СПОСОБ ОЧИСТКИ КОВШЕЙ Российский патент 1997 года по МПК C25C3/06 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к оборудованию для переработки алюминия и его сплавов, и может быть использовано для очистки разливочных, транспортных и вакуумных ковшей.

Известен способ механической очистки разливочных ковшей для алюминия, включающий установку ковша на вращающийся стол дном вверх и очистку стенок и дна ковша фрезой. В зависимости от состояния ковша время очистки составляет 40-60 минут.

Недостатком данного способа является большая продолжительность процесса очистки ковша, значительные трудозатраты на очистку и высокая степень запыленности в рабочей зоне. Кроме того, перед очисткой ковша требуется охлаждение последнего.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ очистки ковшей для выливки и транспортировки алюминия, включающий заливку в ковш алюминия при 800-900^oC и введение в расплав хлористых и/или фтористых солей металлов более электроположительных, чем алюминий, в количестве 0,5-1,5 кг на 1 т алюминия.

Недостатком известного способа являются недостаточно высокая степень очистки ковша, значительная продолжительность процесса очистки и неудовлетворительное состояние окружающей среды из-за выделения газов в атмосферу в результате испарения и разложения солей, вводимых в расплав для очистки ковшей от гарниссажей.

Технический результат повышение степени очистки, снижение трудозатрат на очистку ковша и уменьшение загрязнения окружающей среды.

Согласно изобретению в способе очистки ковшей для выливки и транспортировки алюминия, включающем заливку в ковш алюминия, введение в расплав агента-очистителя, перемешивание и удаление с поверхности расплава шлака, в качестве агента-очистителя используют жидкий кремний с температурой 1450-1700^oC, который вводят в расплав в количестве 20-40% от веса алюминия в ковше.

Введение в расплав жидкого кремния с температурой 1450-1700^oC в количестве 20-40% от веса алюминия в ковше обеспечивает повышение степени очистки, снижение трудозатрат на очистку ковша и уменьшение загрязнения окружающей среды.

Использование в качестве агента-очистителя жидкого кремния с температурой 1450-1700^oC, вводимого в расплав в количестве 20-40% от веса алюминия, позволяет повысить степень очистки ковша от гарниссажей за счет повышения температуры расплава до 980-1100^oC, при которой расплавляется криолитглиноземный электролит (с температурой плавления 900-950^oC), являющийся компонентом гарниссажа (попадает в вакуум-ковш при заборе алюминия из электролизера и далее из вакуум-ковша в разливочный ковш). При этом алюминий выплавляется и переходит в расплав, а разложившийся электролит в виде шлака всплывает на поверхность расплава. Процесс распада гарниссажа протекает с большей скоростью при достижении температуры расплава 980-1100^oC, в отличие от известного способа, по которому отделение гарниссажа происходит с меньшей скоростью. Уменьшение продолжительности процесса очистки способствует снижению трудозатрат на очистку ковша, а отказ от использования хлористых и/или фтористых солей в качестве агента-очистителя позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды.

Выбранные условия лимитируются следующими факторами.

Повышение температуры жидкого алюминия кремния выше 1700^oC затруднено по причине технологии получения кремния, а снижение ниже 1450^o не представляется возможным из-за сближения температуры процесса с температурой плавления кремния.

Уменьшение количества вводимого жидкого кремния менее 20% от веса алюминия в ковше ведет к снижению степени очистки ковша, т.к. не обеспечивается расплавление электролита гарниссажа, а увеличение более 40% - нецелесообразно из-за перегрева расплава и увеличения за счет этого потерь алюминия без дополнительного эффекта по очистке ковша.

В результате поиска по патентной и научно-технической литературе не были обнаружены технические решения с признаками, отличающими предлагаемый объект изобретения от прототипа, а именно: позволяющими осуществить очистку ковшей без загрязнения окружающей среды с достижением повышенных технико-экономических показателей и с совмещением получения алюминиево-кремниевых сплавов с использованием жидкого кремния.

Реализация способа осуществляется при очистке разливочного ковша от гарниссажей (емкость ковша 5 тн металла, вес чистого ковша 3500 кг).

Пример 1.

В ковш, предназначенный к очистке, заливают расплавленный алюминий при 850^oC в количестве 3600 кг. В расплав заливают жидкий кремний при температуре 1450^oC из рудновосстановительной печи в количестве 720 кг или 20% от веса алюминия в ковше. В процессе введения жидкого кремния производят перемешивание расплава продувкой азотом. После 5-10 минут отстоя снимают шлак и полученный сплав алюминия с кремнием заливают в миксер по приготовлению силуминов. Ковш взвешивают до и после его очистки.

В примерах 2 и 3 очистку ковшей ведут аналогично примеру 1 при следующих параметрах.

Пример 2.

1. Температура жидкого кремния 1580^oC.

2. Количество вводимого жидкого кремния 1150 кг или 32% от веса алюминия в ковше.

Пример 3.

1. Температура жидкого кремния 1700^oC.

2. Количество вводимого жидкого кремния 1440 кг или 40% веса алюминия в ковше.

В примерах 4-5 очистку ковшей ведут аналогично примерам 1-3 за пределами заявленных интервалов.

Осуществляют очистку ковшей по известному способу.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что использование предлагаемого способа очистки ковшей (по примерам 1-3) обеспечивает повышение степени очистки ковшей в среднем на 5 абс. при сокращении продолжительности очистки в 1,4 раза, что способствует снижению трудозатрат на очистку ковша. Отсутствие газовыделений от разложения солей позволяет улучшить состояние окружающей среды.

Использование: оборудование для переработки алюминия и его сплавов, конкретно, очистка разливочных и вакуумных ковшей. Технический результат - повышение степени очистки, снижение трудозатрат на очистку ковша и улучшение состояния окружающей среды. Сущность: в качестве агента-очистителя используют жидкий кремний с температурой 1450-1700^oC, который вводят в расплав в количестве 20-40% от веса алюминия в ковше. При этом обеспечивается повышение степени очистки на 5 абс.%, сокращение длительности очистки в 1,4 раза, что способствует снижению трудозатрат на очистку ковша. Отсутствие газовыделений от разложения солей ведет к улучшению состояния окружающей среды. 1 табл.

Способ очистки ковшей для выливки и транспортировки алюминия, включающий заливку в ковш алюминия, введение в расплав агента-очистителя, перемешивание и удаление с поверхности расплава шлака, отличающийся тем, что в качестве агента-очистителя используют жидкий кремний с температурой 1450 1700^oС в количестве 20 40% от массы алюминия в ковше.