RU2258757C1 - Silicon-containing aluminum alloy preparation method - Google Patents
Silicon-containing aluminum alloy preparation method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2258757C1 RU2258757C1 RU2004118869/02A RU2004118869A RU2258757C1 RU 2258757 C1 RU2258757 C1 RU 2258757C1 RU 2004118869/02 A RU2004118869/02 A RU 2004118869/02A RU 2004118869 A RU2004118869 A RU 2004118869A RU 2258757 C1 RU2258757 C1 RU 2258757C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- fines
- halide
- flux
- dust
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия, и может быть использовано при приготовлении алюминиевых кремнийсодержащих сплавов.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of aluminum, and can be used in the preparation of aluminum silicon-containing alloys.
Существующая на алюминиевых заводах технология производства кремнийсодержащих сплавов включает растворение в алюминии или его сплаве кристаллического кремния, полученного электротермическим восстановлением кварцита (М.Б.Альтман и др. Плавка и литье легких сплавов. М., Металлургия, 1969, с.270-271) (1).The existing technology for the production of silicon-containing alloys at aluminum plants includes the dissolution of crystalline silicon obtained in the aluminum or its alloy by electrothermal reduction of quartzite (MB Altman et al. Smelting and casting of light alloys. M., Metallurgy, 1969, p. 270-271) (1).
Данная технология основана на использовании кристаллического кремния определенной крупности (5-50 мм). Для получения указанных фракций слитки электротермического кремния подвергаются дроблению и рассеву. При этом образуются "отходы" в виде мелочи и пыли кремния с крупностью до 5 мм. Суммарное количество мелочи и пыли кремния составляет 7-8% от объема выпускаемого кристаллического кремния.This technology is based on the use of crystalline silicon of a certain size (5-50 mm). To obtain these fractions, electrothermal silicon ingots are crushed and sieved. In this case, "waste" is formed in the form of fines and dust of silicon with a particle size of up to 5 mm. The total amount of fines and dust of silicon is 7-8% of the volume of produced crystalline silicon.
Образующаяся пыль и мелочь кремния частично используются для покрытия изложниц перед заливкой в них электротермического кремния, в частности переплавляется в жидком кремнии. При этом "угар" пыли и мелочи кремния составляет примерно 50%.The resulting dust and fines of silicon are partially used to coat the molds before pouring electrothermal silicon into them, in particular, it is melted in liquid silicon. In this case, the “burnout” of dust and fines of silicon is approximately 50%.
Одним из основных недостатков существующей технологии получения кремнийсодержащих сплавов является наличие значительного количества неэффективно используемой пыли и мелочи кремния.One of the main disadvantages of the existing technology for producing silicon-containing alloys is the presence of a significant amount of ineffectively used dust and fines of silicon.
Частичное решение проблемы с переработкой пыли и мелочи кремния предложено в техническом решении, защищенном международной заявкой (№ WO 88/02409 от 07.04.1988, М. кл. С 25 С 1/02) (2).A partial solution to the problem of processing dust and fines of silicon is proposed in a technical solution protected by an international application (No. WO 88/02409 of 04/07/1988, M. class. C 25 C 1/02) (2).
Сущность запатентованной технологии сводится к переработке пыли и мелочи кремния крупностью 0,3-1,0 мм в составе брикетов, дополнительно содержащих хлорид бария и галогенидсодержащий флюс, а также продувкой струей инертного газа расплава алюминия или его сплава.The essence of the patented technology boils down to the processing of dust and fines of silicon with a particle size of 0.3-1.0 mm in briquettes additionally containing barium chloride and a halide-containing flux, as well as by blowing an inert gas stream of molten aluminum or its alloy.
Указанная технология обеспечивает переработку пыли и мелочи кремния с достаточно высокими технико-экономическими показателями. В частности, усвоение кремния в процессе продувки составляет 96-97%.The specified technology provides the processing of dust and fines of silicon with a fairly high technical and economic performance. In particular, the absorption of silicon in the purge process is 96-97%.
По технической сущности и наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве прототипа.According to the technical nature and the presence of similar features, this solution is selected as a prototype.
