Способ получения гранул магния из отходов производства магния или его сплавов

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения гранул магния и его сплавов из шламов или из литейных отходов производства магния или его сплавов. Отходы в виде металло-солевой смеси извлекают из емкости, в которой они получены, производят ее охлаждение, дробление, доизмельчение, разделение смеси сепарацией на металлическую составляющую в виде гранул и солевую составляющую, рассев металлической составляющей на фракции и улавливание солевой составляющей в циклонах. Доизмельчение осуществляют в дисмембраторе. После доизмельчения смесь солевой и металлической составляющих непрерывно подают в сепаратор воздухом при удельном расходе воздуха 2-8 м³ на тонну измельчаемого материала. После разделения солевую составляющую используют для получения флюсов для производства магния и его сплавов. Изобретение позволит повысить производительность за счет интенсификации процесса доизмельчения и сепарации и за счет улучшения разделения солевой и металлической составляющей, а также в повысить качество гранул за счет снижения содержания хлор-иона. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам получения гранул магния и его сплавов из шламов или из литейных отходов производства магния или его сплавов.

Известны способы получения гранул магния из металлического магния (См. кн. Щеголев В.И., Лебедев О.А. Электролитическое получение магния. - М.: Издательский дом «Руда и металлы». 2002, стр.289-291), применение которых для десульфурации чугуна затруднено из-за низкого качества гранул магния вследствие высокого содержания хлоридов.

Известен способ получения гранул магния и его сплавов (Пат. США №4279641, опубл. 21.07.81 г.), покрытых защитной солевой оболочкой. Для этого первоначально готовят солевую смесь, состоящую из солей щелочных и щелочноземельных металлов, содержащих по массе более или равно 46% хлорида щелочного металла, 0-25% хлорида кальция, 0-25% хлорида бария; менее или равно 2% фторидов металлов; менее 22% хлорида магния; менее или равно 25% других солей, добавок или примесей, инертных относительно магния и его сплавов и не препятствующих дисперсии магния и его сплава в смеси солей. Соль плавят вместе с достаточным количеством магния или его сплава для получения менее или равно 42% расплавленного металла в суммарной солевой смеси. В солевой расплав при перемешивании и при температуре 670-820°С вводят расплавленный магний или его сплав. Полученные дисперсные частицы магния охлаждают и измельчают.

Недостатками данного способа являются значительные затраты на приготовление солевой смеси, что снижает его производительность. Кроме того, способ предусматривает получение гранул магния из товарного магния, что значительно удорожает стоимость гранул.

Известен способ получения гранул магния или его сплавов из отходов (шламов) производства магния или его сплавов (ст. Селективное измельчение и обогащение магнийсодержащих шламов в дезинтеграторе с сепаратором. - И.А.Баранник, А.Н.Тюманок, Г.Г.Коломоец. - Ж. Цветные металлы. - №2, 1988), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий извлечение шлама в виде маталло-солевой смеси из емкости, его охлаждение, дробление и доизмельчение смеси в дезинтеграторе типа ДС-104 с последующим разделением смеси воздушной сепарацией на металлическую и солевую составляющие и рассев металлической составляющей на фракции. Исходную пробу шлама, содержащую 15-25% магния массой 1 кг, дробят сначала на щековой дробилке на куски крупностью до 10 мм, после чего загружают в вибропитатель дезинтегратора. Производительность дезинтегратора в зависимости от режима работы и измельчаемого материала составляет 0,25-1,3 тонны в час - опытная и 3-5 тонн в час для промышленных испытаний, установленная мощность - 8 кВт, максимальная частота вращения роторов - 3000 оборотов в минуту. Полученную смесь солевой и металлической составляющих подают в сепаратор, который представляет собой закрытую камеру с входным и двумя выходными патрубками (для крупных и мелких частиц). Сепарация происходит на последовательно установленных наклонных пластинах воздухом. Сепарационный воздух проходит через сепарационные щели между пластинами, выводя наиболее мелкие частицы через выходной патрубок в циклон для отделения воздуха. Крупную фракцию выгружают из сепаратора через патрубок крупных частиц и направляют на повторное доизмельчение в дезинтегратор. Полученные мелкие и крупные фракции подвергают ситовому анализу путем рассева на наборе сит по ГОСТ 3584-73. В результате химического анализа были сделаны выводы об отделении солевой фракции при одно-, двух- и трехкратной обработке в дезинтегратор смеси. Степень извлечения гранул магния из шлама в расчете на магний металлический составляет 67,3-77,9%.

Недостатком данного способа является то, что при получении гранул магния из отходов - шламов магниевого производства применяют для доизмельчения дезинтегратор и воздушную сепарацию воздухом. Воздушная сепарация приводит к выносу в циклон не только солевой, но и металлической составляющей. Кроме того, при таком доизмельчении остаются крупные частицы смеси, которую возвращают снова на доизмельчение. Все это снижает производительность разделения на металлическую и солевую составляющие. Кроме того, гранулированный продукт, получаемый из шлама, отличается более высоким содержанием хлоридов металлов (до 25% в пересчете на хлор-ион 10-12 мас.%) и оксида магния (до 20%) и соответственно более низким содержанием металлического магния (45-70%).

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и заключается повышении производительности процесса получения гранул магния из отходов производства магния или его сплавов за счет интенсификации процесса доизмельчения и сепарации и за счет улучшения разделения солевой и металлической составляющей, а также в повышении качества гранул за счет снижения содержания хлор-иона.

