RU2185456C2 - Method of production of aluminum - Google Patents
Method of production of aluminum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2185456C2 RU2185456C2 RU2000123458/02A RU2000123458A RU2185456C2 RU 2185456 C2 RU2185456 C2 RU 2185456C2 RU 2000123458/02 A RU2000123458/02 A RU 2000123458/02A RU 2000123458 A RU2000123458 A RU 2000123458A RU 2185456 C2 RU2185456 C2 RU 2185456C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- silicon
- reagent
- alloy
- melt
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству алюминия. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of aluminum.
Известен наиболее распространенный в настоящее время электролитический способ производства алюминия из глинозема методом электролиза (A.И. Беляев. Металлургия легких металлов. М., Металлургиздат, 1962, с. 202-285 - 1). The most widely known electrolytic method for producing aluminum from alumina by electrolysis is known (A.I. Belyaev. Metallurgy of light metals. M., Metallurgizdat, 1962, p. 202-285 - 1).
Недостатком способа являются большие энергозатраты из-за низкого КПД электролизеров (КПД не более 50%), низкая производительность электролизеров (примерно 0.5 т Аl в сутки, и чтобы получить, например, 180 тыс. т Al в год, надо иметь примерно 1000 электролизеров), выделяющийся при электролизе оксид углерода (СО), как топливо, практически не используется, большие расходы на электролит, на подготовку углеродистых анодных блоков и т.д. The disadvantage of this method is the high energy consumption due to the low efficiency of the electrolytic cells (efficiency not more than 50%), low productivity of the electrolytic cells (approximately 0.5 tons of Al per day, and to get, for example, 180 thousand tons of Al per year, you need to have about 1000 electrolytic cells) carbon monoxide (СО) released during electrolysis is practically not used as fuel, high expenses for electrolyte, preparation of carbon anode blocks, etc.
Известен конкурент электролитическому способу производства алюминия - электротермический способ производства в мощных рудотермических электропечах (Георг Егер. Руководство по электротермии. Электроплавка в цветной металлургии. (Перевод с немецкого под редакцией М.М. Лакерника). М., "Металлургиздат", 1958, С. 234-277 - 2). В одной рудотермической электропечи можно получить в несколько раз больше металла, чем в электролизере. Недостатки электротермического способа производства: производится не чистый Al, a Al-Si сплав; в печи имеют место зоны, в которых невозможно создать условия для полной переработки вводимой шихты, отсюда снижение выхода годного продукта; значительные затраты энергии и имеют место трудности утилизации энергии отводимых газов. There is a well-known competitor to the electrolytic method for the production of aluminum - the electrothermal production method in powerful ore-thermal electric furnaces (Georg Jäger. Guide to electrothermics. Electrofusion in non-ferrous metallurgy. (Translation from German edited by MM Lakernik). M., Metallurgizdat, 1958, p. 234-277 - 2). In one ore-thermal electric furnace, it is possible to obtain several times more metal than in an electrolyzer. Disadvantages of the electrothermal production method: not pure Al, but Al-Si alloy is produced; in the furnace there are zones in which it is impossible to create conditions for the complete processing of the introduced charge, hence the decrease in the yield of the product; significant energy costs and there are difficulties in utilizing the energy of the exhaust gases.
Известна принятая за прототип технология производства алюминия, представленная в изобретении (3 - патент РФ 2148670, опубликован 10.05.2000), по которой плавку шихты в агрегате осуществляют за счет энергии окисления части продукта плавки, и при этом в необходимой пропорции образуют расплав из оксидов Аl и Si, при восстановлении оксидов Аl и Si образуют промежуточный продукт в виде Al-Si сплава, который обрабатывают реагентом и образуют соединения Аl с реагентом в условиях отделения от сплава кремния и получения алюминия с остатком кремния. The known technology of aluminum production adopted as a prototype is presented in the invention (3 - RF patent 2148670, published May 10, 2000), according to which the charge is melted in the unit due to the oxidation energy of a part of the melting product, and at the same time they form a melt of Al oxides in the necessary proportion and Si, during the reduction of Al and Si oxides, they form an intermediate product in the form of an Al-Si alloy, which is treated with a reagent and form Al compounds with a reagent under conditions of separation from a silicon alloy and aluminum with a silicon residue.
