Способ обработки отвального солевого шлака при переплаве вторичных отходов алюминия и алюминиевых сплавов

Авторы патента:

Цыденов Андрей Геннадьевич (RU)

Новичков Сергей Борисович (RU)

Строганов Александр Георгиевич (RU)

Савченко Сергей Вячеславович (RU)

Лучков Вадим Анатольевич (RU)

Горбачев Евгений Константинович (RU)

C22B7/04 - переработка шлака

Владельцы патента RU 2487180:

Открытое Акционерное Общество "МОСОБЛПРОММОНТАЖ" (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке вторичных алюминиевых отходов, и может быть использовано для подготовки шлаков, образующихся при производстве алюминия из ломов и отходов для дальнейшей переработки и применения. Способ включает загрузку в печь после слива алюминия при переплаве вторичных отходов алюминиевых сплавов в роторной печи на поверхность горячего солевого отвального шлака, находящегося в печи, охлажденного солевого отвального шлака в объеме 20-30% от расчетного объема отвала в печи, перемешивание холодного и горячего шлака при вращении печи в течение 1-2 мин и выгрузку шлака в емкость. Обеспечивается упрощение процесса измельчения солевого шлака, образующегося при переплаве вторичных отходов алюминия и его сплавов, снижение энергозатрат на его измельчение и повышение экологичности процесса.

Цветные металлы и сплавы являются дефицитными и дорогостоящими материалами, поэтому с целью экономии для приготовления сплавов применяют вторичные цветные металлы, которые готовят из лома и отходов. Лом цветных металлов образуется в процессе естественного износа оборудования, а отходы - при разливке металла в литейных цехах, количество которых определяется совершенством технологии. При переплаве вторичного алюминиевого сырья при сливе металла образуются солевые отвальные шлаки, содержащие металл и оксиды, которые могут быть использованы для дальнейшей переработки.

Процесс производства вторичных сплавов на основе алюминия из лома и отходов имеет ряд особенностей - плавка ведется с применением покровных флюсов, наличие которых в отвальных солевых шлаках затрудняет их дальнейшее использование. В связи с чем требуется подготовка шлаков для дальнейшей переработки.

Технология подготовки шлаков предполагает обязательное дробление и измельчение для проведения последующего отделения оксидной части путем водного выщелачивания водорастворимых солей, вакуумной дистилляции солевой составляющей и т.п. В результате этих операций поверхность соприкосновения между компонентами шихты значительно увеличивается, что обеспечивает при переработке шлака быстрое протекание физико-химических процессов в шихте.

Известен способ подготовки алюминийсодержащих материалов для дальнейшей переработки, включающий дробление, проводимое в несколько стадий: крупное дробление до размера 100-300 мм, среднее - до 10-50 мм, мелкое - до 2-10 мм; и последующее измельчение шихты до 0,1 мм и меньше (А.И.Сушков, И.А.Троицкий Металлургия алюминия, М., Металлургия, 1965, с.44-45). Учитывая специфику дробильного оборудования способ многостадийного дробления нетехнологичен, требует больших энергозатрат, время и затраты на транспортировку от одной дробильной установки до другой.

Дробление и измельчение - операции дорогостоящие, поэтому желательно получение при переплаве вторичных отходов алюминия отвального солевого шлака с возможно наименьшим размером кусков.

Известен способ обработки вторичного шлака в процессе переплава металлургических отходов алюминиевого производства, при котором после слива металла вторичный шлак удаляют из печи и в горячем состоянии подвергают вибрации (РФ 2179592, опубл. 20.02.2002).

Такой способ обработки позволяет переработать шлак непосредственно после переплава вторичного сырья в горячем состоянии. Однако указанным способом невозможно измельчить шлак после остывания, так как он представляет собой спекшийся конгломерат и для дальнейшего использования его необходимо подвергнуть стандартному многостадийному дроблению и измельчению, что экономически не выгодно. Кроме того, указанный процесс предполагает добавление флюса при выгрузке горячего шлака из печи после слива металла для подавления горения шлака и выделения из него при горении вредных веществ.

Задачей изобретения является создание экономичного и технологичного способа обработки отвального солевого шлака для дальнейшей переработки и применения.

