Способ переработки магнийсодержащих шламов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯк АвтоРскому свидет 1 льствх Союз СоветскнкСоциалистическихРеспубики(23) Приоритет Опубликовано 07,03,83. Бюллетень ре 9 Дата опубликования описания 07.03,83 вф аеееи пебретеккй н етерыткк(53) УДК 6 Ь 9,721, .,3.004.82 (088,8) М, П, Рудницкий, С, М. Глухих, Д. С. Абрамов К, ф, Житков,А. И. Кулинский, Г. И. Белкин, В. Д. Язев, И А. БарЪнненс,.Г,М,филимоненко, Н.Г.Шалахин и В.К.РысйалоВ.Березниковский Филиал Всесоюзного научно-иследоватвльскогоеи проектного института титана и Соликамскиймагнйевый заводБерезниковского титано-магниевого комбйнзта(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАГНИЙСОДЕРЖАЩИХ ШПАМОВ О 20 Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть ис. пользовано в литейном производстве при изготовлении передельных магниевых сплавов (ГОСТ .2581-78) и,магния (ГОСТ 804-72).При выплавке магния и магниевых сплавов образуется 5-254 отходов (шламов) с содержанием до 70 ценных компонентов (магний или сплавы,легирующие металлы,хлориды и/или фториды щелочных и щелочноземельных металлов-флюс). Известный способ извлечения маг" . ния и сплавов из тигельных остатков предусматривает плавление богатых остатков с защитным Флюсом и перемешивание массы для агломерации металлов разбавление металла защитным флюсом и разливка расплавленной массы через сито при температуре ниже солидуса данного сплава; механическую диэинтеграцию с сортировкой пустой породы; мокрую деэин теграцию путем смыва флюса и высвобождения металла1,Однако этот способ имеет ряднедостатков, основными из которых яв;ляются низкая степень извлечения металла и высокая трудоемкость процесса.Известен более производительный иэффективный способ регенерации металлов центрифугироввнием отходов 12После разливки металла полужидкиеостатки из ковша сливаются в центрифугу при т. б 00 С. Центрифугирование ведут до эатвердеванияЬстатка металла сфлюсом при факторе разделениящИР = 200, при этом Г =те Ф л )где ив угловая скорость, рад/с;К - радиус вращения;и - притяжение,3 10023Затем вращение прекращают и удаляют затвердевшую массу, состоящуюиэ наружного слоя (шлака) и внутреннего слоя (металла).Недостатки этого способа заключаются в том, что обеспечиваетсяизвлечение только металлической фазы; низкое качество извлеченного металла вследствие загрязнения вреднымипримесями, окислами, при центрифуги Оровании отходов производства сплавов с температурой плавления, равной и выше ЬООС.Наиболее близким к изобретениюявляется способ извлечения металлов 15из магниевого шлама литейного передела центрифугированием3).Сущность способа заключается вследующем.С поверхности шлама удаляют не" 20связанный металл, шлам тщательноперемешивают, перегревают до 750800 С и заливают во вращающуюсяцентриФугу. Центрифугирование ведутпри скорости вращения 1000-1200 об/мин 25(Г 400) в течение 10-15 мин доэатвердевания эугруженной массы.Продуктьг центрифугирования представляют собой два кольца: наружное - солевое, внутреннее - металли- З 0ческое.Наряду с определенными достоинствами - высокой степенью извлеченияметалла, этот способ имеет ряд недостатков, а именно: сложность подготовки шламов перед центрифугированием (ручная операция удаления споверхности несвязанного металла,тщательное перемешивание).Высокая температура нагрева шлама 750-800 С перед центрифугирова.нием наряду с лишними энергозатратами приводит при перемешивании шлама к диспергированию металла и егоокислению, что усложняет процесс последующего его объединения и рафинирования,Значительное загрязнение извлечен-, ного металла вредными примесями (Ре, Т 1, МдО и другими) обуслов-лено высокой скоростью охлаждения.