Реагентом в способе, принимаемом за прототип, может быть цинк. При его сплавлении с Аl в Al-Si сплаве остается 2-3% Si. Если необходимо иметь более чистый по кремнию сплав, то вводится второй реагент, например, магний и тогда Si остается в сплаве менее 1%. Al-Si сплав с содержанием кремния 3% и менее 1% находит широкое применение в промышленности, но все же это не чистый Аl. Требуются и дополнительные затраты на энергию и на оборудование, в котором производится отделение цинка и магния от алюминия. Не совсем просто в прототипе решается задача по удалению промпродукта из плавильного агрегата для сплавления его с цинком, так как температура промпродукта порядка 2000oС. Можно температуру промпродукта и снизить, но тогда будут потери производительности агрегата.The reagent in the method adopted for the prototype may be zinc. When it is fused with Al in an Al-Si alloy, 2-3% Si remains. If it is necessary to have an alloy cleaner in silicon, then a second reagent, for example, magnesium, is introduced, and then Si remains in the alloy less than 1%. Al-Si alloy with a silicon content of 3% and less than 1% is widely used in industry, but still it is not pure Al. Additional costs are also required for energy and for equipment in which zinc and magnesium are separated from aluminum. It is not quite simple in the prototype to solve the problem of removing the by-product from the smelter to alloy it with zinc, since the by-product temperature is about 2000 ° C. The by-product temperature can be reduced, but then there will be losses in the unit's productivity.
Технический результат предлагаемого изобретения - устранить отмеченные недостатки и, сохраняя главную особенность технического решения по патенту РФ 2148670, касающуюся того, что энергию на плавку шихты получают за счет окисления части восстановленных из оксидов продуктов, получить в конечном итоге, при меньших эксплуатационных затратах и затратах на оборудование, а также при лучших условиях транспортирования алюминия из плавильного агрегата, достаточно чистый алюминий, соответствующий Гостовским маркам А00, А0, A1, A2 и др. The technical result of the invention is to eliminate the noted drawbacks and, while retaining the main feature of the technical solution according to the patent of the Russian Federation 2148670, regarding the fact that the energy for melting the charge is obtained by oxidizing part of the products recovered from oxides, ultimately, at lower operating costs and costs equipment, as well as under the best conditions for transporting aluminum from the smelter, sufficiently pure aluminum, corresponding to Gostovsky brands A00, A0, A1, A2, etc.
Технический результат достигается тем, что в способе производства алюминия, включающем плавку шихты в агрегате с образованием расплава из оксидов алюминия и кремния в необходимой пропорции, восстановление алюминия и кремния из оксидов с образованием промежуточного продукта плавки в виде алюминийкремниевого сплава, обработку промежуточного продукта плавки реагентом с образованием соединения алюминия с реагентом, отделение реагента от алюминия и возвращение его в процессе и удаление алюминия в виде товарной продукции, расплав оксидов алюминия и кремния в необходимой пропорции образуют за счет расплавления шихты, содержащей глинозем, энергией окисления кремния, а оставшийся в агрегате после удаления алюминия кремний используют для последующего расплавления очередной порции шихты. The technical result is achieved in that in a method for producing aluminum, comprising melting the charge in the unit with the formation of a melt from aluminum and silicon oxides in the required proportion, reducing aluminum and silicon from oxides to form an intermediate melting product in the form of an aluminum-silicon alloy, processing the intermediate melting product with a reagent with the formation of a compound of aluminum with a reagent, the separation of the reagent from aluminum and its return in the process and the removal of aluminum in the form of marketable products, molten oxides aluminum and silicon in the required proportion are formed by melting a mixture containing alumina with silicon oxidation energy, and the silicon remaining in the unit after removal of aluminum is used for subsequent melting of the next portion of the mixture.
В качестве реагента для обработки промежуточного продукта плавки используют хлористый алюминий, а образующийся субхлоридалюминия удаляют из агрегата в газовой фазе. Aluminum chloride is used as a reagent for processing the smelting intermediate product, and the resulting aluminum subchloride is removed from the unit in the gas phase.
Кремний окисляют в количестве не менее 30 мас.% от массы алюминийкремниевого сплава. Silicon is oxidized in an amount of not less than 30 wt.% By weight of the aluminum-silicon alloy.