Техническим результатом изобретения является упрощение процесса измельчения солевого шлака, образующегося при переплаве вторичных отходов алюминия и его сплавов, снижение энергозатрат на его измельчение и повышение экологичности процесса.

Технический результат достигается способом обработки отвального солевого шлака при переплаве вторичных алюминиевых отходов в роторной печи, включающем загрузку в печь после слива алюминия на поверхность горячего солевого отвального шлака, находящегося в печи, охлажденного солевого отвального шлака в объеме 20-30% от расчетного объема отвала в печи, перемешивание холодного и горячего шлака при вращении печи в течение 1-2 мин и выгрузку шлака в емкость.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Предлагаемый способ подразумевает дробление отвального солевого шлака металлургического производства алюминия из лома и отходов на конечном этапе плавки в роторной наклонной печи по окончании слива расплавленного алюминия.

После выгрузки в емкости для хранения горячего отвального шлака при остывании материал спекается, образуя куски размером и формой повторяющие полости емкости для хранения. Для обеспечения получения мелкого куска отвального шлака фракции 50 мм и менее сразу по окончании слива расплавленного алюминия до выгрузки отвала из печи, во внутреннее пространство печи на поверхность горячего отвала вводится охлажденный отвальный шлак в объеме 20-30% от расчетного объема отвала в печи. В печь вводится измельченный и охлажденный отвальный шлак предыдущих плавок. В печи производится смешение холодного и горячего отвала при ее вращении, время перемешивания 1-2 минуты, после чего материал выгружается в емкости для хранения. В процессе смешения происходит разделение объема горячего материала холодным и снижение температуры отвального шлака в печи на 100-150°С. Короткое время нахождения охлажденного материала в печи не оказывает существенного влияния на процесс плавки в целом, влияние на температуру рабочего пространства печи также минимально. В результате проведения такой обработки из печи выгружается охлажденный материал, который не спекается в емкости для хранения и не образует крупных кусков. Таким образом, исключается операция многостадийного дробления шлака, исключается необходимость использования дробильных установок, транспортировки шлака между дробильными установками и, как следствие упрощается технологический процесс измельчения и повышается его экономичность. Кроме того, при выгрузке шлака не требуется добавление флюса для подавления процесса горения шлака и устранения выброса в атмосферу вредных веществ, так как шлак выгружается из печи при температуре ниже температуры его горения, что повышает экономичность и экологичность процесса.

Введение охлажденного горячего шлака в количестве менее 20% от объема горячего отвала шлака в печи недостаточно для охлаждения горячего шлака, что приводит к комкованию и образованию крупных кусков. Увеличение объема охлажденного шлака выше 30% не рационально, так как резко снижается температура печи и возникает необходимость ее подогрева, что увеличивает энергозатраты. Перемешивание горячего и холодного шлака в течение времени менее 1 мин недостаточно, поскольку за это время шлак не успевает равномерно охладиться, остаются области с высокой температурой, что приводит к образованию в шлаке крупных спеченных конгломератов. При перемешивании более 2 мин смесь горячего и холодного шлака нагревается до температуры печи, что приводит при выгрузке шлака из печи к комкованию, а также к возможности его возгорания и выделения в атмосферу вредных веществ.

Кроме того, применение данного способа обработки позволяет сохранить от окисления металлический алюминий, свободно извлекаемый при последующей сортировке отвала. Обычно выбираемый процент металлического алюминия из солевого отвального шлака переплава вторичных алюминиевых отходов в роторной наклонной печи составляет 3 мас.%. При применении данного способа за счет остужения материала сохраняется до 6 мас.%, тем самым повышается рентабельность процесса дальнейшей обработки за счет реализации большего объема металлического алюминия. Переработка некоторых видов солевых отвальных шлаков экономически целесообразна только при условии извлечения и последующей реализации металлического алюминия, при малом извлечении (большом проценте потерь на окисление) данные шлаки подлежат только утилизации (захоронению).

Таким образом, применение данного способа обработки способствует существенному уменьшению размера куска отвального шлака до размера 50 мм и менее непосредственно в процессе переработки вторичных отходов алюминия, что позволяет упростить процесс измельчения шлака для последующей переработки и получить экономию электроэнергии до 20-25%. Кроме того, данный способ позволяет существенно уменьшить время, необходимое для остывания отвального шлака после выгрузки и, как следствие, сократить размеры площадок для его хранения. При последующей его переработке существенно увеличивается извлечение металлического алюминия из солевого отвального шлака.

