RU2065510C1 - Способ производства силумина - Google Patents
Способ производства силумина Download PDFInfo
- Publication number
- RU2065510C1 RU2065510C1 RU93042444A RU93042444A RU2065510C1 RU 2065510 C1 RU2065510 C1 RU 2065510C1 RU 93042444 A RU93042444 A RU 93042444A RU 93042444 A RU93042444 A RU 93042444A RU 2065510 C1 RU2065510 C1 RU 2065510C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- silicon
- ash
- raw materials
- production
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Использование: производство алюминиево-кремниевых сплавов. Цель изобретения - вовлечение в сырьевую базу для производства силуминов электролитическим способом отходов производства и снижение затрат на их производство. Сущность: в качестве алюминий-кремнийсодержащего сырья используют золу ТЭЦ, образующуся после сжигания бурых углей, а восстановление полученного тонкодисперсного сырья осуществляют в электролизере в присутствии криолита. Добавку золы производят в пределах 0,5-80 мас.% от общего количества сырья, содержащего окислы алюминия и кремния. Имеющиеся в золе примеси не являются вредными для всех марок силуминов, а железо в количестве 0,8-1,3% является легирующей добавкой для деформируемого силуминового сплава АКЧ. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к производству алюминиево-кремниевых сплавов.
Известен способ производства силумина сплава алюминия с кремнием, включающий расплавление смеси исходных компонентов (алюминия и кремния) и кристаллизацию полученного сплава [1] В большинстве случаев чистый кремний заменяют на алюминий-кремниевую лигатуру для снижения температуры плавления и более быстрого проведения процесса растворения кремния в алюминии. Недостатком способа является дороговизна чистых исходных продуктов алюминия и кремния. Налицо имеется противоречие, заключающееся в том, что в природе, как правило, кремний и алюминий сосуществуют в одном виде сырья, например в бокситовых рудах, затем их разделяют сложными методами, а по получении чистых материалов вновь смешивают.
Более целесообразным является производство силумина методом электротермии [2] который и выбран в качестве прототипа. По нему нагревают алюминий-кремнесодержащее сырье, проводят совместное восстановление алюминия и кремния и кристаллизацию расплава. Восстановление осуществляется углеродистыми восстановителями (углем, торфом и др.). В качестве алюминий-кремнесодержащего сырья применяют каолины, кианиты, андалузиты, силлиманиты и другие полезные ископаемые [2, с.492, 496] Способ основан на том, что восстановление углеродом кремния протекает при более низких температурах, чем алюминия, а восстановленный кремний является восстановителем, теперь уже по отношению к алюминию [2, с. 488] Кроме того, обеспечивается совместное восстановление карбида алюминия и двуокиси кремния с образованием чистых материалов - алюминия и кремния и окиси углерода [2, c.478] Недостатком способа-прототипа является необходимость разработки полезных ископаемых (алюминий-кремнесодержащего сырья), следствием чего является, с одной стороны, повышение затрат на производство Al-Si-сплавов, с другой нарушение экологического равновесия в природе.
Целью предлагаемого изобретения является улучшение состояния экологической обстановки, а также снижение затрат на производство алюминиево-кремниевых сплавов путем вовлечения в сырьевую базу отходов производства.
Указанная цель достигается тем, что в качестве алюминий-кремнесодержащего сырья используют золу, образующуюся после сжигания бурых углей, а восстановление полученного тонкодисперсного сырья осуществляют в электролизере с присутствием криолита. Сущность изобретения заключается в том, что основными компонентами золы после сжигания бурых углей являются глинозем (до 40%) и кремнезем (до 50%) [3] В настоящее время именно ТЭЦ, работающие на бурых углях, как правило, вырабатывают электроэнергию для электролиза алюминия, выбрасывая золу в отвалы, накапливающиеся в больших количествах вокруг территории и загрязняющие окружающую среду. Эти отвалы могут обеспечить сырьем алюминиевые заводы, что окажет благоприятное воздействие и на экологию.
Имеющиеся в золе примеси не являются вредными для всех марок силуминов. Так, например, для деформируемого силуминового сплава АК4 железо в количестве 0,8-1,8% является не вредной примесью, а легирующей добавкой [4] Для литейных силуминов и сплавов для лигатур допускаются значительные колебания химического состава. Стоимость золы как сырья определяется ценой транспортировки и не идет ни в какое сравнение со стоимостью глинозема, получаемого таким сложным и многоступенчатым способом, как метод Байера.