При необходимости, для образования расплава из алюминия и оксидов кремния в необходимой пропорции в шихту вводят чистый кварц. If necessary, pure quartz is introduced into the charge in order to form a melt of aluminum and silicon oxides in the required proportion.
Рекомендация окислять кремний преследует двойную цель. Во-первых, получаем энергию для расплавления глинозема, а во-вторых, получаем оксид кремния в необходимом количестве, чтобы после того, как наступит операция по восстановлению Аl из глинозема, сразу происходила бы операция по восстановлению кремния из полученного оксида кремния, чтобы два металла образовывали Al-Si сплав и не происходило бы образования карбида алюминия (Al4C3), который, в случае его образования, делает, как известно, непригодным полученный расплав для последующей переработки на полезный продукт.The recommendation to oxidize silicon has a dual purpose. Firstly, we obtain energy for melting alumina, and secondly, we obtain silicon oxide in the required amount, so that after the operation to restore Al from alumina occurs, an operation to restore silicon from the obtained silicon oxide occurs immediately, so that two metals formed an Al-Si alloy and there would have been no formation of aluminum carbide (Al 4 C 3 ), which, if formed, renders the melt known unsuitable for subsequent processing into a useful product.
В прототипе, чтобы в основном освободить Аl от Si, полученный Al-Si сплав обрабатывают реагентом, который соединяется с Аl и не соединяется с Si. Таким реагентом на первой стадии рекомендуется применять цинк, который сплавляется с Аl в жидкой фазе при температуре меньше температуры плавления Si. Поэтому при образовании жидкого сплава Аl и Zn и снижении температуры сплава ниже температуры плавления кремния (tпл Si = 1412oC) кремний выделяется в твердой фазе и его легко удалить, а после этого легко удалить Zn, повысив температуру Al-Zn сплава до температуры кипения Zn, которая равняется 906oС. При испарении цинка алюминий будет оставаться в жидком виде, так как его температура плавления 660oС.In the prototype, in order to essentially free Al from Si, the Al-Si alloy obtained is treated with a reagent that combines with Al and does not combine with Si. At the first stage, it is recommended to use zinc with such a reagent, which is alloyed with Al in the liquid phase at a temperature lower than the melting temperature of Si. Therefore, the formation of a molten alloy of Al and Zn, and reducing the temperature of the alloy below the melting temperature of silicon (t pl Si = 1,412 o C) silicon is allocated in the solid phase and can be easily removed and then easily remove Zn, increasing the Al-Zn temperature of the alloy to a temperature boiling Zn, which is 906 o C. During the evaporation of zinc, aluminum will remain in liquid form, since its melting point is 660 o C.
В предлагаемом техническом решении, чтобы отделить алюминий от кремния, предлагается ввести такой реагент, который давал бы в соединении с алюминием не жидкую, а газообразную фазу, легко удаляемую из плавильного агрегата, а кремний в агрегате оставался бы в жидком виде, пригодном для последующего его окисления, с целью получения энергии на расплавление следующей порции глинозема. В качестве такого реагента рекомендуется использовать хлористый алюминий (АlСl3), температура плавления которого 192oC. При введении в Al-Si сплав газообразного AlCl, образуется газообразный субгалогенид алюминия (АlСl) и не может образовываться субгалогенид кремния до тех пор, пока из Al-Si сплава Аl полностью не перейдет в AlCl.In the proposed technical solution, in order to separate aluminum from silicon, it is proposed to introduce such a reagent that would give, in conjunction with aluminum, not a liquid but a gaseous phase that could be easily removed from the melting unit, and the silicon in the unit would remain in liquid form suitable for its subsequent oxidation, in order to obtain energy to melt the next portion of alumina. As such a reagent, it is recommended to use aluminum chloride (AlCl 3 ), the melting point of which is 192 o C. When an AlCl gas is introduced into Al-Si, a gaseous aluminum subhalide (AlCl) is formed and silicon subhalide cannot form until Al -Si Al alloy does not completely convert to AlCl.
