Способ рафинирования алюминия

 

СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ , преимущественно от натрия, включающий фильтрацию расплава через слой углеродсодержащего материала, отличающийся тем, что, с целью, повьшения степени извлечения натрия из расплава и упрощения процесса , фильтрацию ведут через слой текстурированного углеродистого материала со скоростью 150-200 т/ч на 1 м фильтрующего слоя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Е (11) 3 (5ц С 2 2 В 2 1 / 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3546794/22-02 (22) 17. 11.82 (46) 30. 10.84. Бюл. № 40 (72) С.П.Яценко, M.Ï. Скачков, А.А.Семянников, В.Н.Диев, Ю.И.Двинин, Ю.Н.Чернабук, В.К.Гончаров и П.А.Койнов (71) Институт химии Уральского научного центра АН СССР и Богословский алюминиевый завод (53) 669.714.2(088.8) (56) 1. Патент Великобритании № 1527499, кл. С 22 В 9/02, опублик.

1978.

2. Патент США ¹ 4138246, кл. С 22 В 21/06, опублик. 1979. (54)(57) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ, преимущественно от натрия, включающий фильтрацию расплава через слой углеродсодержащего материала, отличающийся тем, что, с целью. повышения степени извлечения натрия из расплава и упрощения процесса, фильтрацию ведут через слой текстурированного углеродистого материала со скоростью 150-200 т/ч на м фильтрующего слоя.

11213

Изобретение относится к металлур гии алюминия и может быть использовано при рафинировании алюминия,полученного,например,электролизом, преимущественно от натрия. 5

Известен способ удаления щелочных и щелочноземельных металлов из расплавов легких металлов путем пропускания расплава через фильтр, состоящий из гранул механически устойчивого и химически инертного материала, частицы которого покрыты слоем углерода. Фильтр может продуваться инертным газом или азотом, содержащим

1-3 алифатического хлор-фтор углево- 15 дорода. Гранулы имеют плотность больше чем 2,5 г/см и диаметр 0 5-25 см, выполнены из корунда, магнезита,,окиси циркония, силиката циркония, боксита или базальта. Гранулы покры- 20 ты слоем углерода толщиной О, 1-10 мм.

Предложенный способ позволяет снизить концентрацию натрия в расплавленном металле от 0,0021 до 0,0006 мас. (1) .

Однако такой способ характеризуется сложной технологией приготовления гранул, а также длительной и сложной заменой фильтрующей части.

Кроме того, необходима предваритель- 30 ная очистка расплава от начальных для данного способа концентраций натрия, что значительно усложняет технологию. В случае использования продувки фильтра инертным газом Тех нология еще более усложняется.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ рафинирования алюминия от натрия, 40 включающий фильтрацию расплава через слой углеродсодержащего материала.

Гранулы изготовляются из материала, инертного по отношению к алюминию и имеющего плотность больше, чем 45 расплавленный алюминий. В качестве такого материала предлагается корунд, магнезит, окись циркония, силикат циркония или базальт. Диаметр гранул 1-20 см.

Гранулы покрыты активным углеродс одер- 50 жащим веществом: нефтяным коксом,бит мом или каменноугольной смолой.

Фильтрующая ячейка может продуваться инертным газом или азотом, содержащими 1-5 алифатического галогениро- 55 ванного углеводорода. Скорость фильтрации 7-?О т/ч на 1 м фильтра. Температура расплава до фильтрации 78508 2

885 С, после фильтрации 770-870 С.

Продувка расплава инертным газом позволяет снизить концентрацию натрия в расплавленном алюминии от 0,0015 до 0,0001 мас. . (2).

Данный спЬсоб характеризуется низкой скоростью фильтрации, малой степенью извлечения натрия из расплава алюминия (0,0014 мас. ), сложной технологией приготовления гранул, а также длительной и сложной заменой фильтрующей части. Кроме того, необходима предварительная очистка расплава до начальных для данного способа концентраций натрия, что также усложняет технологию. Высокая степень очистки (до 0,001% Ма) достигается в случае использования продувки фильтруемого объема инертным газом, что требует дополнительных производственных площадей для размещения баллонов и дозирующей установки, применение галогенированных углеводородов требует дополнительных мер защиты от попадания токсичных веществ в атмосферу, сравнительно большие объемы фильтрующей ячейки (от 1 до нескольких м ), усложняют ее размещение на производственной линии.

Целью изобретения является повышение степени извлечения натрия из расплава и упрощение процесса фильтрации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу рафинирования алюминия, преимущественно от натрия, включающему фильтрацию расплаВа через слой углеродсодержащего материала, фильтрацию ведут через слой текстурированного углеродистого материала со скоростью 150-200 т/ч на 1 м фильтрующего слоя.

Способ заключается в следующем.

