Phối liệu 1, (%) Phối liệu 2, (%)
Nhụm tỏi chế 65 70
Nhụm nguyờn chất 30 26
Si lic nguyờn chất 5 4
- Cho nhụm nguyờn chất vào hợp kim nhụm tỏi chế, nấu chảy, nõng nhiệt cao đến 850oC.
- Cho dần làm 3 đợt si lic đó sấy núng đỏ 850oC vào hợp kim nhụm lỏng và khuấy đảo kỹđể si lic tan hết vào nhụm lỏng.
- Cho trợ dung mới, thực hiện khử khớ, tinh luyện - Lấy mẫu phõn tớch thành phần
Một số hỡnh ảnh nấu luyện tận thu phế liệu mạt ba via nhụm từ đỳc ỏp lực cao được thể hiện trờn hỡnh 3.3. dưới đõy
Bổ sung trợ dung mới Khuấy đảo trợ dung
Xỉ trờn bề mặt kim loại lỏng Bề mặt kim loại lỏng
Rút nhụm vào lanh gụ Lanh gụ nhụm tận thu
Hỡnh 3.3. Nấu luyện tận thu phế liệu mạt ba via nhụm
3.2.4. Cỏc yếu tố ảnh hưởng hiệu suất tận thu hợp kim ADC12
Khi tỏi sinh, nhụm cú thể bị mất mỏt ở hai dạng: chủ yếu là mất mỏt húa học (do tỏc dụng với ụ xy, hơi nước, khớ CO2, CO, muối trợ dung…) và mất mỏt cơ học (theo xỉ, bỏm vào cỏc vật lẫn lỳc vớt ra khỏi nhụm lỏng). Qua quỏ trỡnh thớ nghiệm và qua trải nghiệm thực tế tận thu phế liệu nhụm phỏt sinh trong đỳc ỏp lực cao, chỳng tụi đó rỳt ra một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi khi tỏi sinh phế liệu nhụm.
1. Nấu luyện nhanh, nhiệt độ cao: Tốc độ và mức độ ụxy húa phế liệu nhụm phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian nấu luyện, kớch thước và tỡnh trạng bề mặt phế liệu, vào thành phần hợp kim và độ lẫn tạp. Mức độ ụ xy húa nhụm tăng tỷ lệ thuận với nhiệt độ và thời gian. Vỡ vậy chế độ nấu luyện chỉđược coi là hợp lý, nếu đảm bảo được nguyờn tắc nấu chảy núng và nhanh, nghĩa là chỉ chất liệu khi nhiệt độ trong lũ đó đạt 800 – 8500C và giữ nhiệt độ này trong quỏ trỡnh nấu chảy. Nấu phế liệu ở nhiệt độ thấp thỡ cả hiệu suất thu hồi và năng suất lũ đều thấp, vỡ nhụm bị ụ xy húa mạnh nhất chớnh là lỳc sắp núng chảy, ở nhiệt độ cao và cú bề mặt phỏt triển. Ở nhiệt độ 800-8500C cú thể nhanh chúng tạo được nồi kim loại lỏng, bề mặt phản ứng giảm đi nhanh, quỏ trỡnh nấu chảy phần liệu rắn cũn lại thuận lợi hơn và khi đú trợ dung che phủ phỏt huy được tỏc dụng bảo vệ.
2. Che phủ tốt để trỏnh ụ xy húa: Nhụm lỏng, nếu khụng được che phủ sẽ dễ bị ụ xy húa. Chỉ vừa hớt gạt màng xỉ, trờn bề mặt sỏng bạc lại tạo ra lớp ụ xyt mới che phủ. Nhụm ụ xyt (Al2O3) hơi nặng hơn so với nhụm lỏng, nhưng nhờ cú sức căng bề mặt, nờn vẫn được giữ lại ở lớp bề mặt. Tuy nhiờn, khi lớp màng ụ xyt dày lờn, nặng hơn, thỡ lớp dưới cú thể chỡm vào nhụm lỏng và được nhụm
thấm ướt. Một số mảng nhụm ụ xyt cú thể tỏch khỏi màng nhụm ụ xyt, tựy theo kớch thước hạt và tỡnh trạng bề mặt, nhụm ụ xyt cú thể lẫn trong nhụm lỏng ở trạng thỏi lơ lửng, hoặc lắng xuống đỏy nồi (làm giảm dung lượng lũ).