Температурный интервал кристаллизации например, сплава МА 8 Ц (аналог МЛ 5) 600-430 оС. Перегрев по прототипу составляет 150-2000 С, время цент- М рифугирования до затвердевания1015 мин, следовательно средняя скорость охлаждения равна 10"20 С/мин,84 4 Для МГ: температура плавлениямагния 650 С, перегрев 100-150 С, скорость охлаждения 7-15 С/мин.По изложенным выше причинам отделение металла от шлаковой части(флюс, обогащенный МдО и другими вред.йыми примесями) успевает произойти,арафинирования объединившегося металла не происходит вследствие высокой удельной скорости охлаждения садки и затвердевания металла,и, следовательно, фиксации в нем исходныхвредных примесей; невозможность использования флюса вследствие резкого насыщения его окисью магнияи вредными примесями (увеличениев 10-15 раз по сравнению с исходным. содержанием),Целью изобретения является повышение качества извлеченного металла (снижение в нем содержания вредных примесей); извлечение флюса иего рафинирование от примесей, т.е,повышение степени извлечения ценныхкомпонентов; упрощение процесса под готовки шламов (отходов) перед центрифугированием,Цель достигается тем, что способ,включающий загрузку в центрифугу шлама, образовавшегося после приготовления и разливки плавки, центрифугирование его и выборку разделенных фаэ;металлической (магний и его сплавы),флюса (хлоридно-Фторидная смесь) иотходов МдО, вредные примеси с флюсовыми включениями и магнием), предусматривает центрифугирование в изотермических условиях при температуре, на 20-70 С превышающей температуру плавления металла и солевой фазы,и значении Фактора разделения, рав-,ном 400-700.С целью повышения качества металла центрифугирование ведут притемпературе, на 20-50 С превышающейтемпературу плавления металла, в течение 10-20 мин.С целью возможности рафинированияи использования солевой фазы центрифугирование ведут при температуре,на 30-70 С превышающей температуруоплавления применяемого при плавкефлюса, в течение 5-10 мин. Приведенные параметры, операции, их последовательность в предлагаемом способе обусловлены тем, что величина перегрева (20-50 С) выше температуры плавления металла найде38 ч 6цеской выдержки при значении фактора разделения больше верхнего предела приводит к разделению компонентов внутри извлеченного металла,т.е. легирующие компоненты с плотностью большей, чем у магния (Мп,Еп,А 1,йд,Ег) переходят в шламовуючасть, т.е. в отходы. Извлечениеих потребует дополнительных затрат, Следовательно, резко снижаетсястепень извлечения легирующих компонентов.Техническое решение осуществляютследующим оЬразом, Шлам образующийся после приготовления магнияили сплавов на его основе, заливают в оЬогреваемый ротор центрифуги, доводят температуру дотребуемой, подвергают центрифугированию, поддерживая заданный интерЬвал температуры изотермической выдержки для рафинирования извлеченного металла от вредных примесей, Вдальнейшем снижают температуру, доводят до требуемой и ведут центрифугирование, поддерживая заданнуютемпературу иэотермической выдержкидля извлечения и очистки флюса. После этого производят извлечение объединившегося металла и флюса. Затеиизвлекают образовавшийся остаток(отходы), обогащенный МдОметаллицескими примесями.Примеры осуществления способа.Опыты проводят на лабораторной центрифуге с вертикальной осью вращения. Регулированием скоростивращения изменяют фактор разделенияот 300 до 700, Ротор . центрифуги помещают в межпечевое простран-,твотрехсекционной печи. В него вставляют реторты со шламом. Масса загружаемого в одну реторту шлама - 100 г,Регулирование и поддержание заданного темпертаурного режима проводятс помощью прибора ЭПРв комплекте с ХА-термопарой. После проведения опыта отключают оЬогрев печиподнимают верхнюю секцию печи иохлаждают вращающийся ротор сжатымвоздухом, Извлекают содержимое реторты, отделяют и взвешивают металл и флюс, отбирают пробы для определения химического состава. 