Nghiên cứu công nghệ tận thu hợp kim nhôm ADC12 từ mạt, ba via nhôm trong quá trình đúc áp lực cao

Header Page 1 of 166.
BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP
VIỆN CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI - KHCN
Mã số: 02.10.RDBS/HĐ-KHCN

Tên đề tài:
Nghiên cứu công nghệ tận thu hợp kim nhôm ADC12
từ mạt, ba via nhôm trong quá trình đúc áp lực cao

CƠ QUAN CHỦ QUẢN:

BỘ CÔNG THƯƠNG

CƠ QUAN CHỦ TRÌ:

VIỆN CÔNG NGHỆ

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI:

KS. TRẦN TỰ TRÁC

8322
Hà Nội, 2010

Footer Page 1 of 166.


Header Page 2 of 166.

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP
VIỆN CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI - KHCN
Mã số: 02.10.RDBS/HĐ-KHCN

Tên đề tài:
Nghiên cứu công nghệ tận thu hợp kim nhôm ADC12
từ mạt, ba via nhôm trong quá trình đúc áp lực cao

CƠ QUAN CHỦ TRÌ

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

VIỆN CÔNG NGHỆ

KS. Trần Tự Trác

Hà Nội, 2010

Footer Page 2 of 166.


Header Page 3 of 166.

NHỮNG NGƯỜI THAM GIA ĐỀ TÀI

STT

Họ và tên

Học vị, học hàm
chuyên môn

Cơ quan

1

Trần Tự Trác

KS. Đúc- Luyện kim

Viện Công nghệ

2

Ngô Bảo Trung

KS Vật liệu

Viện Công nghệ

3

Trần Hồng Quang

KS Đúc

Viện Công nghệ

4

Nguyễn Tiến Trình

Cử nhân Cơ khí

Viện Công nghệ

5

Lâm Hùng Minh

Cử nhân Luyện kim

Viện Công nghệ

6

Phan Khắc Hùng

Cao đẳng Cơ khí

Viện Công nghệ

7

Hoàng Thị Mai

Cử nhân Kinh tế

Viện Công nghệ

8

Hoàng Minh Phượng

Footer Page 3 of 166.

Th.S Địa lý- môi trường

Viện Công nghệ


Header Page 4 of 166.

MỤC LỤC
1. TỔNG QUAN
1.1. Phế liệu hợp kim ADC12 trong đúc áp lực cao
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
1.3. Nội dung đề tài và phương pháp nghiên cứu
2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
2.1. Nhôm, hợp kim nhôm ADC12
2.2. Nấu luyện hợp kim nhôm
2.2.1. Sự hoà tan khí và sự ô xy hóa trong nấu luyện hợp kim nhôm
2.2.2. Tạo xỉ che phủ bảo vệ
2.2.3 Khử khí và tinh luyện
2.2.4. Biến tính
2.2.5. Kỹ thuật nấu luyện
2.3. Các chất trợ dung nấu luyện hợp kim nhôm

2.4. Thiết bị nấu luyện thu hồi hợp kim nhôm
2.4.1. Lò phản xạ và lò nồi dùng nhiên liệu
2.4.2. Lò điện
3. TẬN THU PHẾ LIỆU ADC12 TRONG ĐÚC ÁP LỰC CAO
3.1. Chuẩn bị vật liệu, thiết bị, dụng cụ
3.1.1. Sơ chế phế liệu mạt, phoi hợp kim ADC12
3.1.2. Chuẩn bị trợ dung nấu luyện
3.1.3. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ
3.2. Nấu luyện tận thu hợp kim ADC12
3.2.1 Phối liệu mẻ nấu luyện
3.2.2. Nấu luyện
3.2.3. Điều chỉnh thành phần đúng mác hợp kim ADC12
3.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tận thu hợp kim ADC12
3.3. Quy trình công nghệ
3.3.1. Sơ đồ khối quy trình công nghệ
3.3.2. Mô tả Các công đoạn chi tiết
4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC HỢP KIM ADC12 TẬN THU
4.1. Kiểm tra chất lượng hợp kim ADC12 tận thu
4.2. Chế tạo chi tiết sản phẩm bằng hợp kim ADC12 tận thu
4.3. Kiểm tra chất lượng sản phẩm chế tạo bằng hợp kim ADC12 tận thu
4.4. Giá thành hợp kim ADC12 tận thu
5. KẾT LUẬN
Tài liệu tham khảo
Phụ lục: Biên bản nghiệm thu sản phẩm đề tài, kết quả thử nghiệm độ bền kéo và
độ cứng, kết quả thử nghiệm xác định nhiệt độ nóng chảy của trợ dung,
nhận xét chất lượng sản phẩm

Footer Page 4 of 166.

Trang

2
2
5
5
6
6
9
9
10
12
13
14
14
19
19
21
22
22
22
23
25
27
27
27
29
31
35
35
37
39

39
40
42
44
45
46
47

1


Header Page 5 of 166.

1. TỔNG QUAN
1.1. Phế liệu hợp kim nhôm trong đúc áp lực cao
Quá trình đúc áp lực có thể mô tả ngắn gọn như sau: kim loại lỏng được
đưa vào khuôn thông qua một bộ xylanh-piston nạp hay còn gọi là buồng nạp,
hoặc buồng ép (hình 1). Dưới áp lực lớn loại sẽ điền đầy khuôn và đông đặc
nhanh, tạo ra sản phẩm với tổ chức sít chặt, hạt nhỏ mịn, nâng cao cơ tính và khả
năng chịu mài mòn.

Hình 1.1. Mô tả đúc áp lực cao

Do đạt chất lượng tốt và có hình thức đẹp nên ngày càng nhiều chi tiết
máy và sản phẩm dân dụng được chế tạo bằng công nghệ đúc áp lực cao.
Trong đúc áp lực, hợp kim nhôm được sử dụng nhiều nhất so với tất cả
các loại hợp kim khác. Chỉ tính riêng ở Mỹ, hàng năm sản phẩm nhôm đúc áp
lực đạt giá trị tới 2,5 tỷ đôla. Đúc áp lực rất phù hợp với đúc hàng loạt số lượng
lớn, khối lượng chi tiết nhỏ, thường có thể nặng tới 5kg [1], cũng có trường hợp
đúc chi tiết nặng tới 50kg nhưng giá thành rất cao [2]. Đúc áp lực có ưu điểm là

giảm thiểu dung sai, bề mặt nhẵn bóng, đảm bảo đồng đều chiều dày vật đúc.
Ở nước ta những năm gần đây, thực hiện chủ trương nội địa hóa phụ tùng
máy móc, thiết bị của Nhà nước, đúc áp lực được dịp nở rộ mạnh mẽ. Nhiều cơ
sở đúc áp lực cao được đầu tư xây dựng, tạo ra các loại sản phẩm từ chi tiết máy,

Footer Page 5 of 166.

