RU2556188C1 - Method for obtaining aluminium and silicon alloys in aluminium electrolysis units - Google Patents

Method for obtaining aluminium and silicon alloys in aluminium electrolysis units Download PDF

Info

Publication number
RU2556188C1
RU2556188C1 RU2013156290/02A RU2013156290A RU2556188C1 RU 2556188 C1 RU2556188 C1 RU 2556188C1 RU 2013156290/02 A RU2013156290/02 A RU 2013156290/02A RU 2013156290 A RU2013156290 A RU 2013156290A RU 2556188 C1 RU2556188 C1 RU 2556188C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
aluminium
alumina
silicon alloys
raw material
Prior art date
Application number
RU2013156290/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013156290A (en
Inventor
Ольга Васильевна Юшкова
Юрий Николаевич Попов
Петр Васильевич Поляков
Василий Владимирович Юшков
Сергей Викторович Агапитов
Александр Владимирович Прошкин
Юрий Глебович Михалев
Игорь Степанович Якимов
Original Assignee
Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" filed Critical Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет"
Priority to RU2013156290/02A priority Critical patent/RU2556188C1/en
Publication of RU2013156290A publication Critical patent/RU2013156290A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2556188C1 publication Critical patent/RU2556188C1/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: method involves preliminary processing of crushed aluminosilicate raw material containing the used bottom, alumina and electrolyte by mechanical activation both separately and mixed with alumina, periodic loading of the treated raw material to the electrolysis unit and electrolysis process of the melt with formation of silumin directly in an electrolyte bath.
EFFECT: high dilution speed of raw material; reduction of voltage and consumption of power and increase of service life of an electrolysis unit.

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству электролизом алюминий-кремниевых сплавов (силуминов), широко применяемых в промышленности.The invention relates to non-ferrous metallurgy, and in particular to the production by electrolysis of aluminum-silicon alloys (silumins), widely used in industry.

Хорошо известен способ [Tabereaux А.Т., Мс Mihn С.J., Production of aluminium-silicon alloys from sand clay in Hall cells. Light Metals, 1978, p.209-222], согласно которому в электролизер, производящий алюминий, одновременно с основным сырьем - глиноземом загружается песок (кремнезем, SiO2). При использовании этой технологии растворение глинозема и особенно кремнезема происходит очень медленно, сопровождается появлением осадка на подине электролизера и, следовательно, повышением греющего напряжения, температуры электролиза, повышенным расходом энергии и, в качестве дополнительного следствия, наблюдается снижение срока службы алюминиевых электролизеров.The method is well known [Tabereaux A.T., Ms. Mihn C.J., Production of aluminum-silicon alloys from sand clay in Hall cells. Light Metals, 1978, p.209-222], according to which sand (silica, SiO 2 ) is loaded into the electrolyzer producing aluminum, simultaneously with the main raw material - alumina. Using this technology, the dissolution of alumina and especially silica occurs very slowly, accompanied by the appearance of a precipitate on the bottom of the electrolyzer and, consequently, an increase in heating voltage, electrolysis temperature, increased energy consumption and, as an additional consequence, a decrease in the service life of aluminum electrolysis cells.

Наиболее близким по техническим данным является способ получения сплавов путем растворения муллитов, входящих в состав отработанной подины алюминиевых электролизеров [BJ⌀rn Moxnesl, Håvard Giklingl, Halvor Kvande2, Sverre Rolseth3 and Kjetil Straumsheiml.ADDITION OF REFRACTORIES FROM SPENT POTLINING TO ALUMINA REDUCTION CELLS TO PRODUCE Al-Si ALLOYS, Light Metals 2003 Edited by Paul N. Crepeau TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), 2003]. Авторы загружали измельченный порошок отработанной подины совместно с порошком глинозема в промышленный электролизер. На электролизере с силой тока 115 кА загрузка порошка отработанного электролита, содержащего муллит, сопровождалась:The closest in technical data is the method of producing alloys by dissolving the mullites that are part of the waste hearth of aluminum electrolyzers [BJ⌀rn Moxnesl, Håvard Giklingl, Halvor Kvande2, Sverre Rolseth3 and Kjetil Straumsheiml. ADDITION OF REFRACTORIES FROM SPENT POTLINING TO ALTIN Al-Si ALLOYS, Light Metals 2003 Edited by Paul N. Crepeau TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), 2003]. The authors loaded the ground powder of spent hearth together with alumina powder into an industrial electrolyzer. On the electrolyzer with a current strength of 115 kA, the loading of the spent electrolyte powder containing mullite was accompanied by:

1. Образованием осадка на подине.1. The formation of sediment on the bottom.

