Формула

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.

Описание

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 Al2O3 n H2O.
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.
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.

Рисунки

Заявка

3849171/02, 29.01.1985

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности

Григорьева Е. А, Морозов Я. И, Рапопорт В. М, Безукладников А. Б, Ивченков В. П, Тепляков Ф. К, Болотова И. Ф, Шмелькина А. Б, Михайлова М. И, Пирогов С. М

МПК / Метки

МПК: C22B 9/10

Метки: алюминия, рафинирования, сплавов

Опубликовано: 27.10.1996

Код ссылки

<a href="https://patents.su/0-1345642-sposob-rafinirovaniya-alyuminiya-i-ego-splavov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ рафинирования алюминия и его сплавов</a>

Похожие патенты