2


Header Page 6 of 166.
phụ tùng ô tô, xe máy, đến đồ tiêu dùng như: nắp động cơ máy nổ, thân máy ảnh,
vỏ đồng hồ điện, nước, vỏ moay ơ, bộ chế hòa khí xe máy, mâm bếp ga, ổ nối
tay cầm nồi chảo… Sản lượng đúc áp lực tăng dần từng năm, đến năm 2010 ước
tính đạt đến trên 50.000 tấn.
Trong đúc áp lực cao, do đặc tính công nghệ và thiết bị, luôn xảy ra thất
thoát hợp kim thông qua sự bắn tóe kim loại tại mặt ráp khuôn và ở các rãnh
thoát khí. Thống kê của các cơ sở đúc áp lực cho thấy, khoảng 1,5 ÷ 2,5 % lượng
hợp kim bị mất đi dưới dạng phế liệu là mạt và ba via vụn. Theo đó chỉ trong
năm 2010, cả nước cũng có tới hơn 1.000 tấn hợp kim nhôm bị hao tổn.
Mạt nhôm là tên gọi dạng phế liệu sinh ra khi kim loại lỏng bị bắn tóe qua
mặt ráp nhau của hai nửa khuôn đúc áp lực. Lực ép lớn (vài chục đến vài trăm
tấn) của thiết bị, nhiệt độ làm việc cao (600 ÷ 650oC) khiến cho khuôn bị biến
dạng và hao mòn, không đạt độ kín khít cần thiết là những nguyên nhân chính
gây ra sự bắn tóe kim loại lỏng. Ngoài ra việc tính toán, cài đặt các thông số
công nghệ thiếu chuẩn xác và sự thao tác bất cẩn cũng làm gia tăng dạng phế liệu
này. Khi đúc, kim loại lỏng bị bắn ra thành các tia, màng và dải rất nhỏ và mỏng.
Ở nhiệt độ ~600oC, trong không khí, chúng nhanh chóng bị ô xy hóa bề mặt rồi
chồng chất lên nhau thành các mảnh, các tảng phế liệu hoặc rơi rụng xuống bệ
máy, sàn nhà.

a) Mạt nhôm đóng tảng
Hình 1.2. Phế liệu mạt nhôm

b) Mạt nhôm rời

Dạng phế liệu thứ hai là các ba via, màng và mảnh vụn nhôm sinh ra tại
các đường lấy hơi, các rãnh thoát khí của khuôn, bề mặt hai nửa khuôn và xung
quang mép chi tiết phôi đúc. Với chiều dày chỉ từ 0,2 ÷ 0,4 mm và bề rộng 1,5 ÷
2 mm, chúng thường vỡ vụn khi dỡ phôi đúc, khi làm sạch hay làm nguội khuôn.

Footer Page 6 of 166.

3


Header Page 7 of 166.
Bị thổi văng khỏi khuôn, chúng rơi xuống bệ máy, xuống sàn nhà, lẫn vào dầu
máy, bụi đất... và trở thành phế liệu.

a) Ba via, mảnh vụn nhôm bẩn

b) Màng và mảnh vụn nhôm lẫn dầu

Hình 1.3. Các dạng phế liệu ba via nhôm vụn

Cả hai dạng phế liệu nêu trên đều không thể đưa trực tiếp vào mẻ kim loại
nấu luyện để chế tạo sản phẩm, vì phần lớn đã chuyển sang dạng ô xyt và rất bẩn
do lẫn với dầu máy, bụi bặm và tạp chất khác. Qua khảo sát ở một số cơ sở đúc
áp lực như Công ty kim khí Thăng Long, xưởng đúc Đồng Nhân, Công ty cổ

phần Kim Long, Viện Công nghệ, chúng tôi được biết, phế liệu này chưa được
xử lý tái sinh để sử dụng lại vào đúc áp lực, mà thường bị bán làm phụ gia hoá
chất.
Một vài cơ sở cũng đã từng thăm dò tái chế phế liệu nhôm hợp kim nhưng
chưa đạt yêu cầu mong muốn. Thấy công việc cách rách, kết quả thu hồi nhôm
thấp, chỉ được ~30 %, không đạt hiệu quả kinh tế nên các đơn vị đã không tiếp
tục triển khai thử nghiệm.
Qua tìm hiểu thực tế và nghiên cứu lý thuyết chúng tôi thấy, việc chưa tái
sử dụng lại mạt, ba via nhôm phát sinh trong đúc áp lực cao có các nguyên nhân:
- Khâu chuẩn bị và xử lý mạt, ba via nhôm trước khi tái sinh khá phức
tạp, tốn thời gian và công sức.
- Công nghệ và thiết bị tái sinh phế liệu nhôm chưa phù hợp khiến cho
hiệu suất thu hồi nhôm thấp.

Footer Page 7 of 166.

4


Header Page 8 of 166.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Nước ta chưa luyện được nhôm, chúng ta hoàn toàn phải nhập ngoại nhôm
với giá cả luôn gia tăng và biến dộng. Thế mà, mỗi năm cả nước có đến cả ngàn
tấn phế liệu nhôm hợp kim không được tái chế là thực trạng cần quan tâm giải
quyết. Do đó, việc nghiên cứu tận thu nhôm hợp kim để sử dụng lại là rất cần
thiết. Hơn nữa, việc tái chế và tận thu nhôm tiêu hao ít năng lượng và kinh tế hơn
so với sản xuất nhôm từ quặng.
Nhận thức rõ vấn đề, Viện Công nghệ đã đề xuất và được Bộ Công
Thương giao thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ tận thu hợp kim nhôm
ADC12 từ mạt, ba via nhôm trong quá trình đúc áp lực cao”

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ tái chế và
đưa vào sử dụng lại hợp kim nhôm ADC12 từ phế liệu (mạt, ba via) nhôm phát
sinh trong quá trình đúc áp lực cao.
1.3. Nội dung của đề tài và phương pháp nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu nêu trên, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài với
các nội dung sau đây:
- Nghiên cứu lý thuyết về nhôm và hợp kim ADC12
- Nghiên cứu xử lý mạt- ba via nhôm trước khi nấu luyện
- Nghiên cứu thiết lập quy trình công nghệ tái chế phế liệu nhôm
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi
- Thử nghiệm tận thu phế liệu nhôm
- Chế tạo sản phẩm đúc áp lực với hợp kim ADC12 thu hồi
- Kiểm tra chất lượng hợp kim ADC12 thu hồi
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về hợp kim nhôm ADC12, đề tài đã tiến
hành thí nghiệm công nghệ nấu luyện tận thu hợp kim này. Từ các kết quả thu
được, đã xây dựng lên quy trình công nghệ tận thu hợp kim ADC12 trong đúc áp
lực cao. Thông qua thử nhiệm thực tế, chúng tôi điều chỉnh các yếu tố công nghệ
nâng cao hiệu suất tận thu.

