Способ переработки загрязнённого тонкостенного скрапа цветных металлов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к переработке загрязненного тонкостенного скрапа цветных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов. В предложенном способе, включающем предварительный нагрев скрапа для удаления загрязнений в бескислородной среде и его последующую переплавку, согласно изобретению нагрев и переплавку ведут в тигле из ферромагнитного материала в атмосфере азота внешним переменным магнитным полем, создаваемым соленоидом с шагом витков, увеличивающимся по высоте тигля от горловины к днищу, при этом переход на режим переплавки производят путем увеличения мощности источника энергии магнитного поля при отсутствии продуктов загрязнений в отходящих газах. Предложенное устройство, содержащее емкость с газоотводящей трубой, подключенный к емкости источник бескислородной среды, нагреватель и блок управления нагревателем, согласно изобретению снабжено газоанализатором, установленным в газоотводящей трубе, емкость выполнена в виде тигля из ферромагнитного материала, а нагреватель - в виде расположенного снаружи тигля соленоида с шагом витков, увеличивающимся в направлении от горловины к днищу тигля, подключенного к источнику тока высокой частоты, а блок управления подключен на входе к газоанализатору, а на выходе - к источнику тока высокой частоты. Обеспечивается уменьшение энергозатрат на выплавку единицы массы алюминия из скрапа и уменьшение угара. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к переработке тонкостенного скрапа цветных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов, например использованных банок из-под пива и других напитков и прочих отходов из фольги с окрашенными или оклеенными поверхностями.

Известны способы переработки загрязненного тонкостенного скрапа цветных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов, включающие предварительный нагрев для удаления загрязнений (т.е. окраски, наклеек и т.п.) и последующую переплавку в бескислородной среде, и устройств, для реализации такого способа переработки, содержащие емкость с газоотводящей трубой, подключенный к емкости источник бескислородного газа, нагреватель и блок переключения режимов последнего - RU 2089631 (ближайший аналог).

В подобных устройствах обычно используются печи, работающие на газовом топливе или на мазуте. Однако, как показал анализ опыта эксплуатации таких печей, они являются весьма неэкономичными, потребляя слишком много топлива на единицу массы выплавленного металла. В резистивных печах расход топлива на единицу выплавленного металла минимален, однако слишком велик при этом процент угара металла.

Задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат, достигаемый при использовании заявленных способа и устройства, заключается в уменьшении более чем в полтора раза энергозатрат на выплавку единицы массы алюминия из скрапа и уменьшении угара по сравнению с газовыми и мазутными тигельными печами.

Технический результат достигается при использовании способа переработки загрязненного тонкостенного скрапа цветных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов, включающего предварительный нагрев скрапа для удаления загрязнений в бескислородной среде и его последующую переплавку, в котором согласно изобретению, нагрев и переплавку ведут в тигле из ферромагнитного материала в атмосфере азота внешним переменным магнитным полем, создаваемым соленоидом с шагом витков, увеличивающимся по высоте тигля от горловины к днищу, при этом переход на режим переплавки производят путем увеличения мощности источника энергии магнитного поля при отсутствии продуктов загрязнений в отходящих газах.

Предложенное устройство для переработки загрязненного тонкостенного скрапа цветных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов, содержащее емкость с газоотводящей трубой, подключенный к емкости источник бескислородной среды, нагреватель и блок управления нагревателем, согласно изобретению снабжено газоанализатором, установленным в газоотводящей трубе, емкость выполнена в виде тигля из ферромагнитного материала, а нагреватель - в виде расположенного снаружи тигля соленоида с шагом витков, увеличивающимся в направлении от горловины к днищу тигля, подключенного к источнику тока высокой частоты, а блок управления подключен на входе к газоанализатору, а на выходе - к источнику тока высокой частоты.

Предложенные способ и устройство, как будет показано ниже, позволяют реализовать энергетически экономичную переработку тонкостенного скрапа при минимуме угара металла.

На чертеже приведен пример предпочтительного выполнения устройства для переработки скрапа согласно данному изобретению.

Устройство содержит тигель 1, выполненный из достаточно термостойкого ферромагнитного материала, нагреватель 2, представляющий собой соленоид, расположенный снаружи тигля. Соленоид подключен к источнику тока 3 высокой частоты. Устройство снабжено источником 4 сжатого нейтрального газа (азота), сообщенного с тиглем 1 трубой 5.

