权利要求
1.一种高
铝锌合金生产专用造渣剂，所述高铝
锌合金含铝25-65 wt%，含硅1-2 wt%，含
稀土0.05-0.1 wt%，锌补足至100 wt%;
其特征在于，按质量百分比计，所述高铝锌合金生产专用造渣剂由以下成分组成：
氧化钙(CaO)30%-60%;
氯化铝(AlCl3)15%-30%;
碳酸钠(Na2CO3)10%-30%;
二氧化硅(SiO2)5%-10%;
助熔剂0.5-2%;
其中，所述助熔剂包括氟化钙(CaF2)和/或冰晶石粉(Na3AlF6)。
2.根据权利要求1所述的一种高铝锌合金生产专用造渣剂，其特征在于，所述氧化钙(CaO)与氯化铝(AlCl3)的质量比为2：1。
3.根据权利要求1所述的一种高铝锌合金生产专用造渣剂，其特征在于，所述助熔剂为氟化钙(CaF2)或冰晶石粉(Na3AlF6)中的至少一种。
4.根据权利要求1-3所述的一种高铝锌合金生产专用造渣剂，其特征在于，所述高铝锌合金生产专用造渣剂的粒径为150-500 μm，水分含量≤0.2%。
5.根据权利要求1-3所述的一种高铝锌合金生产专用造渣剂，其特征在于，所述高铝锌合金生产专用造渣剂的成渣温度为650-700℃。
6.一种高铝锌合金生产专用造渣剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量配比称取以下组分：氧化钙30%-60%、氯化铝15%-30%、碳酸钠10%-30%、二氧化硅5%-10%、氟化钙和/或冰晶石粉0.5%-2%;
(2)在80-120℃温度下搅拌30-45 min，制成干燥的混合物;
(3)持续搅拌至自然冷却，即得高铝锌合金生产专用造渣剂。
7.一种如权利要求1-4任一项所述高铝锌合金生产专用造渣剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)合金熔炼：按高铝锌合金的配比称取
铝锭、
锌锭、工业硅和稀土原料，加入10 t无芯感应电炉中，升温至金属完全熔化，并在熔化过程中加入硼砂(Na2B4O7·10H2O);
(2)造渣反应：将所述高铝锌合金生产专用造渣剂撒入完全熔化的合金液体表面，造渣剂加入量为合金液体质量的0.3%-0.5%，搅拌使造渣剂与合金液体充分接触，并在650-700℃下保温15-20 min，使造渣反应形成的渣体上浮;
(3)升温分离：将生物质升温剂均匀撒至熔渣表面并搅拌，使熔渣温度迅速提高至850-900℃，生成蓬松浮渣;
(4)扒渣：将蓬松的浮渣捞出，实现渣液分离。
8.根据权利要求7所述的一种高铝锌合金生产专用造渣剂的使用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硼砂的加入量为高铝锌合金总质量的0.4%-0.8%。
9.根据权利要求7所述的一种高铝锌合金生产专用造渣剂的使用方法，其特征在于，步骤(3)中，所述生物质升温剂为高筋面粉或小麦麸皮中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的一种高铝锌合金生产专用造渣剂的使用方法，其特征在于，步骤(2)中，每冶炼1 t高铝锌合金，所述造渣剂的加入量为3-5 kg。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于金属熔炼技术领域，具体涉及一种高铝锌合金生产专用造渣剂及其制备与使用方法。
背景技术
