鋁是元素周期表中位于Ⅲ A族元素，是僅次于K、Ca、Na、Mg的一種活潑金屬，在高溫條件下能與空氣中氧氣、氮氣、水蒸氣、二氧化碳等相互作用[2]。

 

　　鋁熔鑄即是將液鋁通過配料、攪拌、靜置、精煉、扒渣等過程變成鋁錠、棒材或其他形狀的成品、半成品。鋁及鋁合金在熔鑄過程中會因氧化、精煉、扒渣等原因出現(xiàn)不同程度的損耗。

 

　　所謂鋁鑄損就是鋁及鋁合金在熔煉過程中由于氧化、揮發(fā)以及與爐墻、精煉劑相互作用造成的不可回收的金屬損失和鋁渣所含金屬的總稱[1]。

 

　　鑄損的一般計算公式是：（原鋁量-成品量）÷原鋁量×100％，鑄損越高，成品量就越少，對于年產(chǎn)值在10萬噸的鋁企業(yè)，如果鑄損降低1個千分點，不需額外投入，就多產(chǎn)出100噸鋁產(chǎn)品（即減少燒損100噸鋁產(chǎn)品），這將是可觀的社會和經(jīng)濟效益，因而如何有效降低鑄損顯得十分重要。

 

　　2 剖析鑄損產(chǎn)生的原因

 

　　2.1 產(chǎn)生鑄損的主要外在表現(xiàn)形式可以分成兩部分：一是以純鋁灰形式，二是以大塊鋁及次品鋁、鋁渣形式

 

　　我在河南xx鋁業(yè)公司熔鑄車間進行過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其中不可回收純鋁灰占鑄損的比例約90%（氧化燒損造渣形成），其他因素約占10%，針對占有10%其他因素進行進一步數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，其主要是大塊鋁、次品鋁等二次回爐燒損和鋁灰中含鋁量（鋁灰鋁的主要原材料）造成，因此內(nèi)在造成鑄損產(chǎn)生的主要原因就是氧化燒損、次品鋁等二次燒損、鋁灰中含鋁量。

 

　　2.2 鋁的氧化燒損原理可以通過以下化學(xué)方程式進行進一步了解：

 

　　4Al+ 3O?＝2Al?O?

 

　　金屬氧化熱力學(xué)研究表明：金屬氧化趨勢、各合金元素氧化順序和氧化程度等都是由金屬與氧的親合力決定的，并與合金的成分、溫度和壓力等條件有關(guān)。金屬與氧親合力越大，其氧化程度趨勢越大，氧化程度越高；溫度越高，金屬與氧親合力越大，其氧化程度趨勢越大，氧化程度越高；氧化物分解壓越小，金屬與氧親合力越大，其氧化程度趨勢越大，氧化程度越高[1、3]。

 

　　在熔煉溫度范圍內(nèi)，鋁與氧的親合力很大，容易被氧化，氧化后其表面形成Al?O?膜，當高于500℃時為亞穩(wěn)定的r-Al?O?，這種亞穩(wěn)定的氧化膜向穩(wěn)定氧化膜轉(zhuǎn)變過程中，發(fā)生體積收縮并進一步發(fā)生氧化和龜裂。隨著鋁液溫度的升高和時間的延長，氧化膜成長越快，氧化量和厚度也顯著增加[1、3]。

 

　　2.3 影響鑄損的因素有：

 

　　1）液鋁溫度；2）鋁液與氧氣接觸力度；3）鋁渣中含鋁量；4）扒渣帶出的鋁液；5）次品鋁、大塊鋁的多少；6）其他造成的損耗

 

　　3 降低鑄損的途徑

 

　　3.1 控制好液鋁溫度

 

　　鋁的熔點為660℃ ，一般而言原鋁鑄造溫度控制在730℃左右、甚至更低，而鋁合金流動性較好相應(yīng)鑄造溫度比原鋁要低，約710℃-730℃，對于直接使用電解槽內(nèi)液鋁的單位，當高溫鋁液進入混合爐后，應(yīng)及時配入冷料，即向混合保持爐內(nèi)加入次品鋁、鋁渣等，也可以將部分中間合金（工業(yè)硅）提前加入爐內(nèi)，形成壓熔狀態(tài)，既增加其實收率又降低溫度。同時加入的冷料表面要清潔不能有油污等否則可能燃燒放熱促進燒損?？傊畬X液溫度有效地降低到相應(yīng)鑄造溫度，可降低溫度對鑄損的巨大影響。

 

　　3.2 降低鋁液與空氣接觸力度，液鋁與氧氣接觸的力度越大，氧化燒損越嚴重，鑄損越大

 

　　1）減少液鋁與氧氣接觸時間：① 在滿足生產(chǎn)需要條件下，盡可能快的將爐內(nèi)液鋁變成成品，最好當班配料當班生產(chǎn)，不要使液鋁在爐內(nèi)停留時間過長；② 合理安置熔鑄設(shè)備，盡可能縮短流槽長度，以減少液鋁在空氣中暴露時間，同時可在流槽上部加蓋硅酸鋁保溫板，既有一定保溫作用又可減少流槽內(nèi)氧氣含量。

 

　　總之，杜絕因各種原因?qū)е落X液長時間存于混合爐內(nèi)，以減少鋁液和氧氣接觸時間來降低鑄損。

 

　　2）控制液鋁攪拌方式：不管是人工用大耙攪拌還是機械攪拌都是在爐門敞開狀態(tài)下進行，不僅會帶來液面巨大波動、增加與氧氣接觸面積而且也增加了爐內(nèi)含氧量，勢必加速了上述化學(xué)反應(yīng)，燒損加大。電磁攪拌可以在封閉狀態(tài)下進行且液面波動很小，有效避免了相應(yīng)劣勢，同時還可以減少空氣中水分進入爐內(nèi)，降低了液鋁對氫元素的吸收概率。

 

　　3）控制液鋁精煉時吹泡高度：一般精煉方式是人工直接將精煉劑撒入爐內(nèi)，然后進行攪拌精煉，但是對于部分合金生產(chǎn)需要進行吹氮氣精煉（精煉時間較長，可達30分鐘左右），必然會有一定的吹泡高度且橫到邊、豎到頭，帶動液鋁的巨大波動，因此最好調(diào)節(jié)氮氣壓力，將吹泡高度控制在10-15mm。

 

　　3.3 正確選擇、使用精煉劑，使渣鋁充分分離

 

　　在鋁及鋁合金熔煉過程中，除自身夾雜物外、鋁極易與氧生成氧化鋁或次氧化鋁等，導(dǎo)致鋁液表面有一層浮渣，它與鋁熔體有一定的浸潤性，渣中混有相當數(shù)量的熔體，這樣就需要一種精煉劑來改變兩者的浸潤性、增加渣和鋁界面上的表面張力，使渣和鋁分離。

 

　　鋁及鋁合金用熔劑一般由堿金屬及堿土金屬的氯化物及氟化物組成，其主要成分是KCl、NaCl、NaF．CaF?、N