Газоотводящая труба 6 сообщена с атмосферой через газоочистительную систему 7. Она может быть сообщена с тиглем рециркуляционной трубой 8 с нагнетателем 9. В газоотводящей трубе 6 установлен газоанализатор 10, который подключен к входу блока управления 11. Последний подключен к источнику тока 3. Блок 11 служит для управления мощностью источника тока 3. Устройство имеет также загрузочный бункер 12 и шлюз 13 с затворами 14, 15. Шаг витков спирали нагревателя 2 увеличивается в вертикальном направлении от горловины до днища тигля 1. Последний имеет также сливное устройство 16. Наружная поверхность тигля покрыта слоем теплоизоляции (на чертеже не показан).

Пример предпочтительного осуществления способа согласно данному изобретению.

Загрязненный тонкостенный скрап цветных металлов, например алюминиевые банки из-под различных напитков, загружают через бункер 12 в шлюз 13 при открытом затворе 14 и закрытом затворе 15. Затвор 14 закрывается, затвор 15 открывается, и скрап попадает в тигель 1. В тигель 1 подается азот от источника 4, который вытесняет воздух, находящийся в тигле по трубе 6. Блок управления 11 включает источник тока 3 на режим предварительного нагрева. При этом под воздействием высокочастотного тока, протекающего в витках соленоида, индуцируется переменное магнитное поле, которое вихревыми токами разогревает тигель 1 до создания в полости тигля определенной промежуточной температуры. Скрап, главным образом от стенок тигля, нагревается и покрывающая его поверхности краска и другие загрязнения разлагаются. Газообразные продукты разложения подхватываются потоком азота, подаваемого от источника 4 по трубе 5. Отработавшие газы через газоочистительную систему 7 выбрасываются в атмосферу. При этом часть очищенного азота по трубе 8 нагнетателем 9 может возвращаться в тигель 1. После того как термолиз загрязнений закончится и отводимый по трубе 6 азот очистится от посторонних примесей, газоанализатор 10 подает сигнал в блок управления 11, который переключает источник тока 3 на режим максимальной мощности, достаточной для переплавки скрапа и последующего слива находящегося в тигле металла через устройство 16.

Эксперименты показали, что путем увеличения шага витков соленоида нагревателя по высоте от горловины до днища тигля можно создать оптимальное температурное поле в тигле, что обеспечивает минимальный угар металла. Целесообразность использования азота в данном случае объясняется тем, что режимы предварительного подогрева и переплавки скрапа цветных металлов сравнительно низкотемпературны и нитриды металлов на этих режимах не образуются. Таким образом, азот сравнительно дешевый газ, в данном случае является химически нейтральным.

Как показывают расчеты, применение данного изобретение позволяет более чем в полтора раза уменьшить энергозатрат на выплавку единицы массы алюминия из скрапа и во много раз уменьшить угар по сравнению с газовыми и мазутными тигельными печами. Резистивные печи более экономичны, однако угар металла в них в несколько раз больше, что, в конечном счете, предопределяет целесообразность использования данного изобретения для переработки тонкостенного скрапа цветных металлов.

1. Способ переработки загрязненного тонкостенного скрапа цветных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов, включающий предварительный нагрев скрапа для удаления загрязнений в бескислородной среде и его последующую переплавку, отличающийся тем, что нагрев и переплавку ведут в тигле из ферромагнитного материала в атмосфере азота внешним переменным магнитным полем, создаваемым соленоидом с шагом витков, увеличивающимся по высоте тигля от горловины к днищу, при этом переход на режим переплавки производят путем увеличения мощности источника энергии магнитного поля при отсутствии продуктов загрязнений в отходящих газах.

2. Устройство для переработки загрязненного тонкостенного скрапа цветных металлов, преимущественно алюминиевых сплавов, содержащее емкость с газоотводящей трубой, подключенный к емкости источник бескислородной среды, нагреватель и блок управления нагревателем, отличающееся тем, что оно снабжено газоанализатором, установленным в газоотводящей трубе, емкость выполнена в виде тигля из ферромагнитного материала, а нагреватель - в виде расположенного снаружи тигля соленоида с шагом витков, увеличивающимся в направлении от горловины к днищу тигля, подключенного к источнику тока высокой частоты, а блок управления подключен на входе к газоанализатору, а на выходе - к источнику тока высокой частоты.