Footer Page 8 of 166.

5


Header Page 9 of 166.
2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
2.1. Nhôm, hợp kim nhôm ADC12
2.1.1. Nhôm
Ký hiệu hóa học Al, là kim loại nhẹ, dẫn nhiệt và dẫn điện khá. Nhôm
nguyên chất chịu ăn mòn trong không khí và trong môi trường chất hữu cơ.

Nhôm dễ bị ôxy hoá tạo màng ô xyt bền chắc có tác dụng bảo vệ tránh cho
nhôm không bị ôxy hoá tiếp. Vì vậy nhôm nguyên chất được dùng bọc ngoài
các hợp kim cần làm việc trong môi trường ăn mòn.
Một số tính chất cơ bản của nhôm như sau:
Khối lượng riêng:
2,7g/cm3
Nhiệt độ chảy:
6600C
2,22J/cmKS
Độ dẫn nhiệt ở 200C:
Độ dẫn điện:
37,6m/Ωmm2
Cơ tính của nhôm sau ủ không cao:
= 80 ÷ 100 N/mm2
Độ bền, Rm
Độ dẻo, δ
= 35 ÷ 40%
Modul đàn hồi
= 72200N/mm2
Nhôm tác dụng với kiềm tạo thành aluminat, tác dụng với halogen (Cl2,
I2…) thành muối halogen và ở nhiệt độ cao có thể tác dụng với cả S, N2, P, H2,C.
Nhôm nguyên chất dẻo dễ gia công biến dạng nhưng kém bền nên không
dùng chế tạo các chi tiết máy.
Các nguyên tố được dùng pha chế tạo nên hợp kim nhôm bao gồm [3]:
- Sắt: Lượng Fe chứa trong nhôm nguyên chất quá 0,05% thì đã sinh FeAl3
dòn ở dạng kim. Trong hợp kim ADC12, sắt được giới hạn < 1,3%, riêng khi
đúc áp lực cao là < 1,5%
- Silic làm tăng độ bền, độ cứng và cải thiện rất tốt tính đúc (nhiệt độ chảy,
tính chảy loãng, độ co) cho hợp kim nên được pha chế đến 12%. Tuy nhiên sil ic
có lẫn trong nhôm sẽ cùng sắt tạo thành hợp chất dòn (AlFeSi) kết tinh ở dạng bộ

xương hoặc kim rất thô to, làm giảm nhiều độ dẻo.

Footer Page 9 of 166.

6


Header Page 10 of 166.
- Măngan pha chế thêm vào nhôm có thể hạn chế bớt ảnh hưởng xấu của sắt
vì hợp chất AlFeSiMn kết tinh ở dạng tập trung, ít hại đến tính dẻo. Thêm Mn
cũng làm tính vững ăn mòn của nhôm tốt hơn. Lượng dùng đến 0,5%.
- Đồng tăng thêm độ dẻo, độ chịu mài mòn, tính chịu nhiệt cho hợp kim,
được pha chế làm thành phần hợp kim với hàm lượng 1,5 ÷ 3,5%.
- Magiê giúp hợp kim có khả năng nhiệt luyện vì có MgSi hoà tan vào nhôm.
Tuy nhiên nếu tăng magiê sẽ làm giảm tính dẻo, do đó chỉ nên < 0,3%
- Kẽm hoà tan nhiều được trong pha α của hợp kim không tạo pha mới
nhưng làm α bền, làm Si sinh ra nhỏ mịn. Đặc tính của kẽm là làm hợp kim đúc
dễ hoá già tự nhiên, đúc xong cứ để ở nhiệt độ thường cơ tính cũng tăng. Hợp
kim nay thường không dùng làm việc ở nhiệt độ cao vì giảm bền, giới hạn < 1%.
2.1.2. Hợp kim nhôm ADC12
Thành phần hoá học của hợp kim ADC12 theo tiêu chuẩn Nhật, JIS H5302
được giới thiệu trong bảng 2.1. [4]
Bảng 2.1. Thành phần hóa học hợp kim nhôm ADC12
theo tiêu chuẩn Nhật, JIS H5302
%Si

%Fe

%Cu

%Mn

%Mg

%Zn

%Ni

9,6-12,0

<1,3

1,5-3,5

<0,5

<0,3

<1,0

<0,5

%Pb

%Sn

%Ti

ADC12 là hợp kim nhôm – silixi, còn gọi là silumin, là họ hợp kim được
dùng nhiều, chiếm khoảng 50% tổng số hợp kim nhôm đúc.

Về tổ chức, trên giản đồ trạng thái ở hình 2.1 [3], ta thấy hợp kim nhômsilic có những pha sau:
- α là dung dịch đặc dẻo, hoà tan ít Si
- Cùng tinh α +Si gồm những hạt silixi hình kim trên nền α, cùng tinh có độ
bền cao hơn α nhưng kém dẻo.
- Biến tính nhôm lỏng bằng Na hoặc muối fluorua natri sẽ làm cùng tinh trở
thành hạt mịn. Si sẽ kết tinh ở dạng hạt tròn nhỏ, làm độ bền và dẻo của hợp kim
đều tăng. Hợp kim chứa nhiều silíc thì khi biến tính càng thấy rõ hiệu quả này.

Footer Page 10 of 166.

7


Header Page 11 of 166.
- Silic thứ nhất thô to kết tinh ở dạng khối đa diện chỉ xuất hiện khi lượng
silixi trong hợp kim lớn hơn 12%. Hạt Si rắn, dòn làm cơ tính giảm nhiều nhưng
lại làm tăng tính chống ma sát.

α

Hình 2.1. Giản đồ trạng thái nhôm – silic [3]

Tính chất của hợp kim nhôm – silic
- Về cơ tính
Độ bền của hợp kim nhôm silic tăng theo hàm lượng silic, trong khi đó độ
dãn dài giảm.
- Về khả năng nhiệt luyện
Hợp kim Al-Si thường ít nhiệt luyện vì độ bền tăng không nhiều. Tuy nhiên
có thể pha thêm những nguyên tố hợp kim khác như Mg, Cu, Zn làm cho hợp
kim có thể nhiệt luyện tốt, độ bền tăng.

- Về tính đúc
Hợp kim Al-Si có khoảng đông nhỏ dễ đúc nhưng cần chú ý chống rỗ ngót
tập trung. Độ chảy loãng của hợp kim khá tốt, thuận lợi cho việc điền đầy khuôn.

Footer Page 11 of 166.