Способ обработки отвального солевого шлака при переплаве вторичных отходов алюминиевых сплавов в роторной печи, включающий загрузку в печь после слива алюминия на поверхность горячего солевого отвального шлака, находящегося в печи, охлажденного солевого отвального шлака в объеме 20-30% от расчетного объема шлака в печи, перемешивание холодного и горячего шлака при вращении печи в течение 1-2 мин и выгрузку шлака в емкость.

Изобретение относится к извлечению цветных металлов, в частности меди, никеля и кобальта, из металлургических отходов, содержащих эти цветные металлы в степени окисления, большей или равной нулю.

Способ воздушно-гравитационной переработки распадающегося металлургического шлака // 2463363

Изобретение относится к металлургической и строительной отраслям промышленности и может быть использовано при переработке распадающегося металлургического шлака, а именно для извлечения из него металлической составляющей, препятствующей его использованию в качестве сырьевого компонента при производстве строительных материалов.

Способ извлечения металлов из твердого шлака при отводе его из угольного котла и устройство для его осуществления // 2458997

Изобретение относится к угольным энергетическим котлам с твердым шлакоудалением, в том числе при их работе на углях, содержащих благородные металлы. .

Способ извлечения благородных металлов из жидкого шлака при удалении его из угольного котла и устройство для его осуществления // 2456354

Изобретение относится к угольным энергетическим котлам с жидким шлакоудалением, особенно при их работе на углях, содержащих благородные металлы. .

Способ получения ферромарганца со сверхнизким содержанием фосфора и углерода в результате использования ферромарганцевого шлака // 2453625

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения ферромарганца со сверхнизким содержанием фосфора и углерода, содержащего 0,1% вес. .

Способ переработки солевых алюмосодержащих шлаков с получением покровных флюсов и алюминиевых сплавов-раскислителей // 2449032

Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке алюмосодержащих шлаков, а также к получению сплавов на основе алюминия электролизом расплавов.

Способ переработки отвального доменного и мартеновского шлака // 2448172

Изобретение относится к металлургии, а именно к переработке металлургических отходов доменного и мартеновского шлаков. .

Способ переработки шламов глиноземного производства // 2441927

Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отходов глиноземного производства - красных шламов, и может быть использовано при производстве ферросплавов.

Способ переработки металлургического шлака // 2428491

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке исходного материала в виде непереработанного металлургического шлака, содержащего тяжелый металл, который является нежелательным, такого как марганецсодержащий и железосодержащий шлаки, для получения продукта переработки шлака.

Способ гидрометаллургической переработки минерального сырья // 2423535

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам гидрометаллургической переработки минерального сырья, содержащего соединения железа, цинка, кальция и кремния.

Способ переработки солевых алюмосодержащих шлаков с получением покровных флюсов и алюминиевых сплавов-раскислителей // 2491359

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способу переработки алюмосодержащих шлаков и получению сплавов на основе алюминия электролизом расплавов

Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла // 2494157

Изобретение относится к области рециклинга цветных металлов (например, алюминия и его сплавов, магния, цинка). Устройство включает раму со сжимающей шлак головкой, изложницу для сбора отжатого из шлака металла, установленную на ней шлаковницу, патрубок для подключения вакуума к изложнице через сквозное отверстие, выполненное в боковой стенке изложницы, и уплотнение, размещенное в зазоре между шлаковницей и изложницей. Причем сжимающая шлак головка выполнена оребренной по внешней поверхности, а шлаковница выполнена в донной части с одним или несколькими сквозными дренажными отверстиями и/или открытыми порами. Между сжимающей шлак головкой и шлаковницей может быть размещено уплотнение. Шлаковница может быть выполнена с одним или несколькими ребрами на внутренней поверхности, обращенной к шлаку. Головка может быть выполнена полой с двумя или более патрубками с воздушным охлаждением. Шлаковница и/или головка могут быть снабжены вибратором. Устройство может содержать один или несколько магнитогидродинамических (МГД) насосов для движения металла к одному или нескольким дренажным отверстиям и/или открытым порам в донной части шлаковницы. Изобретение увеличивает извлечение цветного металла из шлака. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов, производящих никель // 2499064