Технический результат достигается тем, что в предложенном способе получения гранул магния из отходов производства магния или его сплавов, включающем извлечение отхода в виде металло-солевой смеси из емкости, в которой она получена, ее охлаждение, дробление, доизмельчение, разделение смеси сепарацией на металлическую составляющую в виде гранул и солевую составляющую, рассев металлической составляющей на фракции и улавливание солевой составляющей в циклонах, новым является то, что доизмельчение осуществляют в дисмембраторе, а после доизмельчения смесь солевой и металлической составляющих непрерывно подают в сепаратор воздухом при удельном расходе воздуха 2-8 м³ на тонну измельчаемого материала, а после разделения солевую составляющую используют для получения флюсов для производства магния или его сплавов.

Кроме того, на доизмельчение подают солевую смесь, измельченную до размеров 30-50 мм.

Кроме того, сепарацию проводят путем соударения о стенки сепаратора.

Доизмельчение металло-солевой смеси в дисмембраторе при последующей непрерывной подаче ее в сепаратор воздухом при удельном расходе воздуха 2-8 м³ на тонну измельчаемого материала позволяет значительно улучшить разделение солевой и металлической составляющей, что повышает производительность процесса и улучшает качество гранул магния.

При удельном расходе воздуха менее 2 м³ на 1 тонну измельчаемого материала происходит залипание движущихся частей дисмембратора солевой составляющей, что приводит к снижению производительности способа и ухудшению качества готового продукта.

При удельном расходе воздуха более 8 м³ на 1 тонну измельчаемого материала происходит снижение времени измельчения металло-солевой смеси в дисмембраторе, это приводит к тому, что солевая фаза не успевает отделиться от металлической, и смесь уносится из зоны измельчения в сепаратор, что приводит к снижению процесса разделения смеси на металлическую и солевую составляющие, снижает производительность способа и ухудшает качество готового продукта.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе получения гранул магния или его сплавов из отходов магниевого производства, изложенных в пунктах формулы изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Заявленные признаки являются новыми и не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Пример осуществления способа.

В качестве сырья для получения гранул магния используют отходы производства магния или его сплавов, которые получают как донные остатки при рафинировании магния или при получении магниевых сплавов в тигельных печах. Количество шлама в таких печах составляет около 40 кг шлама на 1 тонну магния (См. кн. Щеголев В.И., Лебедев О.А. - Электролитическое получение магния. - М.: Издательский дом «Руда и металлы». 2002 г., стр.300-311). Возможно также использовать шламы из электролизеров для получения магния. Шламы магниевого производства - как донные остатки при рафинировании магния или при получении магниевых сплавов извлекают вакуум-ковшом из тигля тигельной печи в виде расплава следующего состава, вес.%: магний - 15-40, оксид магния - 11,4-32,3, хлор-ион - 27,7-29,6, которые загружают в емкость-короб и охлаждают. Охлажденную металло-оксидную смесь дробят отбойным молотком сначала до размеров кусков 100×100 мм, затем на двухвалковой дробилке до размера частиц 30-50 мм. Раздробленные частицы фракции 30-50 мм направляют на доизмельчение в приемный бункер роторно-струйной мельницы - дисмембратор типа ДМБ-630-У01. Производительность дисмембратора 300 кг в час. В дисмембраторе происходит измельчение солевой составляющей до размеров частиц 10-500 мкм, в то же время гранулы магния не измельчаются, сохраняя свои первоначальные размеры -600-3000 мкм. После доизмельчения в дисмембраторе смесь солевой и металлической составляющих непрерывно подают в сепаратор воздухом при удельном расходе воздуха 5 м³ на тонну измельчаемого материала. В качестве сепаратора используют центробежный циклон, например ПБЦ-15. Разделение солевой и металлической составляющих осуществляют путем соударения частиц о стенки центробежной камеры с последующим истиранием солевой фазы. Под воздействием центробежной силы металлическая составляющая осаждается на дно сепаратора. А солевая составляющая выносится из закруженного потока в другой пылевой циклон. Из циклона солевую составляющую выгружают в емкости и используют в качестве флюса для рафинирования магния и его сплавов, то есть возвращают снова в производство. А металлическую составляющую в виде гранул в солевой оболочке извлекают из сепаратора, рассеивают на фракции +0,6-2,5 мм на виброгрохоте и направляют потребителям, например, для десульфурации чугуна.

Таблица 1
Химический состав магния гранулированного, полученного из отходов (шламов) магниевого производства
Наименование марки	Химический состав, мас.%
	ТУ 48-0502-306-86	Уд. расход 5 м3/т	Уд. расход менее 2 м3/т	Уд. расход более 8 м3/т
Хлор-ион	Mgакт	Хлор-ион	Mgакт	Хлор-ион	Mgакт	Хлор-ион	Mgакт
РГМШ-1	5	Свыше 80	1,5-2	96	6,0	76	7	77

Таким образом предложенный способ получения гранул магния из отходов производства магния или его сплавов позволяет практически более полно отделить солевую фазу от гранул магния, повысить производительность процесса и улучшить качество гранул.

1. Способ получения гранул магния из отходов производства магния или его сплавов, включающий извлечение отхода в виде металлосолевой смеси из емкости, в которой она получена, ее охлаждение, дробление, доизмельчение, разделение смеси сепарацией на металлическую составляющую в виде гранул и солевую составляющую, рассев металлической составляющей на фракции и улавливание солевой составляющей в циклонах, отличающийся тем, что доизмельчение осуществляют в дисмембраторе, а после доизмельчения смесь солевой и металлической составляющих непрерывно подают в сепаратор воздухом при удельном расходе воздуха 2-8 м³ на тонну измельчаемого материала, а после разделения солевую составляющую используют для получения флюсов для производства магния или его сплавов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на доизмельчение подают солевую смесь, измельченную до размеров 30-50 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сепарацию проводят путем соударения о стенки сепаратора.