Cỏc hạt nhụm ụ xyt lơ lửng làm giảm cơ tớnh và tớnh cụng nghệ của hợp kim nhụm. Nhụm ụ xyt lẫn làm giảm độ bền và tăng độ hũa tan khớ trong hợp kim. Bản thõn cỏc hạt Al2O3 rất cứng (đỏ mài) cú thể làm mũn nhanh cỏc dụng cụ cắt. Với hàm lượng lớn nhụm ụ xyt lẫn cú thể tạo thành màng lưới làm giảm độ chảy loóng của hợp kim và giảm khả năng điền đầy khuụn khi đỳc rút.
3. Sử dụng trợ dung hợp lý: Để tăng hiệu suất thu hồi, cần phỏt huy vai trũ của trợ dung, nhằm giảm bớt ụ xy húa và tạo điều kiện tụ lại, lắng tốt cho cỏc giọt kim loại cú lớp vỏ Al2O3 bao bọc. Chỉ khuấy cơ học khụng đủ để cỏc giọt nhụm tỏch ra khỏi lớp vỏ ụ xyt khỏ bền vững, mà cần phải xử lý bằng húa chất. Do đú cần dựng trợ dung cú tớnh hũa tan ụ xyt nhụm như cryolit (AlF3.3NaF) để phỏ hủy lớp vỏ này như đó phõn tớch, giới thiệu ở phần 3.1.2. Chuẩn bị trợ dung nấu luyện. Thờm vào đú cần phối trộn cỏc loại muối theo tỉ lệ phự hợp để tạo thành muối đa nguyờn cú nhiệt độ núng chảy cần thiết.
Ngay đối với cụ phoi tiện nhụm sạch ở điều kiện thớ nghiệm tốt nhất, hiệu suất thu hồi chỉ đạt 55,4% (khụng khuấy trộn) hoặc 69% (khuấy trộn tốt), cũn khi dựng trợ dung cú thể nõng lờn tới 89%.
Lượng trợ dung cho vào càng lớn thỡ hiệu suất thu hồi càng cao và chất lượng nhụm tỏi sinh càng tốt (tạp chất phi kim loại càng ớt). Cựng một loại phoi, khi cho 5% trợ dung thỡ hiệu suất thu hồi là 86,7%, cho 10% thỡ hiệu suất thu hồi là 92,5%. Tuy nhiờn, tựy từng trường hợp cụ thể cần chọn một lượng trợ dung hợp lý cả về mặt kinh tế - kỹ thuật và điều kiện lao động, vỡ tăng tỷ lệ trợ dung thỏi quỏ sẽ làm giảm năng suất lũ và tăng lượng khớ thải ảnh hưởng khụng tốt đến mụi trường.
4. Chuẩn bị liệu đạt yờu cầu: Thực tế đó cho thấy kớch thước và tỡnh trạng bề mặt phế liệu ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất thu hồi. Với bề mặt sỏng, sạch, phế liệu nhụm cỏn bị ụ xy húa chậm hơn so với phế liệu dạng đỳc. Nếu lớp bề mặt bị ụ xy húa nhiều, dự cú làm sạch trước khi nấu nhụm vẫn bị ụ xy húa nhanh hơn so với bề mặt sạch ớt bị ụ xy húa. Chớnh vỡ vậy, hiệu suất thu hồi, khi tỏi sinh phoi, xỉ chứa nhụm là thấp nhất.
