Способ рафинирования алюминия и его сплавов

Изобретение относится к области цветной металлургии и предназначено для рафинирования алюминия и его сплавов от наиболее вредных примесей, в частности неметаллических включений, водорода, растворенных примесей щелочных и щелочноземельных металлов. Техническим результатом является повышение производительности процесса за счет повышения надежности в работе, снижения простоя оборудования и уменьшения затрат, а также снижения расхода флюса. Способ включает обработку расплава металла флюсом, содержащим галогениды алюминия и щелочных металлов, при перемешивании механической мешалкой, разделение расплава металла и шлака, при этом расстояние от нижней границы расплава до центра рабочей части мешалки равно 0,5-0,6 высоты расплава. Для увеличения стойкости ротора число его оборотов снижено до 200-300 об/мин. Флюс перед вводом в расплав алюминия просушен, и расход флюса составляет 0,5-0,6 кг на тонну расплава. 1 табл.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии и предназначено для рафинирования алюминия и его сплавов от наиболее вредных примесей, в частности неметаллических включений, водорода, растворенных примесей щелочных и щелочноземельных металлов.

Известен способ рафинирования сплавов на основе алюминия, включающий подачу расплава металла в емкость с расплавом флюса, перемешивание расплавов металла и флюса с одновременной продувкой инертным газом и последующим отделением металла от флюса, где расплав флюса перед подачей в него расплава металла продувают инертным газом. При этом происходит более полная проработка массы металла за счет дробления флюсовой ванны на отдельные капли и флюсогазовые пузыри (Авторское свидетельство СССР №1118703, кл. С 22 В 9/10, 1984).

Однако такой способ обработки существенно снижает производительность процесса рафинирования и, кроме того, степень рафинирования недостаточно высока, так как не весь расплав флюса переходит во флюсогазовые пузыри, обеспечивающие большую площадь контакта металл - рафинирующий реагент. Велик расход флюса, что повышает себестоимость процесса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ рафинирования алюминия и его сплавов, включающий загрузку флюса на поверхность расплавленного металла, находящегося в емкости. Флюс содержит фториды и/или хлориды алюминия щелочных металлов. Затем 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 располагают от нижней границы расплава на расстоянии, равном 0,1-0,2 высоты расплава (Авторское свидетельство СССР №1688595, кл. С 22 В 21/06, 9/10, 1997).

Способу присущи следующие недостатки:

- при механическом перемешивании происходит деформация ротора, что снижает его стойкость и увеличивает нагрузку на привод мешалки;

- при перемешивании с числом оборотов, равным от 1,0 до 1,2 от определяющего числа оборотов мешалки (в примере указано от 380 до 600 об/мин), образуется большая воронка, т.е. увеличивается площадь контакта с атмосферой с образованием окислов алюминия. Соответственно для получения положительного результата рафинирования расплава необходимо вводить большое количество флюса до 1 кг/т;

- температура расплава при введении флюса 750°С очень низкая, флюс лучше реагирует с расплавом при более высокой температуре.

Задача изобретения состоит в повышении производительности процесса за счет повышения надежности в работе, снижения простоя оборудования и уменьшения затрат, а также снижения расхода флюса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе рафинирования алюминия и его сплавов, включающем обработку расплава металла флюсом, содержащим галогениды алюминия и щелочных металлов, при перемешивании механической мешалкой, разделение расплава металла и шлака, согласно заявляемому способу перемешивание осуществляют мешалкой с числом оборотов, равным 200-300 в минуту, центр рабочей части мешалки располагают от нижней границы расплава на расстоянии 0,5-0,6 высоты расплава, используют флюс, предварительно высушенный до минимального содержания влаги в течение не менее 2 часов при температуре 250-450°С, и расход флюса составляет 0,5-0,6 кг на тонну расплава.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что расстояние от нижней границы расплава до центра рабочей части мешалки равно 0,5-0,6 высоты расплава. Для увеличения стойкости ротора число его оборотов снижено до 200-300 об/мин. Флюс перед вводом в расплав алюминия просушен, и расход флюса составляет 0,5-0,6 кг на тонну расплава.

Выбор интервала числа оборотов мешалки определяется тем, что при значениях меньших 200 об/мин происходит перемешивание флюса с расплавом с низкой эффективностью, что приводит к необходимости увеличить время обработки расплава и приводит к большему расходу флюса (выше 1-2 кг/т).

При числе оборотов мешалки больше 300 оборотов в минуту образуется большая воронка, т.е. увеличивается площадь контакта с атмосферой с образованием окислов алюминия. Соответственно для получения положительного результата рафинирования расплава необходимо вводить большое количество флюса до 1 кг/т и выше.

При установке рабочей части мешалки на расстоянии меньше 0,5 высоты расплава происходит деформация ротора, что снижает его стойкость и увеличивает нагрузку на привод мешалки.

При установке рабочей части мешалки на расстоянии большем 0,6 высоты расплава происходит активное перемешивание расплава в верхней части емкости, не затрагивая нижние слои, что приводит к необходимости увеличения времени обработки расплава и к большему расходу флюса (выше 1-2 кг/т).

Пример. Рафинированию подвергался алюминий высокой чистоты, получаемый в корпусах электролиза АВЧ. Рафинирование проводили в транспортном ковше емкостью 3 т. Время флюсования 15 минут. Измерение скорости вращения ротора мешалки перемешивателя выполнено через 2, 5 и 14 минут после начала флюсования и соответственно составили 338, 235, и 315 об/мин, среднее значение 296 об/мин. Расход флюса составил 0,5 кг/т. Использовался флюс, приготовленный из криолита и фторида алюминия в соотношении 1:1. Полученные результаты приведены в таблице.

Таблица
	Si	Fe	Cu	Mg	Ti	Mn	Cr	Zn	V
До рафинирования	3,74	3,3	5,88	41,78	0,12	0,14	0,1	2,69	0,1
После рафинирования	4,6	3,6	5,2	0,57	0,22	0,27	0,1	3	0,34

Приведенные данные позволяют сделать заключение, что содержание примесей в расплаве, обработанном по предлагаемому способу, остается примерно на одинаковом уровне по сравнению с прототипом, при более низкой себестоимости процесса и гораздо большей надежности.

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 перемешивание осуществляют мешалкой с числом оборотов, равным 200-300 в мин, центр рабочей части мешалки располагают от нижней границы расплава на расстоянии 0,5-0,6 высоты расплава и используют флюс, предварительно высушенный до минимального содержания влаги в течение не менее 2 ч при температуре 250-450°С, при расходе флюса 0,5-0,6 кг на тонну расплава.