способ переработки алюминиевого шлака

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВОГО ШЛАКА, включающий расплавление шлака и введение активной присадки, отличающийся тем, что в качестве присадки используют шлаки производства синтетического силумина.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам переработки отходов металлургических производств.

Известные способы переработки алюминиевых шлаков и отходов предусматривают их нагрев в ванне расплавленных солей. Так, силуминовые шлаки предлагается обрабатывать в слое расплавленного криолита с криолитовым отношением 1,5-2,5 при 300-950^оС (а.с. N 885310, кл. C 22 B 7/00, 1981).

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ, согласно которому шлак обрабатывают флюсом, содержащим древесные опилки и хлорид калия в соотношении 1:(1-1,2) в количестве 3-5% от массы шлака.

Недостатки известного способа сложность технологической схемы, включающей подготовку флюса, и выделение токсичных хлорсодержащих газов.

Цель изобретения упрощение процесса и улучшение условий труда.

Это достигается тем, что в способе, включающем расплавление шлака и введение активной присадки, в качестве активной присадки используют шлаки производства синтетического силумина.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Предлагается эффективное разделение оксидной и металлический составляющей с получением сухого вторичного шлака, содержащего 4-7% металлического алюминия. Это достигается локальным перегревом шлака, в результате чего -Al₂O₃ переходит в -Al₂O₃, т.е. в неактивную по отношению к водороду форму, что и обеспечивает образование сыпучего (сухого) шлака.

В прототипе для получения сухого шлака используют древесные опилки, горение которых и обеспечивает локальный перегрев шлака. В предлагаемом способе в качестве такой активной присадки используют шлаки производства синтетического силумина (а.с. N 1264589, кл. C 22 C 1/02, 1983), содержащие кремнезем, который взаимодействует с алюминием по реакции:

3SiO₂ + 4Al 3Si + 2Al₂O₃, (1) протекающей с выделением тепла.

Оптимальная температура процесса 760-780^оС. Снижение температуры ниже 760^оС приводит к уменьшению скорости реакции (1) и соответственно к увеличению времени обработки шлака. Нагрев выше 780^оС не приводит к ускорению процесса, а сопровождается увеличением энергетических затрат.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия".

Способ осуществляется следующим образом.

В разогретый до 760-780^оС алюминиевый шлак вводят шлак производства синтетического силумина и выдерживают реакционную смесь в течение 20-30 мин. Затем сливают металл и удаляют вторичный шлак.

Способ проверен в лабораторных условиях.

П р и м е р 1. Перерабатывали алюминиевый шлак состава, мас. алюминий 50; кремний 10; оксид алюминия 30, по предлагаемому способу. В алундовом тигле в шахтной электрической печи сопротивления расплавили 1 кг алюминиевого шлака и при 760^оС ввели 0,2 кг шлака производства синтетического силумина состава, мас. алюминий 40; кремний 10; оксид кремния 45. После расплавления шихты расплав выдержали 30 мин и слили 0,68 кг сплава.

П р и м е р 2. Перерабатывали алюминиевый шлак в условиях примера 1 при 780^оС. Слили 0,69 кг сплава.

П р и м е р 3. Перерабатывали алюминиевый шлак в условиях примера 1, при этом ввели 0,3 кг шлака производства синтетического силумина. После выдержки в течение 25 мин слили 0,73 кг сплава.

П р и м е р 4. Перерабатывали алюминиевый шлак в условиях примера 1, при этом ввели 0,1 кг шлака производства синтетического силумина, а время выдержки составляло 20 мин. Получили 0,64 кг сплава.

П р и м е р 5. Перерабатывали алюминиевый шлак по прототипу при 780^оС. Алюминиевый шлак в количестве 1,0 кг обрабатывали флюсом, содержащим древесные опилки и хлорид калия в соотношении 1:1 в количестве 50 г. После обработки в течение 30 мин получено 0,58 кг сплава.

Как видно из опытных данных, использование предлагаемого способа позволяет перерабатывать алюминиевые шлаки с металлургическим выходом не ниже известного. При этом упрощается процесс, а исключение из процесса хлорсодержащих реагентов улучшает условия труда и экологическую обстановку в местах хранения или переработки вторичных шлаков. В процесс вовлекаются шлаки производства синтетических силуминов, что расширяет перспективы развития принципиально новой технологии получения алюмокремниевых сплавов.