2. Повышением температуры до 1000°C.2. By raising the temperature to 1000 ° C.

3. Необходимостью уменьшения силы тока и, следовательно, производительности.3. The need to reduce current strength and, therefore, performance.

4. По предлагаемому способу исходное сырье, содержащее оксиды кремния, подвергается предварительной механической активации с целью уменьшения размеров зерна до 10-20 мкм и создания при этом кристаллической или псевдокристаллической структуры, содержащей дефекты. Химический потенциал такого кремнезема существенно выше. Высокий химический потенциал SiO2 ускоряет процесс растворения, как это хорошо известно в химической технологии.4. According to the proposed method, the feedstock containing silicon oxides is subjected to preliminary mechanical activation in order to reduce grain sizes to 10-20 microns and create a crystalline or pseudocrystalline structure containing defects. The chemical potential of such silica is significantly higher. The high chemical potential of SiO 2 accelerates the dissolution process, as is well known in chemical technology.

Техническим результатом изобретения является изменение условий получения сплавов алюминий-кремний, при которых оксид кремния или соединения, содержащие оксид кремния, например муллит (3Al2O3·2SiO2), подвергаются предварительной обработке механоактивацией как отдельно, так и в смеси с глиноземом, основным сырьем, питающим электролизер.The technical result of the invention is to change the conditions for the production of aluminum-silicon alloys, in which silicon oxide or compounds containing silicon oxide, for example mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ), are subjected to preliminary treatment by mechanical activation, either separately or in a mixture with alumina, the main raw materials feeding the electrolyzer.

От прототипа заявляемый способ отличается тем, что ускорение растворения исходного материала наблюдается при времени активации 5-60 секунд на планетарной мельнице с энерговооруженностью 50 g. Путем визуальных наблюдений установлено, что скорость растворения увеличивается в 2-3 раза, и при этом не наблюдается появление осадка.The claimed method differs from the prototype in that the acceleration of dissolution of the starting material is observed at an activation time of 5-60 seconds in a planetary mill with an energy ratio of 50 g. By visual observation, it was found that the dissolution rate increases by 2–3 times, and no precipitate appears.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей химии и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».These differences allow us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty." Signs that distinguish the claimed method from the prototype are not identified in other technical solutions in the study of this and related fields of chemistry and, therefore, provide the claimed solution with the criterion of "inventive step".

Технический результат достигается тем, что в способе получения алюминиево-кремниевых сплавов в алюминиевых электролизерах, новым является то, что с целью повышения скорости растворения исходного алюмосиликатного сырья исходный продукт подвергается механоактивации с параметрами: размер зерна 10-30 мкм, время активации 5-60 с, энерговооруженность мельницы 20-50 g. Также новым является то, что механоактивации подвергается только силикатная часть загружаемой в ванну шихты, а также механоактивации подвергается шихтовая смесь, содержащая глинозем и кремнийсодержащее сырье, в качестве которого используют кремнезем, например чистый песок, либо силикатную часть подины алюминиевых электролизеров.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing aluminum-silicon alloys in aluminum electrolysis cells, it is new that in order to increase the dissolution rate of the initial aluminosilicate raw material, the initial product is subjected to mechanical activation with parameters: grain size 10-30 μm, activation time 5-60 s , power ratio of the mill 20-50 g. Also new is that only the silicate part of the charge loaded into the bath is subjected to mechanical activation, and a charge mixture containing alumina and silicon-containing raw materials is used as mechanical activation, using silica, for example, pure sand, or the silicate part of the bottom of aluminum electrolysis cells.