45 5 1002на экспериментальным путем. Было вы.яснено, цто для каждого вида шлама(по составу извлекаемого металла)существует своя конкретная оптимальная температура процесса центрифугирования. Температура определяется физико-химическими свойствами передельных магниевых сплавов и магнияи при ней достигается лучшая рафинировка металла от вредных примесей 1 Опри сохранении высокой степени извлечения металла.Понижение температуры перегреваспособствует резкому повышению вязкости, а следовательно, и ухудшению рафинирования металла (аналогично прототипу). Повышение температуры выше верхнего предела увеличивает потери металла за счет окис-.ления, что снижает эффективность 20процесса, как с точки зрения повышения энергозатрат, так и снижениявыхода металла, а также эксплуатационной стойкости оЬорудования,Величина перегрева (30-70 С) при 25изотермической выдержке выше температуры плавления флюса, в частности нижний предел, и ниже его также обусловлен повышением вязкостифлюса и загрязнением его окисью 30магния и другими примесями и значительным снижением степени извлечения. Перегрев при изотермической выдержке выше верхнего предела оказывается неэффективен иэ-эа изложенных выше прицин.Величина фактора разделения(ч 00-700) и найденная продолжительность иэотермицеской выдержки прицентрифугировании шламов обусловле 40ны достижением цели предлагаемогоспособа.Уменьшение значения фактора разделения и продолжительности изотермической выдержки меньше нижнегопредела приводит к резкому уменьшению степени извлечения металла ифлюса, которые характеризуются достаточно высоким содержанием вредных примесей,Увеличение значения фактора разделения и продолжительности боль-ше верхнего предела нецелесообразно, так как затраты по конструктивному и технологическому усложнениюпроцесса экономически не оправдываются из-за незначительного увеличения степени извлечения флюса.Кроме этого, проведение изотермиСопоставление эффективности известного спосоЬа (прототипа) и предлагаемого способа приведено в примерах.П р и м е р 1 (по известному способу-прототипу) Шлам после приготовления сплава МА 8 Ц (см. табл,1) перегревают до 750 С, удаляют с его поверхности не связанный металл, и адам тщательно перемешивают. Затем шлам заливают-во вращающуюся центрифугу. Продолжительность центрифугирования до затвердевания 10 мин. Продукты центрифугирования предстваляют два кольца: наружное - шламовое, внутреннее - металлическое, Остальные параметры процесса и полученные результаты приведены в табл. 2,3 и 4,П р и м е р 2 (по предлагаемому способу).Включают нижние две секции печи и устанавливают температуру 610 фС перегрев выше температуры плавления 1 О сплава ИА 8 Ц составляет 10"С. Шлам после приготовления сплава ИА 8 Ц с температурой 710 С заливают в реторту ротора лабораторной центрифуги. Опускают верхнюю секцию печи, ф прогретую до 610 ОС. Скрепляют верхнюю и нижнюю секции печи болтами. Устанавливают скорость вращения рото. ра 1650 об/мин, что соответствует значению фактора разделения, рав- ЗО ному 300.При достижении температуры шлама 610 С проводят изотермическую выдержку в течение 7 мин, Затем устанавливают температуру 575 С, перегревзо. выше температуры плавления применяемого флюса - 25 С, При достиженииотемпературы 575 С г 1 роводят изотер" мическую выдержку в течение 3 мин. Затем отключают обогрев, поднимают 4 верхнюю секцию и подают на ротор холодный сжатый воздух. После охлаждения вынимают реторты, извлекают полученный материал. Исходный шлам в результате обработки по приведенному 4 режиму представляет собой расслоившуюся на три зоны массу: зона извле 3ченного металла, зона флюса и зона шлама (отходы), обогащенного по сравнению с исходным И 90 и другими приме". сями, Взвешивают каждую иэ зон, Вес металла 11,9 г. Вес флюса 49,9 г.