RU2122597C1 - Способ рафинирования алюминиевых расплавов от магния - Google Patents
Способ рафинирования алюминиевых расплавов от магния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2122597C1 RU2122597C1 RU97109071A RU97109071A RU2122597C1 RU 2122597 C1 RU2122597 C1 RU 2122597C1 RU 97109071 A RU97109071 A RU 97109071A RU 97109071 A RU97109071 A RU 97109071A RU 2122597 C1 RU2122597 C1 RU 2122597C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- magnesium
- metal
- aluminum
- refining
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к рафинированию вторичных алюминиевых сплавов от магния, а также от примесей водорода и неметаллических включений. Сущность изобретения: способ рафинирования алюминиевых от магния включает обработку их плавами хлоридов металлов с последующим разделением металла и продуктов реакций, в качестве хлоридов используют плав хлористой меди с сильвинитом с соотношением 1:2,5 - 3 и вводят его в расплав при температуре, составляющей 1,07 - 1,15 температуры плавления плава с расходом по активному реагенту (хлористая медь), составляющим 0,35 - 0,4 от стехиометрического значения. При применении способа рафинирования исключается переход в расплав вредной примеси железа, а для первичных и вторичных медьсодержащих сплавов переход в расплав элементарной меди является экономически благоприятным фактором. Требуемая глубина очистки от магния без загрязнения расплава вредной примесью железа при удельном расходе флюса по основному реагенту почти вдвое меньше, чем в аналоге, металлургический выход повышается более, чем на 10%, а степень удаления водорода и неметаллических включений не ниже, чем у аналога. Как следствие достигнуты более низкие затраты на реализацию изобретения. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, конкретно к рафинированию вторичных алюминиевых сплавов от магния, а также от примесей водорода и неметаллических включений, и может быть использовано для тех же целей в технологии производства первичных алюминиевых сплавов.
Известны способы рафинирования от магния литейных алюминиевых сплавов, включающие раздельное использование в качестве активных реагентов фтористого алюминия (AlF3), криолита (Na3AlF6), хлоридов металлов (MnCl2, AlCl3) доломита (CaCo3•MgCO3) и смеси хлоридов щелочных металлов (NaCl, KCl) с доломитом, введение их в расплав, перемешивание и разделение металла и продуктов реакций (см. Григоренко В.М. Рафинирование вторичных алюминиевых сплавов от магния. -Цветные металлы, 1992, N 6, с.59-60).
Основные недостатки технологий, связанных с использованием AlF3, Na3AlF6, MnCl2, AlCl3, заключаются в чрезвычайно высокой стоимости этих реагентов, заметных непроизводительных потерях их в процессе обработки расплава, а также - в ухудшении экологических условий труда.
Основные недостатки технологий, связанных с использованием доломита и его смесей с хлоридами щелочных металлов, состоят в низком металлургическом выходе, сравнительно невысоких значениях глубины и скорости удаления магния.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому способу рафинирования является способ рафинирования алюминиевых сплавов от магния, включающий плав хлоридов (состава: ≈ 30% TiCl4, ≈33%(NaCl+KCl), ≈19%AlCl3, ≈14%FlCl3 и ≈4%SiCl4), являющийся отходом титано-магниевого производства, введение его под уровень расплава, перемешивание и разделение металла и продуктов реакций (см. Воробьев А. К., Тодораки И.Е. Усовершенствование технологии рафинирования алюминиевых сплавов. -Сб. науч. трудов ВНИКПИ титана "Производство металлов и сплавов из вторичного сырья", Запорожье 1983, с. 26-31).
Преимущества этой технологии состоят в том, что используемый плав не дорогой. При этом повышается качество готового металла за счет снижения содержания в нем водорода и неметаллических включений, не ухудшаются экологические условия труда (содержание хлора в районе печи составляет 1,7, а над печью 2,4 мг/м3, что ниже ПДК).
Главные недостатки этой технологии заключаются в том, что в процессе взаимодействия компонентов плава с алюминиевым расплавом будет однозначно иметь место переход в расплав элементарного железа, являющегося очень вредной, регламентируемой примесью; достигаемая величина металлургического выхода не превышает 94%, несмотря на то, что в работе в качестве шихты использовался чушковой металл и калиброванные компактные отходы. Кроме того, для успешной реализации процесса требуется введение плава под уровень расплава, что влечет за собой дополнительные затраты на изготовление часто выходящего из строя колокола-испарителя.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности рафинирования за счет исключения возможности внесения в расплав вместе с флюсом дополнительных вредных примесей, увеличения металлургического выхода, а также - снижения удельного расхода флюса и затрат на реализацию процесса.