[0002]高铝锌合金(Al含量25-55%)广泛应用于汽车板、航空航天、电子器件等高端领域，是关键的功能性防腐镀层材料，热镀锌企业对高铝锌合金中非金属夹杂物的含量要求极为严格。高铝锌合金的生产过程主要分为熔化，成分调整，除渣精炼、变质处理、固溶强化以及浇铸。由于金属表面夹杂自然氧化物以及在高温熔化过程中的金属高温氧化等原因，导致在熔化后的锌合金液面上漂浮大量熔渣。该熔渣具有高熔点，粘度大，在合金液中弥散程度大等特点，若除渣效果差容易在浇铸过程中夹带进入产品形成非金属夹杂物，造成高铝锌合金重熔渣率高，影响高铝锌合金镀层的均匀性和防腐性能。
[0003]在锌熔铸行业使用的传统造渣剂如氯化铵，常用作助熔组分或气氛调节剂，没有夹杂吸附能力，成渣性差，渣型黏稠，导致高铝锌合金造渣不彻底，而高铝锌合金中非金属杂质物增多，会影响合金性能。另外，氯化铵造渣时产生的烟尘量大，且有刺激性气体比如氨气产出排放，烟气含尘量可达500-700 mg/m3，环境污染严重。
[0004]目前，国外对
铝合金造渣剂的研究基于大量氯化物、氟化物的成渣体系，其渣相中氟、氯成分大幅升高，导致渣物料后期处置难度大，且易造成氯化物、氟化物对环境的污染。该体系中的成渣温度达到850-950℃，该温度接近锌金属的沸点(907℃)，造成大量的锌金属氧化烧损，并不适用于含锌铝合金的生产。虽然近年来优选出了低氟化改良版，例如日本JFE钢铁开发的CaO-Al2O3-MgO造渣剂将氟含量降至3%，但化渣时间长，渣层粘度大，扒渣过程中金属夹带易造成金属损失。国内上海正历铁合金采用石灰-萤石(7：3)碱性渣系，虽造渣效果较好，但萤石用量大导致氟污染严重，且对细小夹杂物去除率不足60%。
[0005]因此，开发一种兼具高效除渣、低氟环保、适用于高纯度铝合金生产的专用造渣剂，具有重要的工业价值。
发明内容
[0006]为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供一种高铝锌合金生产专用造渣剂及其制备与使用方法，以解决现有造渣剂除渣不彻底、氟污染严重、熔渣与铝液分离困难等问题。
[0007]为实现上述目的，本申请提供了一种高铝锌合金生产专用造渣剂及其制备与使用方法，具体方案如下：
第一方面，本申请提供了一种高铝锌合金生产专用造渣剂，所述高铝锌合金含铝25-65 wt%，含硅1-2 wt%，含稀土0.05-0.1 wt%，锌补足至100 wt%;
按质量百分比计，所述高铝锌合金生产专用造渣剂由以下成分组成：
氧化钙(CaO)30%-60%;
氯化铝(AlCl3)15%-30%;
碳酸钠(Na2CO3，)10%-30%;
二氧化硅(SiO2)5%-10%;
助熔剂0.5-2%;
其中，所述助熔剂包括氟化钙(CaF2)和/或冰晶石粉(Na3AlF6)。
[0008]进一步优选，所述氧化钙(CaO)与氯化铝(AlCl3)的质量比为2：1。
[0009]进一步优选，所述助熔剂为氟化钙(CaF2)或冰晶石粉(Na3AlF6)中的至少一种。
[0010]进一步优选，所述高铝锌合金生产专用造渣剂的粒径为150-500 μm，水分含量≤0.2%。
[0011]进一步优选，所述造渣剂的成渣温度为650-700℃。
[0012]第二方面，本申请提供了一种高铝锌合金生产专用造渣剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量配比称取以下组分：氧化钙30%-60%、氯化铝15%-30%、碳酸钠10%-30%、二氧化硅5%-10%、氟化钙和/或冰晶石粉0.5%-2%;
(2)在80-120℃温度下搅拌30-45 min，制成干燥的混合物;
(3)持续搅拌至自然冷却，即得高铝锌合金生产专用造渣剂。
[0013]第三方面，本申请提供了一种高铝锌合金生产专用造渣剂的使用方法，包括以下步骤：
(1)合金熔炼：按高铝锌合金的配比称取铝锭、锌锭、工业硅和稀土原料，加入10 t无芯感应电炉中，升温至金属完全熔化，并在熔化过程中加入硼砂(Na2B4O7·10H2O);