После взвешивания отбирают пробу на определение химического состава. Состав металлической и хлоридно-фторидной фаз приведен в ъабл, 3 и 4,Степень извлечения () определя ют по формуле- 1- 100Р01МОгде Р, - вес извлеченного компонента(фазы),г;Р,- вес компонента (фазы) в исходном шламе г.Степень извлечения металла равна95,94 (см, табл. 2),Степень извлечения флюса 44,2 Г (см,табл, 4),П ри ме ры 3-6 (по предлагаемомуспособу) .Режим, параметры осуществленияпроцесса и полученные результатыприведены в табл, 1-4.Таким образом, результаты проведенных опытов и испытаний свидетельствуют о том, что предложенныйспособ усовершенствует и развиваетранее известный способ извлеченияметаллов из магниевого шлама литейного передела центрифугированием(прототип) и по сравнению с нимобеспечивает упрощение подготовкишламов перед центрифугированием;снижение в 7- 11 раз содержаниявредных примесей в извлеченном металле; извлечение на 68-75 и рафинирование от МоО и других вредных примесей флюса,Технико-экономический расчет показывает, что использование предлагаемого способа обеспечит получениеэкономического эффекта в условияходного из магниевых заводов толькоза счет возвращения вторичного сплава, извлеченного из шпамов,образующихся после приготовления передельного сплава МАОЦ (из расчета производства его в обьеме 1000 т) в размере 16,2 тыс. руб. в год,.1111111 ОО сЧ1 сЧ К)1 е а1 О о1111111111111111113 сЧ Ф1 СЧ -Ф1 а Во о131111111 .сЧ ФЮ М%1 а Ф1 о11111 1 ф1 Э1 Т ЭйФ ЮЮ.1 Хо ьъЭ ОТ Хт о эаэ ос т й1 Ос; 3Я СЕ 1- Ф1 1 1 3 3 1 1 1Э л Фо ЕОО1, х Э ЕХХ Зэ аз л6 1 о а а сч м со О О О о ф ц ЭЭ,ь Х 1- 1- Х Е Л о а о1- Е д о Х Т 1 Щ 1 ФФ1 Фс О х а э. 00 вью чЪ лл ел а о О ЪО ЗьЪ3 ъ ЕЪ ле о о о 20 СЧ л л 3 л СО)Хлы оО эо юю л лф з1 эас коэх1- ахХ Фщ юе а з а 1- е ю а Ф 3 Э 1 О Ю 1 1-Я 1о 1 ю ОФ 1 Э 9ю Х1- й ЮЮа 65э зс э оюХа60ю-дЙ СЮ Ю СО а л1002384 17Формула изобретения Составитель В. БадовскийТехред Т.Маточка Корректор Г, Огар Редактор О. Юркова Заказ 1732/11 Тираж 625ВНИИПИ Государственного комитета СССРпа делам изобретений и. открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5 Подписное филиал ППП Ч 1 атент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1.Способ переработки магнийсодержащих ш. амов, включающий их центрифуги. рование и выборку разделенных металлической и солевой фаз, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества извлекаемого металла и возможности рафинирования и использования солевой фазы, центрифуги рование ведут в изотермических услови. ях при температуре, на 20-70 С превышающей температуру плавления металлаи солевой фазы и значении фактора разделения, равном 400-700. м2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества металла, центрифугирование ведут при температуре,. на 20-50 фС превышающей температуру плав ления металла, в течение 10-20 мин,183. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью возможности рафинирования и использования солевой фазы, центрифугирование ведут при температуре, на 30-70 С превышающей температуру плавления при- меняемого при плавке флюса, в течение 5-10 мин. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Змли Е. ф. Основы технологиипроизводства и обработки магниевыхсплавов. М., "Металлургия", 1972,с. 125-127.2. РХ "Металлургия", 111 1961,реф. 11 1 Г 255.3. Вяткин И.П, и др. Извлечениеметаллов из магниевого шлама литейного передела центрифугированием;