Основной недостаток прототипа заключается в частичном использовании пыли и мелочи кремния, образующихся при дроблении слитков электротермического кремния. Из всего объема образующейся мелкой фракции кремния крупностью до 5,0 мм решается проблема переработки пыли крупностью 0,3-1,0 мм, что составляет около 30% от общего объема некондиционного кремния.The main disadvantage of the prototype is the partial use of dust and fines of silicon formed during the crushing of ingots of electrothermal silicon. From the total volume of the formed small silicon fraction with a grain size of up to 5.0 mm, the problem of processing dust with a grain size of 0.3-1.0 mm, which is about 30% of the total volume of substandard silicon, is solved.
При продувке в расплав металла пыли кремния крупностью менее 0,3 мм усвоение кремния снижается до 40-60% в результате его окисления. При использовании мелочи кремния крупностью от 1 до 5 мм также наблюдается незначительное снижение извлечения кремния главным образом из-за ошлаковывания частичек кремния и их потери со шлаком. Кроме того, известное решение обеспечивает усвоение пыли и мелочи кремния на уровне 96-97%, что свидетельствует о наличии определенного резерва по повышению извлечения кремния в сплав.When purging silicon dust with a grain size of less than 0.3 mm into a metal melt, the absorption of silicon is reduced to 40-60% as a result of its oxidation. When using silicon fines from 1 to 5 mm in size, a slight decrease in silicon recovery is also observed, mainly due to slagging of silicon particles and their loss with slag. In addition, the known solution provides the assimilation of dust and fines of silicon at the level of 96-97%, which indicates the presence of a certain reserve for increasing the extraction of silicon in the alloy.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение технико-экономических показателей процесса приготовления кремнийсодержащих алюминиевых сплавов.The task of the invention is to increase the technical and economic indicators of the process of preparation of silicon-containing aluminum alloys.
Техническим результатом является использование в технологическом процессе мелочи и пыли кристаллического кремния крупностью до 5,0 мм, образующихся при дроблении слитков.The technical result is the use in the technological process of fines and dust of crystalline silicon with a grain size of up to 5.0 mm, formed during the crushing of ingots.
Поставленный технический результат достигается тем, что в способе получения кремнийсодержащего алюминиевого сплава, включающем введение струей инертного газа в расплав алюминия или его сплава пыли и мелочи кристаллического кремния при одновременной обработке расплава галогенидсодержащим флюсом, согласно предлагаемому изобретению, минимальное количество используемого при обработке расплава флюса определяют из уравненияThe technical result is achieved by the fact that in the method for producing a silicon-containing aluminum alloy, comprising introducing a stream of inert gas into the aluminum melt or its alloy of dust and fines of crystalline silicon while processing the melt with a halide-containing flux according to the invention, the minimum amount of flux used in the processing of the melt is determined from equations
где Мф - масса галогенидсодержащего флюса, кг;where M f - the mass of halide-containing flux, kg;
МSi - масса кристаллического кремния, кг;M Si is the mass of crystalline silicon, kg;
dSi - средний диаметр частиц кремния, мм, рассчитываемый по уравнениюd Si is the average diameter of silicon particles, mm, calculated by the equation
где Сi - содержание фракций кристаллического кремния, доли единицы;where C i is the content of fractions of crystalline silicon, fractions of a unit;
di - диаметр частиц фракций, мм.d i - particle diameter of fractions, mm
Предлагаемый способ дополняют частные отличительные признаки, направленные на решение поставленной задачи.The proposed method is complemented by private distinctive features aimed at solving the problem.
В способе используют кремний крупностью 0,2-5 мм.The method uses silicon with a particle size of 0.2-5 mm
Галогенидсодержащий флюс загружают на поверхность расплава металла.The halide-containing flux is loaded onto the surface of the molten metal.
Пыль и мелочь кристаллического кремния предварительно смешивают с галогенидсодержащим флюсом.Dust and fines of crystalline silicon are pre-mixed with a halide-containing flux.
Введение пыли и мелочи кристаллического кремния и обработку расплава галогенидсодержащим флюсом осуществляют с одновременным вдуванием порошков в расплав через разные фурмы.The introduction of dust and fines of crystalline silicon and the treatment of the melt with a halide-containing flux is carried out with the simultaneous injection of powders into the melt through different tuyeres.
Уравнение (2) справедливо для подсчета среднего диаметра частиц кремния при использовании для гранулометрического анализа стандартного набора сит по ГОСТ 6613-86/2.Equation (2) is valid for calculating the average diameter of silicon particles when using a standard set of sieves according to GOST 6613-86 / 2 for particle size analysis.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.The technical essence of the proposed solution is as follows.