Сущность изобретения заключается в способе получения алюминиево-кремниевых сплавов путем подготовки сырья (глиноземно-кремнеземной смеси) с последующим электролизом в промышленных алюминиевых электролизерах криолито-алюмо-силикатных расплавов.The invention consists in a method for producing aluminum-silicon alloys by preparing raw materials (alumina-silica mixture) followed by electrolysis in industrial aluminum electrolyzers of cryolite-aluminosilicate melts.

Подготовка сырья путем механоактивации в определенном параметрическом режиме показателей (размер зерна силикатного материала 5-25 мкм, время пребывания в мельнице 5-60 секунд, с энерговооруженностью последней 20-50 g) обеспечивает скорость растворения, в 2-3 раза большую, чем в режиме, используемом в прототипе. Применение механоактивации, новой технологии подготовки силикатного сырья обеспечит высокую скорость его растворения, меньшее напряжение и расход энергии, повышенный срок службы электролизера.Preparation of raw materials by mechanical activation in a certain parametric mode of indicators (grain size of silicate material 5-25 μm, residence time in the mill 5-60 seconds, with an energy ratio of the last 20-50 g) provides a dissolution rate 2-3 times higher than in the mode used in the prototype. The use of mechanical activation, a new technology for the preparation of silicate raw materials will provide a high rate of its dissolution, lower voltage and energy consumption, and a longer battery life.

Claims (1)

Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов в алюминиевом электролизере, включающий подготовку загружаемой шихтовой смеси, содержащей алюмосиликатное сырье, включающее отработанную подину и отработанный электролит алюминиевого электролизера и глинозем, загрузку шихтовой смеси в электролизер с последующим электролизом в расплаве электролита в алюминиевом электролизере, отличающийся тем, что подготовку загружаемой шихтовой смеси осуществляют путем ее механоактивации в мельнице с энерговооруженностью 20-50 g и размером зерна 10-30 мкм при времени активации 5-60 с. A method of producing aluminum-silicon alloys in an aluminum electrolysis cell, comprising preparing a charge mixture containing aluminosilicate raw materials, including spent hearth and spent electrolyte of an aluminum electrolyzer and alumina, loading a charge mixture into an electrolyzer followed by electrolysis in molten electrolyte in an aluminum electrolysis cell, characterized in that preparation of the charge mixture is carried out by mechanically activating it in a mill with an energy ratio of 20-50 g and a grain size of 10-30 m km at an activation time of 5-60 s.
RU2013156290/02A 2013-12-19 2013-12-19 Method for obtaining aluminium and silicon alloys in aluminium electrolysis units RU2556188C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013156290/02A RU2556188C1 (en) 2013-12-19 2013-12-19 Method for obtaining aluminium and silicon alloys in aluminium electrolysis units

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013156290/02A RU2556188C1 (en) 2013-12-19 2013-12-19 Method for obtaining aluminium and silicon alloys in aluminium electrolysis units

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013156290A RU2013156290A (en) 2015-06-27
RU2556188C1 true RU2556188C1 (en) 2015-07-10

Family

ID=53497112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013156290/02A RU2556188C1 (en) 2013-12-19 2013-12-19 Method for obtaining aluminium and silicon alloys in aluminium electrolysis units

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2556188C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2652905C1 (en) * 2017-03-20 2018-05-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method of obtaining aluminium-silicon alloys

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2030487C1 (en) * 1992-01-22 1995-03-10 Запорожский производственный алюминиевый комбинат Method for producing aluminium-silicon alloys
RU2065510C1 (en) * 1993-08-26 1996-08-20 Акционерное общество "Богословский алюминиевый завод" Method for production of silumin
CN1273285A (en) * 1999-05-07 2000-11-15 湖北华盛铝电有限责任公司铝厂 Process for preparing aluminium alloy
CN1367274A (en) * 2001-12-29 2002-09-04 星野滋郎 Method for preparing Al-Si alloy by AD-aluminite powder agent electrolytic process
AU2002236369B2 (en) * 2001-02-26 2006-08-10 Norwegian Silicon Refinery As Process for preparing silicon carbide and optionally aluminum and silumin (aluminum-silicon alloy)
RU2383662C2 (en) * 2008-05-12 2010-03-10 Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") Method of production of aluminium-silicon alloy in electrolytic cell for production of aluminium
RU2418084C2 (en) * 2007-10-24 2011-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В.Плеханова" (технический университет) Procedure for production of aluminium alloys for foil rolling

