[发明专利]一种用化学反应法制备铝硼中间合金方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝硼中间合金制备工艺，属于有色金属的技术领域。

背景技术

工业纯铝中通常存在固溶态的Ti、V、Cr、Mn等过渡族元素，这些固溶态的过渡族元素杂质对工业纯铝导电性影响很大，致使其不能在电工上直接应用。为了提高其导电性，通常在熔炼电工用铝时向熔体中加入一定量的铝硼中间合金，使Ti、V、Cr、Mn等形成硼化物而得以沉淀去除。为保证导电铝的质量，工业生产中希望使用不含钛、且硼含量高的二元铝硼中间合金。

目前通常采用将KBF₄加到熔体表面后对熔体进行搅拌，使氟硼酸钾与铝间反应的方法制备硼中间合金。反应过程中，氟盐强烈挥发，环境污染严重；更重要的是，由于反应生成的铝硼化合物与熔盐的润湿性较好，这一方面会导致一些铝硼化合物进入到熔盐中，降低硼的回收率，另一方面，易于导致在铝熔体与熔盐的界面处形成铝硼化合物层，阻碍铝熔体与KBF₄的反应，降低反应速度。为了阻止此铝硼化合物层的形成、促进反应，通常需要对熔体进行强烈的机械搅拌，但这样做会大幅度提高氟盐的挥发，提高生产成本。

前期，为了制备不含钛的高硼含量铝硼中间合金，我们提出了多次低温加盐高温熔体处理的技术，并申报了专利(申请号2009100128413)。但该技术仍然使用了将纯KBF₄加入铝熔体，通过机械搅拌促进铝熔体与KBF₄反应的方法，没能有效地提高铝与熔盐的反应效率、降低环境污染和生产成本。

发明内容

本发明研究了卤盐添加物对反应熔盐(即铝与KBF₄反应形成的熔盐)与铝硼化合物间润湿性、反应熔盐挥发性以及铝熔体与KBF₄反应机理与效率的影响，研制出两种氟盐混合物。在制备铝硼中间合金时，首先将氟盐混合物1覆盖于铝熔体表面，保护熔体，并促进后续KBF₄与铝熔体的有效反应；然后将含KBF₄的氟盐混合物2混合物覆盖于熔体表面，使KBF₄与铝高效反应，并且反应生成的铝硼化合物不再优先润湿熔盐，而倾向分布于铝熔体内部。通过使用此两种氟盐混合物，KBF₄与铝熔体反应过程中铝熔体/熔盐界面不易形成铝硼化合物层，中频感应熔炼炉自身导致的电磁搅拌作用既能满足反应要求，无需使用额外的机械搅拌来促进反应过程。应用该方法硼的回收率高(80～92％)、环境污染低，可制备硼含量高(～7wt％)铝硼中间合金。

本发明的技术方案是：

一种硼回收率高、环境污染低的高硼含量Al-B中间合金的制备方法，采用KBF₄与铝熔体进行化学反应的方法制备铝硼中间合金。

主要原料包括纯铝、氟硼酸钾和冰晶石、四氟铝酸钾，氟化钙、氟化镁，采用中频感应炉(1000～2000HZ)熔化，坩埚材质为刚玉或氧化镁-氧化铝材质坩埚。