способ переработки алюминиевого шлака

Формула изобретения

Способ переработки алюминиевого шлака, включающий нагрев шихты, содержащей шлак и флюс, до температуры, превышающей температуру плавления алюминия или его сплава, выдержку, слив металла и удаление образовавшегося вторичного шлака, отличающийся тем, что перед плавкой из шлака удаляют пыль, флюс добавляют в количестве, необходимом для образования сыпучего шлака, а вторичный шлак после удаления подвергают вибрации при нагружении его свободным грузом, создающим удельное давление 0,5-2 кг/см².

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к переработке отходов цветных металлов, а именно алюминиевых шлаков.

Алюминиевые шлаки представляют собой отходы литейного производства, содержащие от 20 до 80% металла и являются фактически съемами от безфлюсовой плавки алюминиевых сплавов на машиностроительных заводах, состоящих из смеси металла и оксидов. К шлакам относятся также настыли с разливочных ковшей и пена, образующаяся при переливании алюминия.

Известен способ извлечения металлов из шлаков, включающий обработку предварительно нагретого до 700-800^oС шлака давлением путем нагружения усилием (патент РФ 2159295).

Известен способ извлечения алюминия из горячего шлака, включающий обработку шлака давлением с одновременным приложением вибрации (патент US 5882580).

Недостатки указанных способов состоят в том, что при их осуществлении требуется специальное дорогостоящее оборудование, а для полного извлечения металла необходима последующая механическая переработка образовавшихся брикетов для получения концентрата и последующая переплавка концентрата.

Наиболее близким к изобретению является способ переработки алюминиевых шлаков (Ларионов Г. В. Вторичный алюминий. - М. : Металлургия, 1967, с. 151-153), согласно которому шихту, содержащую шлак и флюс, нагревают до температуры, превышающей температуру плавления алюминия или его сплава, выдерживают при данной температуре, удаляют образовавшийся вторичный шлак и сливают металл.

Задача изобретения - увеличить выход металлического алюминия при металлургической переработке шлаков.

Технический результат - достижение более высокой степени обеднения шлаков при металлургической переработке.

Технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем нагрев шихты, содержащей шлак и флюс, до температуры, превышающей температуру плавления алюминия или его сплава, выдержку, слив металла и удаление образовавшегося вторичного шлака, перед плавкой из шлака удаляют пыль, флюс добавляют в количестве, необходимом для образования сыпучего вторичного шлака, а вторичный шлак после его выгрузки из печи подвергают вибрации с одновременным нагружением его свободным грузом, создающим удельное давление 0,5-2 кг/см².

Пыль, всегда содержащаяся в шлаке, заполняет промежутки между частицами шлака, препятствуя миграции мелких капель расплавленного металла друг к другу и мешая их укрупнению. Удаление пыли устраняет помеху для объединения капель.

Требование образования сыпучего вторичного шлака имеет ту же цель - обеспечить наличие каналов для миграции расплавленных капель металла. При большом количестве флюса избыточный флюс заполняет промежутки между частицами, препятствуя объединению капель.

Ограничения по удельному давлению, развиваемому свободным грузом, обусловлены тем, что при удельном давлении меньше 0,5 кг/см² присутствие груза практически не проявляется, а при удельном давлении выше 2 кг/см² достигнутый эффект больше не растет.

Применение вибрации механически разрушает оксидные оболочки капель расплавленного металла, мешающие слиянию, и заставляет капли мигрировать по объему вторичного шлака друг к другу, а крупные капли мигрировать к ванне расплавленного металла.

Пример 1.

Проводилась лабораторная плавка шлака фракций -20 мм и -20+2 мм от переплава алюминиевого лома. Плавки проводились в лабораторной печи СНОЛ при температуре 850^oС. Навески шлака составляли 500 г. Для улучшения слияния расплавленных капель алюминия к шлаку добавляли флюс состава NaCl - 47,5%; КСl - 47,5%; Nа₃АlF₆ - 5% в количестве 50 г. Время выдержки шлака в печи составляло 55 минут. Часть шлака после печи дополнительно подвергалась вибрации в течение 5 минут. Для этого тигель с расплавленным шлаком закреплялся на вибростоле. Частота колебаний вибратора составляла 60 Гц. Амплитуда колебаний подбиралась такой, чтобы вибрации были подвержены центральные области шлака, наиболее удаленные от стенок тигля. После окончания плавки из тигля сливался расплавленный метал. Определялся вес полученного слитка и, отдельно, вес оставшихся в шлаке корольков. Полученные результаты, усредненные по трем плавкам каждый, приведены в таблице.

Из таблицы видно, что для фракции -20 мм (без отсева пыли) применение вибрации не дает какого-либо эффекта. Слиянию оставшихся в шлаке корольков мешает пыль, перекрывающая возможные каналы миграции капель. После отсева пыли (фракция -20+2 мм) выход метала стал выше, а применение вибрации еще увеличило выход металла в слиток на 14% и почти вдвое уменьшило остаточное содержание металла в шлаке.

Пример 2.

Шлак фракции -20+2 мм, взятый из той же партии, что и навески для лабораторных плавок из предыдущего примера, плавили с флюсом в пламенной отражательной печи емкостью 1000 кг. Вибрационную обработку проводили после слива металла и выгрузки горячего вторичного шлака в чугунную шлаковницу. Шлаковницу крепили на вибростоле, накрывали шлак чугунной крышкой весом 100 кг так, чтобы крышка давила на шлак, уплотняя его. Вибрационная обработка проводилась с частотой 60 Гц до прекращения усадки шлака под давлением крышки (около 5 минут). После остывания шлаковницы брикет уплотненного шлака извлекался из шлаковницы и от него отделялся алюминиевый корж, образовавшийся у дна шлаковницы. Корж давал до 25 кг дополнительного металла.