Способ рафинирования алюминия

)обританииВ 9/02, оп и 4138246,публик. 1979. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Институт химииного центра АН СССРалюминиевый завод(54)(57) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ, преимущественно от натрия, вклю. чающий фильтрацию расплава через слой углеродсодержащего материала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени извлечения натрия из расплава и упрощения процесса, фильтрацию ведут через слой текстурированного углеродистого материала со скоростью 150-200 т/ч нам фильтрующего слоя.11213 Изобретение относится к металлур гии алюминия и может быть использовано при рафинировании алюминия,полученного,например,электролизом, преимущественно от натрия. 5Известен способ удаления щелочных и щелочноземельных металлов из расплавов легких металлов путем пропускания расплава через фильтр, состоящий из гранул механически устойчивого и химически инертного материала, частицы которого покрыты слоем углерода. Фильтр может продуваться инертным газом или азотом, содержащим 1-ЗХ алифатического хлор-фтор углево дорода. Гранулы имеют плотность больше чем 2,5 г/см и диаметр 0,5-25 см, выполнены из корунда, магнезита, ,окиси циркония, силиката циркония, боксита или базальта. Гранулы покры ты слоем углерода толщиной О, 1-10 мм. Предложенный способ позволяет снизить концентрацию натрия в расплавленном металле от 0,0021 до 0,0006 мас.11.25Однако такой способ характеризуется сложной технологией приготовления гранул, а также длительной и сложной заменой фильтрующей части. Кроме того, необходима предваритель ная очистка расплава от начальных для данного способа концентраций натрия, что значительно усложняет технологию. В случае использования продувки фильтра инертным газом технология еще более усложняется. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ рафинирования алюминия от натрия, 40 включающий фильтрацию расплава черЕз слой углеродсодержащего материала.Гранулы изготовляются из материала, инертного по отношению к алюминию и имеющего плотность больше, чем 45 расплавленный алюминий. В качестве такого материала предлагается корунд, магнезит, окись циркония, силикат циркония или базальт. Диаметр гранул 1-20 см. Гранулы покрыты активным углеродс одер жащим веществом: нефтяным коксом,бит мом или каменноугольной смолой.Фильтрующая ячейка может продуваться инертным газом или азотом, содержащими 1-57 алифатического галогениро ванного углеводорода. Скорость фильтрации 7-20 т/ч на 1 м фильтра. Температура расплава до фильтрации 78508 2885 С, после фильтрации 770-870 С. Продувка расплава инертным газом позволяет снизить концентрацию натрия в расплавленном алюминии от 0,0015 до 0,0001 мас.Х 2.Данный спЬсоб характеризуется низкой скоростью фильтрации, малой степенью извлечения натрия из расплава алюминия (0,0014 мас.7), сложной технологией приготовления гранул, а также длительной и сложной заменой фильтрующей части. Кроме того, необходима предварительная очистка расплава до начальных для данного способа концентраций натрия, что также усложняет технологию. Высокая степень очистки (до 0,0017 Ма) достигается в случае использования продувки фильтруемого объема инертным газом, что требует дополнительных производственных площадей для размещения баллонов и дозирующей установки, применение галогенированных углеводородов требует дополнительных мер защиты от попадания токсичных веществ в атмосферу, сравнительно большие объемы фильтрующей ячейки (от 1 до нескольких м), усложняют ее размещение на производственной линии.Целью изобретения является повышение степени извлечения натрия из расплава и упрощение процесса фильтрации.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу рафинирования алюминия, преимущественно отнатрия, включающему фильтрацию расплаВа через слой углеродсодержащего материала, фильтрацию ведут через слой текстурированного углеродистого материала со скоростью 150-200 т/ч на 1 м фильтрующего слоя.