按照其品质的不同进行回收存储，同时还建立了专业的废铝处理站，利用机械化来分选和拆解废铝，这大大减少了工作量提高了废铝回收效率。但是，我国在废铝回收市场这方面基本处于无序状态，并没有像国外那样的完整的废铝回收系统，与世界先进水平的差距较大。（7）细分与提纯技术：提纯对于废铝再生来说是一个重要的环节，这项技术是指将废铝按铝含量的高低分成几个等级，便于进行有差别的分类回收，这能使废铝得到最大程度的利用。细分方法主要是按其成分分为几大类，比如铝硅合金、铝镁合金等，这样可以减轻废铝熔炼过程中的工作量，同时还能综合利用废铝中的有效合金成分4。1.2.3 熔炼技术（1）低温熔炼工艺低温熔炼工艺就是在铝合金液相线温度以上30-100摄氏度的范围内进行熔炼的工艺方法。这种工艺在熔炼初中期
