鉛鋅礦石的生產(chǎn)方法

時(shí)間：2014-05-09 14:22:18

作者：世邦機(jī)器

生產(chǎn)方法

鉛鋅鑄造合金和變形合金都有很大的使用價(jià)值。但因Li的活性大，易氧化形成夾雜物；以及合金流動(dòng)性差，熱（冷）裂傾向大等原因。除了若干中強(qiáng)合金的砂型鑄造和溶模鑄造正在開(kāi)發(fā)外，其他鑄件鑄造合金研究不多。各國(guó)主要力量集中于A(yíng)l-Li系變形合金的開(kāi)發(fā)，主要單位和國(guó)家有：美國(guó)的Alcoa、英國(guó)的Alcan、法國(guó)的Pechiney三大公司和前蘇聯(lián)。研究和生產(chǎn)集中于有很好強(qiáng)度和韌、塑性能AI-Li-Cu的和Al-Li-Cu-Mg兩大合金系。

錛錠冶金法（Ingot Metallurgy，IM法）

基本上沿用傳統(tǒng)鋁合金生產(chǎn)工藝，成本低，獲得的錠坯尺寸大，是Al-Li合金的主要生產(chǎn)方法。

鋰的活性大，在大氣氣氛下熔煉需要采用氟化鹽和氯化鹽用覆蓋劑，配合選用耐蝕的爐襯材料。鉛鋅礦石破碎機(jī)主要用于鉛鋅礦石的破碎，因?yàn)榈V石比較堅(jiān)硬，所以破碎對(duì)于礦石來(lái)說(shuō)就是必不可少的了。現(xiàn)代新Al-Li合金熔煉爐大多采用密閉式，在惰性氣體（Ar或He）保護(hù)下，應(yīng)快速感應(yīng)加熱熔煉。投資大，但從根本上提高了鑄錠質(zhì)量。

為減少低熔點(diǎn)堿金屬雜質(zhì)（Na、K、Rstrong、Ca），采用高純鋰金屬作原料，在熔煉時(shí)經(jīng)預(yù)熱后壓入合金溶液。新開(kāi)發(fā)的用熔融鹽（LiC1+KC1）直接電解制取的A1-Li母合金（Li=15wt%～20wt%，NA<5×10-6）替代高純鋰加入，比較經(jīng)濟(jì)。母合金的技術(shù)關(guān)鍵在于提高鋰含量和降低雜質(zhì)。

A1-Li合金導(dǎo)熱性差，熱（冷）裂傾向大，要嚴(yán)格控制錠坯鑄造工藝。一種與真空感應(yīng)熔煉過(guò)程（VIDP）相結(jié)合的、在密閉保護(hù)氣氛下的多錠模鑄坯系統(tǒng)正在用于鑄造A1-Li合金的非連續(xù)錠。同樣可以采用半連續(xù)和連續(xù)鑄造技術(shù)生產(chǎn)大型Al-Li合金錠坯。Alcoa公司用容量28t的熔煉爐，鑄得單重的連鑄坯，能提供直徑450mm圓錠和450mm×1300mm扁錠。

Al-Li合金連續(xù)鑄造時(shí)，液態(tài)金屬與水接觸容易發(fā)生爆炸，其爆炸能量與合金的含鋰量成指數(shù)關(guān)系上升。鉛鋅礦石粉碎機(jī)，粉碎機(jī)和破碎機(jī)是差不多的，只不過(guò)一個(gè)用于粉碎一個(gè)用于破碎，前者的顆粒較細(xì)，后者的顆粒較大。Alcoa的John發(fā)明用乙烯乙二醇作為鑄錠冷卻劑，可防止爆炸危險(xiǎn)。乙烯乙二醇有很強(qiáng)的淬火能力，蒸氣毒性小，可通過(guò)回收系統(tǒng)循環(huán)使用。

A1-Li合金的廢料回收比較困難，但它對(duì)降低合金成本有直接影響。大塊廢料可通過(guò)分離t將Al、Li金屬返回使用；也可將它做成較低品位的合金使用。西歐研制成一種“氣鎖”爐，能處理廢料而不影響合金質(zhì)量。

A1-Li合金可以采用常規(guī)設(shè)備和工藝進(jìn)行壓力加工、熱處理、機(jī)加工、化學(xué)銑蝕、表面涂層和陽(yáng)極氧化處理等。但在熱處理時(shí)，A1-Li合金表面會(huì)出現(xiàn)“失鋰”現(xiàn)象，形成多孔表面、相析出不勻和PFZ增寬。這使合金的表面硬度、力學(xué)性能和電阻下降，出現(xiàn)局部再結(jié)晶，給薄壁部件造成質(zhì)量事故。通過(guò)控制熱處理氣氛，部件表面處理，或往合金中添加稀土元素等措施能防止表面失鋰。