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов. Способ включает химико-термическую обработку шлаков, содержащих 0,4-1% никеля и 0,2-0,9% кобальта в виде окислов и 2-10% серы. Обработку ведут в смеси со стальной низкоуглеродистой стружкой, полученной после токарной обработки, и хлористым аммонием или хлоридами щелочных металлов или их смесью при температуре 1050-1100°C для образования газообразных хлоридов никеля и кобальта и проведения обменной реакции. В результате реакции никель и кобальт из газовой фазы осаждаются, диффундируют вглубь и легируют низкоуглеродистую стальную стружку, которую затем переплавляют в индукционных печах с получением сплава, содержащего 0,9-1,7% никеля и 0,3-0,8% кобальта, остальное - железо. В результате получают сплав, содержание серы в котором не превышает ее содержание в исходном металле низкоуглеродистой стальной стружки. Техническим результатом является упрощение процесса извлечения никеля и кобальта из бедных отвальных шлаков. 1 з.п. ф-лы.

Способ переработки высокоглиноземистых шлаков алюмотермического производства ферросплавов // 2511556

Изобретение относится к горной, металлургической и строительной промышленности и может быть использовано при утилизации шлаков ферросплавного производства. В способе дробление шлака осуществляют до фракции -10,0+0,0 мм с последующим его грохочением на три фракции: -10,0+1,0 мм, -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм, причем фракцию -10,0+1,0 мм подвергают дополнительному дроблению и возвращают на грохочение, затем каждую из двух фракций: -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм раздельно сушат, а затем двумя разделенными потоками подвергают сначала электросепарации с разделением на проводниковые и непроводниковые фракции, затем каждую из полученных фракций подвергают последовательно сначала слабомагнитной, а затем сильномагнитной сепарации с выделением сильномагнитной фракции в виде железного скрапа и крупной и мелкой фракций металлической фазы ферросплавов и выделением немагнитной непроводниковой фракции в виде высокоглиноземистого концентрата. Изобретение позволяет получать 4,42% по выходу концентрата металлофазы с содержанием Ti 34,4% и Fe 46,4%, что по всем компонентам удовлетворяет ГОСТу на порошок ферротитана марки ФТи35с5. 1 табл, 1 ил.

Способ переработки отвальных конверторных шлаков предприятий по производству никеля с получением никелевого полуфабриката, пригодного для производства сталей 20хн2м и 20н2м // 2514750

Изобретение относится к металлургии. Способ переработки отвального конверторного шлака производства никеля включает дробление указанного шлака в шаровой мельнице и просеивание его через сито с размером ячейки 1 мм. В результате металлообработки заготовок из стали 20 получают стальную стружку толщиной до 1 мм, окунают ее на 1-2 минуты в ванну с разбавленной соляной кислотой, промывают, сушат до полного удаления влаги, смешивают 10-20 мас.% стружки с 80-90 мас.% просеянного отвального конверторного шлака и добавляют сверх 100 мас.% 2-5 мас.% хлористого аммония. Затем полученную смесь упаковывают в контейнер из жаростойкой стали с плавким затвором, нагревают контейнер со смесью до температуры 1050-1100°С, проводят выдержку при этой температуре в течение 4-6 часов, охлаждают, разбирают контейнер, отделяют стружку магнитной сепарацией, очищают ее грохочением, брикетируют, переплавляют в электродуговой печи и разливают в слитки-полуфабрикаты. Полученные слитки-полуфабрикаты могут быть использованы для производства сталей 20ХН2М и 20Н2М. Обеспечивается извлечение никеля из отвального конверторного шлака производства никеля. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Способ получения пентаоксида ванадия из ванадийсодержащего шлака. // 2515154