Как уже отмечалось, отвалы крупных ТЭЦ часто соседствуют с алюминиевыми заводами, обладающими электролизными установками. Поэтому целесообразно восстановление алюминия и кремния из золы проводить в электролизерах, используя криолитовый расплав в качестве электролита.
Заявителем установлено, что наиболее целесообразным является диапазон возможных добавок золы в пределах 0,5-80% к общей массе сырья, содержащего окислы алюминия и кремния. Верхняя граница 80% обусловлена тем, что при ее превышении эффективность восстановления кремния резко уменьшается из-за образования корочки кремния на электроде. Нижняя граница 0,5% обусловлена тем, что затраты на транспортные и организационные мероприятия, связанные с доставкой и добавлением золы, перекрывают эффект от ее применения.
Пример 1. Получение алюминий-кремниевого сплава проводили в герметичном лабораторном электролизере, представляющем собой стальную реторту с водоохлаждаемой крышкой, к которой крепился на подвесах тигель-катод из графита. Анод изготовлен из графитового стержня с вольфрамовым наконечником, служащим токопроводом. Электролиз проводился в атмосфере анодных газов. Перед началом электролиза пространство ячейки продували углекислым газом для удаления кислорода. Исходным электролитом служил криолитовый расплав, питаемый шихтой до золы ТЭЦ и глинозема. Зола Богословской ТЭЦ имеет следующий химический состав: Al2O3 35,1% SiO2 45,9% Fe2O2 5,1% CaO 5,2% Электролиз проводили при 1000oC при силе тока 15 А в течение 36 ч. Температура расплава поддерживалась за счет внешнего обогрева селитовыми стержнями с точностью ± 5oC. После окончания электролиза контейнер с электролитом и металлом на дне вынимали на подвесах и содержимое выливали в расплавленном виде в изложницу для охлаждения. Слиток дробили для отделения металлической фазы от электролита и проводили химический анализ полученного металла. Результаты опытов представлены в таблице.
Из таблицы видно, что содержание кремния в сплаве увеличивается пропорционально увеличению добавки золы в электролит. Однако при превышении массовой доли золы 80% содержание кремния перестает увеличиваться. Причиной этого является блокирование электрода корочкой кремния и прекращение реакции. Нижняя граница добавки золы установлена 0,5% поскольку при меньшей добавке организационные и транспортные расходы, связанные с добавкой золы, ее подготовкой и хранением, перекрывают эффект от ее применения в качестве легирующего материала. Таким образом, минимальная добавка золы к общему количеству сырья не должна быть меньше 0,5% а максимальная не должна быть больше 80% что и отражено в формуле изобретения.
Пример 2. На одном из электролизеров Богословского алюминиевого завода был проведен промышленный эксперимент предлагаемого технического решения. Золу Богословской ТЭЦ указанного в примере 1 химического состава добавляли в электролизер. Отношение золы и глинозема по отношению к общей массе электролита составляло около 3% В результате электролиза было отмечено повышение температуры электролита с 960 до 1000oC и увеличение рабочего напряжения с 4,4 до 4,8 В. Содержание кремния в сплаве колебалось в пределах 0,9-1,1% содержание железа 0,12-0,30%
Эффективность предлагаемого способа определяется снижением затрат на производство алюминий-кремниевых сплавов при использовании золы в качестве исходного сырья. В 1 т золе содержится 351 кг глинозема и 214 кг кремния. При получении сплава в электролизере увеличивается удельный расход электроэнергии на 1,2 мгВт-час. С учетом затрат на транспортировку золы экономия от использования 1 т золы составит:
Э 0,351•85954,9 + 0,214•361586,2 1,2•7357,7 1200 97520 руб.
Эффективность предлагаемого способа определяется снижением затрат на производство алюминий-кремниевых сплавов при использовании золы в качестве исходного сырья. В 1 т золе содержится 351 кг глинозема и 214 кг кремния. При получении сплава в электролизере увеличивается удельный расход электроэнергии на 1,2 мгВт-час. С учетом затрат на транспортировку золы экономия от использования 1 т золы составит:
Э 0,351•85954,9 + 0,214•361586,2 1,2•7357,7 1200 97520 руб.
