Способ рафинирования алюминия и егосплавов

Патент 836175

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

Союз Советских

Социалистических

Республик (i»8361 75 (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (51)М. Кл.з (22) Заявлено 1712,79 (21) 2853822/22-02

С 22 В 21/06

С 22 В 9/02 с присоединением заявки NP(23) ПриоритетГосударствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 07.0681 Бюллетень NP 21

Дата опубликования описания 070681 (53) УДК 6 6 9. 714 . .054(088.8) 1

) ъ

Е.П.,Концур и Л.Н. Медведева з!,. „

i Д

1 (Днепровский ордена Ленина алюминиевый завод""- ": . гт;.. им. С.М.Кирова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к цветной " металлургии, преимущественно к о6ласти очистки металлов и сплавов от примесей.

Одним .иэ эффективных способов отделения примесей в металлургии, в частности, при рафинировании алюминия и его сплавов является фильтрация металла через активные или нейтральный фильтры, которые механически, химически или комбинированно задерживают вредные металлические и. неметаллические примеси. Для ускорения фильтрации этот процесс ве-, дут под давлением или под вакуумом(1)

На практике с целью очистки от металлических (железа, титана, циркония) и неметаллических (шлака) примесей применяют фильтрацию предварительно охлажденного в миксере сплавления до 590-640ОС исходного (разбавленного) алюминиевого сплава через нейтральные фильтры. В процессе фильтрования на фильтре оседают мелкие (0,01-2 мм) тугоплавкие кристаллы интерметаллидов, содержащие кремний, железо, марганец, титан, цирконий, а также шлак. Сросши.еся в друзы кристаллы создают проч.ный каркас, сильно увеличивающйй сопротивление фильтрованию (вплоть до полной его остановки) при большом объеме образовавшегося каркаса.

По окончании фильтрования на фильтре остается фильтростаток, состоящий из каркаса интерметаллидов, шлака и исходного сплава (40-60% от веса фильтростатка), задержанного между сросшимися кристаллами и оставшегося над каркасом.

Для увеличения выхода фильтрата. при фильтрации применяют обычно вакуумирование пространства под фильтром.

Разрежение создают во всем объеме

15 вакуум-фнльтровальной печи,на которой находится фильтровальное устройство. Из-эа сложности в подготовке и эксплуатации оборудования для вакуумной фильтрации, а также неэна20 чительного повышения выхода годного (0,2-0,4%) от этой технологии отказались и в настоящее время фильтрацию силумина производят беэ внешнего воздействия на фильтростатки, 25 находящиеся на фильтре. Эти фильгростатки извлекают из фильтровального устройства, переплавляют и рафинируют от шлака солевым флюсом в индукционных печах при температуре

3 „сплава 850-950 С и возвращают в

836175

55 миксер сплавления на следующие плавки. Это значительно снижает рабочий объем миксеров сплавления за счет высаживания тугоплавких интерметаллидов, затрудняет в дальнейшемпроцесс фильтрации, снижает выход годного. Переплавка фильтростатков в индукционных печах ведет к дополнительному угару полезного металла, требует больших трудозатрат, расхода электроэнергии и рафинирующих флюсов.

Наиболее близким к изобретению является способ, предусматривающий фильтрацию расплава через активные или нейтральные фильтры и создание давления сжатым воздухом или нейтральным газом. Для этого находящийся на фильтрующем слое алюминиевокремниевый сплав при температуре зейгерования подвергается воздействию инертного, подогретого до температуры зейгерования и предпочтитель- 2() но сухого газа под давлением,2).

В известном способе не указан оптимальный режим проведения процесса, в частности величина прилагаемого давления и оптимальная продолжительность его воздействия. Существует также необходимость греть сжатый гаэ до температуры зейгерования (т.е. не ниже 5750C), что говорит о громоздкости аппаратурно-технической схемы процесса. При проведении процесса в промышленном масштабе требуется иметь большие фильтровальные объемы, так как весь исходный сплав подают на фильтрующий слой в жидком состоянии, дают ему медленно остыть там и только по достижении температуры зейгерования прилагают давление или разрежение.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса и упроще -40 ние аппаратурного оформления.

Цель достигается тем, что непосредственно по окончании процесса.. фильтрования металла герметизируют объем фильтровального устройства 45 над .фильтростатком, создают в этом объеме сжатым воздухом или нейтральным газом и1збыточное давление 1,22,5 кгс/см и обеспечивают постоянную подачу газа до начала резкого снижения давления, после чего вновь повышают давление до 1,2-6,0 кгс/спи и поддерживают его в течение 3-10 мин эа счет увеличения подачи газа.

Процесс извлечения сплава под давлением ведут в две стадии, что обусловлено неравномерным распределением исходного сплава в фильтростатке.