(2)造渣反应：将所述高铝锌合金生产专用造渣剂撒入完全熔化的合金液体表面，造渣剂加入量为合金液体质量的0.3%-0.5%，搅拌使造渣剂与合金液体充分接触，并在650-700℃下保温15-20 min，使造渣反应形成的渣体上浮;
(3)升温分离：将生物质升温剂均匀撒至熔渣表面并搅拌，使熔渣温度迅速提高至850-900℃，生成蓬松浮渣;
(4)扒渣：将蓬松的浮渣捞出，实现渣液分离。
[0014]进一步优选，步骤(1)中，所述硼砂的加入量为高铝锌合金总质量的0.4%-0.8%。
[0015]进一步优选，步骤(3)中，所述生物质升温剂为高筋面粉或小麦麸皮中的至少一种。
[0016]进一步优选，步骤(2)中，每冶炼1 t高铝锌合金，所述造渣剂的加入量为3-5 kg。
[0017]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
[0018]本发明的有益效果：
1、本申请通过特定比例配制的造渣剂，在制备高铝锌合金时不仅可以提高除渣效率(≥98%)，还可以提高直收率(≥97%)，显著提升高铝锌合金纯度。这是因为本研究开发的高铝锌合金造渣剂通过“吸附-上浮-升温成渣”三步实现高效除杂：
(1)吸附阶段：CaO-AlCl3-SiO2基础渣系在850℃形成低粘度熔渣，可快速吸附熔体中的Al2O3夹杂物，吸附速率较传统渣系提升;
(2)上浮阶段：助熔剂CaF2与Na3AlF6降低了熔渣-熔体界面张力，提高了熔渣上浮速度，15 min内即可完全上浮至表面;
(3)升温成渣阶段：生物质升温剂可迅速提高表面熔渣温度至800-850℃，将熔渣熔炼为蓬松的浮渣，大幅降低熔渣粘度，有利与合金液与浮渣分离，提高金属直收率。
[0019]2、本申请提供的高铝锌合金生产专用造渣剂，在整个造渣过程中使合金液温度保持在650-750℃，依靠生物质升温剂将熔渣温度快速提升至850-900℃，而合金液温度无需升高，可匹配高铝锌合金的浇铸温度，降低产品能耗的同时又可减少金属高温氧化。
[0020]3、本申请提供的造渣剂，使用CaO、AlCl3、Na2CO3作为造渣的有效成分，保证造渣反应时渣体和液体彻底分离，并利用CaF2、Na3AlF6作为添加助熔成分，同时利用生物质升温剂提供CaO-Al2O3-SiO2基础渣系的界面温度，提高浮渣和合金液的分离效果，造渣剂及造渣产物不含有NH3、Cl2、CCl4、C6Cl6等有毒重污染气体，且没有传NHCl分解生成的大量白烟，兼顾绿色环保与产品经济性。
[0021]4、本申请提供的造渣剂制作原料易得，制备工艺简单，适合工业化生产。
附图说明
[0022]图1是本申请造渣剂使用方法的工艺流程图;
图2是本申请高铝锌合金的制备工艺图;
图3是本申请不同处理的高铝锌合金制备实况图。
具体实施方式
[0023]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
[0024]本发明实施例提供一种高铝锌合金生产专用造渣剂及其制备与使用方法，可以显著提高除渣效率，提升高铝锌合金纯度，并且氟含量低，对环境友好，制备工艺简单，适合工业化生产。
[0025]除特殊说明以外，以下实施例中所用到的试剂和材料均采购自市场。
[0026]实施例1：
本实施例以工业纯铝锭(Al99.85，GB/T 1196-2023)、锌锭(Zn99.995，GB/T 470-2008)、工业硅(Si3303，GB/T 2881-2023)、稀土(LaCe-65CeA，GB/T40854-2021)为高铝锌合金原料、硼砂。
[0027]造渣剂主体原料：氧化钙(CaO≥92%)、氯化铝(AlCl3≥98%)、碳酸钠(Na2CO3≥99%)，均为工业级;助熔剂原料为氟化钙(CaF2≥95%)和冰晶石粉(Na3AlF6≥98%);生物质升温剂为高筋面粉或小麦麸皮。