где 85954,9 стоимость 1 т глинозема, руб. (в ценах на 01.07.93);
361586,2 стоимость 1 т кремния, руб.
361586,2 стоимость 1 т кремния, руб.
7357,7 стоимость 1 мгВт-часа электроэнергии постоянного тока, руб.
1200 стоимость 1 т золы (расходы по транспортировке), руб.
Источники информации
1. Фарбман С. А. Колобнев И.Ф. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов. М. Металлургия, 1968, с.428.
1. Фарбман С. А. Колобнев И.Ф. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов. М. Металлургия, 1968, с.428.
2. Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. М. Металлургия, 1971, с.455.
3. Лайнер А.И. Производство глинозема. М. Металлургиздат, 1961, с.28.
4. Алюминиевые сплавы. Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. Справочник. М. Металлургия, 1974, с.429. ТТТ1
Claims (2)
1. Способ производства силумина, включающий электролиз алюминий-кремнийсодержащего сырья в расплаве криолита, отличающийся тем, что в качестве сырья используют золу тепловых электроцентралей после сжигания бурых углей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют золу в количестве 0,5 80,0 мас. от общего количества алюминий-кремнийсодержащего сырья.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93042444A RU2065510C1 (ru) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | Способ производства силумина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93042444A RU2065510C1 (ru) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | Способ производства силумина |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93042444A RU93042444A (ru) | 1996-06-20 |
RU2065510C1 true RU2065510C1 (ru) | 1996-08-20 |
Family
ID=20146899
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93042444A RU2065510C1 (ru) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | Способ производства силумина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2065510C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556188C1 (ru) * | 2013-12-19 | 2015-07-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов в алюминиевых электролизерах |
RU2572438C1 (ru) * | 2014-07-21 | 2016-01-10 | Валерий Никитич Гринавцев | Способ переработки отвального сталеплавильного шлака |
-
1993
- 1993-08-26 RU RU93042444A patent/RU2065510C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент СССР N 1826998, кл. С 25 С 3/36, 1993. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556188C1 (ru) * | 2013-12-19 | 2015-07-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов в алюминиевых электролизерах |
RU2572438C1 (ru) * | 2014-07-21 | 2016-01-10 | Валерий Никитич Гринавцев | Способ переработки отвального сталеплавильного шлака |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2974032A (en) | Reduction of alumina | |
CA2860491C (en) | A process for manufacturing aluminum from bauxite or its residue | |
US3535214A (en) | Process and cell for the production of manganese of low carbon content by means of a fused electrolytic bath | |
Tangstad | Ferrosilicon and silicon technology | |
CN100406411C (zh) | 一种电熔刚玉复合耐火材料及其生产方法 | |
CA1141170A (en) | Aluminum purification system | |
US2755178A (en) | Electric smelting process for production of silicon-aluminum alloys | |
JP5446735B2 (ja) | 金属マンガンの製造方法 | |
RU2065510C1 (ru) | Способ производства силумина | |
FI70253B (fi) | Framstaellning av aluminium-kisellegeringar | |
Tangstad | Handbook of Ferroalloys: Chapter 6. Ferrosilicon and Silicon Technology | |
Kroll et al. | Laboratory preparation of lithium metal by vacuum metallurgy | |
US1786386A (en) | Extraction of tin from ores or materials containing tin | |
US3768998A (en) | Method of smelting high quality ferrosilicon | |
US4135921A (en) | Process for the preparation of rare-earth-silicon alloys | |
CN110029227A (zh) | 以废耐火材料为原料等离子体射流送料制取铝硅铁的方法 | |
JPS59159945A (ja) | ドロマイトより金属マグネシウム及びカルシウム・フエライトを製造する方法 | |
CN112501434B (zh) | 液态炼镁还原剂及其应用 | |
CN110820017B (zh) | 一种铝锰系合金的制备方法 | |
RU2652905C1 (ru) | Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов | |
Кузьмин et al. | The use of carbon-containing wastes of aluminum production in ferrous metallurgy | |
Gasik et al. | Alkaline Earth Metal Ferroalloys | |
Mafiri | The alumino-magnesiothermic production of NiB master alloy in a DC arc furnace | |
Gasik et al. | Ferroboron and Boron Carbide | |
SU1321765A1 (ru) | Восстановительна смесь дл выплавки ферросплавов |