SU1622080A1 - Способ получени пористых отливок из алюмини с активной поверхностью - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к литейному производству, в частности к получению пористых алюминиевых отливок с реакционной активной поверхностью. Цель изобретени  - повышение скорости и глубины очистки промышленных вод от медьсодержащих примесей фильтрами из этих пористых отливок за счет увеличени  их реакционной активности. Гранулы 1 хлорида натри , нагретые до 700- 750°С, засыпают в подогретый кокиль 2, запрессовывают в слой гранул расплавленный алюминий 7. При запрессовке производ т пол ризацию расплавленного алюмини  7 и хлорида натри  1 подсоединением первого к катоду 6, второго - к аноду 11 посто нного тока при напр жении на электродах 27-27 В и плотности тока на аноде 0,4-0,5 А/см . 1 ил.

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению пористых алюминиевых отливок с реакционной активной поверхностью.

Цель изобретения - повышение скорости и глубины очистки промышленных вод от медьсодержащих примесей фильтрами из этих пористых отливок за счет увеличения их реакционной активности.

На чертеже представлена схема осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Гранулированный хлорид натрия 1 при 700~750°С фракцией 0,4-0,6 мм засыпают в предварительно подогретый кокиль 2. На верхнюю поверхность хлорида натрия 1 наносят изолирующий слой 3 окиси алюминия толщиной 3-5 мм с размером частиц 0,150,2 мм, предохраняющий межзеренное пространство соли от самопроизвольного проникновения металла.

Жидкий алюминий из ковша при 700°С заливается в камеру 4, отверстие в донной части которой перекрыто стопором 5. Графитовый электрод 6 коробчатой формы первоначально устанавливается на верхнюю поверхность оксида алюминия 3. На электрод заливается слой 6 флюса, имеющего состав, мас.%: хлорид натрия 34; хлорид калия 56; натриевый криолит 10. Постоянный ток от выпрямителя подается на камеру 4 (катод) и к электроду 6 (анод). Стопор 5 поднимается и струя металла 7, на которую передается катодный потенциал, поступает в металлоприемник кокиля 2 через слой 8 расплавленного флюса, перегретого до 680°С (температура плавления флюса 640°С). Жидкий флюс 7 с электродом 6 всплывает по мере формирования ванны с жидким алюминием. При катодной поляризации струи заливаемого металла снижается межфазное натяжение на границе металла и флюса и улучшаются условия поглощения включений флюсом. Наряду с этим становится возможным электрохимическое восстановление пленок оксида алюминия. Таким путем происходит очистка алюминия от взвешенных пленок, которые на последующей стадии формирования пористого алюминия могут дезактивировать его поверхность.

Перед осуществлением второй стадии кокиль 2 герметично закрывается с помощью крышки 9 и уплотнения 10. Переключателем (не показан) верхняя цепь (анод 6, катод 4) размыкается, и ток от выпрямителя подается к электродам 6 (катод) и 11 (анод). Ток к аноду 11, расположенному на сетке 12 из стеклоткани, удерживающей гранулы 1 со ли, подается через токоподвод 13.Токоподводы к электродам размещены в изолирующих втулках 14. Внутренняя поверхность кокиля покрыта слоем 15 изолирующей обмазки.

Вакуумным краном (не показан) камера 16 через отверстие 17 соединяется с ресивером (не показан) вакуумной системы. Остаточное разрежение в камере составляет 0,02 МПа и через отверстия диафрагмы 18 передается в межзеренные промежутки хлорида натрия. В это же время на жидкий флюс 8 через штуцер 19 и втулку 20 подается сжатый воздух от компрессора. Перепад давления ΔΡ, под которым происходит заполнение металлом межзеренных каналов подогретой соли, составляет 0.02-0,07 МПа.

Графитовый электрод 6 снабжен реостатным датчиком 21, связанным с измерительным мостом 22 ’для определения скорости проникновения жидкого алюминия в поры наполнителя. Электрод 6 находится на межфазной границе металл - флюс и опускается по мере снижения уровня металла 7 в металлоприемнике кокиля 2.

Скорость заполнения межзеренных каналов колебается в пределах 0.01-0,03 см/с. Окончание процесса заполнения определяют по показаниям измерительного моста 22.

После 10-12 мин выдержки, необходимой для кристаллизации и охлаждения металла в порах наполнителя, ток отключают, вакуумную камеру соединяют с атмосферой, снимают избыточное давление над крышкой 9 и последняя отводится в сторону. Отливку с твердой солью извлекают из кокиля и помещают в ванну с горячей водой для растворения соли. Затем из тела пористой отливки вырезают образцы для испытания в промышленных водах, загрязненных растворенной медью. Г.Поляризация жидкого алюминия объясняется следующим образом.

