Способ рафинирования алюминия и его сплавов

Способ рафинирования алюминия и его сплавов

Реферат

 

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может использоваться при рафинировании алюминиевых сплавов от примесей щелочных и щелочно-земельных металлов, водорода и неметаллических примесей. Цель изобретения - повышение степени рафинирования от примесей и уменьшение потерь хлорида алюминия с отходящими газами. Создают условия, препятствующие выделению AlCl₃, из расплава и вовлечению его в процесс хлорирования примесей. Это обеспечивается тем, что обработку расплава хлоргазовой смесью проводят в присутствии хлорида натрия и 2-30 мас.% углерода. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству алюминия и может быть использовано при производстве алюминиевых сплавов. Повышение требований к качеству алюминия и его сплавов по содержанию примесей щелочных и щелочно-земельных металлов, водорода и неметаллических включений способствовало интенсивному проведению работ по рафинированию алюминия с применением хлора. Применение хлора для рафинирования обеспечивает снижение содержания указанных примесей в алюминии до требуемых пределов, однако при этом в газовую фазу над расплавом алюминия выделяется хлористый алюминий, что ведет к снижению эффективности рафинирования и загрязнению отходящих газов хлоридами алюминия или продуктами его гидролиза (хлористым водородом и оксидами алюминия), в результате возникает необходимость очистки отходящих газов. Хлористый алюминий также является хлорирующим агентом, поэтому создание условий, препятствующих выделению хлорида алюминия из расплава, и включение его в процесс рафинирования является важной задачей. Целью изобретения является увеличение степени рафинирования примесей и уменьшение уноса хлорсодержащих соединений. Изобретение состоит в том, что расплав алюминия продувают хлоргазовой смесью в присутствии хлорида натрия и 2 30% по массе углерода, при этом используют углерод крупностью частиц 5 50 мм. Введение в состав покровного флюса углерода в виде измельченного графита, угля или нефтекокса при рафинировании алюминия хлоргазовой смесью обеспечивает присутствие на поверхности расплава алюминия углерода, играющего роль восстановителя в реакции хлорирования, в том числе и кислородсодержащих примесей, связывающего выделившийся в процессе реакции кислород. Влияние углерода на процесс рафинирования алюминия хлоргазовой смесью сказывается следующим образом. Рафинирование алюминия хлоргазовой смесью основано на хлорировании примесей магния, натрия, их оксидов, оксидов алюминия, оксигидратов алюминия и магния. Так называемые неметаллические включения представляют собой продукты взаимодействия расплава алюминия с влагой воздуха и могут быть представлены в общем виде как гидратированный оксид алюминия Al₂O₃nH₂O. В присутствии углерода процесс рафинирования на поверхности расплава алюминия протекает по следующей схеме: , при этом кислород связывается углеродом и в виде CO₂ удаляется с отходящими газами, а хлористый алюминий взаимодействует с примесями магния, натрия, гидратной водой и влагой воздуха по реакциям . В отсутствие углерода хлорирование неметаллических включений затруднено. Введение в состав флюса хлористого натрия обеспечивает улавливание выделяющихся при рафинировании паров хлористого алюминия с образованием менее летучего, чем хлорид алюминия, соединения Na₃AlCl₆. Это соединение, находясь на поверхности расплава алюминия, также взаимодействует с имеющимися в нем примесями магния и натрия с образованием хлоридов. Хлористый алюминий является хлорирующим агентом, благодаря чему повышается эффективность рафинирования при этом же расходе хлора, уменьшается содержание хлорида алюминия в отходящих газах и возрастает использование хлора. Кроме того, частицы графита сорбируют хлористый алюминий, который при контакте с расплавленным алюминием вновь взаимодействует с примесями по указанным реакциям. Пределы содержания углерода, вводимого в состав покровного флюса при рафинировании алюминия хлоргазовой смесью, устанавливают в зависимости от исходного содержания примесей в алюминии и паров воды в хлоргазовой смеси. При максимальном содержании примесей в алюминии и при применении хлоргазовой смеси с низшей маркой азота в состав флюса вводят максимальное количество углерода 30% Более высокое содержание углерода в флюсе уже не увеличивает положительный эффект рафинирования, так как при максимальном содержании примесей в алюминии и наличии паров воды в хлоргазовой смеси требуется и максимальный расход хлора. При этом количество образующегося хлорида алюминия будет возрастать и для его улавливания необходимо не менее 70% хлористого натрия в флюсе. При рафинировании