Образованный и отведенный из плавильного агрегата субгалогенид алюминия (АlСl) при охлаждении до температуры ниже 1000oС разлагается на металлический Аl и хлористый алюминий (AlCl3), причем после разложения, в зависимости от скорости охлаждения, Al может быть в жидкой фазе или сразу в твердой, если охлаждение будет очень быстрым. В случае очень быстрого охлаждения и при отсутствии окислительной среды Аl будет образовываться в виде порошка. В случае достаточно медленного охлаждения Аl при разложении будет образовывать жидкую фазу.The aluminum subhalide (AlCl) formed and withdrawn from the smelting unit decomposes on cooling to a temperature below 1000 o C into metallic Al and aluminum chloride (AlCl 3 ), and after decomposition, depending on the cooling rate, Al can be in the liquid phase or immediately in solid if cooling is very fast. In the case of very rapid cooling and in the absence of an oxidizing medium, Al will form in the form of a powder. In the case of sufficiently slow cooling, Al during decomposition will form a liquid phase.
Согласно данных [2, с. 274, табл. 5], если в исходном сплаве (в данном случае в сплаве Аl с Si) кремния будет 28%, а мы рекомендуем в исходном сплаве иметь содержание кремния примерно 30%, т.е. близкое содержание кремния, то в алюминиевом конденсате после разложения AlCl на Аl и АlСl3 будет 0,08% Si. Содержание кремния нормальной чистоты для Гостовских марок алюминия А00, А0, A1, A2 допускается от 0,16 до 0,50%.According to the data [2, p. 274, tab. 5], if in the initial alloy (in this case, in an Al alloy with Si) silicon will be 28%, and we recommend that the initial alloy have a silicon content of about 30%, ie Since the silicon content is close, then in the aluminum condensate after decomposition of AlCl into Al and AlCl 3 there will be 0.08% Si. The content of silicon of normal purity for Gostovsky aluminum grades A00, A0, A1, A2 is allowed from 0.16 to 0.50%.
Подтверждением осуществимости прелагаемого нового технического решения может служить информация [1, С. 316], где говорится о функционировании в Канаде нового завода, на котором Al получают электротермическим путем, используя субгалогенидный способ, по которому получаемый из боксита железокремнеалюминиевый сплав при высокой температуре обрабатывают парами хлористого алюминия (AlCl3).Confirmation of the feasibility of the proposed new technical solution can serve as information [1, p. 316], which refers to the operation in Canada of a new plant in which Al is obtained electrothermally using the subhalide method, in which the iron-silicon-aluminum alloy obtained from bauxite is treated with chloride vapor at high temperature aluminum (AlCl 3 ).
Следует заметить, что при хорошо отлаженном процессе после удаления из Al-Si сплава алюминия кремния должно оставаться столько, сколько его необходимо для расплавления следующей порции глинозема. Однако со временем какая-то часть кремния все же может уйти из плавильного агрегата в возгон, что подтверждает упомянутая выше информация [2, С. 274, табл. 5], и тогда кремния может не хватать для образования необходимой пропорции оксидов алюминия и кремния. Чтобы указанную пропорцию выдержать, при какой-либо очередной подаче на плавку глинозема (Al2O3) следует к глинозему добавить расчетную порцию желательно чистого кварца (SiO2).It should be noted that with a well-established process after removal of the aluminum-silicon alloy from Al-Si, silicon should remain as long as it is necessary to melt the next portion of alumina. However, over time, some part of silicon can still leave the smelter for sublimation, which is confirmed by the above information [2, P. 274, tab. 5], and then silicon may not be enough to form the necessary proportion of aluminum and silicon oxides. In order to withstand the specified proportion, for any next supply of alumina (Al 2 O 3 ) to the smelting, a calculated portion of preferably pure quartz (SiO 2 ) should be added to alumina.
На фиг. 1а и 1б представлены две технологические схемы производства Аl, одна из которых соответствует предлагаемому способу, вторая - способу прототипа. In FIG. 1a and 1b, there are two technological schemes for the production of Al, one of which corresponds to the proposed method, the second to the prototype method.
Предлагаемый способ сохраняет все преимущества, которые указаны в патенте РФ 2148670 [3]. The proposed method retains all the advantages that are indicated in the patent of the Russian Federation 2148670 [3].