Известно, что при вдувании порошкообразных материалов в расплав металла, непосредственно от продувки внедряется в металл и усваивается не более 17-20 вес.% от всего объема порошка. Невнедрившаяся часть порошка газовыми пузырями выносится на поверхность металла. Достигая поверхности металла, газовый пузырь с порошком лопается. При этом порошок выбрасывается в атмосферу над поверхностью металла. Мелкие частички кремния окисляются кислородом и влагой воздуха и переходят в шлак. Более крупные частички кремния частично увлекаются циркуляционными потоками с поверхности металла в объем и растворяются в металле, а частично ошлаковываются и переходят в шлак.It is known that when powder materials are blown into the metal melt, it is introduced directly into the metal directly from the purge and it assimilates no more than 17-20 wt.% Of the total powder volume. The non-intact portion of the powder is carried by gas bubbles to the surface of the metal. Reaching the metal surface, a gas bubble with a powder bursts. In this case, the powder is released into the atmosphere above the surface of the metal. Small particles of silicon are oxidized by oxygen and air moisture and pass into slag. Larger particles of silicon are partially carried away by the circulation flows from the surface of the metal into the bulk and dissolve in the metal, and partially slag and pass into slag.
Предлагаемая одновременная с продувкой кремния обработка расплава металла флюсом может быть реализована несколькими способами:The proposed simultaneous with the purge of silicon processing of the molten metal by flux can be implemented in several ways:
1. Загрузкой флюса на поверхность сплава перед продувкой порошка кремния или в процессе продувки.1. By loading flux onto the surface of the alloy before purging the silicon powder or during the purging process.
2. Продувка пыли и мелочи кремния, предварительно смешанной с порошком галогенидсодержащего флюса.2. Blowing dust and fines of silicon, pre-mixed with a powder of halide-containing flux.
3. Одновременное вдувание в металл порошков кремния и флюса через разные фурмы.3. Simultaneous injection of silicon and flux powders into the metal through different tuyeres.
Во всех случаях введение флюса в систему жидкий алюминиево-кремниевый порошок положительно сказывается на извлечении кремния в сплав. Улучшение технико-экономических показателей процесса при использовании галогенидсодержащего флюса обусловлено:In all cases, the introduction of flux into the system of liquid aluminum-silicon powder has a positive effect on the extraction of silicon in the alloy. Improvement of technical and economic indicators of the process when using a halide-containing flux is due to:
- улучшением смачиваемости частиц кремния алюминием, что способствует их более быстрому растворению.- improving the wettability of silicon particles with aluminum, which contributes to their faster dissolution.
- созданием на поверхности металла слоя покровного флюса, который в значительной мере снижает окисление и ошлаковывание частичек кремния, выносимых на поверхность газопорошковыми пузырями.- the creation of a coating flux layer on the metal surface, which significantly reduces the oxidation and slagging of silicon particles carried to the surface by gas-powder bubbles.
Экспериментальным путем установлено, что с увеличением количества вводимого флюса, при прочих равных условиях, извлечение кремния в сплав сначала растет, а затем стабилизируется на некотором значении, по-видимому, предельном для данных условий проведения процесса. Количество галогенидсодержащего флюса, при котором достигается усвоение пыли и мелочи кремния на уровне, близком к предельному для данных условий, пропорционально массе введенного кремния и обратно пропорционально среднему диаметру частиц кремния. Данная зависимость может быть представлена эмпирической формулой (1). Если количество используемого флюса меньше расчетной величины, то извлечение кремния в сплав не достигает максимального значения для данных условий процесса.It was established experimentally that, with an increase in the amount of flux introduced, ceteris paribus, the extraction of silicon into the alloy first increases and then stabilizes at a certain value, apparently limiting for these process conditions. The amount of halide-containing flux at which the absorption of dust and fines of silicon is achieved at a level close to the limit for these conditions is proportional to the mass of silicon introduced and inversely proportional to the average diameter of the silicon particles. This dependence can be represented by the empirical formula (1). If the amount of flux used is less than the calculated value, then the extraction of silicon into the alloy does not reach the maximum value for these process conditions.
При использовании большего количества флюса, по сравнению с расчетным по формуле (1), извлечение кремния в сплав практически не увеличивается.When using a larger amount of flux, compared with the calculated one according to formula (1), the extraction of silicon into the alloy practically does not increase.
