СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ ШЛАКОВ Российский патент 1996 года по МПК C22B7/04 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для извлечения металлов из шлаков производства алюминиевых сплавов, например силуминов.

Известен способ переработки металлургических шлаков, включающий их нагрев выше температуры плавления извлекаемого металла и последующее разделение оксидной и металлической составляющих, осуществляемое воздействием газа и фильтрацией (Авт. свид. N 753919, кл. C 22 B 7/00,1980 г.).

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки металлизированных шлаков, содержащих алюминий, оксиды и карбиды кремния и алюминия, включающий их плавление в присутствии кварцита в ванне расплавленного алюминия (Авт.свид. N 931776, кл. C 22 B 21/02, кл. 1982 г.).

Недостатком способа является низкая скорость процесса.

Задача изобретения состоит в интенсификации процесса.

Для этого в известном способе переработки алюминиевых шлаков, включающем загрузку шлака в расплав алюминия, нагрев и введение присадки, содержащей оксиды металлов, согласно изобретению в качестве присадки используют вещество, содержащее оксид кальция, вводимое в количестве 0,5 3,0 мас. расплава.

Сущность способа состоит в следующем. Как и в прототипе при переработке шлака в ванне расплавленного алюминия достигается разделение оксидной и металлической составляющей за счет перегрева металла (выше 870^oC). В результате этого γ-Al₂O₃ переходит в неактивную по отношению к водороду форму a-Al₂O₃, что облегчает коагуляцию оксидных частиц. Роль оксида (кварцита) состоит в том, что при взаимодействии кремнезема с металлом и углеродом образуется кремний (легирующий элемент), а выделяющееся при этом тепло обеспечивает перегрев металла.

В предлагаемом способе оксид кальция используется для другой цели, а именно для облегчения процесса коагуляции оксидов алюминия путем образования алюминатов по реакциям:
CaO+Al₂O₃_→ CaAl₂O₄
3CaO+Al₂O₃_→ Ca₃Al₂O₆
Кроме этого вещества, содержащие оксид кальция, как известно, хорошо адсорбируют воду, поэтому она является источником водорода, присутствие которого в расплаве также способствует коагуляции частиц оксидов.

Оптимальное количество присадки, вводимой в расплав, составляет 0,5.3 мас. расплава. Введение присадки в количестве менее 0,5% приводит к снижению скорости процесса вследствие затруднения коагуляции оксидных частиц при малом количестве оксида кальция. Увеличение количества присадки более 3% не приводит к дальнейшему росту скорости процесса, а сопровождается увеличением энергетических затрат из-за возрастания количества холодной присадки.

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

Способ осуществляется следующим образом. В разогретой до 870 - 900^oC алюминий вводят алюминиевый шлак. После растворения шлака и достижения заданной температуры в расплав вводят присадку, содержащую оксиды кальция (известь, гидрооксид кальция, известняк), в количестве 0,5 5 мас. расплава. Затем расплав выдерживают в течение 5 20 мин, перемешивают, снимают вторичный шлак и сливают металл.

Способ опробован в лабораторных условиях.

Пример 1. Перерабатывали алюминиевый шлак состава, мас. 50 алюминий, 10 кремний, 30 оксид алюминия, по предлагаемому способу в электрической печи сопротивления в алундовом тигле. Алюминий А7 (1 кг) нагрели до 870^oC и ввели 400 г шлака. После достижения заданной температуры (870^o) ввели 7 г извести и выдержали расплав в течение 20 мин. Затем расплав перемешали, сняли вторичный шлак и слили металл. Полученный металл взвешивали. Результаты опыта приведены в таблице (опыт N 1).

Пример 2. Перерабатывали алюминиевый шлак по методике примера 1, при этом в качестве присадки использовали гидрооксид кальция в количестве 42 г (3% от массы расплава), а процесс осуществляли при 880^oC в течение 15 мин (опыт N 2).

Пример 3. Перерабатывали алюминиевый шлак по методике примера 2, при 900^oC, в течение 10 мин, а в качестве присадки использовали известняк в количестве 28 г (2%) (опыт N 3).

Пример 4. Перерабатывали алюминиевый шлак по методике примера 2, а количество присадки составляло 5,1 г (0,3 мас. расплава, ниже заявляемого предела, опыт N 4) и 56 г (4 мас. расплава, выше заявляемого предела, опыт N 5).

Пример 5. Перерабатывали алюминиевый шлак по прототипу при 900^oC. Шлак вводили в количестве 400 г, а присадку в виде кварцита вводили в количестве 8 мас. расплава (опыт N 6).

Из таблицы видно, что введение в качестве присадки вещества, содержащего оксид кальция, позволяет ускорить процесс в 2 5 раз, а отклонение от заявляемых пределов приводит к снижению скорости процесса (опыт N 4) или не сопровождается дальнейшим увеличением скорости.

Применение предлагаемого способа переработки алюминиевых шлаков в промышленности позволит снизить затраты на 10 20% и кроме этого, вовлечь в производство мелкую фракцию аглоизвесткового производства в черной металлургии, являющиеся в настоящее время отходами. ТТТ1

Использование: способ переработки алюминиевых шлаков. Задача изобретения: интенсификация процесса. Сущность изобретения: в расплав алюминия загружают шлак и 0,5 - 30 мас.% оксида кальция, происходит выделение оксидной составляющей с использованием явления "саморафинирования" расплава. Положительный эффект: снижаются на 10 ... 20% затраты на переработку алюминиевых шлаков. 1 табл.

Способ переработки алюминиевых шлаков, включающий загрузку шлака в расплав алюминия, нагрев и введение присадки, отличающийся тем, что в качестве присадки используют оксид кальция или известь в количестве 0,5-3,0 от массы расплава.