8


Header Page 12 of 166.
- Về tính chịu ăn mòn
Chịu ăn mòn tốt trong không khí và cả trong nước, axít yếu nếu trong hợp
kim có pha thêm đồng và khi nấu không bị hoà tan nhiều sắt.
- Về lý tính khác
Tăng silic sẽ làm độ dẫn điện và dãn nở nhiệt của hợp kim Al – Si giảm
Trong thực tế người ta hay dùng hai nhóm mác hợp kim
1- Nhóm Al – Si (5% Si)
2- Nhóm Al – Si (12% Si)
Hợp kim ADC12 thuộc nhóm 2 với hàm lượng silic đến 12% sẽ mang lại
độ cứng, sự vững chắc cần thiết cho sản phẩm, đồng thời cũng giúp cho chi tiết
không bị giãn nở quá nhiều trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao.
Ở hàm lượng gần tới 12,6% Si (gần sát điểm cùng tinh), theo giản đồ trạng
thái hình 3 hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất 577oC, khoảng đông đặc
nhỏ nhất, rất thuận lợi cho đúc áp lực. Khi đúc áp lực, quá trình điền đầy và kết
tinh diễn ra rất nhanh, khí không có điều kiện thoát ra nên không gây rỗ cho sản
phẩm.
Các nghiên cứu [3] đã cho thấy, Si có tác dụng tốt với vật đúc hợp kim nói
chung và đặc biệt với hợp kim nhôm. Nó làm tăng tính chảy loãng, giảm độ co,
giúp sản phẩm được điền đầy và không bị nứt vỡ.
2.2. Nấu luyện hợp kim nhôm

2.2.1. Sự hoà tan khí và sự ô xy hóa trong nấu luyện hợp kim nhôm
a) Sự hòa tan khí
Trong khi nấu luyện hợp kim nhôm, các loại khí thâm nhập và hoà tan vào
nhôm lỏng theo thứ tự tăng dần như sau: N2, SO2, CO, CO2, O2, khí đốt (CmHn),
H2. Nhiệt độ hợp kim càng cao, thời gian nấu luyện càng dài thì lượng khí hoà
tan vào hợp kim càng lớn.
Khi nấu nhôm người ta chú ý nhiều nhất tới sự hoà tan của khí H2 [3], [5]:
Ở 6000C nhôm đặc hoà tan tới 0,07 cm3H2/100gAl
Ở 6600C nhôm lỏng hoà tan tới 0,7 cm3H2/100gAl, tăng gấp 10 lần so với
trạng thái đặc.

Footer Page 12 of 166.

9


Header Page 13 of 166.
Các nguồn chủ yếu mang khí H2 vào là hơi nước H2O, dầu mỡ bám ở liệu
kim loại và khí CmHm trong khói lò. Vì thế cần có biện pháp ngăn chặn khí từ
gốc khi nấu luyện:
- Sấy cho hết độ ẩm trong tường lò, nồi nấu, than, chất trợ dung, liệu, nồi
rót... để tránh phản ứng 2Al + 3H2O → Al2O3 + 3H2
- Nung liệu tới 3000C cho cháy hết dầu mỡ rồi mới cho vào lò
- Môi trường khí lò phải có tính ô xy hoá nhẹ và không chứa ẩm
b) Sự ô xy hóa
Nhôm có ái lực với ô xy rất mạnh, nhất là ở nhiệt độ cao. Khi nấu nhôm phải
quan tâm đến sự ô xy hoá, nếu không nhôm có thể bị cháy hao nhiều. Thực tế
cho thấy: Nấu nhôm thỏi có thể cháy hao tới 1,5%, nhôm vụn cháy hao tới 5 ÷
10%
Bề mặt nhôm được phủ màng ô xyt dày 0,05 µm, có khả năng ngăn không

cho ô xy trong không khí tiếp tục thấm vào nhôm lỏng. Nếu khuấy động bề mặt
nhôm lỏng làm vỡ rách màng ô xyt nhôm, nhôm sẽ bị ô xy hóa và tạo thêm màng
ô xyt mới sinh nhiều xỉ, hao tổn thêm nhôm.
Màng ô xyt nhôm là tạp chất có hại trong nấu luyện nhôm, vì khi chìm vào
nhôm lỏng sẽ làm giảm độ chảy loãng và giảm cơ tính của nhôm. Ngoài ra,
những vẩy ô xyt sắt (ở nồi nấu bằng gang, ở gầu múc và trang bị, dụng cụ thao
tác) rơi vào nhôm sẽ có nguy cơ tạo thành những khối ô xyt rất rắn nằm trong
kim loại.
Để hạn chế sự ô xy hoá trong quá trình nấu nhôm cần phải chú ý:
- Nấu nhanh, nhiệt độ hợp kim không cao quá
- Ít cào xỉ ở mặt thoáng kim loại lỏng
- Tránh nấu đi nấu lại hoặc rót chuyển nhiều lần
- Tránh dùng liệu vụn và cấm dùng phoi nhôm để nấu trực tiếp hợp kim.
Những liệu dạng này cần đóng ép thành khối, bánh để dùng.
- Nấu các hợp kim nhôm, nhất là hợp kim chứa Mg, phải có biện pháp che
phủ bảo vệ.
2.2.2. Tạo xỉ che phủ bảo vệ
Để tránh khí xâm nhập vào hợp kim nhôm gây các tác hại như đã giới thiệu
ở trên, người ta thường dùng biện pháp hữu hiệu là tạo xỉ che phủ bảo vệ.

Footer Page 13 of 166.

10


Header Page 14 of 166.
Nấu nhôm thỏi nguyên chất không cần che phủ bảo vệ, vì đã có màng ô xyt
nhôm bền vững bao bọc. Nấu các hợp kim nhôm có Mg với khối lượng lớn
thường dùng một lượng nhỏ berili [3], [6] cho vào hợp kim (0,03 ÷ 0,07% ) để
tạo màng ô xyt bêrêlima nhẹ, bền ở bề mặt kim loại lỏng. Màng ô xyt này có tác

dụng bảo vệ kim loại lỏng khỏi bị hoà tan khí và ô xy hoá. Với hợp kim chứa
>1% Mg thì màng ô xyt chỉ toàn là MgO xốp, do đó việc che phủ bảo vệ là cần
thiết.
Dùng berili tiện nhưng rất độc, nên trên thực tế ít áp dụng mà thường dùng
chất trợ dung hay còn gọi là các muối để tạo xỉ bảo vệ bề mặt kim loại lỏng thay
cho Be.
Ngoài tác dụng bảo vệ, một số chất trợ dung như cryolit còn có khả năng
tinh luyện và khử khí. Cryolit hoà tan ô xyt nhôm Al2O3 làm cho màng ô xyt ở
bề mặt nhôm lỏng mất đi, tạo điều kiện cho khí trong kim loại lỏng có thể thoát
ra.
a. Yêu cầu đối với chất tạo xỉ
- Nhiệt độ chảy tương đối thấp, thường khoảng 6000C ÷ 750oC
- Chảy loãng tốt để có thể dễ che phủ kín bề mặt kim loại lỏng, nhưng không
quá loãng để cào xỉ dễ dàng, tránh để lọt xỉ theo kim loại lỏng chảy vào khuôn.
- Trọng lượng riêng nhỏ hơn nhôm, thường khoảng 1,4 ÷ 1,6 kg/dm3, ít hút
ẩm. Trên thực tế các muối clorua, nhất là ZnCl2 và MgCl2 hút ẩm mạnh, cần chú
ý đặc biệt khi dùng.
- Không độc hại và hòa tan được ô xyt, nhất là ô xyt nhôm.
- Dễ phân ly hoặc bốc hơi để có thể tạo bọt khí nổi lên làm cho kim loại sạch
bớt màng Al2O3, bớt khí hoà tan.
b. Chọn chất tạo xỉ
Để đạt hiệu quả cao, thường không dùng chất tạo xỉ đơn lẻ mà nên dùng một
hỗn hợp đa nguyên. Các hỗn hợp đa nguyên chất tạo xỉ cho nhiệt độ chảy, tính
chảy loãng phù hợp yêu cầu nấu luyện hơn.
Tùy mục đích có thể chọn các chất tạo xỉ theo một số yếu tố sau đây.