От прототипа предлагаемое решение отличается тем, что получают кремнийсодержащий алюминиевый сплав с использованием мелочи и пыли кристаллического кремния крупностью до 5,0 мм с одновременной обработкой расплава галогенидсодержащим флюсом, количество которого рассчитываются по уравнению (1), учитывающему массу введенной пыли и мелочи кристаллического кремния и средний размер частиц кремния при различных вариантах введения флюса.The proposed solution differs from the prototype in that a silicon-containing aluminum alloy is obtained using fines and dust of crystalline silicon with a grain size of up to 5.0 mm with simultaneous processing of the melt with a halide-containing flux, the amount of which is calculated by equation (1), taking into account the mass of introduced dust and fines of crystalline silicon and average silicon particle size for various flux applications.
Вышеуказанные отличия позволяют сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию изобретения "новизна".The above differences allow us to conclude that the proposed solution meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом и другими известными решениями в данной области выявил следующее:A comparative analysis of the invention with a prototype and other known solutions in this field revealed the following:
- известна технология получения кремнийсодержащих алюминиевых сплавов, включающая растворение в жидком алюминии или его сплаве кристаллического кремния крупностью 5,0-50 мм (1);- the known technology for producing silicon-containing aluminum alloys, including the dissolution of crystalline silicon with a grain size of 5.0-50 mm in liquid aluminum or its alloy (1);
известна технология получения кремнийсодержащего алюминиевого сплава, включающая загрузку пыли и мелочи кремния крупностью 0,3-1,0 мм в жидкий металл в составе брикетов, дополнительно содержащих галогенидсодержащий флюс (2);a known technology for producing a silicon-containing aluminum alloy, including the loading of dust and fines of silicon with a particle size of 0.3-1.0 mm into a molten metal in the composition of briquettes, additionally containing a halide-containing flux (2);
известен способ внепечной обработки жидкого металла путем тангенциального ввода газопорошковой смеси, подаваемой двумя направленными одна навстречу другой струями (авторское свидетельство СССР № 342909, С 21 С 1/00, 1972 (3)).There is a known method of out-of-furnace treatment of liquid metal by tangential injection of a gas-powder mixture supplied by two jets directed one towards the other (USSR author's certificate No. 342909, С 21 С 1/00, 1972 (3)).
Не выявлено технических решений, характеризующихся сходными идентичными или эквивалентными признаками с предлагаемым, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".No technical solutions have been identified that are characterized by similar identical or equivalent features with the proposed one, which allows us to conclude that the criterion of "inventive step" is met.
Предлагаемое техническое решение позволяет эффективно перерабатывать весь объем некондиционного кремния (0-5 мм). Одновременная с продувкой кремния обработка расплава металла флюсом обеспечивает повышенное по сравнению с известными техническими решениями извлечение кремния в сплав, а также более высокое качество получаемого металла.The proposed technical solution allows you to effectively process the entire volume of substandard silicon (0-5 mm). Simultaneously with silicon purging, the processing of metal melt with flux provides an increase in the extraction of silicon into the alloy compared to known technical solutions, as well as a higher quality of the obtained metal.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
В жидкий алюминий технической чистоты через установку для заглубленной инжекции порошков вдували пыль и мелочь кремния.Dust and fines of silicon were blown into liquid aluminum of technical purity through an in-depth powder injection plant.
Основные условия опытов приведены в табл.1.The main experimental conditions are given in table 1.
При этом варьировались количество, состав и способ введения флюса в металл. По окончании продувки металл отстаивался в течение 20 минут, затем с его поверхности удаляли шлак.The quantity, composition and method of introducing flux into the metal were varied. At the end of the purge, the metal settled for 20 minutes, then slag was removed from its surface.
Пробы металла на кремний отбирались до и после продувки (после удаления шлака). По результатам анализов рассчитывалось извлечение кремния в сплав.Samples of metal on silicon were taken before and after purging (after removal of slag). Based on the results of the analyzes, the extraction of silicon into the alloy was calculated.
Для опытных продувок использовался рассев пыли и мелочи кремния гранулометрического состава, приведенного в табл.2.For experimental purges, dust sifting and fines of silicon with a particle size distribution shown in Table 2 were used.
Результаты опытов приведены в табл.3.The results of the experiments are given in table.3.
