Электрическая солевая печь для плавления лома алюминия и алюминиевых сплавов

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может быть использовано при переплавке лома алюминия и алюминиевых сплавов, в частности c железными приделками. В нижней части корпуса электрической солевой печи размещена ванна c солевым расплавом, имеющая плавильник с наклонным подом, отделенным фильтрующим барьером от копильника, размещенного в ванне с солевым расплавом ниже уровня плавильника, смещенного от него по горизонтали. В верхней части корпуса печи, в зоне восходящего потока отходящих технологических газов, установлен вертикальный элеватор с полками, размещенными над плавильником. Через верхний люк осуществляют загрузку исходного сырья на полки элеватора, а через нижний люк удаляют с наклонного пода плавильника шлаки и железные приделки в контейнер. В нижней части копильника выполнен донный слив для слива из печи расплавленного алюминия. Такая конструкция позволяет сохранить химический состав и физические свойства исходного алюминия и алюминиевых сплавов во вторичном алюминии, т.е. сохранить первичную сортность металла, а следовательно, исключить добавление алюминия технической чистоты для разбавления примесей. 1 ил.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может быть использовано при переплавке лома алюминия и алюминиевых сплавов, в частности с железными приделками.

Известна отражательная печь для плавления лома и отходов цветных металлов, содержащая плавильную камеру с горелками, металлосборник с горелками, соединенный с плавильной камерой посредством переточного канала и газового тракта, ограниченного сверху пережимной вертикальной стенкой, а снизу передней стенкой плавильной камеры, и дымоход (a.c. СССР N 1476277, МКИ F 27 B 3/04, опубл. 30.04.89 г.).

Известная печь имеет следующие недостатки: - длительное воздействие окислительной атмосферы печных газов с температурой более 1000^oC, что приводит к повышенному угару алюминия и легирующих металлов; - снижение сортности металла, задаваемого на переплав, из-за совместного нахождения расплавленного алюминия и стальных приделок, которые частично растворяются в алюминии.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является электрическая солевая печь для плавления лома алюминия и алюминиевых сплавов, включающая корпус, ванну с солевым расплавом, размещенные в ванне плавильник и копильник, нагревательные электроды, бункер с дозатором, перемешивающее устройство, конвейер из перфорированных пластин, расположенный под бункером с дозатором, и систему отвода выплавленного металла (а.с. СССР N 456010, МКИ C 22 B 7/00, опубл. 05.01.75 г.).

Такая конструкция печи не обеспечивает сохранение первичной сортности металла, задаваемого на переплав, из-за контактирования расплавленного алюминия со стальными приделками и металлическим конвейером. Кроме того, потребуется дополнительный расход тепловой энергии, которая поглощается и отводится конвейером.

Задача, положенная в основу заявляемого технического решения, заключается в сохранении химического состава и физических свойств исходного алюминия и алюминиевых сплавов во вторичном алюминии, т.е. в сохранении первичной сортности металла, а следовательно, в исключении добавления алюминия технической чистоты для разбавления примесей.

Поставленная задача решается следующим образом.

В электрической солевой печи для плавления лома алюминия и алюминиевых сплавов, содержащей корпус, ванну с солевым расплавом, плавильник и копильник, размещенные в ванне с солевым расплавом, теплообменник, загрузочное устройство и устройство для отвода жидкого металла, согласно заявляемому изобретению плавильник и копильник расположены на разных уровнях и разнесены по горизонтали, загрузочное устройство выполнено в виде вертикального элеватора с полками, установленного в зоне восходящего потока отходящих технологических газов, под плавильника выполнен наклонным в сторону копильника и ограничен в нижней части фильтрующим барьером, при этом угол наклона пода составляет 1,1^o-4,0^o, а полки элеватора размещены над плавильником.

Выполнение загрузочного устройства в виде вертикального элеватора с полками, на которых размещают загружаемый лом алюминия, и установка элеватора в зоне восходящего потока отходящих технологических газов, содержащих испарения солевого расплава и нагретых до температуры 600^o-650^oC, обеспечивает равномерный противоточный теплообмен загружаемого лома алюминия с отходящими газами, при этом происходит сушка, равномерный прогрев загружаемого лома и конденсация на нем паров солевого расплава, которые в виде конденсата солей возвращаются в солевой расплав вместе с ломом алюминия. Выполнение в солевой ванне плавильника и копильника на разных уровнях, выполнение пода плавильника наклонным в сторону копильника и размещение в нижней части пода фильтрующего барьера обеспечивает эффективное рафинирование стекающего жидкого металла солевым расплавом в тонкопленочном и динамическом режиме. При этом выполнение угла наклона пода меньше 1,1^o благоприятствует переходу потока расплавленного металла из переходного режима в ламинарный и последующему исключению процесса стекания, а выполнение угла наклона больше 4^o способствует переходу потока расплавленного металла из переходного режима в турбулентный, что способствует захвату и перемешиванию внутри объема расплавленного металла окисных пленок и солевого расплава, т.е. исключается процесс рафинирования. Кроме того, на поду плавильника периодически накапливается шлак, состоящий из окислов металлов, металлические приделки, стеканию и скатыванию которых в копильник препятствует фильтрующий барьер, а контакт постоянно стекающего по наклонному поду расплавленного металла с ними непродолжителен.