алюминия с минимальным исходным содержанием примесей и применении в хлоргазовой смеси аргона высшего качества в состав флюса вводят минимальное количество углерода 2% Меньшее количество углерода в составе покровного флюса не оказывает положительного влияния на процесс рафинирования. Введение в состав флюса хлористого натрия в количестве 70 98 мас. позволяет поддерживать флюс в твердом состоянии, что предотвращает разрушение футеровки аппаратуры рафинирования. Процесс рафинирования алюминия хлоргазовой смесью вели в присутствии твердого покровного флюса с содержанием углерода 2, 16 и 30% и хлорида натрия 70, 84 и 98% В качестве углерода использовали графит с размерами частиц 5-50 мм. Рафинированию подвергали технический алюминий с исходным содержанием примесей 0,0030% Na и 0,0100% Mg. В первой серии опытов приведены примеры рафинирования с удельным расходом хлора 0,200 кг Cl₂/т Al, во второй серии опытов с удельным расходом хлора 2,00 кг Cl₂/т Al. Расход азота составлял 0,5 нм³/т Al, время хлорирования 15 мин, навеска алюминия 60 кг. Эффективность использования предлагаемого способа рафинирования определяли по приросту степени хлорирования примесей натрия и магния в зависимости от присутствия твердого покровного флюса и содержания в нем углерода, а также по уменьшению содержания хлорида алюминия в отходящих газах в той же зависимости. Использование рафинирования алюминия и его сплавов приведено в таблице. П р и м е р 1. Осуществляли рафинирование алюминия хлоргазовой смесью при расходе хлора 0,2 кг/т и расходе азота 0,5 нм³/т (см. табл. 1.1, известный способ). Содержание натрия в алюминии снизилось с 0,0030% до 0,0010% что составило степень хлорирования 66,7% содержание магния снизилось с 0,0100% до 0,0095% что составило степень хлорирования 5% При этом количество хлорида алюминия в отходящих газах составило 20 г/т Al. В присутствии твердого покровного флюса с содержанием углерода 2% степень хлорирования натрия возросла на 6,6% (абсолютных), магния на 5,0% количество хлорида алюминия в отходящих газах уменьшилось на 15 г/т Al см. табл. 1.1). При содержании углерода во флюсе 16% степень хлорирования натрия возросла по сравнению с вариантом по известному способу на 13,3% магния на 10% а количество хлорида алюминия уменьшилось на 18 г/т Al (см. табл. 1.2). При содержании углерода во флюсе 30% степень хлорирования натрия возросла на 6,6% магния на 5,0% Уменьшение хлорида алюминия в отходящих газах снизилось на 17 г/т Al (см. табл. 1.3). Однако при рафинировании алюминия от магния с расходом хлора 0,200 кг/т Al степень хлорирования магния составляет 5 15% что явно недостаточно. П р и м е р 2. Осуществляли рафинирование алюминия хлоргазовой смесью при расходе хлора 2,0 кг/т и расхода азота 0,6 нм³/т (см. табл. 2 известный способ). Содержание натрия в алюминии снизилось с 0,0030% до 0,0004% степень хлорирования составила 86,7% содержание магния снизилось при этом с 0,0100% до 0,0030% степень хлорирования составила при этом 70% Количество хлорида алюминия в отходящих газах возросло до 200 г/т Al вследствие увеличения расхода хлора. При рафинировании в присутствии твердого покровного флюса с содержанием углерода 2% степень хлорирования натрия возросла на 6,6% магния на 15% количество хлорида алюминия в отходящих газах уменьшилось на 100 г/т Al (см. табл. 2.1). При содержании углерода во флюсе до 16% степень хлорирования натрия возросла на 10,0% магния на 20% Содержание хлорида алюминия в отходящих газах уменьшилось на 150 г/т Al (cм. табл. 2.2). При содержании углерода во флюсе 30% степень хлорирования натрия возросла на 6,6% магния на 15% Уменьшение хлорида алюминия в отходящих газах составило 120 г/т Al (см. табл. 2.3). Содержание водорода в рафинированном алюминии не превышало 0,10 мл/100 г Al. Таким образом, проведение способа рафинирования алюминия по авт. св. N 888560 в присутствии твердого покровного флюса, в состав которого введен углерод, а компоненты взяты в соотношении Cl 2 30 мас. NaCl 70 98% причем углерод введен в виде кусочков с эквивалентным диаметром 5 50 мм, обеспечивает увеличение степени хлорирования натрия на 6,6 13,3% магния - на 5,0 20,0% и уменьшение уноса хлорида алюминия с отходящими газами на 15 - 150 г/т Al.

Формула изобретения

1. Способ рафинирования алюминия и его сплавов по авт. св. СССР N 888560, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени рафинирования от примесей и уменьшения потерь хлорида алюминия с отходящими газами, процесс ведут в присутствии хлорида натрия и 2 30% по массе углерода с крупностью частиц 5 50 мм. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углерода используют графит.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000