Footer Page 14 of 166.

11

Header Page 15 of 166.
- Muốn chất tạo xỉ có nhiệt độ chảy thích hợp, căn cứ vào giản đồ trạng thái
giữa các muối để tính ra thành phần từng loại muối. Các loại muối flourua có
nhiệt độ chảy cao hơn thường được dùng để điều chỉnh độ loãng của xỉ
- Muốn hoà tan ô xyt nhôm, dùng chất tạo xỉ có nhiều cryôlit.
- Muốn tạo khả năng khử khí dùng fluosilicat natri, hexaclo êtan hoặc clorua
kẽm.
- Nấu hợp kim nhôm có Mg thường phải dùng thêm MgCl2 trong chất tạo xỉ
để hạn chế cháy hao Mg vì các loại clorua và florua kiềm và kiềm thổ thường để
tác dụng với Mg làm giảm lượng Mg trong hợp kim do đó gây giảm độ bền.
- ZnCl2 và đặc biệt là MgCl2 hút ẩm mạnh cần chú ý khi dùng.
2.2.3 Khử khí và tinh luyện
Khi nấu xong, trước khi rót phải có biện pháp làm cho khí hoà tan trong kim
loại lỏng thoát ra ngoài (khử khí) và giảm bớt lượng ô xyt nhôm và các tạp chất
rắn (Al2O3, SiO2) trong kim loại lỏng (tinh luyện) [7].
Hai cách phổ biến nhất vừa khử khí vừa có tác dụng tinh luyện là:
a. Thổi khí clo (Cl2) vào kim loại lỏng.
Khí clo khô (đã được hút ẩm qua axít sunphuaric đặc hoặc CaCl2) được thổi
vào đáy nồi nhôm lỏng. Các bọt khí Cl2 và các khí HCl, AlCl3 bay lên sẽ mang
theo H2 và màng Al2O3 ra khỏi kim loại lỏng.
3Cl2 + 2Al → 3AlCl3↑
Cl2 + H2 → 2HCl↑
Cách này tốt nhưng khí clo độc nên chỉ dùng trong xưởng luyện kim còn
xưởng đúc ít được áp dụng.
Cũng có thể dùng khí N2 nhưng dễ tạo nitrit nhôm là hợp chất xấu khi nhiệt
độ quá 7100C.
b. Dùng muối clorua
Có thể dùng muối clorua có khả năng phản ứng với nhôm (như MgCl2,
MnCl2) tạo bọt khí AlCl3 bay lên:

3ZnCl2 + 2Al → 2 Al Cl3↑ + 3Zn
3MnCl2 + 2Al → 2 Al Cl3↑ + 3Mn

Footer Page 15 of 166.

12


Header Page 16 of 166.
Dùng MnCl2 tốt hơn vì ít hút ẩm, và Mn còn lại trong nhôm lỏng cũng không
có hại như Zn.
Khối lượng muối dùng chỉ khoảng 0,05 ÷ 0,2% khối lượng kim loại lỏng.
Nhiệt độ kim loại lỏng chỉ nên cao trên nhiệt độ chảy khoảng 30 ÷ 500C. Nếu
nhiệt độ cao quá sẽ lưu nhiều khí, thấp quá bọt khí khó nổi lên làm cho tác dụng
tinh luyện kém. Nên tiến hành khử khí khi kim loại còn trong nồi nấu, sau đó
tăng nhiệt độ đến nhiệt độ rót yêu cầu.
Ngoài ra còn có thể khử khí bằng các phương pháp sau:
- Dùng siêu âm tác dụng vào nồi rót sẽ tạo nên những khu vực chân không
nhỏ trong kim loại lỏng, khí H2 sẽ tập trung vào đó tạo thành bọt khí và nổi lên.
- Đặt nồi rót vào trong buồng kín tạo chân không khoảng 0,1 mmHg. Khí H2
hoà tan trong kim loại lỏng sẽ tiết ra thành bọt nổi lên và cuốn theo những mảng
Al2O3 lơ lửng trong kim loại lỏng. Toàn bộ quá trình này tiến hành trong khoảng
4÷5 phút.
2.2.4. Biến tính
Đối với những hợp kim Al – Si (nhất là nhiều Si) cần tiến hành biến tính để
đạt tổ chức hạt nhỏ mịn khi đúc.
a. Biến tính bằng natri kim loại [5], [6]
Hợp kim nhôm lỏng sau khử khí sẽ được rải trên mặt một hỗn hợp chất tạo
xỉ: 33%NaCl, 67%NaF (với lượng dùng khoảng 0,6% hợp kim lỏng). Nâng nhiệt
độ tới 7600C, giữ nhiệt 5 ÷10 phút cho xỉ chảy loãng thì cho natri kim loại vào.

Natri được lấy ra khỏi dầu bảo vệ và bọc bằng giấy nhôm mỏng cho vào chụp có
lỗ và nhấn chìm trong hợp kim lỏng. Cứ 100kg hợp kim nhôm thì dùng 30 ÷ 60g
natri kim loại (thành mỏng < 6 mm dùng ít, thành vật đúc dầy 20 ÷ 30 mm dùng
nhiều).
Natri có nhiệt độ bốc hơi thấp nên gây sôi dữ dội. Chờ 5 ÷ 10 phút gạt xỉ và
rót. Cách này nhanh nhưng gây bắn tóe nhiều, hợp kim dễ bị ô xy hoá. Mặt khác
Na nhẹ nên phân bố trong hợp kim không đều. Trong sản xuất công nghiệp ít
dùng phương pháp này.
b. Biến tính bằng hỗn hợp muối

Footer Page 16 of 166.