[0028]具体高铝锌合金制备方法包括以下步骤：
(1)制备造渣剂：取如下重量百分比的成分：CaO 50%、AlCl325%、Na2CO319%、SiO25%、CaF21%，在120℃温度下搅拌30 min，制成干燥的混合物，再不断搅拌至自然冷却，得到5 kg干燥的混合物，即高铝锌合金生产专用造渣剂，该造渣剂的粒径为350 μm，水分含量0.18%;
(2)制备高铝锌合金：取如下重量百分比的成分的原料：铝锭57%、锌锭41.53%、硅1.4%、稀土0.07%，总重量为1 t，加入到10 t无芯感应电炉中，升温至金属完全熔化，在熔化过程中加入5 kg硼砂(Na2B4O7·10H2O)减少金属熔化过程中的氧化;
(3)造渣：将造渣剂撒入到完全熔化的锌合金液体表面，造渣剂的加入量为熔化的高铝锌合金液体质量的0.5%，不断搅拌使造渣剂充分接触高铝锌合金液体，进行造渣反应，熔化的锌合金液体在700℃保温15分钟，造渣反应形成的渣体不断地上浮;
(4)升温：将高筋面粉均匀撒至熔渣表面，并不断搅拌，将表面熔渣温度迅速提高至CaO-AlCl3-SiO2基础渣系的界面温度900℃，合金液表面最终生成蓬松的浮渣，方便扒渣操作直至渣体和液体彻底分离，利用抽风机抽出造渣反应产生的少量烟雾;
(5)扒渣：将锌合金液体表面的蓬松浮渣捞出。
[0029]经流程计算与产品化验，本实施例最终除渣效率98.52%，直收率97.68%，合金液温度698℃，浮渣温度905℃，高铝锌合金浇铸合格率100%，高铝锌合金重熔后渣率2.3%，烟气含尘80 mg/m3。
[0030]实施例2：
(1)制备造渣剂：取如下重量百分比的成分：CaO 45%、AlCl322.5%、Na2CO325%、SiO26.5%、CaF21%，在100℃温度下搅拌37.5 min，制成干燥的混合物，再不断搅拌至自然冷却，得到5 kg干燥的混合物，即高铝锌合金生产专用造渣剂，该造渣剂的粒径为200 μm，水分含量0.16%;
(2)制备高铝锌合金：取如下重量百分比的成分的原料：铝锭55%、锌锭43.325%、硅1.6%、稀土0.075%，总重量为1 t，加入到10 t无芯感应电炉中，升温至金属完全熔化，在熔化过程中加入5 kg硼砂(Na2B4O7·10H2O)减少金属熔化过程中的氧化;
(3)造渣：将造渣剂撒入到完全熔化的锌合金液体表面，造渣剂的加入量为熔化的锌合金液体质量的0.4%，不断搅拌使造渣剂充分接触锌合金液体，进行造渣反应，熔化的锌合金液体在650℃保温20分钟，造渣反应形成的渣体不断地上浮;
(4)升温：将小麦麸皮均匀撒至熔渣表面，并不断搅拌，将表面熔渣温度迅速提高至CaO-AlCl3-SiO2基础渣系的界面温度875℃，合金液表面最终生成蓬松的浮渣，方便扒渣操作直至渣体和液体彻底分离，利用抽风机抽出造渣反应产生的少量烟雾;
(5)扒渣：将锌合金液体表面的蓬松浮渣捞出。
[0031]经流程计算与产品化验，本实施例最终除渣效率92.09%，直收率95.34%，合金液温度730℃，浮渣温度886℃，高铝锌合金浇铸合格率98%，高铝锌合金重熔后渣率3.6%，烟气含尘70 mg/m3。
[0032]实施例3：
(1)制备造渣剂：取如下重量百分比的成分：CaO 40%、AlCl320%、Na2CO329%、SiO210%，CaF2和Na3AlF6共计各0.5%，在80℃温度下搅拌45 min，制成干燥的混合物，再不断搅拌至自然冷却，得到干燥的混合物5 kg，即高铝锌合金生产专用造渣剂，该造渣剂的粒径为390 μm，水分含量0.18%;