Способ заключается в следующем. Жидкий алюминий, взятый из плавильных печей или непосредственно из электролизных ванн алюминиевых заводов, пропускают через фильтр выполненный из тесктурированного углеродного материала: углеродной ткани, войлока или комбинаций из них. Температура расплава до фильтрации 800- 870 С, после фильтрации 750-820 С. Фильтрацию ведут непосредственно из литейных ковшей в миксер или литейные формы. Концентрацию натрия контролируют методом атомно-адсорбционного анализа на приборе Речсп-Е 1 шег или пламенной фотометрией.1121308 ВНИИПИ Заказ 7895/20 Тираа: 602 Подписное Фылнал ППП "Патевт"г.Узгород, ул.Проектиая, 4 Текстурированные нитевидные волокнистые углеродные материалы имеют ориентированную развитую активную поверхность, обеспечивающую хорошееФвзаимодействие натрия с углеродом 5 фильтра и активизирующую образование слоистых соединений щелочного металла с углеродомв .Проведение процесса рафинирования в указанных условиях позволяет новы сить степень извлечения натрия из расплава алюминия в 2,0-2,5 раза и упростить процесс очистки алюминия за счет снижения токсичности (исключение использования галогенированных 5 углеводородов) и сокращения числа операций при подготовке и проведении процесса очистки расплава алюминия: исключаются операция предвари:ельной очистки расплава, сложности, связан ные с приготовлением Фильтрующего компонента (гранул) и его замены, а также продувка расплава инертным газом.Скорость Фильтрации менее 150 т/ч 25 на 1 м Фильтра приводит к увеличению потерь металла за счет окисления жидкого алюминия кислородом воздуха, а также к понижению температуры жидкого металла вплоть до критической. З 0При скорости Фильтрации более 200 т/ч на 1 м Фильтра эффективность очистки жидкого алюминия от примеси натрия резко падает.П Р и м е Р 1. Проводт Рафиниро-З 5 ванне 3 кг жидкого алюминия от натрия. Расплавленный и нагретый до 850 С алюминий (содержание натрия 0,0034 мас.7) пропускают через фильтр из углеродной ткани массой 200 г/м 40 и толщиной 0,6 мм. Скорость Фильтрации 150 т/ч на 1 м фильтра. Температура расплава после Фильтрации 800 С. Температуру измеряют хромель-алюмелевой термопарой на цифровом приборе Р. Содержание натрия в расплаве алюминия после Фильтрации состав. ляет 0,0004 мас.7П р и м е р 2. Проводят рафинирование 3 кг жидкого алюминия с содер 50 жанием натрия 0,0034 мас.7, как в примере 1. Скорость Фильтрации 200 т/ч на 1 м Фильтра, масса ткани 400 г/м. Содержание натрия в расплаве после Фильтрации 0,0005 мас.7.П р и и е р 3. Проводят рафинирование 3 кг жидкого алюминия с содержанием натрия О,Г)034 мас.7 Фильтр выполнен иэ углеродного войлока массой 200 г/м, толщина Фильтра 10 мм. Скорость Фильтрации 200 т/ч на 1 м фильтра, Содержание натрия в расплаве после Фильтрации 0,0004 мас.7П р и м е р 4. Проводят рафинирование 3 кг жидкого алюминия с содержанием натрия 0,0034 мас.7 Фильтр выполнен из углеродного войлока массой 600 г/м, толщиной Фильтра 5,0 мм. Скорость Фильтрации 200 т/ч на 1 м фильтра. Содержание натрия в расплаве после Фильтрации 0,0004 мас.7,.П р и м е р 5. Проводят Рафинирование 3 кг жидкого алюминия с содер. жанием натрия 0,0034 мас.7., Фильтр, выполнен иэ углеродного войлока массой 600 г/м, толщина фильтра 5 мм, скорость Фильтрации 175 т/ч на 1 м Фильтра. Содержание натрия в расплаве после фильтрации 0,0003 мас.7.П р и м е р 6. Проводят рафинирование, как в примере 3, но при скорости Фильтрации 225 м/ч на 1 м Фильтра. Содержание натрия в расплаве после Фильтрации 0,0012 мас.7.П р и м е р 7. Проводят рафинирование, как в примере 3, но скорость Фильтрации 125 т/ч на 1 м Фильтра, при этом наблюдается кристаллизация расплава и прекращение фильтрации (возникновение "козлов" в зоне кристаллизации).Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить скорость процесса Фильтрации в 2-3 раза, иэвлече. ние натрия из расплава в 2,0-2,5 раза (с 00014 до 00030 мас.ж) что дает возможность упростить процесс рафинирования алюминия, так как использование фильтра иэ текстурированного углеродного материала позволяет избежать сложностей, связанных с заменой Фильтрующей части согласно известным способам. Отпадает необходимость в предварительной очистке жидкого алюминия от натрия для достижения того же порядка степени .очистки.