Таким образом, экспериментальным путем доказано, что для каждой крупности частиц кремния существует оптимальный расход галогенидсодержащего флюса, при котором извлечение кремния в сплав достигает максимального для данных условий значения. В табл.3 данные опытов по каждой серии выделены. На основании полученных результатов составлено уравнение, определяющее минимальный расход галогенидсодержащего флюса в зависимости от массы порошка кремния и среднего диаметра частиц кремния (уравнение 1).Thus, it has been experimentally proved that for each size of silicon particles there is an optimal flow rate of a halide-containing flux at which the extraction of silicon into the alloy reaches a maximum value for these conditions. In Table 3, the experimental data for each series are highlighted. Based on the results obtained, an equation is compiled that determines the minimum consumption of a halide-containing flux depending on the mass of silicon powder and the average diameter of silicon particles (equation 1).
Описанная технология может быть использована как для приготовления кремнийсодержащих алюминиевых сплавов, так и для их подшихтовки кремнием. Кроме того, во всех случаях реализуется флюсовое рафинирование получаемых сплавов от неметаллических и газовых примесей.The described technology can be used both for the preparation of silicon-containing aluminum alloys and for their trimming with silicon. In addition, in all cases, flux refining of the resulting alloys from non-metallic and gas impurities is realized.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004118869/02A RU2258757C1 (en) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | Silicon-containing aluminum alloy preparation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004118869/02A RU2258757C1 (en) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | Silicon-containing aluminum alloy preparation method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2258757C1 true RU2258757C1 (en) | 2005-08-20 |
Family
ID=35846091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004118869/02A RU2258757C1 (en) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | Silicon-containing aluminum alloy preparation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2258757C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100509216C (en) * | 2006-12-18 | 2009-07-08 | 北京矿冶研究总院 | Quick-melting silicon agent added with superfine or nano aluminum powder and preparation method thereof |
-
2004
- 2004-06-22 RU RU2004118869/02A patent/RU2258757C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100509216C (en) * | 2006-12-18 | 2009-07-08 | 北京矿冶研究总院 | Quick-melting silicon agent added with superfine or nano aluminum powder and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103266237B (en) | Deslagging smelting flux for smelting casting zinc alloy and preparation method thereof | |
| CN106011512A (en) | Four-stage purification technology for magnesium alloy fusant | |
| WO1980002565A1 (en) | Product for the desulphurization of cast irons and steels | |
| JP6816777B2 (en) | Slag forming suppression method and converter refining method | |
| RU2258757C1 (en) | Silicon-containing aluminum alloy preparation method | |
| CN107760902B (en) | A kind of method of refining of aluminium silicon systems cast aluminium alloy gold | |
| JPH09202611A (en) | Removal of boron from metallic silicon | |
| CA1191699A (en) | Process for removal of metalic impurities from magnesium by injection of a halogenated boron derivative | |
| EP1499750A2 (en) | Inoculation alloy against micro-shrinkage cracking for treating cast iron castings | |
| SE446275B (en) | GRANULATED AGENTS CALCIUM OXIDE FOR IRON MELT TREATMENT | |
| JP6915522B2 (en) | Slag forming suppression method and converter refining method | |
| US5098651A (en) | Magnesium treatment process and apparatus for carrying out this process | |
| RU2601718C1 (en) | Method of magnesium-zirconium alloys melting and casting | |
| JPS63183136A (en) | Turning body for flux dispersion in molten metal treatment equipment | |
| KR100336855B1 (en) | Flux wire for use in the manufacture of high purity aluminum deoxidized steel | |
| JP2020111808A (en) | RECYCLING METHOD OF Al ALLOY | |
| WO1997038142A1 (en) | Desulphurising calcium carbide blend | |
| RU2286393C1 (en) | Method for reducing of steel in ladle | |
| RU2714562C1 (en) | Method of purifying molten ferrosilicon from impurities | |
| RU2048552C1 (en) | Method of flux preparation for casting aluminium-lithium alloys | |
| RU2201458C1 (en) | Method of modification of steel | |
| SU1541298A1 (en) | Inoculating agent | |
| JPH07207366A (en) | Production of al or al alloy | |
| JPS61130430A (en) | Cleaning method of molten al or al alloy refined by gaseous chlorine | |
| RU2227166C1 (en) | A method of refining of a siliceous alloy of aluminum from calcium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090623 |