Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов

ОП ИСАЙИ ЕИЗОБРЕТЕН ИРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 931776 Сов э СоветскикСок 1 иалистическинреспублик(51) Кл С 22 В 21/02 3 Ьеударстееный квинтет ССьР вв аеиаи взебретеннй н еткрытнй(72) Авторы изобретения Днепровский ордена Ленина алюминиевый заводим. С, М. Кирова и Всесоюзный научно-исследовательскийи проектный институт алюминиевой, магниевой и электроднойпромышленности(541 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛИМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХСПЛАВОВ Изобретение относится к электро- термическому производству конструк-: ционных алюминиевых сплавов разного типа и назначения, в частности к процессу получения алюминиево-кремниевых сплавов углетермическим восста. новлением 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 9-15/. 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 шихтупри получении алюминиево-кремниевыхсплавов электротермическим способом 13,Недостатком способа является низкое извлечение полезных компонентов1 О,из плотных тугоплавких кусков шлака.Известен способ переработки металлизированных шлаков фракции +2-45 мм вв смеси с газовым углем, добавляемом в количестве 8-10 (от веса шлаков) 2 .Недостаток способа заключается втом, что добавляемый углерод к шлакам может восстановить только окислы,20содержащиеся в шлаке, но не разрушает карбидов, что приводит к неполномувосстановлению до металла всех сосФтавляющих шлака, Невосстановленнаячасть 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 5,0-40,0Известь 15,0-0,10Углеродистыйвосстановитель 5,0-30,0Металлизирован,ные шлаки ОстальноеСмесь загружают к электродам печив 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:ЗА 1 гО ф 25102- 3 А 120 э 25102)А 1 г 0+2510 А 1 г 0 2510, (2)2 А 1 гОЗ+СаО - 2 А 1 ОЭ 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:2 З 1 С+Ь 10,-3 Ь 1+3 СО; (4)2 А 1 С+35 Ог 8 А 1+351".6 СО (5)Реакции окисления карбидов кремнеземом и субокислами кремния протекают при более низких (на 200 1776 4 5 10 15 20 д 36 35 ю 45 50 55 300 С) температурах, чем реакциио.окисления карбидов окислами алюминия, содержавшимся в шлаке.Согласно химанализам фазовыйсостав металлизированных шлаков содержит, вес. Ф: металлическая фазасплава 40-50; А 1 дОз 29 35 1 С 15318,4; А 1 С 5,6-6,7 в виде карбидови оксикарбидов алюминия,По стехиометрическим расчетам вышеприведенных реакций (1)-(3) припереработке. одной тонны металлизированных шлаков, указанного сплава,требуется вводить 130-140 кг кварцита, 150-0,0 кг, извести и 150-260 кгуглерода для восстановления образующихся химических соединений окислов.Такая смесь содержит, : металлизированные отходы 6993-71,43 кварцит9,09-10,0, известь 10,49-0,0 и углерод 10,49 18 57Процентный состав смеси может изменяться в зависимости от составаметаллизированных шлаков и от типаиспользуемого углеродистого восстановителя.Введение в состав смеси известипроизводят, как правило, при значительном недостатке кремнезема, находящегося непосредственно в металлизированных шлаках, необходимого дляошлакования и понижения температурыплавления окиси алюминия.В связи с тем, что рудовосстановительную плавку ведут в электропечах, добавка в шихту металлизированных шлаков оказывает влияние на.электрический режим работы печи.При использовании предлагаемых смесей в количестве до 153 от весаокускованной шихты расплавленныйметалл, содержащийся в шлаках, неоказывает заметного влияния на электрическую проводимость шихты. Увеличение расхода смеси больше 153приводит к выплавлению из шлака значительного количества металла в верхних горизонтах ванны печи и увелиЧивает, шихтовую электрическую проводимость. Это вызывает нарушение электрического режима работы печи, чтовлечет эа собой снижение производительности печи и ухудшение техникоэкономических показателей процесса.П р и м е р Проводят промышленные испытания по получению алюминиево-кремниевого сплава из брикетированной каолино-глиноземной шихтына трехфазной рудовосстановительнсн931776 электропечи мощностью 153-15,4 мВт с возвратом в процесс металлизированных шлаков, отделяемых при рафинировании сплавов, в смеси с кварцитом и каменным углем. 5Смесь дробленных материалов крупностью от 3,0 до 50,0 мм имеет следующий состав, 4: металлизированные шлаки 75-30, кварцит 5-40, известь 15,0 Снижение расхода на 1 т рафинированногосплава,Способ полученияалюминиево-кремниевых сплавов Количество металлизированныхшлаков поотношению Извлечение металла из карбидов и окислов, содержащихся в металлизирован" ных шлаках электроэнер- гии брикетировайнойшихты к весу расходуемыхбрикетов,9,7 2,7 27,8 Прототип 4.,2 Предлагаемый а 1 по Фактическим данным 80,0 4,.17 г.б по расчетным данныи 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- и собом следующие преимущества: снижение удельного расхода электроэнергии на производство рафинированногосплава на 12,8/; снижение расхода брикетированной шихты на 6,03; повы. шение извлечения металла из карбидов и окислов, содержащихся в металлизированных шлаках, на 52,24 (абс), что значительно повысит эффективность электротермического производствафЗ 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 ц а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения извлечения алюминия 1 0,10 и каменный уголь 5-30. Расходметаллизированных шлаков составляет1,114 от веса брикетированной шихты,расходуемой при плавке.В таблице приведены результаты испытания сплавов; полученных предлагаемым способом и принятым за прототип,1 и кремния из сырья и снижения расхода электроэнергии при получениисплава, часть окускованной шихтызаменяют смесью; содержащей металлизированные шлаки, кварцит; известьаи углеродистый .восстановитель приследующем соотношении ингредиентов,вес.4:Кварцит 5 0-40Известь 15,0-0,10Углеродистыйвосстановитель 5,0-30,0Металлизированныешлаки Остальное2. Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что смесь загружают к электродам печи в количестве4-153 от веса окускованной шихты,используемой при плавке,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Электроплавка в цветной металлургии. Под ред. Г. Егера. М.,Металлургиздат, 1953, с. 250.2. Производство алюминия, ТрудыВАМИ М 71, М фМеталлургия", 1970с. 177- 183.