Аппарат для рафинирования алюминия и его сплавов и газонепроницаемая инертная масса

Аппарат для рафинирования алюминия и его сплавов и газонепроницаемая инертная масса

Реферат

 

1. Аппарат для рафинирования алюминия и его сплавов, содержащий рафинировочную камеру с перекрытием и газораспределительное устройство, состоящее из трубки, с покрытием пористой насадки, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы аппарата, внутренняя поверхность рафинировочной камеры и перекрытия, наружная поверхность трубки газораспределительного устройства и внутренняя поверхность пористой насадки выполнены из газонепроницаемой инертной массы.

2. Газонепроницаемая инертная масса, включающая глинозем и/или каолин, кремнефтористый натрий и жидкое (натриевое) стекло, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения ее взаимодействия с хлором и алюминиевыми расплавами, она дополнительно содержит молотый графит при следующем соотношении компонентов, мас.%: Глинозем - 15 - 25 Каолин - 15 - 25 Молотый графит - 15 - 25 Кремнефтористый натрий - 0,8 - 3.

Жидкое стекло - Остальное Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия и его сплавов. В связи с повышением требований к качеству алюминия и его сплавов, в частности, по содержанию примесей натрия и других щелочных металлов, водорода и окисных включений за последнее десятилетие интенсивно развивается рафинирование алюминия хлоргазовой смесью. Разработка конструкций аппаратов для рафинирования алюминия и его сплавов хлоргазовой смесью связана с трудностями, вызванными совместным агрессивным действием хлора и расплавленного алюминия на материал аппарата, а также необходимостью разработки газораспределительного устройства (ГРУ), достаточно стойкого в указанной среде и обеспечивающего подвод и диспергирование хлоргазовой смеси в расплаве алюминия. Известный аппарат для рафинирования расплавленного алюминия имеет устройство для введения газа в виде маленьких дискретных пузырьков в массу металла, включающее вращающийся вал, соединенный с приводом в верхней части и жестко закрепленный на роторе с лопастями в нижней части, и неподвижно установленную муфту, окружающую вал, закрепленную нижним концом на статоре, имеющем лопасти и ряд каналов между лопастями. Данный аппарат имеет основной недостаток диспергирование газовой смеси производят с помощью вращающегося приспособления, что осложняет конструкцию аппарата и его обслуживание [1] Известно устройство для рафинирования расплавленного металла, имеющее изолирующий огнеупорный корпус, состоящий из боковых стен и днища, и покрытие для большей части внутренней поверхности боковых стен и днища, состоящее из графитовых или карборундовых блоков, свободно расширяющихся при разогреве. Это устройство обладает тем недостатком, что хлоргазовая смесь проникает через щели блоков к чугуну и разрушает его, из-за чего срок службы этого устройства невелик [2] Для защиты внутренней поверхности аппарата и газораспределительного устройства от агрессивного воздействия хлора и расплава алюминия известно применение различных покрытий. Известно газораспределительное устройство, выполненное из массы, состоящей предпочтительно из окиси циркония, глинозема и карбида кремния, возможно применение глины или другого органического или неорганического пластификатора [3] Недостаток этого материала состоит в образовании пористости газоподводящей части. Наряду с эти известно газораспределительное L-образное и Т-образное устройство для ввода газа в расплав алюминия, состоящее из непроницаемой вертикальной трубки и соединенной с ней газораспределительной головкой. Непроницаемость газоподводящей вертикальной трубки достигается за счет установки внутри соосной трубки, в зазор между которыми помещают уплотняющий жаростойкий материал: массу из SiC на связке из окислов и/или силикатов Zr, Ti и Al или Al₂O₃ на связке из окислов и/или силикатов Zr, Ti. Основной недостаток массы, применяемый в устройстве, принятом за прототип, состоит в том, что основные компоненты массы окислы циркония и титана подвергаются хлорированию, что приводит к нарушению непроницаемости газоподводящей части устройства. Целью изобретения является увеличение срока службы аппарата и предотвращение взаимодействия материала аппарата и газораспределительного устройства с хлором и алюминиевым расплавом. Поставленная цель достигается тем, что аппарат для рафинирования алюминия и его сплавов, содержащий камеру с перекрытием и газораспределительное устройство, состоящее из трубки с покрытием и пористой насадкой, внутренняя поверхность рафинировочной камеры и перекрытия, наружная поверхность трубки газораспределительного устройства и внутренняя поверхность пористой насадки выполнены из газонепроницаемой инертной массы. Цель достигается еще и тем, что газонепроницаемая инертная масса, включающая глинозем и/или каолин, кремнефтористый натрий и жидкое (натриевое) стекло, дополнительно содержит молотый графит при следующем соотношении компонентов, мас. Глинозем 15-25 Каолин 15-25 Молотый графит 15-25 Кремнефтористый натрий 0,8-3 Жидкое стекло 35-55 Покрытие внутренней поверхности камеры и ее перекрытия газонепроницаемой инертной массы обеспечивает длительную надежную работы корпуса аппарата, изготавливаемого обычно из металла, в частности из чугуна, так как обеспечивает изоляцию чугуна от хлоргазовой смеси и расплавленного алюминия, благодаря чему увеличивается срок службы аппарата с недели до трех месяцев. Покрытие наружной поверхности графитированной трубки ГРУ газонепроницаемой инертной массой