Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов

Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«ii931776

Союз Советскик

Сок1иалистическин республик (Bl ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 08.09.80 (21) 3232467/22-02 с присоединением заявки Ре (51)М. Кл.

С 22 В 21/02

3Ьеударстееный квинтет

CCCP вв аеиаи взебретеннй н еткрытнй (23}ПриоритетОпубликовано 30. 05. 82. Бюллетень }те 20

Дата опубликования описания 30. 05. 82 (53) УЙК 669 ° 713. . 17 (088. 8) Д.B. Ильинков, С. А. Артеменко, Ю.И. Брусаков, В.П. Румянцев,-=

Б.О. Вайсман, A.И. Бережной и А.И. Шкарупа " : - .e.:I::.!Æ ;.„ ...

1 .;;1 л (72) Авторы изобретения

Днепровский ордена Ленина алюминиевый завод им. С, M. Кирова и Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (71) Заявители (541 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛИМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ

СПЛАВОВ

Изобретение относится к электро: термическому производству конструк-: ционных алюминиевых сплавов разного типа и назначения, в частности к процессу получения алюминиево-кремниевых сплавов углетермическим восстановлением кремнезем-глиноземного сырья в рудовосстановительных электропечах.

Способы получения алюминиевокремниевых сплавов связаны с образованием металлизированных отходов (шлаков), отделяемых на стадии. рафинирования полученных первичных сплавов от неметаллических гримесей, содержание которых в выпущенном из печи сплаве составляет 9-15i С удаляемыми примесями, которые содержат карбиды и окислы кремния и алюминия, увлекается большое количество восстановленного из сырья сплава, что снижает извлечение металлов иа сырья в рафинированный сплав и ухудшает другие технико-экономические показа тели электротермического производства.

Известен способ переработки метал; лизированных шлаков путем их частичного введения в окускованную шихту при получении алюминиево-кремниевых сплавов электротермическим способом rl).

Недостатком способа является низкое извлечение полезных компонентов

1О .из плотных тугоплавких кусков шлака.

Известен способ переработки металлизированных шлаков фракции +2-45 мм в в смеси с газовым углем, добавляемом в количестве 8-10 (от веса шлаков) 12/ .

Недостаток способа заключается в том, что добавляемый углерод v. шлакам может восстановить только окислы, 20 содержащиеся в шлаке, но не разрушает карбидов, что приводит к неполному восстановлению до металла всех сосФ тавляющих шлака. Невосстановленная часть шлака выпадает на подине печи, 3 93 затрудняет выпуск сплава и приводит к снижению выхода при рафинировании сплава.

Цель изобретения - повышение извлечения алюминия и кремния из сырья и снижение расхода электроэнергии при получении сплава.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения алюминиево-кремниевых сплавов в рудновос становительных печах углетермическим восстановлением окускованной шихты с возвратом в процесс металлизированных шлаков, отделяемых при рафини.ровании первичных сплавов, часть. окускованной щихты заменяют смесью, содержащей металлизированные шлаки, кварцит, известь и углеродистый восстановитель при следующем соотношении ингредиентов, вес.3:

Кварцит 5,0-40,0

Известь 15,0-0,10

Углеродистый восстановитель 5,0-30,0

Металлизирован,ные шлаки Остальное

Смесь загружают к электродам печи в количестве 4-153 от веса окускованной шихты, используемой при плавке.

Процессы плавления и восстановления металлизированных шлаков, содержащих карбиды и окислы кремния и алюминия в присутствии кварцита и извести существенно облегчаются и ускоряются. Указанное обуславливается: во-первых, ошлакованием тугоплавкой окиси алюминия шлака кремнеземом ,кварцита и известью по химическим реакциям типа:

3Al F0 4 2S i Од-3А1 0э ° 2S i Og, (1)

Al z0q+2Si0 Al О 2SiО, (2)

2А1 0з+СаО -2А1 0э СаО; (3) или другим, превращающим окись алюминия в алюмосиликаты, алюминаты и подобные им химические соединения окислов, температура плавления которых существенно ниже, чем для чистой окиси алюминия.

Во-вторых, кремнезем и образующие при нагревании субокислы кремния снижают температуру и повышают скорость окисления карбидов в соответствии с суммарными реакциями:

2SiC+Si0г 3Si+3C0; (4)

2А1р C +3Si0 8Al+3Si+6C0 (5)

Реакции окисления карбидов кремнеземом и субокислами кремния протекают при более низких (на 2001776 4

5 l0

15 ю н

36

35 ю

300 С) температурах, чем реакции о окисления карбидов окислами алюминия, содержавшимся в шлаке.

