СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 1994 года по МПК C22B7/04 C22B21/00 

Изобретение относится к литейному производству цветных сплавов, в частности к способам переработки (восстановления) алюминиевых отходов, преимущественно алюминиевых шлаков.

Известны способы переработки отходов алюминиевого производства, в частности шлака, для получения из них исходных алюминиевых сплавов: авт.св. N 1439139, кл. С 22 В 1/26. N 1423617, кл. С 22 В 7/00, N 1406195, кл. С 22 В 7/04, N 1507831, кл. С 22 В 7/04; N 1067069, кл. С 22 В 7/04. Эти способы кроме загрузки плавильного агрегата, расплавления загруженной массы и слива чистого расплава включают ряд дополнительных операций, например обжиг, измельчение шлака, добавление флюса и т.п.

Наиболее близким техническим решением является способ по авт.св. N 1067069, включающий загрузку и расплавление шлака, введение флюса и слив алюминиевого расплава.

Недостатком этого способа является то, что он требует значительных затрат на расплавление загруженной массы.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи быстрого, простого и дешевого получения алюминиевого сплава из алюминиевых отходов, в том числе из трудноперерабатываемых шлаков.

Указанная задача решается путем создания в перерабатываемой массе отходов условий для возникновения экзотермической реакации. Это достигается тем, что в загруженной в плавильный агрегат массе отходов создают перегрев до температуры 700. .780^оС и вводят флюс в количестве 0,1...1,0% от массы отходов с периодическим добавлением отходов и флюса.

Способ осуществляется следующим образом. В плавильный агрегат (например, тигель) загружают алюминиевые отходы (например, шлак или стружку) и создают разогрев загруженной массы до температуры 700..780^оС (в зависимости от качества исходного материала: чистоты и плотности отходов, вида исходного сплава и т.п.). После плавления загруженной массы в зону разогрева (плавления) постепенно вводят флюс общей массой 0,1...1,0%. В качестве флюса используют карбонат щелочного или щелочноземельного металла (например: Na₂CO₃, СаСО₃).

В результате перегрева в сочетании с подачей флюса возникает экзотермическая реакция с выделением большого количества тепла, что создает условия для самораспространения реакции постепенно на весь объем загруженной массы. Под действием высокой температуры (превышающей возможности оптического пирометра) происходит плавление загруженной массы отходов с образованием расплава алюминиевого сплава, который стекает на дно плавильного агрегата, и вторичного (практически без алюминия) шлака, образующего из связанных в окислы примесей железа, кремния и т.п.

По мере плавления и оседания загруженной массы производят добавление отходов с соответствующим добавлением флюса, которые вовлекаются в реакцию. После заполнения всего объема плавильного агрегата и выдержки до окончания реакции зеркало расплава очищают от всплывающих вторичных шлаковых отходов, а чистый расплав сливают в формы (слив возможен и через донное отверстие).

П р и м е р 1. В работающую газовую печь емкостью 250 кг загружали шлаковые отходы алюминиевого сплава АК-7. С помощью газовой горелки создавали перегрев. При достижении в зоне разогрева температуры 750^оС вводили в качестве флюса карбонат щелочного или щелочноземельного металла (М). Начиналась экзотермическая реакция с выделением большого количества тепла (ориентировочно, в зоне воспламенения - более 2000^оС)
МСО₃+ Al₂O₃ <196>>> MO ˙Al₂O₃+ CO₂+ Q .

Шлак постепенно расплавлялся с оседанием алюминиевого расплава. По меpе оседания загруженной массы в печь подавали дополнительные порции шлака и флюса в соотношении 100:0,5. После заполнения печи выжидали до окончания реакции, удаляли всплывающие вторичные шлаковые отходы и сливали чистый расплав в формы. Весь процесс получения 200 кг чистого алюминиевого сплава составлял 2,5 ч. Полученный сплав соответствовал марке исходного. Расход газа на плавку составлял 25 м³/ч.

П р и м е р 2. Для переработки других видов отходов, например стружки, способ осуществляется аналогично описанному в примере 1.

Предлагаемый способ имеет следующие существенные преимущества. Он прост, не требует применения специального оборудования, может быть осуществлен в любом цехе, обеспечивает получение качественного металла, обеспечивает выход годного металла до 85%, не требует существенных энергетических затрат, хорошо вписывается в технологическую цепочку: исходный сплав - отходы - восстановленный сплав - готовое изделие; снижает или ликвидирует транспортные расходы, так как может осуществляться в ходе основного производства отливок, снижает или ликвидирует необходимость складских площадей, не требует высокой квалификации обслуживания, обладает высокой экологической чистотой.

Использование: литейное производство, в частности переработка алюминиевых отходов, например шлаков и стружки. Сущность: использование в качестве флюса карбоната щелочного или щелочно-земельного металла, который вводят при 700 - 780°С в количестве 0,1 - 1,0% от массы и перерабатываемых отходов с последующим периодическим добавлением отходов и флюса.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий загрузку и расплавление отходов, введение флюса и слив алюминиевого расплава, отличающийся тем, что в качестве флюса используют карбонат щелочного или щелочно-земельного металла, введение флюса осуществляют при 700 - 780^oС в количестве 0,1 - 1,0% от массы отходов с последующим периодическим добавлением отходов и флюса.