способ переработки шлаков производства алюминия и его сплавов

Формула изобретения

Способ переработки шлака производства алюминия и его сплавов, включающий загрузку шлака в расплав алюминия, нагрев и введение присадки, содержащей диоксид кремния, отличающийся тем, что в качестве присадки используют шлак производства синтетического силумина в количестве 30 40% от массы расплава.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при получении вторичных алюминиевых сплавов.

Известные способы переработки алюминиевых шлаков и отходов предусматривают их термическую обработку в среде расплавленных солей. Так силуминовые шлаки предлагается обрабатывать в слое расплавленного криолита с криолитовым отношением 1,5-2,5 при 900-950^оС (авт.свид. СССР N 885310, кл. С 22 В 7/00, 1981).

Наиболее близким к заявляемому является способ переработки металлизированных шлаков, содержащих карбиды и оксиды кремния и алюминия. Способ включает плавление шлака в присутствии кварцита в ванне расплавленного алюминия [1]

Недостатком способа является низкая скорость процесса.

Целью изобретения является интенсификация процесса.

Цель достигается тем, что в известном способе переработки шлака производства алюминия и его сплавов, включающем загрузку шлака в расплав алюминия, нагрев и введение присадки, содержащей диоксид кремния, в качестве присадки используют шлак производства синтетического силумина, взятого в количестве 30-40% от массы расплава.

Сущность способа состоит в следующем.

В известном способе при введении в состав шихты диоксида кремния протекает реакция:

3SiO₂+4Al _ 3Si + 2Al₂O₃ (1) с тепловым эффектом, равным 162 ккал/моль, что приводит к перегреву расплава и улучшению условий разделения оксидов и металла.

В предлагаемом способе интенсификация процесса переплава шлака достигается за счет интенсификации реакции (1) за счет увеличения поверхности контакта диоксида кремния и алюминия, а также введения в расплав водорода и оксидов алюминия, которые облегчают процесс коагуляции оксидных частиц в объеме расплава.

Оптимальное количество шлака производства синтетического силумина, вводимого в расплав, составляет 30-40% от массы расплава. Введение присадки в количестве менее 30% не обеспечивает достигнутой скорости процесса, а увеличение количества присадки более 40% не приводит к дальнейшему увеличению скорости процесса.

Известно применение кремнезема и наводороживания расплава для интенсификации процесса переработки шлака. Однако в предлагаемом способе используют иной материал-присадку, содержащую диоксид кремния и водород, в виде шлака производства синтетического силумина.

Способ осуществляют следующим образом.

В разогретый до 800-850^оС алюминий вводят шлак производства алюминия и его сплавов в количестве 20-40% от массы алюминия. После растворения шлака в алюминиевой ванне в расплав вводят шлак производства cинтетического силумина в количестве 30-40% от массы расплава и выдерживают 10-20 мин. Затем расплав перемешивают, снимают вторичный шлак и сливают металл.

Способ опробован в лабораторных условиях.

П р и м е р 1. Перерабатывали шлак силуминового производства, имеющего состав, мас. алюминий 50, кремний 10, оксид алюминия 30, по предлагаемому способу в электрической печи сопротивления в алундовом тигле по следующей методике. Навеску алюминия (1000 г) нагрели до 830^оС и ввели 400 г шлака силуминового производства. После достижения заданной (830^оС) ввели 420 г (30% от массы расплава) шлака производства синтетического силумина, имеющего состав, мас. алюминий 40, диоксид кремния 45, оксид алюминия 5, выдержали расплав в течение 15 мин. Затем расплав перемешали, сняли шлак и слили металл. Скорость процесса V определяли по уравнению: V M/, где М масса перерабатываемого силуминового шлака; время.

Результаты опыта приведены в таблице (опыт N 1).

П р и м е р 2. Перерабатывали шлак в условиях примера 1, при этом ввели присадку в количестве 40% от массы расплава (опыт N 2).

П р и м е р 3. Перерабатывали шлак в условиях примера 1 при 850^оС, а количество вводимой присадки составляло 45% (выше заявляемого предела, опыт N 3) и 25% (ниже заявляемого предела, опыт N 4).

П р и м е р 4. Перерабатывали шлак производства силуминов по прототипу при 880^оС, шлак вводили в количестве 40% от массы расплава. Кварцит вводили в количестве 8% от массы расплава (опыт N 5).

Как видно из представленных данных, использование предлагаемого способа позволяет увеличить скорость переплава шлака в 5-5,5 раза (опыт 1 и 2), при этом отклонение от заявляемых пределов приводит или к снижению достигнутого уровня (опыт 4) или не приводит к дальнейшему ускорению процесса (опыт 3).

Применение предлагаемого способа в промышленности позволит снизить затраты на переработку шлаков производства алюминия и его сплавов на 20-30%