обеспечивает ее герметичность, необходимую при подаче хлоргазовой смеси, и изоляцию графита трубки от кислорода при снятии хлоргазовой нагрузки, что предотвращает окисление графитированной трубки, увеличивая срок ее службы и обеспечивая надежную работу при подаче хлоргазовой смеси. Покрытие внутренней стенки пористой насадки и наружной поверхности графитированной трубки газонепроницаемой инертной массы обеспечивает их надежное соединение и предотвращает утечку хлоргазовой смеси, благодаря чему увеличивается срок службы газораспределительного устройства с одной смены до месяца и всего аппарата в целом при обеспечении поступления всей хлоргазовой смеси в пористую насадку. Введение в состав массы, состоящей из примерно равных частей (15-25%) глинозема и каолина, 0,6-3% кремнефтористого натрия и 35-55% жидкого стекла, являющейся инертной по отношению к расплавленному алюминию и кислороду воздуха, равной части (15-25%) молотого графита делает эту массу инертной и по отношению к хлору, что позволяет получить газонепроницаемое, инертное к хлору, кислороду и расплавленному алюминию покрытие, обеспечивающее надежную работу аппарата в целом. Соотношение компонентов массы, мас. Глинозем 15-25 Каолин 15-25 Молотый графит 15-25 Na₂SiF₆ 0,8-3 Жидкое стекло (плотность 1,20 г/см³) 35-55 Масса обладает инертностью к хлору, расплавленному алюминию и кислороду, достаточной для работы аппарата не менее трех месяцев, при достаточной газопроницаемости графитированной трубки, что обеспечивает требуемую степень очистки алюминия. Уменьшение содержания молотого графита до ниже 15% приводит к возможности взаимодействия массы с хлором с последующим уменьшением срока службы аппарата. Увеличение содержания молотого графита ниже 25% приводит к возможности взаимодействия графита с кислородом воздуха при снятии хорной нагрузки, что также уменьшает срок службы аппарата. На чертеже изображен предлагаемый аппарат в разрезе. Аппарат включает в себя камеру 1 с перекрытием 2, через которое вводится газораспределительное устройство (ГРУ), состоящее из графитированной трубки 3 и пористой насадки 4. Инертная газонепроницаемая масса 5, состоящая из 18% глинозема, 18% каолина, 18% молотого графита, 2% кремнефтористого натрия и 44% жидкого стекла с плотностью 1,2 г/см³ покрывает внутреннюю поверхность камеры 1, перекрытия 2, наружную поверхность графитированной трубки 3 и внутреннюю стенку пористой насадки 4. Аппарат может работать в непрерывном и периодическом режиме, на чертеже показан аппарат периодического действия. Пример 1. Устройство и работа аппарата для рафинирования алюминия. Аппарат выполнен с внутренним слоем из инертной газонепроницаемой массы следующего состава, мас. Молотый графит 18 Глинозем 18 Каолин 18 Na₂SiF₆ 2 Жидкое стекло (плотность 1,20 г/см³) 44 Графитированная трубка (ГРУ) снаружи имела также слой этой массы. Рафинирование алюминия в аппарате проводилось в непрерывно-периодическом режиме (непрерывное рафинирование потока металла хлоргазовой смесью в течение времени литья). После трех месяцев работы с высокими показателями по рафинированию никаких нарушений в работе аппарата не наблюдалось, видимых повреждений защитного слоя не обнаружено ни на внутренней поверхности аппарата, ни на графитированной трубке ГРУ. Пример 2. Устройство и работа аппарата без выполнения слоя инертной газонепроницаемой массы. Графитированная трубка ГРУ без выполнения наружного слоя инертной газонепроницаемой массы после работы на одной планке вышла из строя до подачи хлоргазовой смеси при следующей плавке вследствие окисления при нагреве. Таким образом, аппарат для рафинирования алюминия хлоргазовой смесью, выполненный со слоем инертной газонепроницаемой массы на его внутренней поверхности и со слоем этой же массы на наружной поверхности ГРУ, имеет срок службы не менее трех месяцев. Аппарат с применением заявленной массы был опробован в полупромышленном масштабе на ЛОЗ ВАМИ. Результаты показали, что в течение месяца покрытие камеры не претерпело никаких изменений, аппарат и газораспределительное устройство работали в заданном технологическом режиме: содержание натрия в отрафинированном алюминии отвечает предъявляемым требованиям и составляет 0,0003% Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет увеличить срок службы аппарата для рафинирования алюминия и его сплавов хлоргазовой смесью в несколько раз (с одной недели до нескольких месяцев), срок службы газораспределительного устройства увеличивается с одних суток до месяца. Одновременно уменьшаются трудозатраты по замене аппарата и ГРУ в несколько раз.

Формула изобретения

1. Аппарат для рафинирования алюминия и его сплавов, содержащий рафинировочную камеру с перекрытием и газораспределительное устройство, состоящее из трубки, с покрытием пористой насадки, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы аппарата, внутренняя поверхность рафинировочной камеры и перекрытия, наружная поверхность трубки газораспределительного устройства и внутренняя поверхность пористой насадки выполнены из газонепроницаемой инертной массы. 2. Газонепроницаемая инертная масса, включающая глинозем и/или каолин, кремнефтористый натрий и жидкое (натриевое) стекло, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения ее взаимодействия с хлором и алюминиевыми расплавами, она дополнительно содержит молотый графит при следующем соотношении компонентов, мас. Глинозем 15 25 Каолин 15 25 Молотый графит 15 25 Кремнефтористый натрий 0,8 3 Жидкое стекло Остальное

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