Изобретение относится к области извлечения чистого пентаоксида ванадия из шлака, полученного при его производстве. В данном способе берут предварительно измельченный ванадийсодержащий шлак, сплавляют его с едким натром с получением метаванадата натрия. Затем проводят выщелачивание водой с последующим отделением раствора от твердой фазы. В полученный раствор добавляют неорганическую кислоту для достижения значения рН≤4 и вводят сорбент, в качестве которого используют порошкообразный уголь, модифицированный катионоактивными азотсодержащими поверхностно-активными веществами (ПАВ). После проведения процесса сорбции отработанный сорбент отделяют от жидкой фазы, сушат и обжигают при температуре 600-640°С с получением чистого пентаоксида ванадия. В качестве катионоактивных азотсодержащих поверхностно-активных веществ берут, например, лаурилдиметилбензиламмоний хлорид, цитилпиридиний хлористый, полигескаметиленгуанидин гидрохлорид. Технический результат - расширение сырьевой базы для получения пентаоксида ванадия, обеспечение высокого выхода и высокой степени чистоты пентаоксида ванадия. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Способ извлечения металлов из силикатных шлаков // 2515735

Изобретение относится к способу извлечения металлов, в частности редкоземельных металлов и марганца, из силикатных шлаков. Способ включает измельчение шлака и выщелачивание. Для предотвращения образования нефильтруемых пульп, обусловленных гелеобразованием кремнекислоты, шлак предварительно смешивают с концентрированной кислотой (азотной или соляной), взятой в количествах, необходимых для нейтрализации шлака, пульпу выдерживают в течение 1-2 часов. При этом происходит выщелачивание ценных элементов, а образующаяся кремниевая кислота коагулирует, образуя крупные агломераты. После этого массу дополнительно измельчают и выщелачивают водой. На этой стадии в раствор вымываются все соли, а гели не образуются. Далее раствор отделяют фильтрацией или центрифугированием и перерабатывают известными гидрометаллургическими методами, а твердый силикатный продукт направляют в отвал. Техническим результатом является устранение энергоемкого процесса выпарки при кислотном вскрытии силикатов. 4 пр.

Способ получения неорганического материала на основе оксинитридов титана // 2518363

Изобретение относится к металлургии. Cпособ получения слитков на основе оксинитридов титана состава TiN0,35-0,7O0,4-0,6 включает сжигание титансодержащей шихты в реакторе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в атмосфере азота под давлением 40-150 атм. В качестве титансодержащей шихты используют отход титанового производства в виде измельченного шлака огневого реза титана и его сплавов фракции минус 0,5 мм, содержащего титан, азот, кислород и механические примеси окислов титана. При использовании шлака огневого реза титана и его сплавов, содержащего более 5 вес.% механических примесей окислов титана, в шихту дополнительно вводят стружку титана или его сплавов или порошок титана в количестве 0,5-1 долей по отношению к избыточному количеству механических примесей окислов титана в шихте. Обеспечивается получение гомогенных качественных слитков на основе оксинитридов титана. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Способ переработки алюминиевого шлака // 2518805

Изобретение относится к способу переработки алюминиевых шлаков. Способ включает переработку алюминиевых шлаков в электрошлаковой печи, содержащей тигель с донным электродом - катодом и верхним электродом - анодом. В тигель электрошлаковой печи загружают криолит (Na3AlF6) и окись алюминия (Al2O3) и расплавляют, затем в полученный жидкий расплав электролита загружают порционно дробленый алюминиевый шлак - механическую смесь Al2O3 и металлического алюминия - и криолит с последующим их расплавлением и растворением в электролите, при этом плавление и растворение алюминиевого шлака происходит при температуре 1100-2000°С. Выделение жидкого металла алюминия происходит в районе донного электрода - катода, а выделение жидкого вторичного шлака в виде смеси криолита с окисью алюминия - в районе анода, после этого алюминий и вторичный шлак выгружают. Обеспечивается почти полное разделение металлической фракции и оксидной фракции алюминиевого шлака, извлечение алюминия до 99%. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.

Способ переработки титановых шлаков // 2522876

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке титансодержащего шлака на титано-алюминиевый сплав. Способ включает приготовление шихты смешением титансодержащего шлака с алюминием и кальцийсодержащим материалом, в качестве которого используют фторид кальция и кальций, или фторид кальция и оксид кальция, или фторид кальция и смесь кальция и оксида кальция, при поддержании в шихте соотношения диоксид титана:порошок алюминия:кальций и/или оксид кальция:фторид кальция по массе 1:(0,58-1,62):(0,28-1,1):(0,09-0,32), восстановительную плавку шихты при температуре 1450-1750°С и отделение сплава от шлака. Изобретение позволяет повысить качество сплава и извлечение титана в сплав, а также улучшить процесс разделения сплава от шлака. 2 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 табл.