Согласно химанализам фазовый состав металлизированных шлаков содержит, вес. /: металлическая фаза сплава 40-50 А1аОз 29-35: SiC 15,318,4; А1 С 5,6-6,7 в виде карбидов и оксикарбидов алюминия.

По стехиометрическим расчетам вышеприведенных .реакций (1)-(3) при переработке одной тонны металлизированных шлаков, указанного сплава, требуется вводить 130-140 кг кварцита, 150-0,0 кг, извести и l50-260 кг углерода для восстановления образующихся химических соединений окислов.

Такая смесь содержит, г: металлизированные отходы 69,93-71,43, кварцит

9,09-10,0, известь 10,49-0,0 и углерод 10,49-18 57.

Процентный состав смеси может изменяться в зависимости от состава металлизированных шлаков и от типа используемого углеродистого восстановителя.

Введение в состав смеси извести производят, как правило, при значительном недостатке кремнезема, находящегося непосредственно в металлизированных шлаках, необходимого для. ошлакования и понижения температуры плавления окиси алюминия.

В связи с тем, что рудовосстановительную плавку ведут s электропечах, добавка в шихту металлизированных шлаков оказывает влияние на. электрический режим работы печи.

При использовании предлагаемых смесей в количестве до 153 от веса окускованной шихты расплавленный металл, содержащийся в шлаках, не оказывает заметного влияния на электрическую проводимость шихты. Увеличение расхода смеси больше 15 приводит к выплавлению из шлака значительного количества металла в верхних горизонтах ванны печи и увелиЧивает. шихтовую электрическую проводимость. Это вызывает нарушение электрического режима работы печи, что влечет эа собой снижение производительности печи и ухудшение техникоэкономических показателей процесса.

Пример. Проводят промышленwe испытания по получению алюминиево-кремниевого сплава из брикетированной каолино-глиноземной шихты на трехфазной рудовосстановительнсн

931776 электропечи мощностью 15,3-15,4 мВт с возвратом в процесс металлизированных шлаков, отделяемых при рафинировании сплавов, в смеси с кварцитом и каменным углем. 5

Смесь дробленных материалов крупностью от 3,0 до 50,0 мм имеет следующий состав, 4: металлизированные шла-. ки 75-30, кварцит 5-40, известь 15,0Снижение расхода на

1 т рафинированного сплава, Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов

Количество металлизированных шлаков по отношению

Извлечение металла из карбидов и окислов содержащихся в металлизирован" ных шлаках электроэнергии брикетировайной шихты к весу рас ходуемых брикетов, о

9,7

2,7 27,8

Прототип

4.,2

Предлагаемый а) по фактическим данным

4,1

80,0

4,17 б) по расчетным данным

4,2

15,78 15,5 80,0

Как видно из таблицы, использование предлагаемого способа получения алюминиево-кремниевых сплавов обеспечивает по сравнению с известным спо- 55 собом следующие преимущества: снижение удельного расхода электроэнергии на производство рафинированного сплава на 12,8i; снижение расхода брикетированной шихты на 6,03; повы- 40. шение извлечения металла из карбидов и окислов, содержащихся в металлизированных шлаках, на 52,23 (абс), что значительно повысит эффективность электротермического производства алюминиево-кремниевых сплавов.

Формула изобретения

1. Способ получения алюминиевокремниевых сплавов в рудновосстановительных печах углетермическим восстановлением окускованной шихты с возвратом в процесс металлизированных шлаков, отделяемых при рафинировании первичных сплавов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения извлечения алюминия

0,10 и каменный уголь 5-30. Расход металлизированных шлаков составляет

1,113 от веса брикетированной шихты, расходуемой при плавке.

В таблице приведены результаты испытания cnnasos; полученных предлагаемым способом и принятым за прототип.

1 и кремния из сырья и снижения расхода электроэнергии при получении сплава, часть окускованной шихты заменяют смесью; содержащей металлизированные шлаки, кварцит; известь ь и углеродистый восстановитель при следующем соотношении ингредиентов, вес.3:

Кварцит 5,0-40

Известь 15,0-0,10

Углеродистый восстановитель 5,0-30,0

Металлизированные шлаки Остальное

2. Способ no n. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что смесь загружают к электродам печи в количестве

4-153 от веса окускованной шихты, используемой при плавке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электроплавка в цветной металлургии. Под ред. Г. Егера. M., Металлургиздат, 1953, с. 250.

2. Производство алюминия, Труды

ВАМИ М 71, М., "Металлургия", 1970, .с. 177- 183.