13


Header Page 17 of 166.
Nâng nhiệt độ kim loại lỏng lên tới 760 ÷ 8000C rồi rắc lên trên bề mặt kim
loại lỏng một lượng muối khoảng 0,6 ÷1% trọng lượng kim loại lỏng, dùng chụp
nhấn chìm và khuấy trong 7 ÷ 10 phút cho nhôm tác dụng với muối. Phản ứng
tạo ra Na hoà tan vào kim loại theo phương trình:
3NaF + Al → AlF3 + 3Na
Vì ở nhiệt độ thấp muối phản ứng chậm nên khi biến tính đòi hỏi phải dùng
lượng muối tương đối nhiều. Tùy theo chiều dày của vật đúc có thể chọn nhiệt
độ kim loại lỏng thích hợp để biến tính tương ứng với hổn hợp muối đã chọn.
2.2.5. Kỹ thuật nấu luyện
Hợp kim nhôm nấu xong phải đảm bảo được ba yêu cầu sau:
- Không còn khí hoà tan
- Không có ô xyt nhôm
- Đúng thành phần đã định
Để đạt yêu cầu kỹ thuật, trong quá trình nấu luyện cần:

+ Chọn lò và liệu thích hợp
+ Sấy kỹ nồi lò và nung liệu trước khi cho vào lò.
+ Tạo môi trường khí ô xy hoá yếu, có che phủ để hạn chế diện tích mặt
thoáng của kim loại lỏng, tránh khí thâm nhập.
+ Rút ngắn thời gian nấu
+ Tránh nâng nhiệt độ kim loại lỏng lên quá cao, giữ lâu ở nhiệt độ cao (hoà
tan nhiều khí, làm hạt thô)
+ Có tiến hành khử khí và tinh luyện kim loại lỏng trước khi rót.
+ Hạn chế khuấy động kim loại lỏng khi nấu.
+ Tránh rót đi rót lại vào nồi chuyển nhiều lần.
+ Có các biện pháp thao tác công nghệ hợp lý
2.3. Các chất trợ dung nấu luyện hợp kim nhôm
Phế liệu nhôm có có kích thước nhỏ, vụn nên bề mặt tiếp xúc lớn. Nhôm
lại rất dễ bị ô xy hóa, cho nên, nếu không che phủ, tỷ lệ thu hồi kim loại sẽ rất
thấp. Khác với trường hợp tái sinh, đồng, thiếc, chì, kẽm, lớp vỏ nhôm ô xyt rất
bền, không thể hoàn nguyên ở điều kiện nấu luyện bình thường. Ngay khi phế
liệu nhôm đã chảy lỏng, lớp vỏ này vẫn không bị phá vỡ. Nhôm lỏng như được

Footer Page 17 of 166.

14


Header Page 18 of 166.
chứa bọc trong bao nhôm ô xyt nên rất khó tụ lại thành một khối. Để bảo đảm
làm trọn chức năng che phủ, tăng hiệu suất thu hồi nhôm, trợ dung phải là loại
tạo được màng xít chặt, dễ chảy và nhẹ hơn nhôm. Đồng thời, trợ dung có khả
năng phá vỡ được màng nhôm ô xyt bao bọc bề mặt các giọt nhôm lỏng, tạo điều
kiện để chúng dễ tụ lại thành giọt lớn. Yêu cầu chủ yếu đối với trợ dung tinh
luyện là khả năng thấm ướt tốt lên các bề mặt các chất phi kim loại, trước hết là

nhôm ô xyt. Nếu sức căng bề mặt của trợ dung trên biên giới trợ dung – ô xyt
(σtd-ô xyt) càng nhỏ (công để phát triển bề mặt càng nhỏ), thì trợ dung càng dễ
thấm ướt và dễ dàng đưa Al2O3 ra khỏi kim loại lỏng (góc thấm ướt θ càng nhỏ)
[8].
Đối với nhôm và hợp kim cơ sở nhôm điều kiện để đạt được hiệu suất thu
hồi cao, phát huy được vai trò của trợ dung là:

σ Al − Al O > σ t .d − Al > σ t .d − Al O
2

3

2

3

và

σ Al − Al O > σ t .d − Al + 2σ t .d − Al O
2

Trong đó σ Al− Al2O3 ,

3

2

3

σ t .d − Al , σ t .d − Al O , là sức căng bề mặt trên biên giới

2

3

phân chia pha giữa nhôm (Al) và nhôm ô xyt (Al2O3), giữa trợ dung (t.d) và
nhôm, giữa trợ dung và nhôm ô xyt (xem hình 2.2.)
Để kim loại đỡ mất mát (dễ tụ lại, không lẫn vào trợ dung), lực bám giữa
kim loại với kim loại phải lớn hơn lực bám giữa kim loại với trợ dung và sức
căng bề mặt giữa hai pha kim loại – ô xyt phải rất lớn (góc thấm ướt θ phải rất
lớn). Nếu trị số σ Al − Al2O3 nhỏ (kim loại thấm ướt tốt lên bề mặt ô xyt, mà trợ dung
lại thấm ướt tốt lên bề mặt ô xyt, thì các giọt kim loại như bị nghiền nhỏ rồi tan
vào trợ dung, gây mất mát nhôm đáng kể.

Footer Page 18 of 166.

15


Header Page 19 of 166.

θ

Al2O3

Trî dung

θ

Al

Al2O3

θ

Trî dung

Al

Hình 2.2. Điều kiện để trợ dung phát huy tác dụng khi nấu luyện nhôm
a) trợ dung thấm ướt tốt lên nhôm ô xyt;
b) nhôm thấm ướt rất kém lên nhôm ô xyt;
c) trợ dung thấm ướt kém lên nhôm lỏng

Khi chọn trợ dung, cần dựa vào những yêu cầu chính sau đây: sức căng bề
mặt σ t .d − Al2O3 là nhỏ nhất, độ hòa tan hóa học nhôm ô xyt trong trợ dung là cao
nhất, còn độ hòa tan nhôm kim loại trong trợ dung là thấp nhất.
Thực tế nghiên cứu và sản xuất đã cho thấy: nhôm kim loại hầu như
không thấm ướt, còn hỗn hợp muối clorua, florua thấm ướt rất tốt lên bề mặt
nhôm ô xyt. Hỗn hợp NaCl + KCl (lấy theo tỷ lệ 1:1) thấm ướt nhôm ô xyt tốt
nhất. Hệ NaCl – KCl có một cùng tinh nóng chảy ở 6580C [8] (hình 2.3.). Khi
nấu luyện nhôm nguyên sinh hoặc thứ sinh, thường sử dụng hỗn hợp này cộng
thêm 10% Na3AlF6 làm trợ dung.
Cần chú ý là với sự có mặt của trợ dung, khi nấu luyện nhôm không chỉ
mất mát do cơ chế hòa tan dưới tác dụng của lực bề mặt. Mà còn có thể bị mất
mát một phần do kết quả của các phản ứng hóa học dạng:
Al+G(K) + Me,
Al3+ = MeG
Trong đó: Me – là kim loại tạo muối
G – một halogen nào đó, ví dụ như clo, flo…
Al+G(K) – nhôm halogenua hóa trị thấp ở thể khí

Footer Page 19 of 166.