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2030487C1 (en) * 1992-01-22 1995-03-10 Запорожский производственный алюминиевый комбинат Method for producing aluminium-silicon alloys
RU2065510C1 (en) * 1993-08-26 1996-08-20 Акционерное общество "Богословский алюминиевый завод" Method for production of silumin
CN1273285A (en) * 1999-05-07 2000-11-15 湖北华盛铝电有限责任公司铝厂 Process for preparing aluminium alloy
AU2002236369B2 (en) * 2001-02-26 2006-08-10 Norwegian Silicon Refinery As Process for preparing silicon carbide and optionally aluminum and silumin (aluminum-silicon alloy)
CN1367274A (en) * 2001-12-29 2002-09-04 星野滋郎 Method for preparing Al-Si alloy by AD-aluminite powder agent electrolytic process
RU2418084C2 (en) * 2007-10-24 2011-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В.Плеханова" (технический университет) Procedure for production of aluminium alloys for foil rolling
RU2383662C2 (en) * 2008-05-12 2010-03-10 Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") Method of production of aluminium-silicon alloy in electrolytic cell for production of aluminium

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BJORN MOXNESL et al Addition of refractories from spent potlining to alumina reduction cells to produce Al-Si- alloys. Light Metals, 2003 (The minerals, metals &materials Society), 2003. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2652905C1 (en) * 2017-03-20 2018-05-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method of obtaining aluminium-silicon alloys

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013156290A (en) 2015-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Development of TiB2 reinforced aluminum foundry alloy based in situ composites–Part I: An improved halide salt route to fabricate Al–5 wt% TiB2 master composite
JP5405115B2 (en) Method for producing grain refined mother alloy
Du et al. Microstructures and mechanical properties of as-cast and as-extruded Mg-4.50 Zn-1.13 Ca (wt%) alloys
Sun et al. Effects of Sn and Y on the microstructure, texture, and mechanical properties of as-extruded Mg-5Li-3Al-2Zn alloy
EP2530174B1 (en) Method for purifying al-ti-b alloy melt
Wu et al. Enhanced mechanical properties of hypoeutectic Al-10Mg2Si cast alloys by Bi addition
CN103952613B (en) A kind of high-yield-ratio wrought magnesium alloys containing cerium and yttrium
CN102674381A (en) Method for preparing nano mullite powder from coal-based kaolin
RU2556188C1 (en) Method for obtaining aluminium and silicon alloys in aluminium electrolysis units
Jiang et al. Effect of Sr on microstructure and aging behavior of Mg–14Li alloys
Xue et al. Effect of Mg on the microstructure evolution and mechanical properties of 5% TiB2/Al− 4.5% Cu composites
Xian et al. Separation of Al-Si-Fe-(Mn/Cr) melts for simultaneous recycle of Al-Si scraps and purification of silicon
BRPI0801750A2 (en) process for the production of magnesium and refined grain magnesium alloys
CN108950337A (en) A kind of low-cost high-strength Mg-Zn-Y-Ce-Ca magnesium alloy and preparation method thereof
EP2298947B1 (en) High strength casting aluminium alloy material
Ye et al. Study about improving mechanism of electrical conductivity of AA1070Al treated by a novel composite boron treatment with trace Ti
Xu et al. Research on the process, energy consumption and carbon emissions of different magnesium refining processes
Zhang et al. Investigation on the modification behavior of A356. 2 alloy with Yb–La composite modifier
CN105238944A (en) Aluminum alloy refining metamorphosing agent and method for refining aluminum alloy
CN103966452B (en) A kind of recoverying and utilizing method of the magnesium alloy scrap containing aluminium
Chen et al. Microstructural evolution and mechanical properties of in situ TiB 2/Al composites under high-intensity ultrasound
Kuz'min et al. Production of Al-Si alloys by the direct silicon reduction from the amorphous microsilica
CN102094125A (en) Process method for preparing magnesium alloy through electro-slag remelting
Xie et al. Precipation of TiAl3 in remelting Al-5Ti-1B and the grain refinement of 7050 alloy
RU2599475C1 (en) Method of producing aluminium-silicon alloy in electrolyzer for aluminium production

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191220