Техническая задача решается тем, что в известном способе рафинирования алюминиевых расплавов от магния, включающем обработку их плавами хлоридов металлов с последующим разделением металла и продуктов реакций, в качестве хлоридов металлов используют плав хлористой меди с сильвинитом в соотношениях 1: 2,5 - 3, при этом вводят его в расплав при температуре расплава 1,7-1,15 от температуры плавления плава в количестве, составляющем 0,35-0,4 от стехиометрического значения хлористой меди.
Сущность изобретения заключается в том, что при использовании в качестве рафинирующего флюса плава, содержащего хлористую медь и сильвинит, исключается переход в расплав вредной примеси железа, а для первичных и вторичных медьсодержащих сплавов переход в расплав элементарной меди является экономически благоприятным фактором. Следует отметить, что термодинамическая вероятность реакций (по основному активному реагенту плава-прототипа и заявляемого плава соответственно):
TiCl4+ 2 Mg -> 2 MgCl2+Ti (1)
и \\6 CuCl2+Mg -> MgCl2+Cu (2)
по величине нормальной энергии Гиббса при 1000К достаточно высока и почти одинакова (≈-450 кДж/моль - см. Курдюмов А.В. Инкин С.В., Чулков В.С., Графас Н. И. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов. М.: Металлургия, 1980, 196 с.). Учитывая это, а также очень близкие стоимости плавов и одинаковое содержание в них основных активных реагентов, приходим к заключению, что применение заявляемого способа рафинирования является эффективнее, чем в случае прототипа, т.к. требует более низких величин расхода активного реагента (почти в 3 раза ниже стехиометрического, а в случае плава-прототипа эта величина практически равна стехиометрическому значению), что объясняется, очевидно, активизацией рафинирующей работы сильвинита (см. Ларионов Г. В. Вторичный алюминий. -М.: Металлургия, 1967, 271 с.). Кроме того, при этом повышается величина металлургического выхода, очевидно, по причине того, что плотность меди выше плотности титана. Наибольшую эффективность обеспечивают выбранные пределы состава плава и параметры ведения процесса рафинирования.
TiCl4+ 2 Mg -> 2 MgCl2+Ti (1)
и \\6 CuCl2+Mg -> MgCl2+Cu (2)
по величине нормальной энергии Гиббса при 1000К достаточно высока и почти одинакова (≈-450 кДж/моль - см. Курдюмов А.В. Инкин С.В., Чулков В.С., Графас Н. И. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов. М.: Металлургия, 1980, 196 с.). Учитывая это, а также очень близкие стоимости плавов и одинаковое содержание в них основных активных реагентов, приходим к заключению, что применение заявляемого способа рафинирования является эффективнее, чем в случае прототипа, т.к. требует более низких величин расхода активного реагента (почти в 3 раза ниже стехиометрического, а в случае плава-прототипа эта величина практически равна стехиометрическому значению), что объясняется, очевидно, активизацией рафинирующей работы сильвинита (см. Ларионов Г. В. Вторичный алюминий. -М.: Металлургия, 1967, 271 с.). Кроме того, при этом повышается величина металлургического выхода, очевидно, по причине того, что плотность меди выше плотности титана. Наибольшую эффективность обеспечивают выбранные пределы состава плава и параметры ведения процесса рафинирования.
Выбранные параметры лимитируются следующими факторами.
Следует отметить, что простым расчетом доказывается, что в составе плава хлористой меди и сильвинита соотношение 1:2,5 соответствует их процентному соотношению 30:70, а соотношение 1:3 - 25:75.
При выборе состава плава хлористой меди и сильвинита с соотношением 1: (<3) увеличивается удельный расход плава, удлиняется процесс рафинирования и снижается металлургический выход, а при составе плава, когда это соотношение составляет 1: (>2,5) - возрастает стоимость плава неадекватно улучшению показателей процесса.
Температура плавления плава хлористой меди с сильвинитом выбранного состава составляет примерно 690oC.
При введении плава в расплав при температуре, составляющей ниже 1,07 температуры плавления плава (т.е. ниже 738oC) увеличивается время рафинирования, когда же плав вводят в расплав при температуре выше 1,15 температуры плавления плава (т.е. выше 794oC) имеют место непроизводительные потери флюса, а также безвозвратные потери металла.