16


Header Page 20 of 166.
800
780
740
700
660
620

0

20

40

60

80

100

Hình 2.3. Giản đồ nóng chảy hệ NaCl – KCl [8]

Khi hạ nhiệt độ xuống các nhôm halogennua và nhôm kim loại với độ hạt
rất nhỏ, dễ tan lẫn vào trong trợ dung nóng chảy.

nAl+G(K) → a Al + b Al3+G
Trong đó: n = a + b
Nhôm có thể bị florua hóa dưới tác dụng của các florua kim loại, chẳng
hạn với criôlit có thể xẩy ra phản ứng
6AlF + 3Na
5Al + Na3AlF6
Khi dùng chất trợ dung tạo xỉ cần chú ý một số điểm sau:
- Chất tạo xỉ phải được sấy khô trước khi cho vào lò. Phải bảo quản trong
thùng, hộp kín và chỉ mở ra trước khi dùng. Cũng có thể nấu để cho chất tạo xỉ
chảy ra, hơi ẩm bốc hết, sau đó đổ thành miếng và dùng ngay. Tuyệt đối không
dùng chất tạo xỉ ẩm gây rỗ khí. Những chất tạo xỉ bị ẩm rắc lên bề mặt kim loại
lỏng thường nổ lách tách và bắn tung toé, nếu nhấn chìm vào kim loại lỏng sẽ
gây sôi dữ dội.
- Chất tạo xỉ che phủ có thể cho vào sớm cùng liệu kim loại (khi nấu hợp
kim Al – Mg) nhưng thường cho vào khi kim loại đã chảy hết.
- Lượng dùng từ 0,5 ÷ 1% trọng lượng nhôm. Đối với xỉ có tác dụng tinh
luyện không nên cho vào một lần mà cho ít một để tránh vón cục kém tác dụng.
Thường dùng dụng cụ riêng nhấn chìm chất tạo xỉ trong kim loại lỏng và chờ ít
lâu để có phản ứng tạo bọt.
- Chú ý đến sự cháy hao của Mg (nguyên tố có tác dụng tốt đến khả năng
nhiệt luyện của hợp kim), nên dùng chất tạo xỉ có clorua manhê.

Footer Page 20 of 166.

17


Header Page 21 of 166.
Cỏc loi mui ớt khi c dựng riờng tng loi m thng s dng t hp
mui 2 hoc 3 ữ 4 thnh phn. Thay i t l phi cỏc mui s iu chnh nhit

núng chy cn thit cho mui.
Mt s thnh phn cht to x thng dựng trong sn xut ỳc hp kim
nhụm c gii thiu trong cỏc bng 2.2.; 2.3.; 2.4. di õy [5], [6].
Bng 2.2. Cht to x cú kh nng ho tan ụ xyt

TT
1
2

3

4
5
6

Hỗn hợp muối
Cryôlit AlF3.3NaF
Clorua natri NaCl
Cryôlit AlF3.3NaF
Clorua natri NaCl
Clorua kali KCl
Cryôlit AlF3.3NaF
Cacbonnat natri Na2CO3
Clorua natri NaCl
Florua natri NaF
Clorua kali KCl
Florua natri NaF
Clorua kali KCl
Florua natri NaF
Clorua kali KCl

Clorua natri NaCl

Thành phần %
33
67
15
60
25
50
15
35
10
90
20
80
10
45
45

Nhiệt độ nóng
chảy 0C
735
660

743

700
743
604

Bng 2.3. Cht to x cú tỏc dng kh khớ, tinh luyn

TT
1
2

3

4

5

Footer Page 21 of 166.

Hỗn hợp muối
Clorua km ZnCl2
Clorua natri NaCl
Clorua km ZnCl2
Clorua natri NaCl
Clorua kali KCl
Flousilicat natri
Cryôlit AlF3.3NaF
Clorua natri NaCl
Clorua kali KCl
Flousilicat natri
Florua Kali KF
Clorua natri NaCl
Clorua kali KCl
Flousilicat natri

Thành phần %
50
50
22
73
5
85
5
5
5
20
10
40
30
35
18


Header Page 22 of 166.
Clorua natri NaCl
Clorua kali KCl
Hexacloretan

30
28
7

Bảng 2.4. Chất tạo xỉ dùng khi nấu luyện hợp kim nhôm có Mg

TT

1
2

3

4

2.4.

Hçn hîp muèi
Clorua manhª MgCl2
Clorua natri NaCl
Clorua manhª MgCl2
Clorua natri NaCl
Clorua kali KCl
Clorua manhª MgCl2
Clorua natri NaCl
Clorua kali KCl
Clorua manhª MgCl2
Clorua kali KCl
Clorua canxi CaCl2

Thµnh phÇn %
70
30
34
33
33
58
24

18
55
39
9

Thiết bị nấu luyện thu hồi hợp kim nhôm

Phế liệu chứa nhôm có thể tái sinh trong các lò vẫn dùng để nấu nhôm thỏi
và hợp kim nguyên sinh. Tuy nhiên, do đặc điểm của phế liệu chứa nhôm, để đạt
được hiệu suất thu hồi cao, chỉ nên dùng một số thiết bị phù hợp với công nghệ
tái sinh. Căn cứ để chọn thiết bị và công nghệ là dựa vào quy mô sản xuất, đặc
điểm nguyên liệu, yêu cầu chất lượng hợp kim và điều kiện năng lượng của xí
nghiệp.
Lò luyện có thể chia làm nhiều loại. Theo dạng năng lượng có thể chia ra:
lò nhiên liệu, lò điện; theo kết cấu không gian làm việc chia ra: lò phản xạ, lò
nồi; theo phương pháp rót kim loại lỏng chia ra: lò tĩnh, lò quay…
2.4.1. Lò phản xạ và lò nồi dùng nhiên liệu
Lò phản xạ: Trong công nghệ tái sinh nhôm, thiết bị được sử dụng khá
rộng rãi lò phản xạ. Loại lò này khá đơn giản, năng suất khá cao, dễ vận hành,
tốn ít nhiên liệu. Nhược điểm cơ bản của lò phản xạ là khí lò tiếp xúc với nhôm
lỏng nên kim loại dễ bị ô xy hóa và hàm lượng khí trong nhôm lỏng khá cao.

Footer Page 22 of 166.

19


Header Page 23 of 166.
Hình 2.4. trình bày sơ đồ lò phản xạ kiểu tĩnh. Nhôm trong lò được nung bằng
nhiệt của khí thải (sản phẩm cháy) chuyển động trong không gian giữa kim loại

và vòm lò, nhiệt bức xạ từ vòm lò, tường lò.