Trong cỏc loại vật lẫn, cần lưu ý tới sắt thộp. Khi nấu chảy sắt bị ụ xy húa, rồi tiếp xỳc với nhụm lỏng, và xảy ra phản ứng hoàn nguyờn:
2Al + 3FeO = Al2O3 + 3Fe,
tạo ra ụ xyt sắt lẫn vào nhụm lỏng. Đú là chưa kể một lượng nhụm bỏm vào vật lẫn bằng kim loại đen sẽ bị mất mỏt khi vớt chỳng ra khỏi lũ.
Hiệu suất thu hồi cao chỉ đạt được nếu trước khi nấu luyện, phế liệu đó được xử lý sơ bộ chu đỏo nhằm giảm tới mức thấp nhất độ lẫn tạp chất và bề mặt tiếp xỳc tới mức cho phộp. Cỏc nguyờn cụng khử nhờn, sấy khụ, loại đất đỏ lẫn, sắt thộp… tuy đũi hỏi nhiều nhõn cụng, làm tăng giỏ thành phế liệu trước khi tỏi sinh, nhưng lại rất cú lợi, vỡ lượng kim loại nhận được thờm, do đỡ hao chỏy và chất lượng hợp kim tỏi sinh tốt lờn, thừa để bự đắp những hao phớ trong khõu chuẩn bị liệu. Đối với phế liệu chứa nhụm, thà chịu chi phớ nhiều cho khõu chuẩn bị liệu, cũn hơn là để bị hao tổn lớn và chỉ thu được hợp kim tỏi sinh chất lượng thấp, vỡ phần nhụm đó bị ụ xy húa đi vào xỉ thải bỏ và mất hẳn. Mặt khỏc, quỏ trỡnh tinh luyện khử khớ, cỏc tạp chất phi kim loại và sắt thực hiện rất khú khăn trong nhụm lỏng, đũi hỏi và cụng nghệ và thiết bị khỏ phức tạp.
Ngay với loại phoi nhụm mới, hiệu suất thu hồi phụ thuộc rừ rệt vào độ ẩm:
Hàm lượng ẩm trong phoi, % 0 5,0 7,5 10 Hiệu suất thu hồi, % 98,0 97 96 95
Tỷ lệ thu hồi nhụm trong màng xỉ chứa 50% nhụm chỉ đạt 50%, cũn nếu qua dập, sàng để đưa hàm lượng nhụm lờn tới 70%, thỡ hiệu suất thu hồi đạt tới 80%. Bằng biện phỏp đúng bỏnh cỏc rẻo thừa loại tấm cú thể nõng hiệu suất thu hồi lờn thờm 5 – 7% và làm tăng hiệu suất nấu luyện của thiết bị. [8]
5. Thao tỏc cụng nghệđỳng: Khỏc với nấu luyện nhụm thụng thường, thao tỏc cụng nghệ tận thu phế liệu nhụm phức tạp và khú khăn hơn nhiều. Phế liệu mỏng, vụn bẩn dễ bị ụ xy húa và chứa nhiều ụ xyt nhụm cựng tạp chất đũi hỏi phải nạp liệu riờng từng loại, làm nhiều lần với từng khối lượng khỏc nhau. Việc cho và xử lý chất trợ dung yờu cầu tuõn thủ chớnh xỏc thời điểm cũng như thao tỏc chuẩn mực. Tất cả mọi việc từ cấp liệu, đỏnh xỉ, khuấy đảo phỏ màng ụ xy, khử khớ, vớt xỉ... đều phải thực hiện nhiều lần trong điều kiện khúi bụi, khớ núng lan tỏa. Hiệu suất thu hồi nhụm vỡ thế phụ thuộc rất nhiều vào thao tỏc của người
thợ. Chỉ sơ xuất bất cẩn là nhụm sút lại trong xỉ, bị vớt ra ngoài. Hoặc bị lớp màng ụ xyt bao bọc khụng thoỏt chảy vào nồi nhụm được.
Trong quỏ trỡnh thử nghiệm nấu luyện tận thu hợp kim ADC12, chỳng tụi đó điều chỉnh cỏc thụng số vật liệu, trợ dung, cụng nghệ và thu được kết quả rất khả quan như bảng 3.5. dưới đõy.