Способ рафинирования алюминия и егосплавов

(22) Заявлено 171279 (21) 2853822/22-02 С 22 В 21/06С 22 В 9/02 с присоединением заявки М(23) ПриоритетГосударствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий,завод":С , Днепровский ордена Ленинаим. С.М.Кирова 71) Заявител миниевы ПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВО в и Изобретение относится к цветной " металлургии, преимущественно к области очистки металлов и сплавов от примесей.Одним иэ эффективных способо отделения примесей в металлурги в частности, при рафинировании алюминия и его сплавов является фильтрация металла через активные или нейтральный фильтры, которые механически, химически или комбинированно задерживают вредные металлические и. неметаллические примеси. Для ускорения фильтрации этот процесс ве-, дут под давлением или под вакуумом 11На практике с целью очистки от металлических (железа, титана, циркония) и неметаллических (шлака) примесей применяют фильтрацию предварительно охлажденного в миксере сплавления до 590-640 ОС исходного (разбавленного) алюминиевого сплава через нейтральные фильтры. В процессе фильтрования на фильтре оседают мелкие (0,01-2 мм) тугоплавкие кристаллы интерметаллидов, содержащие кремний, железо, марганец, титан, цирконий, а также шлак. Сросшиеся в друзы кристаллы создают проч.ный каркас, сильно увеличивающйй сопротивление фильтрованию (вплотьдо полной его остановки) при большом объеме образовавшегося каркаса.По окончании фильтрования на фильтреостается фильтростаток, состоящийиз каркаса интерметаллидов, шлакаи исходного сплава (40-60 от весафильтростатка), задержанного междусросшимися кристаллами и оставшего ся над каркасом.Для увеличения выхода фильтрата.при фильтрации применяют обычно вакуумирование пространства под фильтром.Разрежение создают во всем объеме 5 вакуум-фильтровальной печи,на которой находится фильтровальное устройство. Из-эа сложности в подготовкеи эксплуатации оборудования длявакуумной фильтрации, а также незна чительного повышения выхода годного(0,2-0,4) от этой технологии отказались и в настоящее время фильтрацию силумина производят беэ внешнего воздействия на фильтростатки, 25 находящиеся на фильтре. Эти фильтростатки извлекают из фильтровального устройства, переплавляют и рафинируют от шлака солевым флюсом виндукционных печах при температуре 3 р сплава 850-950 оС и возвращают в55 миксер сплавления на следующие плавки. Это значительно снижает рабочий объем миксеров спланления за счет высаживания тугопланких интерметаллидов,. затрудняет в дальнейшем- процесс фильтрации, снижает выход годного. Переплавка фильтростатков в индукционных печах ведет к дополнительному угару полезного металла,требует больших трудозатрат, расхода электроэнергии и рафинирующих флюсов,Наиболее близким к изобретению является способ, предусматринающий фильтрацию расплава через активные или нейтральные Фильтры и создание давления сжатым воздухом или нейтральным газом. для этого находящий ся на фильтрующем слое алюминиевокремниевый сплав при температуре зейгерования подвергается воздействию инертного, подогретого до температуры зейгерования и предпочтитель но сухого газа под давлением ,2.В известном способе не указан оптимальный режим проведения процесса, н частности величина прилагаемого давления и оптимальная продолжительность его воздейстния. Существует также необходимость греть сжатый гаэ до температуры зейгерованият.е, не ниже 5750 С), что говоритО громоздкости аппаратурно-технической схемы процесса. При проведении процесса в промышленном масштабе требуется иметь большие фильтровальные объемы, так как весь исходный сплавподают на фильтрующий слой в жидкомсостоянии, дают ему медленно остытьтам и только по достижении температуры зейгерования прилагают давлениеили разрежение.Целью изобретения является повышение экономичности процесса и упроще ние аппаратурного оформления.Цель достигается тем, что непосредственно по окончании процесса,.фильтрования металла герметизируютобъем Фильтронального устройстна 45над .Фильтростатком, создают в этомобъеме сжатым воздухом или нейтральным газом и 1 збыточное давление 1,22,5 кгс/см и обеспечивают постоянную подачу газа до начала резкогоснижения давления, после чего вновьповышают давление до 1,2-6,0 кгс/спии поддерживают егов течение 3-10 минэа счет увеличения подачи газа.Процесс извлечения сплава поддавлением ведут в две стадии, чтообусловлено неравномерным распределением исходного сплава в Фильтростатке.