(2)制备高铝锌合金：取如下重量百分比的成分的原料：铝锭53%、锌锭45.12%、硅1.8%、稀土0.08%，总重量为1 t，加入到10 t无芯感应电炉中，升温至金属完全熔化，在熔化过程中加入5 kg硼砂(Na2B4O7·10H2O)减少金属熔化过程中的氧化;
(3)造渣：将造渣剂撒入到完全熔化的锌合金液体表面，造渣剂的加入量为熔化的锌合金液体质量的0.3%，不断搅拌使造渣剂充分接触锌合金液体，进行造渣反应，熔化的锌合金液体在650℃保温20分钟，造渣反应形成的渣体不断地上浮;
(4)升温：将高筋面粉和小麦麸皮均匀撒至熔渣表面，并不断搅拌，将表面熔渣温度迅速提高至CaO-AlCl3-SiO2基础渣系的界面温度850℃，合金液表面最终生成蓬松的浮渣，方便扒渣操作直至渣体和液体彻底分离，利用抽风机抽出造渣反应产生的少量烟雾;
(5)扒渣：将锌合金液体表面的蓬松浮渣捞出。
[0033]经流程计算与产品化验，本实施例最终除渣效率80.79%，直收率90.65%，合金液温度680℃，浮渣温度703℃，高铝锌合金浇铸合格率95%，高铝锌合金重熔后渣率6.1%，烟气含尘60 mg/m3。
[0034]对比例1：
(1)制备高铝锌合金：取如下重量百分比的成分的原料：铝锭57%、锌锭41.53%、硅1.4%、稀土0.07%，总重量为1 t，加入到10t无芯感应电炉中，升温至金属完全熔化，在熔化过程中加入5 kg硼砂(Na2B4O7·10H2O)减少金属熔化过程中的氧化;
(2)造渣：将氯化铵撒入到完全熔化的锌合金液体表面，造渣剂的加入量为熔化的锌合金液体质量的0.5%，不断搅拌使造渣剂充分接触锌合金液体，进行造渣反应，期间冒出大量白烟，熔化的锌合金液体在700℃保温15分钟;
(3)升温：将高筋面粉和小麦麸皮均匀撒至熔渣表面，并不断搅拌升温至850℃，合金液表面始终为粘稠的熔渣;
(4)扒渣：将锌合金液体表面的渣体捞出。
[0035]经流程计算与产品化验，对比例1最终除渣效率20.33%，直收率89.39%，合金液温度680℃，浮渣温度683℃，高铝锌合金浇铸合格率60%，高铝锌合金重熔后渣率8.2%，烟气含尘700 mg/m3。
[0036]对比例2：
取本申请限制范围以外的造渣剂配比，具体处理如下：
处理A：将造渣剂配比改为：按质量百分比计取CaO 20%、AlCl349%、Na2CO325%、SiO25%、CaF21%，除此以外所有步骤同实施例1;
处理B：将造渣剂配比改为：按质量百分比计取CaO 64%、AlCl310%、Na2CO320%、SiO25%、CaF21%，除此以外所有步骤同实施例1;
处理C：将造渣剂配比改为：按质量百分比计取CaO 36%、AlCl318%、Na2CO340%、SiO25%、CaF21%，除此以外所有步骤同实施例1;
处理D：将造渣剂配比改为：按质量百分比计取CaO 34%、AlCl317%、Na2CO320%、SiO228%、CaF21%，除此以外所有步骤同实施例1;
处理A、B、C、D分别调整了造渣剂的组分比例，根据表1的数据可知，当造渣剂组分超出本申请限定范围时，除渣效率和浇铸合格率均出现不同程度下降，验证了本申请技术方案的合理性和创造性。
[0037]数据分析：
表1 本申请不同处理下高铝锌合金制备情况对比表
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
说明书附图(3)
声明：
“高铝锌合金生产专用造渣剂及其制备与使用方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：云南驰宏资源综合利用有限公司
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2026年08月06日 ~ 08日 