Для твердых кристаллов галоидных солей щелочных металлов характерна ионная (гетерополярная) связь. Электропроводность в таких кристаллах определяется перемещением дислоцированных атомов и дырок и резко возрастает с повышением температуры. Однако для образования дислоцированного атома требуется энергия порядка несколько килоджоулей на моль. В результате повышения температуры твердого хлорида натрия от комнатной до 700°С его электропроводность возрастает на 12 порядков и приближается к электропроводности чугуна. Для дополнительного сообщения энергии с целью образования нестехиометрического соединения, когда jja ионную проводимость может наклады5 оценивают по скорости осаждения меди (в миллиграммах) на единице площади поверхности пористой вставки фильтра (в квадратных сантиметрах), за единицу времени (в минутах).

ваться и электронная, необходимо на электродах создать значительное напряжение. Напряжение разложения расплава хлорида натрия и калия при хлорном электроде сравнения составляет Up = -2.166 В при темпе- 5 ратуре 973 К. Следовательно, даже для частичного разложения твердого хлорида натрия, которое способствует увеличению его проводимости и выделению более электроотрицательного натрия на поверхности алюминия, напряжение на электродах должно быть существенно выше указанного для расплавов. При этом плотность тока на поверхности анода должна быть достаточно высокой. Эксперименты показали, что при плотности тока на графитовом аноде 0,2-0,5 А/см² и при напряжении на электродах У = 20-27 В отмечается выделение хлора в порах твердого хлорида натрия, предварительно подогретого до 700-750°С.

Таким образом, в результате проникновения жидкого металла (катод) в поры подогретого твердого хлорида натрия, связанного с анодом, на металлическом алюминии разряжаются ионы натрия по схеме:

N_a ¹+1e-N_a°

При этом за счет некоторого растворения натрия и его осаждения на поверхности алюминия потенциал последнего смещается в сторону более электроотрицательных значений, что способствует активации его поверхности. В тоже время возникновение дополнительных ионов N_a ¹⁺ повышает степень нестехиометричности твердого хлорида натрия, за счет которой может возрастать его электропроводность.

П р и м е р. Проводят активацию жидкого алюминия марки в металлическом кокиле 2, частично заполненном гранулами 1 хлорида натрия, при 700-750°0. В процессе поляризации жидкий металл (катод) под действием регулируемого перепада давления поступает в межзеренные каналы подогретого хлорида натрия, связанного с графитовым анодом, После охлаждения и кристаллизации металла Отливку с твердым электролитом извлекают из кокиля и помещают в ванну с горячей водой для растворения в ней соли. Образовавшийся раствор ! удаляют из ванны. Из тела отливки вырезают пористые образцы и устанавливают их в блоки фильтров для испытаний с целью очистки промышленных вод, загрязненных растворенной медью. Одновременно I производят испытания работы фильтров, изготовленных по известному способу, а также из металлического беспористого алюминия, из гранулированного и спеченного алюминия. Эффективность работы фильтра

Исходная концентрация меди в воде во МГ всех случаях составляет 0,2— .продолжительность испытаний вставок 1 мес.

Из анализа данных следует, что при определенных условиях получения активированной поверхности и при идентичных условиях испытания фильтры, изготовленные по предлагаемому способу, на два порядка увеличивают скорость осаждения меди из водного раствора ее по сравнению с фильтрами, изготовленными по известному способу.

При напряжении на электродах 25 В отмечают выделение хлора в порах твердого электролита, который разупрочняет оксидную пленку на поверхности алюминия в процессе заполнения им поровых каналов. Наиболее отптимальные характеристики пористого алюминия при его использовании в качестве фильтра отмечаются при напряжении 27В. плотности тока на аноде 0,5 А/см² и температуре соли 750°С. При более низком напряжении снижается скорость выделения меди из водного раствора, при этом выделения хлора практически не наблюдают. Увеличение напряжения до 40 В при плотности тока 0,5 А/см² и температуре подогрева соли 750°С заметно снижает скорость выделения меди. Это можно связать с возможным снижением степени нестехиометричности твердой соли, находящейся в контакте с жидким алюминием, что может быть обусловлено приближением напряжения к срединному потенциалу, при котором наблюдается полная стехиометричность химического соединения.

Claims (1)

1. Фор мул а изобретения

   Способ получения пористых отливок из алюминия с активной поверхностью, включающий заполнение металлической формы 50 подогретыми гранулами хлорида натрия, заполнение этой формы расплавленным алюминием, удаление хлорида натрия из полученной отливки, отличаю щ и й с я тем, что, с целью повышения скорости и глубины очистки промышленных вод от медьсодержащих прймесей фильтрами из ' этих пористых отливок за счет увеличения их реакционной активности, в процессе заполнения металлической формы производят поляризацию расплавленного алюминия и хлорида натрия подсоединением первого к катоду, второго - к аноду постоянного тока при напряжении на электродах 25-27 В и плотности тока на аноде 0,4-0,5 А/см², при этом подогрев гранул хлорида натрия ведут до 700-750°С.