Для реализации предлагаемого способа разработан вариант плавильного агрегата, позволяющий выполнить все необходимые операции по способу. Главной особенностью агрегата является то, что он снабжен устройством, позволяющим с помощью электромагнитного поля с регулируемой пониженной частотой (от 0.5 до 2.0 Гц) в определенные периоды работы обеспечивать вращение металлического расплава в круглой камере плавильного агрегата и тем самым оказывать положительное влияние в восстановительные периоды плавки и в периоды удаления Аl из Аl-Si сплава. Поскольку восстановление Аl и Si из оксидов предпочтительно осуществлять конвертированным природным газом с сажистым выделением, который может быть получен в соответствующем плазмотроне, агрегат снабжается плазменной техникой. To implement the proposed method, a variant of the melting unit has been developed, which allows you to perform all the necessary operations of the method. The main feature of the unit is that it is equipped with a device that allows using the electromagnetic field with an adjustable reduced frequency (from 0.5 to 2.0 Hz) to ensure rotation of the metal melt in the round chamber of the melting unit during certain periods of work and thereby have a positive effect in the recovery periods of melting and during periods of removal of Al from the Al-Si alloy. Since the reduction of Al and Si from oxides is preferably carried out by converted natural gas with soot evolution, which can be obtained in the corresponding plasmatron, the unit is equipped with plasma technology.
Технология отделения Аl от Al-Si сплава, согласно технологической схеме, представленной на фиг.1а, заключается в следующем. The technology of separating Al from Al-Si alloy, according to the technological scheme shown in figa, is as follows.
После восстановления Аl и Si из оксидов с применением способа [3] и образования в агрегате Al-Si сплава становится необходимой операция по удалению Аl из Al-Si сплава, причем сплав перед этой операцией имеет температуру порядка 2100oС. В этот сплав, при его вращении в круглой камере плавильного агрегата электромагнитным полем, вдувается хлористый алюминий (AlCl3), который подается на вдувание после его освобождения в результате разложения субгалогенида алюминия (АlСl) на Аl и AlСl3 при охлаждении. При вдувании АlСl3 в Al-Si расплав, согласно реакции (см. [2, С. 273-274])
2Alжидк+AlCl3газ⇄3AlClгаз+82800кал.
происходит образование AlCl с поглощением на эту реакцию тепла, эквивалентного расходу энергии в 1,78 кВт•ч/кг алюминия.After the reduction of Al and Si from oxides using the method [3] and the formation of an Al-Si alloy in an aggregate, it becomes necessary to remove Al from an Al-Si alloy, and the alloy before this operation has a temperature of about 2100 o C. In this alloy, at its rotation in the circular chamber of the melting unit by an electromagnetic field, aluminum chloride (AlCl 3 ) is injected, which is injected after it is released as a result of decomposition of aluminum subhalide (AlCl) into Al and AlCl 3 upon cooling. When AlCl 3 is injected into Al-Si, the melt, according to the reaction (see [2, pp. 273-274])
2Al liquid + AlCl 3gas ⇄3AlCl gas + 82800cal.
AlCl is formed with the absorption of heat on this reaction, equivalent to an energy expenditure of 1.78 kWh / kg of aluminum.
При допустимом снижении температуры Al-Si сплава, например, с 2100 до 1450oС может выделиться энергия, эквивалентная примерно 0,38 кВт•ч/кг алюминия. Из этого следует: чтобы реакция образования Аl-Сl продолжалась, необходимо при удалении из Al-Si сплава каждого кг Аl с субгалогенидом хлора (АlСl) вводить тепла, эквивалентного не менее 1,4 кВт•ч/кг Al. Недостающее тепло рекомендуется вводить в Al-Si сплав через плазмотрон, который периодически используется в агрегате в операции по восстановлению Al и Si из оксидов восстановителем из конвертированного природного газа и в который, в момент операции по удалению Al из Al-Si сплава, в качестве плазмообразующего газа можно будет подавать хлористый алюминий. Удобство такой подачи в том, что ее легко регулировать в отношении вводимой при этом мощности и в отношении количества подаваемого хлористого алюминия, а от этого в какой-то мере зависит производительность агрегата.With a permissible decrease in the temperature of the Al-Si alloy, for example, from 2100 to 1450 o C, energy equivalent to about 0.38 kWh / kg of aluminum can be released. From this it follows: in order for the Al-Cl formation reaction to continue, it is necessary to remove heat equivalent to at least 1.4 kWh / kg Al from the Al-Si alloy of each kg of Al with chlorine subhalide (AlCl). The missing heat is recommended to be introduced into the Al-Si alloy through a plasma torch, which is periodically used in the unit in the operation for the reduction of Al and Si from oxides by a reducing agent from converted natural gas and into which, at the time of the operation to remove Al from the Al-Si alloy, as a plasma-forming gas it will be possible to supply aluminum chloride. The convenience of such a feed is that it is easy to adjust with respect to the power input in this case and with respect to the amount of aluminum chloride supplied, and the performance of the unit to some extent depends on it.
