Способ рафинирования алюминия и его сплавов

 

Изобретение относится к цветной металлургии и предназначено для рафинирования алюминия и его сплавов от примесей, в частности от растворенных примесей щелочных и щелочно-земельных металлов. Цель изобретения повышение производительности процесса, снижение потерь металла и расхода флюса и улучшение качества металла за счет уменьшения содержания водорода. Поставленная цель достигается за счет развития поверхности контакта металл - флюс при перемешивании, что обеспечивается проведением процесса с числом оборотов мешалки, равным 1,0 - 1,2 определяющего числа оборотов, при расстоянии от нижней границы расплава до центра рабочей части мешалки, равном 0,1 - 02 высоты расплава. 2 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии и предназначено для рафинирования алюминия и его сплавов от примесей, в частности от растворенных примесей щелочных и щелочно-земельных металлов. Цель изобретения повышение производительности процесса, снижение потерь металла и расхода флюса и улучшение качества металла за счет уменьшения содержания водорода. Изобретение состоит в том, что на поверхность расплавленного металла, находящегося в емкости, загружают флюс, содержащий фториды и/или хлориды алюминия и щелочных металлов, осуществляют механическое перемешивание расплава в течение определенного времени, необходимого для снижения концентрации примесей до заданного уровня, и отделение расплавленного металла от продуктов взаимодействия примесей с флюсом, при этом перемешивание ведут с числом оборотов, равным от 1,0 до 1,2 от определяющего числа оборотов мешалки, а центр рабочей части мешалки находится от нижней границы расплава на расстоянии, равном 0,1 0,2 высоты расплава. Определяющее число оборотов мешалки является универсальным параметром механического перемешивания двух взаимно нерастворимых жидкостей для любого типа мешалки и соответствует минимальному числу оборотов мешалки, при котором относительная концентрация распределяемой фазы во всем перемешиваемом объеме достигает 100% Перемешивание с числом оборотов мешалки меньшим, чем 1,0 от определяющего числа оборотов мешалки, не позволяет добиться равномерного распределения флюса в рафинируемом металле. Перемешивание с числом оборотов мешалки большим, чем 1,2 от определяющего числа оборотов мешалки, нецелесообразно, так как при этом увеличение затрачиваемой на перемешивание мощности не компенсируется увеличением скорости процесса. Расположение центра мешалки относительно дна емкости выше 0,2 от уровня расплава приводит к образованию центральной вихревой воронки, достигающей мешалки. Расположение центра мешалки относительно дна емкости ниже 0,1 от уровня расплава существенно замедляет осевые потоки в верхней части расплава, что ухудшает замешивание вновь загружаемого флюса в металл. П р и м е р 1. Рафинированию подвергался полученный по трехслойному способу алюминий высокой чистоты с содержанием примесей магния 0,005 0,007% и натрия 0,0003 0,0005% Процесс проводили в транспортном ковше емкостью 2,5 т металла. Перемешивание осуществляли мешалкой с приводом, позволяющим регулировать скорость вращения мешалки. Использовали как пропеллерную мешалку (по способу-прототипу), так и турбинную, которая в случае перемешивания двух несмешивающихся жидкостей эффективнее пропеллерной. Температура металла перед очисткой составляла от 730 до 760^oС, снижение температуры в процессе очистки, продолжавшемся не более 20 мин, не превышало 30 40^oС. Использовали флюс, приготовленный из синтетического криолита (криолитовый модуль около 2,0) и фторида алюминия, взятых в массовом соотношении 1:1. Определяющее число оборотов мешалки (n_o) рассчитывали по уравнению для случая перемешивания турбинной мешалкой в сосуде без отражательных перегородок где ρ_c плотность дисперсионной среды (алюминия); Δρ разность плотностей дисперсионной среды и дисперсной фазы (флюса); m_c, μ_ф вязкость дисперсионной среды и дисперсной фазы; σ поверхностное натяжение на границе раздела фаз; d_м диаметр мешалки. О ходе рафинирования судили по отбиравшимся с интервалом 1 мин пробам материала. Задавались следующим остаточным содержанием примесей: магния - менее 0,001% натрия менее 0,0001% Приведенные в табл.1 результаты рафинирования свидетельствуют о том, что осуществление рафинирования по заявляемому способу позволяет достичь заданной степени очистки АВЧ от магния, недостижимой по способу-прототипу (рафинирование АВЧ в течение более чем 20 мин технически неосуществимо без дополнительных энергетических затрат из-за переохлаждения металла, которое не позволяет провести его разливку). Существенное повышение производительности процесса (в 2 3 раза по очистке от натрия, сопоставление по очистке от магния невозможно, так как не достигается заданная степень очистки) достигается при вдвое меньшем расходе флюса. Сокращение общей продолжительности процесса позволяет также снизить угар, а следовательно, и потери металла. П р и м е р 2. Рафинированию подвергались алюминий технической чистоты марки А6 и вторичный алюминиевый сплав типа АКМ. Содержание примеси натрия в рафинируемых продуктах составляло 0,004 0,006% и 0,003% соответственно. Рафинирование А6 проводили в транспортном ковше, а сплава АКМ в плавильном тигле, обе емкости вмещали по 5 т металла. Перемешивание осуществляли аналогично примеру 1. Температура металла перед очисткой составляла от 830 до 860^oС и не лимитировала продолжительность очистки. Таким образом, процесс вели до достижения заданного остаточного содержания натрия менее 0,0001% Используемый флюс и методика проведения опыта были аналогичны примеру 1. Результаты рафинирования, приведенные в табл.2, показывают, что заданная степень очистки по заявляемому способу достигается в 1,5 2 раза быстрее, при этом расход флюса может быть снижен на 10 20% Сокращение времени очистки снижает угар металла. Дополнительный анализ проб исходного и очищенного металла опытов 1 и 4 на содержание водорода показал, что при равном исходном содержании 0,21 см³/100 г, конечное содержание в опыте 1 составляет 0,15 см³/100 г, а в опыте 4 0,12 см³/100 г, т. е. рафинирование по заявляемому способу позволяет повысить качество металла за счет снижения содержания примеси водорода. Анализ приведенных в примерах данных показывает, что проведение рафинирования алюминия и его сплавов по заявляемому способу позволяет интенсифицировать процесс в сравнении со способом-прототипом. Интенсификация выражается в улучшении основных показателей процесса: повышении его производительности (до 3 раз), снижении расхода флюса (до 2 раз), обеспечении возможности получения металла более высокого качества (АВЧ с содержанием магния менее 0,001%).

Формула изобретения

Способ рафинирования алюминия и его сплавов, включающий обработку расплава металла флюсом, содержащим галогениды алюминия и щелочных металлов, при перемешивании механической мешалкой, разделение расплава металла и шлака, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, снижения потерь металла и расхода флюса и улучшения качества металла за счет уменьшения содержания водорода, перемешивание осуществляют с числом оборотов, равным 1,0 1,2 определяющего числа оборотов мешалки, при этом центр рабочей части мешалки располагают от нижней границы расплава на расстоянии 0,1 0,2 высоты расплава.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.11.2008

Дата публикации: 10.05.2011

---