Стехиометрический расчет реакции (2) показал, что удельный расход CuCl2 (основной активный реагент плава) составляет 5,58 г на 1 г удаляемого магния. Необходимый эффект рафинирования достигается уже при удельных расходах значительно ниже стехиометрических (0,35-0,4 от стехиометрической величины). Это объясняется тем, что данный состав флюса и выбранная технология ведения процесса позволяют активизировать рафинирующее воздействие сильвинита (KCl: NaCl=1:1). При удельном расходе CuCl2, составляющем меньше 0,35 от стехиометрического значения, не достигается необходимая глубина очистки расплава от магния, а при удельном расходе CuCl2, составляющем более 0,45 от стехиометрического значения, не происходит улучшение достигнутых показателей процесса рафинирования и имеют место непроизводительные потери флюса.
Пример выполнения осуществляли в газовой отражательной печи, разделенной не доходящей до свода перегородкой на две камеры вместимостью по 10 т каждая, причем в первой камере (плавильная) производили загрузку, расплавление отходов, доведение расплава до нужной температуры и съем шлака, после чего расплав через переливную летку заливали во вторую камеру (копильник). Во второй камере в зависимости от результата экспресс-анализа осуществляли доводку расплава по химическому составу и рафинирующую обработку флюсами для удаления магния при перемешивании скребком мульдозавалочной машины. После получения положительного результата экспресс-анализа, снимали шлак и производили разливку готового сплава в ковш.
После полного заполнения копильника расплавом (по данным экспресс-анализа исходное содержание магния составляло 1,9%, а согласно ГОСТу в сплаве АК5М2 оно не должно превышать 0,85%) доводили температуру до 795oC (что составляло 1,15 от температуры плавления плава хлористой меди с сильвинитом) и после снятия шлака вводили плав с соотношением хлористой меди и сильвинита 1:2,5 в количестве 683 кг (что составило 0,35 от стехиометрического значения основного активного реагента - CuCl2). Количество плава определялось простым расчетом. В 10 т расплава при исходном содержания магния 1,9% имеется 190 кг магния, требуемое содержание магния по ГОСТу 0,85%, т.е. 85 кг, отсюда следует, что необходимо удалить 105 кг магния. Стехиометрический удельный расход CuCl2 составляет 5,58 кг на 1 г удаляемого магния, а нами применялся расход 0,35 от стехиометрического, т. е. 1,95 г на 1 г удаляемого магния. Откуда следует, что для удаления 105 кг магния необходимо 205 кг CuCl2, что в пересчете на плав составит 683 кг. После введения плава осуществляли перемешивание в течение 20 мин с отбором проб на химанализ через каждые 10 мин. После первых 10 мин содержание магния в сплаве составляло 0,9%, а после 20 мин - 0,82%. При этом содержание меди в сплаве повысилась от исходного 2,18% до конечного 2,58% (предельное допустимое по ГОСТу 3,5%). Металлургический выход составил 93,8%, что для использованного вида сырья (самолетный лом, брикетированная стружка) является достаточно высокой величиной. В процессе рафинирующей обработки в расплаве снизилось содержание водорода и оксида алюминия соответственно: с 0,45 до 0,2 см3/100 г и с 0,08 до 0,03% (содержание водорода определяли методом Дарделла-Гудченко, а оксида алюминия - химическим методом). Следует отметить, что уровень содержания железа в готовом сплаве практически остался неизменным (исходное содержание железа составляло 0,93%, конечное - 0,91%).
Из приведенных данных следует, что при применении заявляемого способа рафинирования алюминиевых сплавов от магния достигается с высокой скоростью требуемая глубина очистки от магния без загрязнения расплава вредной примесью железа. Удельный расход флюса при этом по основному реагенту почти в 2 раза ниже, чем у прототипа, металлургический выход повышается более чем на 10%, а степень удаления водорода и неметаллических включений не ниже, чем у прототипа.
После введения плава и перемешивания его с металлом через 10 -15 мин на поверхности расплава образуется небольшое количество овальных "окатышей" шлака, плавающих на чистом зеркале металла. Объяснить это можно тем, что в процессе быстро идущих реакций резко повышается поверхностное натяжение на границе раздела фаз металл-продукты реакций и значительно увеличивается краевой угол смачивания (θ ≫ 90o - визуально), что в большой степени облегчает условия разделения и съема шлака и снижает возможность потерь металла с удаляемым шлаком.
