Способ рафинирования алюминия от магния

Способ рафинирования алюминия от магния, включающий подачу хлорсодержащей газовой смеси в расплав алюминия, отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины и степени его рафинирования от магния, подачу хлорсодержащей газовой смеси осуществляют в количестве, обеспечивающем отношение хлора к исходному содержанию магния в пределах 5,1 30,0 моль Cl₂/ч г атом Mg, отношение расхода смеси к площади поверхности зеркала расплава в пределах 2,0 10,0 нм³/ч м² и отношение расхода смеси к объему расплава в пределах 5,0 30,0 нм³/ч м³.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов, в частности к технологии рафинирования алюминия продувкой расплава хлорсодержащей газовой смесью.
Цель изобретения улучшение качества алюминия за счет увеличения глубины и степени его рафинирования от магния.
Сущность способа заключается в том, что рафинирование алюминия от магния проводят путем подачи в расплав хлорсодержашей газовой смеси в количестве, обеспечивающем отношение хлора к исходному содержанию магния в пределах 5,1-30,0 моль Cl₂/ч г атом Mg, отношение расхода смеси к площади поверхности зеркала расплава в пределах 2,0-10,0 нм³/ч м² и отношение расхода смеси к объему расплава в пределах 5,0-30 нм³/ч м³.
Рафинирование алюминия от магния при подаче хлоргазовой смеси в расплав алюминия с расходом хлора при мольном отношении хлора к магнию в пределах 5,1-30,0 со скоростью хлоргазовой смеси через зеркало расплава в пределах 2,0-10,0 нм³/ч м²> и отношением расхода смеси к объему расплава (газонасыщенностью расплава хлоргазовой смесью) в пределах 5,0-30,0 нм³/ч м³ позволяет достичь требуемой глубины очистки алюминия от магния, т.е. снизить содержание магния в алюминии до 0,0010-0,0050%
Молярное отношение хлора к магнию поддерживают в пределах 5,1-30,0; т.к. при рафинировании алюминия хлоргазовой смесью, основанном на хлорировании примесей щелочных и щелочно-земельных металлов, водорода и неметаллическаих включений, магний хлорируется почти последним из указанных примесей.
Величину молярного отношения хлора, подаваемого с хлоргазовой смесью, к примеси в пределах 5,1-30,0 устанавливают в зависимости от исходного содержания магния в алюминии и от требуемой глубины очистки алюминия от магния; чем больше исходная концентрация магния в алюминии, тем меньшее отношение хлора к магнию поддерживают при рафинировании, и чем глубже необходимо очистить алюминий от магния, тем большее молярное отношение хлора к магнию поддерживают при рафинировании.
Если молярное отношение хлора к магнию устанавливают равным 5,0 и ниже, то глубина рафинирования алюминия от магния не превышает 0,0060% (остаточная концентрация магния после рафинирования), т.е. требуемая глубина очистки (0,0010-0,005%), не достигается.
Если молярное отношение хлора к магнию устанавливают выше 30,0; то при необходимой глубине очистки происходит неполное усвоение расплавом хлора.
Эффективность рафинирования алюминия от примесей (т.е. глубина и степень очистки) зависит не только от количества подаваемого с хлоргазовой смесью хлора, но и от распределения хлоргазовой смеси в расплаве алюминия, от того, весь ли объем расплава подвергается обработке хлоргазовой смесью.
Распределение хлоргазовой смеси в расплаве алюминия при поддержании скорости хлоргазовой смеси через зеркало расплава алюминия в пределах 2,0-10,0 нм³/ч м² и газонасыщенности расплава хлоргазовой смесью в пределах 5,0-30,0 нм³/ч м³ является длительным необходимым условием для получения алюминия с содержанием магния 0,0010-0,050% и ниже.
Чем больше исходная концентрация магния в алюминии, тем меньше скорость подачи хлорсодержащей газовой смеси в расплаве.
Способ рафинирования поясняется схемой, представленной на чертеже, где изображена установка, на которой был осуществлен предлагаемый способ.
Установка включала в себя источники хлора 1 и азота 2, регулировочные вентили хлора 3 и азота 4, расходомеры хлора 5 и азота 6. смеситель 7 газов, линию подачи хлоргазовой смеси 8 и аппарат для рафинирования алюминия от магния (показан в разрезе).
Аппарат представляет собой футерованную изнутри емкость 9, закрываемую сверху перекрытием 10, через которое было введено в расплав алюминия 11 газораспределительное устройство (ГРУ), имеющее графитовую трубу 12 и пористую насадку 13. В перекрытии установлен патрубок отсоса отходящих газов 14, подключенный к системе отсоса.
Процесс может быть осуществлен как в периодическом, так и в непрерывном режимах.
Способ был опробован на ЛОЗе ВАМИ. Работа осуществлялась следующим образом.
В расплав алюминия 11 с примесью магния устанавливали ГРУ и включали систему отсоса отходящих газов.
Вентилем 3 по расходомеру 5 устанавливали расход хлора таким, чтобы молярное отношение хлора к магнию составляло от 5,0 до 30.
Вентилем 4 по расходомеру 6 устанавливали расход азота таковым, чтобы скорость хлоргазовой смеси через зеркало расплава алюминия 15 составляла от 2 до 10 нм³/ч м², а уровень расплава алюминия поддерживали таким, чтобы газонасыщенность расплава алюминия 11 хлоргазовой смесью составляла от 5 до 30 нм³/ч м³ расплава.
Получаемую в смесителе 7 хлоргазовую смесь с установленными расходами хлора и азота по линии газовой смеси 8 подавали в ГРУ через трубу 12, пропускали хлоргазовую смесь через пористую насадку 13.
Содержащийся в хлоргазовой смеси хлор хлорировали помимо прочих примесей магний с образованием хлорида магния, который вместе с хлоридами других примесей поднимался на поверхность расплава, откуда их в виде шлака периодически извлекали.
Прохлорированный расплав алюминия содержал 0,0010% магния, 0,0001% натрия, водород и неметаллические включения не обнаружены.
Примеры осуществления способа рафинирования алюминия от магния приведены в таблице.
Использование предложенного способа позволит улучшить качество алюминия на счет увеличения глубины его очистки от магния до 0,0010-0,0050%
Способ рафинирования алюминия от магния, включающий подачу хлорсодержащей газовой смеси в расплав алюминия, отличающийся тем, что, с целью увеличения глубины и степени его рафинирования от магния, подачу хлорсодержащей газовой смеси осуществляют в количестве, обеспечивающем отношение хлора к исходному содержанию магния в пределах 5,1 - 30,0 моль CI₂/ч г атом Mg, отношение расхода смеси к площади поверхности зеркала расплава в пределах 2,0 - 10,0 нм³/ч м² и отношение расхода смеси к объему расплава в пределах 5,0 - 30,0 нм³/ч м³.