Производительность мощной рудотермической электропечи для выплавки Al-Si сплава, как известно, может быть в десятки раз больше производительности электролизера. Предлагаемый нами плавильный агрегат по производительности может не уступать рудотермической электропечи, так как может снабжаться мощной плазменной энергетикой. Предлагаемое новое техническое решение несколько снижает производительность агрегата при вводе в агрегат одинаковой мощности. Но возможно увеличение мощности и тогда производительность не изменится. Оборудование, которое задалживается для разложения АlСl на Al и AlСl3, не является лимитирующим и может быть выполнено таким, чтобы переработать весь передаваемый в него AlCl.The performance of a powerful ore-thermal electric furnace for smelting an Al-Si alloy, as is known, can be tens of times greater than the productivity of an electrolyzer. The performance of the melting unit that we offer may not be inferior to an ore-thermal electric furnace, since it can be supplied with powerful plasma energy. The proposed new technical solution slightly reduces the performance of the unit when the same power is introduced into the unit. But it is possible to increase power and then productivity will not change. Equipment that is delayed for the decomposition of AlCl into Al and AlCl 3 is not limiting and can be designed to process all AlCl transferred to it.
Дополнительные энергетические расходы, связанные с необходимостью проведения указанной выше реакции, сопоставимы с расходами, которые имеют место, если применяются известные цинковый и магниевый методы обработки Al-Si сплава с целью получения Al с низким содержанием Si. Однако, это содержание все же выше, чем при применении предлагаемого способа. The additional energy costs associated with the need to carry out the above reaction are comparable to those that occur if known zinc and magnesium methods are used to process the Al-Si alloy to produce Al with a low Si content. However, this content is still higher than when applying the proposed method.
Пример осуществления изобретения представляется соответственно схеме, которая представлена на чертеже (а). An example embodiment of the invention is presented according to the diagram, which is presented in drawing (a).
При электролитическом методе производства алюминия из глинозема в одном электролизере, например в электролизере Богасловского алюминиевого завода, получают в сутки примерно 500 кГ алюминия и перерабатывают при этом около 1000 кГ глинозема (Аl2О3).In the electrolytic method for the production of aluminum from alumina in one electrolysis cell, for example, in the electrolyzer of the Bogaslovsky aluminum smelter, approximately 500 kg of aluminum are produced per day and about 1000 kg of alumina (Al 2 O 3 ) is processed.
В представляемом примере осуществления техпроцесса по заявляемому способу примем массу перерабатываемого глинозема 1000 кГ. В расплаве оксидов алюминия и кремния оксида кремния должно быть 430 кГ (30% от массы двух оксидов, равной 1430 кГ). Чтобы иметь такое количество оксида кремния, надо окислить 200 кГ кремния. In the presented example, the implementation of the process according to the claimed method, we take the mass of processed alumina 1000 kg. In the melt of aluminum and silicon oxides, silicon oxide should be 430 kg (30% of the mass of two oxides, equal to 1430 kg). To have such an amount of silicon oxide, it is necessary to oxidize 200 kg of silicon.
При окислении 200 кГ кремния выделяется примерно 1600 кВт•ч энергии, т. к. при окислении 1 кГ кремния выделяется примерно 8 кВт•ч энергии. During the oxidation of 200 kg of silicon, approximately 1600 kWh of energy is released, since during the oxidation of 1 kg of silicon, approximately 8 kWh of energy is released.