Жидкий алюминий, взятый из плавильных печей или непосредственно из электролизных ванн алюминиевых заводов, пропускают через фильтр, выполненный из тесктурированного углеродного материала: углеродной ткани, войлока или комбинаций из них. Температура расплава до фильтрации 800870 С, после фильтрации 750-820 С.

Фильтрацию ведут непосредственно из литейных ковшей в миксер или литейные формы. Концентрацию натрия контролируют методом атомно-адсорбционного анализа на приборе Pevkin-Elmer или пламенной фотометрией.

11213 n8

ВНИИПИ Saias 7895/20 Тираж: 602 Подписное

Фылнал ППП "Патевт" ° r.Óèãîðîä, ул.Проектиая, 4

Текстурированные нитевидные волокнистые углеродные материалы имеют ориентированную развитую активную поверхность, обеспечивающую хорошее

Ф взаимодействие натрия с у1.леродом фильтра и активизирующую образование слоистых соединений щелочного металла с углеродомь .

Проведение процесса рафинирования в указанных условиях позволяет новы- 10 сить степень извлечения натрия из расплава алюминия в 2,0-2,5 раза и упростить процесс очистки алюминия за счет снижения токсичности (исключение использования галогенированных 15 углеводородов) и сокращения числа операций при подготовке и проведении процесса очистки расплава алюминия: исключаются операция предвари:ельной очистки расплава, сложности, связан- 20 ные с приготовлением фильтрующего компонента (гранул) и его замены, а также продувка расплава инертным газом.

Скорость фильтрации менее 150 т/ч 25 на 1 м фильтра приводит к увеличению потерь металла за счет окисления жидкого алюминия кислородом воздуха, а также к понижению температуры жидкого металла вплоть до критической. 30

При скорости фильтрации более

200 т/ч на 1 м фильтра эффективность очистки жидкого алюминия от примеси натрия резко падает.

П Р и м е Р 1. Проводят Рафиниро-35 ванне 3 кг жидкого алюминия от натрия. Расплавленный и нагретый до

850 С алюминий (содержание натрия

0,0034 мас.7) пропускают через фильтр из углеродной ткани массой 200 г/м 40 и толщиной 0,6 мм. Скорость фильтрации 150 т/ч íà I м фильтра. Температура расплава после фильтрации 800 С.

Температуру измеряют хромель-алюмелевой термопарой на цифровом приборе

P-385. Содержание натрия в расплаве алюминия после фильтрации составляет 0,0004 мас.7..

Пример 2. Проводят рафинирование 3 кг жидкого алюминия с содер50 жанием натрия 0,0034 мас.7, как в примере 1 ° Скорость фильтрации

200 т/ч на 1 м фильтра, масса ткани

400 гlм . Содержание натрия в расплаве после фильтрации 0,0005 мас.X.

П р и и е р 3. Проводят рафинирование 3 кг жидкого алюминия с содержанием натрия 0,0034 мас.7.. Фильтр выполнен иэ углеродного войлока массой 200 г/м, толщина фильтра 10 мм.

Скорость фильтрации 200 т/ч на 1 м фильтра. Содержание натрия в расплаве после фильтрации 0,0004 мас.X.

Пример 4. Проводят рафинирование 3 кг жидкого алюминия с содержанием натрия 0,0034 мас.7.. Фильтр выполнен из углеродного войлока массой 600 гlм, толщиной фильтра 5,0 мм.

Скорость фильтрации 200 т/ч на 1 м фильтра. Содержание натрия в расплаве после фильтрации 0,0004 мас.X.

Пример 5. Проводят Рафинирование 3 кг жидкого алюминия с содержанием натрия 0,0034 мас.7., фильтр, выполнен иэ углеродного войлока массой 600 г/м, толщина фильтра 5 мм, скорость фильтрации 175 т/ч на 1 м фильтра. Содержание натрия в расплаве после фильтрации 0,0003 мас.X.

Пример 6. Проводят рафинирование, как в примере 3, но при скорости фильтрации ?25 м/ч на 1 м фильтра. Содержание натрия в расплаве после фильтрации 0,0012 мас.X.

Пример 7. Проводят рафинирование, как в примере 3, но скорость фильтрации 125 т/ч на 1 м фильтра, при этом наблюдается кристаллизация расплава и прекращение фильтрации (возникновение козлов в зоне кристаллизации).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить скорость процесса фильтрации в 2-3 раза, извлечение натрия из расплава в 2,0-2,5 раза (с 0,0014 до 0,0030 мас.Ж), что дает возможность упростить процесс рафинирования алюминия, так как использование фильтра иэ текстурированного углеродного материала позволяет избежать сложностей, связанных с заменой фильтрующей части согласно известным способам. Отпадает необходимость в предварительной очистке жидкого алюминия от натрия для достижения того же порядка степени .очистки.