Hình 2.4. Sơ đồ lò phản xạ [8]

Lò nồi: Ở quy mô nhỏ có thể tiến hành tái sinh phế liệu chứa nhôm trong
lò nồi. So với lò phản xạ, lò nồi có những ưu điểm như tính cơ động cao, có thể
chuyển dễ dàng từ nấu mác hợp này sang nấu mác hợp kim khác, vốn đầu tư rất
thấp, có thể tổ chức sản xuất ở quy mô bất kỳ. Diện tích mặt gương kim loại
trong lò nồi nhỏ, nên ít bị ô xy hóa và dễ dàng dùng trợ dung che phủ. Kim loại
trong nồi không tiếp xúc trực tiếp với khí lò, nên giảm được hao cháy và lượng
khí hòa tan trong nhôm lỏng ít hơn. Nhưng lò nồi cũng có nhiều nhược điểm rất
khó khắc phục. Năng suất thấp, suất tiêu hao nhiên liệu lớn, rất khó lấy kim loại
đen ra khỏi nồi, khi tái sinh phế liệu nhôm lẫn nhiều sắt, không thể dùng phế liệu
có kích thước lớn, kể cả các phế liệu đúc dạng cục. Lò nồi được giới thiệu trong
hình 2.5.
Phần quan trọng của lò nồi là nồi nấu. Để nấu nhôm thường dùng nồi
grafit hoặc nồi gang đúc. Nồi grafit chóng hỏng hơn nồi gang, nhưng không làm
nhôm bị nhiễm bẩn (sắt) và có thể dùng ở nhiệt độ tới 1200 0C. Nồi gang bền, rẻ
hơn nồi grafit, dẫn nhiệt tốt hơn grafit, nhưng có thể bị ăn mòn gây nhiễm bẩn
nhôm (có khi tới 0,1 – 0,2%). Để đề phòng sắt hòa tan, có thể dùng hỗn hợp sơn

Footer Page 23 of 166.

20


Header Page 24 of 166.
bảo vệ, hoặc dùng lớp lót bằng vật liệu chịu lửa không tác dụng hóa học với
nhôm lỏng.

Hình 2.5. Sơ đồ lò nồi

2.4.2. Lò điện
Gần đây lò điện được sử dụng ngày càng rộng rãi trong nấu luyện và tái
sinh nhôm. Tùy theo cách biến đổi điện năng thành nhiệt năng, người ta chia lò
điện thành 3 nhóm: lò hồ quang, lò điện trở và lò cảm ứng. Trong lò hồ quang,
nhiệt độ đạt tới 3.000 0C ở vùng hồ quang nên không thể dùng để nấu nhôm, vì
kim loại bị quá nhiệt cục bộ, bị hao cháy nhiều, chất lượng không bảo đảm.
Lò điện trở được dùng nhiều để nấu nhôm. Có lò điện trở kiểu nồi và lò
điện trở kiểu phản xạ. Thanh nung có thể là kim loại, grafit hoặc silic cacbit.
Trong quá trình tái sinh nhôm phải dùng nhiều trợ dung có các halogennua, có
thể tác động không tốt đến dây nung. Do đó phải có biện pháp bảo vệ dây điện
trở khi nấu luyện phế liệu nhôm.
Lò cảm ứng có thể dùng để tái sinh phế liệu. Trên quan điểm công nghệ
mà xét, lò cảm ứng có nhiều ưu điểm:
+ Quá trình nung kim loại thực hiện ngay từ trong kim loại, cho phép nấu
luyện ở nhiệt độ tương đối thấp, không sợ quá nhiệt.

Footer Page 24 of 166.

21


Header Page 25 of 166.
+ Không có khí lò, dạng không gian làm việc của lò thuận tiện cho việc bảo
vệ nhôm, đỡ bị ô xy hóa.
+ Tốc độ nấu nhanh nên trong lò cảm ứng có thể nấu ngay cả giấy nhôm, mạt
cưa mà không sợ cháy hao quá nhiều (như lò nhiên liệu).
+ Lượng tiêu hao trợ dung rất nhỏ, trợ dung ít bị bay hơi.
+ Lượng khí hòa tan nhỏ, chất lượng kim loại đảm bảo hơn.

+ Dưới tác dụng của lực điện động, kim loại luôn chuyển động, khuấy trộn.
+ Nhiệt độ lò dễ điều chỉnh, dễ tạo môi trường bảo vệ (chân không, khí trơ).
Nấu luyện nhôm bằng lò cảm ứng giải quyết được cơ bản vấn đề vệ sinh
lao động, chống ô nhiễm môi trường, nâng được các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật,
tăng được chất lượng nhôm tái sinh, cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân
luyện kim, dễ dàng tiến tới cơ khí hóa và tự động hóa quá trình nấu luyện.
Nhược điểm cơ bản của lò cảm ứng có kênh là: do nhôm ô xyt lắng động
kênh có thể bị tắc, nhất là khi nấu luyện các phế liệu lẫn nhiều tạp chất. kim loại
bị xáo động, nhôm ô xyt trộn lẫn trong nhôm lỏng, dễ bám chặt vào tường.
3. TẬN THU PHẾ LIỆU ADC12 TRONG ĐÚC ÁP LỰC CAO
3.1.

Chuẩn bị vật liệu, thiết bị, dụng cụ

3.1.1. Sơ chế phế liệu mạt, ba via nhôm
Phế liệu mạt, ba via hợp kim nhôm ADC12 (hợp kim nhôm ADC12 được
gọi tắt là nhôm) thường lẫn nhiều tạp chất như dầu bôi trơn piston, dung dịch
làm nguội khuôn, nước, bụi… Lượng dầu mỡ, bụi ẩm trong phế nhôm có khi lên
tới 20-30%. Nếu bào quản không đúng cách, phế liệu ẩm bị ăn mòn rất nhanh.
Với độ ẩm 12%, sau 8 tháng để trong kho, hiệu suất thu hồi nhôm của lò nồi có
trợ dung, giảm đi tới 37% [ ]. Dung dịch huyền phù làm nguội khuôn có tính
kiềm, nên thúc đẩy mạnh quá trình ăn mòn phế nhôm. Cùng một loại phế nhôm,
nếu thật khô, hiệu suất thu hồi nhôm có thể đạt 50-60%. Còn với độ ẩm 20%,
hiệu suất thu hồi chỉ còn 25-30%. Ngoài ra, phế nhôm ẩm sẽ làm gia tăng lượng
hiđro hòa tan trong nhôm lỏng, làm giảm chất lượng nhôm tái chế. Hàm lượng
ẩm trong phế liệu quá cao là điều nguy hiểm, không an toàn khi đưa vào nồi kim
loại lỏng. Phoi, bụi, mạt sắt rất dễ hòa tan vào nhôm lỏng, làm giảm giá trị sử
dụng của nhôm tái chế và giảm hiệu suất thu hồi hợp kim.

Footer Page 25 of 166.

22