На первой стадии под давлением

1,2-2,5 кгс/см часть жидкого спла - фО ва, оставшаяся. над каркасом интерметаллидов, движется вниз и замещает вытесняемый сквозь фильтр сплав, смачивающий кристаллы интерметаллидов, Этот процесс длится 5-40 с.

После этого в результате увеличениясвободного от сплава объема и появления утечек газа сквозь открывшийся мелкопористый каркас интерметаллилов давление в фильтровальном устройстве резко падает до О, 010,1 кгс/см . Если проводить эту стадию процесса под давлением, превышающим 2,5 кгс/сМ, то наблюдается ухудшение получаемого фильтрата по химическому составу вследствие размыва и разрушения скоростным потоком сплава связей между крисТаллами каркаса интерметаллидов и попадания этих интерметаллидов в фильтрат.

На второй стадии процесса под давлением 1,2-6,0 кгс/см выходит >кидкий сплав, .занимающий весь объем пор в каркасе интерметаллидов и удерживаемый силами смачивания. Газ, проходя сквозь образовавшиеся поры с высокой скоростью, обдувает кристаллы интерметаллидов, смывая обволакивающий их жидкий сплав. Продол-, жительность второй стадии до полного прекращения выхода фильтрата зависит от толщины каркаса интерметаллидов, размера его кристаллов, температуры извлекаемого сплава, величины прилагаемого давления и на практике составляет 200-600 с. На этой стадии повышение давления не влечет за собой разрушение каркаса интерметаллидов, так как нет мощного goTQKB сплава, а величина 6 кгс/см выбрана из соображений прочности фильтровального устройства и вполне удовлетворительного выхода годного при малой длительности процесса.

При давлении на обеих стадиях ниже

1,2 кгс/см процесс извлечения сплав ва протекает медленно и неполно, так как не преодолеваются силы смачивания.

Пример . Проводили промышленные испытания способа фильтрации алюминия и его сплавов на сплаве

Сил 2. Разбавленнвй люминиево-кремниевый сплав состава,Ъ: Si! 14,1;

Fe 1,07; Ип 0,72%; Т! 0,33; 2r 0,2%, А1 вЂ” остальное в количестве 18-23 т, пропускали через фильтр при 598-606ОС, По окончании фильтрования фильтровальное устройство (воронка емкостью

1,4 м со съемным фильтром) герметизировали сверху крышкой специальной конструкции и создавали в нем давление 1,4-1,8 кгс/см сжатым воздухом. По дости>кении этого давления подачу воздуха не увеличивали. Через 10-30 с давление в устройстве резко падало до 0,05-0,1 кгс/см, После этого за счет увеличения рас-, хода сжатого воздуха поднимали да»ление в устройстве до 1,5-3,5 кгс/см

1 и поддерживали его в течение 300500 с. Истечение фильтрата из-под фильтра наблюдали визуально.. Всего было проведено 9 плавок с общей заг836175

Формула изобретения

Составитель Г. Титова

Редактор Т. Юрчикова Техред.Л. Пекарь Корректор Н . Швыдкая I

Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2838/14

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рузкой 198 т. Получе сплав Сил 2 ,состава, %: Sil 11,9; Fe 0,66;МП 0,40;

Т! 0,09; Zr следы, А1 вЂ” остальное в количестве 183,2 т. Это составляет

92,5% от загрузки. Для получения. сравнительных данных параллельно проводили плавки с использованием

5 существующей технологии, которые показали выход 91,2%.

Данный способ фильтрации алюминия от сплавов по сравнению с существующими позволяет повысить выход фильт- 10 рата на 1-2% без предварительного разогрева газа, применяемого для создания давления; исключить энергозатраты на переплавку фильтростатков и сохранить полезную емкость миксе- 15 ров сплавления, отпадает необходимость иметь фильтровальные устройства большой емкости.

Способ рафинирования алюминия и его сплавов от металлических и неметаллических примесей, включающий фильтрацию расплава через активные или нейтральные фильтры и создание давления сжатым воздухом или нейтральным газом, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса и упрощения аппаратурного оформления, непосредственно по окончании фильтрации объем фильтрующего устройства над фильтростатком герметизируют, создают в этом объеме изб точное давление 1,22,5 кгс/см и продолжают постоянную подачу нейтрального газа или сжатого воздуха до начала резкого снижения давления, после чего вноуь повышают давление до 1,2-6 кгс/см и поддерживают его в течение 3-10 мин.

Источниеи информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ларионов Г.В. Вторичный алюминий. М., "Металлургия", 1967, с. 191-196 °

2. Патент Австрии 9 128341, кл. 40 В, опубл. 1930.