Таким образом, перечисленная совокупность признаков позволяет, по сравнению с прототипом, сохранить первичную сортность алюминия, задаваемого на переплав.

Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемое техническое решение новым.

Сущность заявляемого технического решения для специалистов не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Возможность использования заявляемого изобретения в промышленности позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "промышленная применимость".

На чертеже в разрезе изображена электрическая солевая печь для плавки лома алюминия и алюминиевых сплавов.

В нижней части корпуса 1 размещена ванна 2 с солевым расплавом, имеющая плавильник 3 с наклонным подом 4, отделенным фильтрующим барьером 5 от копильника 6. Уровень плавильника 3 выше уровня копильника 6. В верхней части корпуса 1, в зоне восходящего потока отходящих технологических газов установлен вертикальный элеватор 7 с полками 8, размещенными над плавильником 3. Через верхний люк 9 производят загрузку исходного сырья, на полки 8 элеватора 7, а через нижний люк 10 осуществляют удаление металлических приделок и шлака с наклонного пода 4 в контейнер 11. Расплавленный алюминий сливают из печи с помощью донного слива 12 копильника 6.

Печь работает следующим образом.

Разобранный по группам однородности сплавов алюминиевый лом загружают через люк 9 на полки 8 элеватора 7. Перед загрузкой в солевой расплав лом сушат и подогревают на полках 8 восходящим потоком высокотемпературных отходящих технологических газов, а пары солевого расплава, содержащиеся в отходящих газах, конденсируются на поверхности холодного лома. Просушенный, подогретый, с конденсатом солевого расплава лом равномерно загружают в плавильник 3. Погружением в солевой расплав плавильника 3 лом изолируют от окисления горячим воздухом и нагревают в солевом расплаве генерацией тепловой энергии за счет прохождения электрического тока через токопроводящие электроды (не показаны) в солевом расплаве. Температуру солевого расплава поддерживают в интервале 700 - 85^oC, т.е. выше температуры плавления смеси солей и алюминиевого лома, но ниже температуры плавления тугоплавкого металлического засора.

Проходя через солевой расплав, часть алюминиевого лома успевает расплавиться. При падении капель расплавленного металла в солевом расплаве осуществляется первый этап рафинирования. Оставшаяся часть лома плавится на наклонном поду 4 плавильника 3, и при стекании расплавленного алюминия по наклонному поду 4 происходит второй этап наиболее эффективного его рафинирования солевым расплавом в тонкопленочном и динамическом режиме. Стекающий расплавленный металл из плавильника 3 проходит через фильтрующий барьер 5, с помощью которого отделяется от образовавшегося шлака и металлических приделок, и сливается в копильник 6. В копильнике 6 происходит третий этап рафинирования контактом массы расплавленного металла с солевым расплавом в течение времени накопления технологической партии расплавленного металла.

Расплав вторичного алюминия анализируют на состав, при необходимости вводят легирующие добавки, получая металл, максимально приближенный по химическому составу и физическим свойствам к первичному алюминию или первичному сплаву.

Оставшиеся на наклонном полу 4 шлак и металлические приделки удаляют через люк 10 в контейнер 11.

Формула изобретения

Электрическая солевая печь для плавления лома алюминия и алюминиевых сплавов, содержащая корпус, ванну с солевым расплавом, плавильник и копильник, размещенные в ванне с солевым расплавом, теплообменник, загрузочное устройство и устройство отвода жидкого металла, отличающаяся тем, что плавильник и копильник расположены в ванне на разных уровнях и разнесены по горизонтали, загрузочное устройство выполнено в виде вертикального элеватора с полками, установленного в зоне восходящего потока отходящих технологических газов, под плавильника выполнен наклонным в сторону копильника и ограничен в нижней части фильтрующим барьером, при этом угол наклона пода равен 1,1 - 4,0^o, а полки элеватора размещены над плавильником.

РИСУНКИ

Рисунок 1