Заявляемый способ рафинирования расплавов от магния исследовался также с запредельными и предельными значениями выбранных параметров. Исследовался и известный способ рафинирования, который принят за прототип.
Результаты исследований приведены в таблице.
Из данных таблицы следует, что наиболее высокие показатели процесса рафинирования достигаются при использовании заявляемого способа рафинирования и соблюдении выбранных параметров. Так, содержание железа значительно ниже предельно допустимого значения соответствует его исходному содержанию; фактический удельный расход флюса по основному реагенту для достижения аналогичного эффекта вдвое ниже, чем в случае прототипа; металлургический выход почти на 10% выше, чем в случае прототипа. Следствием изложенного являются и более низкие затраты на реализацию заявляемого изобретения.
Claims (1)
- Способ рафинирования алюминиевых расплавов от магния, включающий обработку их плавами хлоридов металлов с последующим разделением металла от продуктов реакций, отличающийся тем, что в качестве плава хлоридов металлов используют плав хлористой меди с сильвинитом в соотношениях 1:(2,5-3), при этом вводят его в расплав при температуре расплава 1,07-1,15 от температуры плавления плава в количестве, составляющем 0,35-0,40 от стехиометрического значения по хлористой меди.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97109071A RU2122597C1 (ru) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | Способ рафинирования алюминиевых расплавов от магния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97109071A RU2122597C1 (ru) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | Способ рафинирования алюминиевых расплавов от магния |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2122597C1 true RU2122597C1 (ru) | 1998-11-27 |
RU97109071A RU97109071A (ru) | 1999-05-20 |
Family
ID=20193600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97109071A RU2122597C1 (ru) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | Способ рафинирования алюминиевых расплавов от магния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2122597C1 (ru) |
-
1997
- 1997-06-03 RU RU97109071A patent/RU2122597C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Григоренко В.М. Рафинирование вторичных алюминиевых сплавов от магния. Журнал "Цветные металлы", N 6, 1992, с.59-60. Воробьев А.К., Тодораки И.Е. Усовершенствование технологии рафинирования алюминиевых сплавов. Сб.научных трудов ВНИКПИ титана "Производство металлов и сплавов из вторичного сырья". - Запорожье, 1983, с.26-31. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3650730A (en) | Purification of aluminium | |
US4568430A (en) | Process for refining scrap aluminum | |
EP2446065B2 (en) | USE OF A BINARY SALT FLUX OF NaCl AND MgCI2 FOR THE PURIFICATION OF ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOYS, AND METHOD THEREOF | |
US3929597A (en) | Production of lead and silver from their sulfides | |
RU2122597C1 (ru) | Способ рафинирования алюминиевых расплавов от магния | |
JPH0757896B2 (ja) | マグネシウム金属またはマグネシウム合金を再溶融および精練するための方法および装置 | |
DE2337339A1 (de) | Verfahren zur gewinnung von aluminiummetall | |
US4832740A (en) | Process for removing alkali and alkaline earth elements from aluminum melts | |
US4911755A (en) | Method for the refining of lead | |
US2760859A (en) | Metallurgical flux compositions | |
RU2112065C1 (ru) | Способ рафинирования алюминия и сплавов на его основе | |
NO161511B (no) | Fremgangsmaate ved fjerning av opploeste ti- og v-forurensinger fra smeltet aluminium. | |
US4451287A (en) | Flux in recovery of aluminum in reverberatory furnace | |
US4050925A (en) | Process for the production and use of activated alumina in refining steel | |
US3243281A (en) | Extraction of aluminum using mercury containing mercuric halide | |
US3667934A (en) | Refining of zinc | |
SU1705384A1 (ru) | Способ обработки алюминиевых сплавов | |
US4501614A (en) | Flux in recovery of aluminum in reverberatory furnace and method of making | |
Neff | Scrap melting and metallurgical processes employed in aluminum recycling | |
RU2083699C1 (ru) | Способ переработки алюминиевых отходов | |
JPH05202434A (ja) | アルミニウムおよびアルミニウム合金の溶解法 | |
US2850443A (en) | Method of treating alloys | |
JP2004277776A (ja) | アルミニウム合金溶湯の精錬方法およびアルミニウム合金溶湯用精錬用フラックス | |
RU2041292C1 (ru) | Способ получения алюминия особой чистоты | |
RU2150523C1 (ru) | Способ алюминотермического переплава пылевидной фракции изгари цинка |