На нагрев до 2100oС 1430 кГ оксидов по расчету требуется примерно 1200 кВт•ч энергии. Поскольку будут иметь место еще и тепловые потери через футеровку и крышку плавильного агрегата, то выделенного при окислении 200 кГ кремния тепла будет вполне достаточно и для компенсации тепловых потерь.For heating up to 2100 o With 1430 kg of oxides, the calculation requires approximately 1200 kWh of energy. Since there will also be heat loss through the lining and cover of the smelter, the heat released during oxidation of 200 kg of silicon will be quite sufficient to compensate for heat loss.
На следующем этапе техпроцесса известным электротермическим методом, за счет ввода через плазмотрон в расплав необходимого количества углеродистого восстановителя, оксидный расплав восстанавливается и при этом образуется алюминиевокремниевый сплав, в котором будет ~500 кГ алюминия и 200 кГ кремния. Выделится также энергетический газ, пригодный для использования в качестве топлива. At the next stage of the process, by the known electrothermal method, by introducing the required amount of carbon reducing agent through the plasma torch into the melt, the oxide melt is reduced and an aluminum-silicon alloy is formed in which there will be ~ 500 kg of aluminum and 200 kg of silicon. An energy gas suitable for use as a fuel will also stand out.
Следующий этап технологии - удаление алюминия из расплава, согласно предлагаемому способу. Из расплава алюминия с кремнием необходимо удалить 500 кГ алюминия за счет ввода в него газообразного хлористого алюминия (АlСl3) и отвода из плавильного агрегата пара субгалогенида алюминия (АlСl).The next stage of the technology is the removal of aluminum from the melt, according to the proposed method. It is necessary to remove 500 kg of aluminum from the molten aluminum with silicon by introducing gaseous aluminum chloride (AlCl 3 ) into it and removing aluminum subhalide vapor (AlCl) from the melting unit.
Согласно приведенной в тексте заявки формулы реакции Аl с АlСl3, чтобы осуществить удаление из расплава 500 кГ Аl, надо предпочтительно через плазмотрон в расплав ввести примерно 1230 кГ АlСl3 и отвести из плавильного агрегата 1730 кГ АlСl, при этом необходимо будет израсходовать около 1000 кВт•ч энергии. После разложения отводимого АlСl на Аl и АlСl3 алюминий превращается в товарный продукт, а АlСl3 возвращается в оборот.According to the formula for the reaction of Al with AlCl 3 given in the text of the application, in order to remove 500 kG Al from the melt, it is preferable to introduce approximately 1230 kg AlCl 3 through the plasmatron into the melt and remove 1730 kg AlCl from the smelting unit, about 1000 kW of which will have to be consumed • h of energy. After the decomposition of the discharged AlCl into Al and AlCl 3, aluminum turns into a commercial product, and AlCl 3 is returned to circulation.
Ввод в расплав алюминия с кремнием указанного количества хлористого алюминия может осуществляться за разное время, которое будет зависеть от того, какое будет спроектировано оборудование по разложению в соответствующих температурных условиях субгалогенида алюминия на хлористый алюминий и алюминий и какое будет использовано газоперекачивающее оборудование. Представляется приемлемым время обработки хлористым алюминием расплава алюминия с кремнием в течение одного часа и время проведения операций по получению сплава алюминия с кремнием также в течение одного часа. Тогда цикл переработки 1 т глинозема составит два часа и в сутки можно будет получить 6 т алюминия или в 12 раз больше, чем получают алюминия за сутки в одном электролизере. The introduction of the specified amount of aluminum chloride into the melt of aluminum with silicon can take a different time, which will depend on which equipment is designed to decompose the aluminum subhalide into aluminum chloride and aluminum under appropriate temperature conditions and which gas pumping equipment will be used. It seems acceptable time for processing aluminum chloride with a melt of aluminum with silicon for one hour and the time for operations to obtain an alloy of aluminum with silicon also for one hour. Then the processing cycle of 1 ton of alumina will be two hours and it will be possible to get 6 tons of aluminum per day, or 12 times more than aluminum is produced per day in one electrolyzer.
Подведя итоги, можно сделать следующее заключение. Summing up, we can draw the following conclusion.
Предлагаемый способ имеет преимущества по сравнению с широко известными методами очистки производимого Al-Si сплава с целью получения из него чистого Аl. The proposed method has advantages compared with the well-known methods of purification of the produced Al-Si alloy in order to obtain pure Al from it.