На первой стадии под давлением1,2-2,5 кгс/см часть жидкого сплава, оставшаяся. над каркасом интерметаллидов, движется вниз и замещаетвытесняемый сквозь фильтр сплав,смачивающий кристаллы интерметаллидов, Этот процесс длится 5-40 с. После этого в результате увеличениясвободного от сплава объема и появления утечек газа сквозь открывшийся мелкопористый каркас интерметаллилов давление н фильтровальном устройстве рез 1 ко падает до 0,010,1 кгс/см . Если проводить этустадию процесса пуд давлением, превышающим 2,5 кгс/сМ , то наблюдаетсяухудшение получаемого фильтрата похимическому составу вследствие размыва и разрушения скоростным потокомсплава связей между крисТаллами каркаса интерметаллидов и попадания этихинтерметаллидов в Фильтрат.На второй стадии процесса под давлением 1,2-6,0 кгс/см выходит кидкий сплав, занимающий весь объемпор в каркасе интерметаллидов и удерживаемый силами смачивания. Газ,проходя сквозь образовавшиеся порыс высокой скоростью, обдувает кристаллы интерметаллидов, смывая обволакивающий их жидкий сплав. Продол-,жительность второй стадии до полногопрекращения выхода фильтрата зависитот толщины каркаса интерметаллидов,размера его кристаллов, температурыизвлекаемого сплава, величины прилагаемого давления и на практике составляет 200-600 с. На этой стадииповышение давления не влечет засобой разрушение каркаса интерметаллидон, так как нет мощного потокасплава, а величина 6 кгс/см выбрана из соображений прочности фильтровального устройства и вполне удовлетворительного выхода годного при малой длительности процесса,При давлении на обеих стадиях ниже1,2 кгс/см процесс извлечения сплавна протекает медленно и неполно,так как ие преодолеваются силы смачивания.П р и м е р . Проводили промышленные испытания способа Фильтрацииалюминия и его сплавов на сплавеСил 2. Разбавленнй люминиево-кремниевый сплав состава,: 5 14,1;Ге 1,07; Ип 0,72; Т 0,3; Ег 0,2,А - остальное в количестве 18-23 т,пропускали через фильтр при 598-606 ОС,По окончании Фильтрования фильтровальне устройство (воронка емкостью1,4 м со съемным фильтром) герметизировали сверху крышкой специальнойконструкции и создавали в нем давление 1,4-1,8 кгс/см сжатым воздухом. По достикении этого давленияподачу воздуха не увеличивали. Через 10-30 с давление в устройстверезко падало до 0,05-0,1 кгс/см,После этого за счет увеличения рас;хода сжатого воздуха поднимали даление в устройстве до 1,5-3,5 кгс/см1и поддерживали его в течение 300500 с. Истечение Фильтрата из-подфильтра наблюдали визуально Всегобыло проведено 9 плавок с общей заг836175 20 ФФормула изобретения Составитель Г. ТитоваРедактор Т. Юрчикова Техред Л. Пекарь Корректор Н . ШвыдкаяЧ Тираж 681 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 2838/14 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рузкой 198 т. Получе сплав Сил 2 ,состава, : Ь 11,9; Ге 0,66;МП 0,40; Т 0,09; Ег следы, А - остальное в количестве 183,2 т, Это составляет 92,5 от загрузки. Для получения сравнительных данных параллельно проводили плавки с использованием5 существующей технологии, которые показали выход 91,2.Данный способ фильтрации алюминия от сплавов по сравнению с существующими позволяет повысить выход фильт рата на 1-2 без предварительного разогрева газа, применяемого для создания давления; исключить энерго- затраты на переплавку фильтростатков и сохранить полезную емкость миксе ров сплавления, отпадает необходимость иметь фильтровальные устройства большой емкости. Способ рафинирования алюминия и егосплавов от металлических и неметаллических примесей, включающий фильтрацию расплава через активные илинейтральные фильтры и создание давления сжатым воздухом или нейтральным газом, о т л и ч а ю.щ и й с ятем, что, с целью повышения экономичности процесса и упрощения аппаратурного оформления, непосредственнопо окончании фильтрации объем фильтрующего устройства над фильтростатком герметизируют, создают в этомобъеме избточное давление 1,22,5 кгс/см и продолжают постояннуюподачу нейтрального газа или сжатоговоздуха до начала резкого снижениядавления, после чего вноуь повышаютдавление до 1,2-6 кгс/см и поддерживают его в течение 3-10 мин. Источниеи информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ларионов Г.В. Вторичный алюминий, М., "Металлургияф, 1967,с. 191-1962. Патент Австрии Р 128341,кл. 40 В, опубл. 1930.