Главный технический результат от применения предлагаемого способа заключается в том, что, во-первых, упрощается реализация способа, т.к. необходимый для получения алюминия промежуточный продукт (Al-Si сплав) производится за счет применения кремния, который не выводится из плавильного агрегата и присутствует в процессе то в неокисленном виде, пригодном в качестве топлива (на первом этапе процесса), то в окисленном виде, пригодном для совместного восстановления с оксидом алюминия (на втором этапе процесса), а, во-вторых, упрощается конструкция плавильного агрегата, поскольку реагент, предназначенный для выплавления операции по отделению алюминия от кремния, вводится в полученный промежуточный продукт, находящийся непосредственно в плавильной камере агрегата, образует соединение только с алюминием, которое в газообразном состоянии удаляется из плавильного агрегата, оставляя там кремний, пригодный для выполнения функций первого этапа процесса. The main technical result from the application of the proposed method is that, firstly, the implementation of the method is simplified, because the intermediate product necessary for producing aluminum (Al-Si alloy) is produced through the use of silicon, which is not removed from the melting unit and is present in the process either in an unoxidized form, suitable as fuel (at the first stage of the process), or in an oxidized form, suitable for joint reduction with aluminum oxide (at the second stage of the process), and, secondly, the design of the melting unit is simplified, since the reagent designed to melt the operation for the separation of aluminum from silicon is introduced into the first intermediate product, located directly in the melter unit, forms a connection only with aluminum, which is in the gaseous state is removed from the melting unit, leaving behind silicon which is suitable for performing a first step of the process functions.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000123458/02A RU2185456C2 (en) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | Method of production of aluminum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000123458/02A RU2185456C2 (en) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | Method of production of aluminum |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2185456C2 true RU2185456C2 (en) | 2002-07-20 |
| RU2000123458A RU2000123458A (en) | 2002-08-20 |
Family
ID=20239956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000123458/02A RU2185456C2 (en) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | Method of production of aluminum |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2185456C2 (en) |
-
2000
- 2000-09-11 RU RU2000123458/02A patent/RU2185456C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВЕТЮКОВ М.М и др. Электрометаллургия алюминия и магния. - М.: Металлургия, 1987, с. 213-222. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7858063B2 (en) | High purity metallurgical silicon and method for preparing same | |
| Murray | Aluminum production using high-temperature solar process heat | |
| Gupta | Extractive metallurgy of niobium, tantalum, and vanadium | |
| Kamat et al. | Open aluminothermic reduction of columbium (Nb) pentoxide and purification of the reduced metal | |
| EP3554998B1 (en) | Process for the production of commercial grade silicon | |
| US2516863A (en) | Process of producing tantalum, columbium, and compounds thereof | |
| Ramakrishnan et al. | A comparison of the greenhouse impacts of magnesium produced by electrolytic and Pidgeon processes | |
| JPS6261657B2 (en) | ||
| CN108862280A (en) | A kind of method of metal smelting silicon | |
| RU2185456C2 (en) | Method of production of aluminum | |
| US2400000A (en) | Production of aluminum | |
| JPS5976836A (en) | Manufacture of aluminum-silicon alloy | |
| WO1990004043A2 (en) | Method of producing titanium | |
| US4964973A (en) | Method and apparatus for producing titanium | |
| Kemper et al. | EAF carbothermic co-reduction of alumina and silica for the direct production of Al-Si master alloy | |
| CA2358070C (en) | Carbothermic aluminium production using scrap aluminium as coolant | |
| US5476529A (en) | Process for the recovery of magnesium from magnesium alloys waste | |
| Mukherjee et al. | Extraction of vanadium from an industrial waste | |
| Kjellgren | The production of beryllium oxide and beryllium copper | |
| JPH02259092A (en) | Production of calcium | |
| Gauvin et al. | Plasmas in extractive metallurgy | |
| RU2228967C2 (en) | Method of production of titanium-containing master alloy | |
| US2821506A (en) | Purification of titanium and zirconium metal | |
| Neelameggham et al. | Calcium Reductants–A Historical Review | |
| RU2203970C2 (en) | Method of production of aluminum-silicon alloy and other metals from charge containing aluminum oxide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060912 |