Способ рафинирования гартцинка от примеси алюминия. Российский патент 2022 года по МПК C22B19/32 C22B9/10 

Известен способ рафинирования цинковых сплавов, описанный в Ж. «Литейное производство». М. Машиностроение, 1985, №6, с. 36 [1] включающий нанесение на поверхность расплава и замешивания хлорида аммония с последующим поджиганием выделяющегося водорода. Недостатками изобретения является большой расход хлорида аммония вследствие его высокой летучести уже при 335°С и дожигание выделяющегося водорода.

Известен также способ рафинирования цинковых сплавов SU 1437408 A1, опубл. 15.11.88, Бюл. №42, [2] выбранный в качестве прототипа. По этому способу в расплав цинка предварительно вмешивается высокотемпературный флюс криолит, а затем вводится хлорид аммония и выделяющий при этом водород поджигается. К недостаткам этого способа относятся применение высокотемпературного флюса - криолита, при этом хлорид аммония плохо вмешивается в не расплавившийся криолит, температура плавления которого 1013°С существенно выше температуры расплавленного цинка - 460°С, а также необходимость сжигания выделяющегося водорода.

Цель изобретения - сокращение расхода хлорида аммония. Поставленная цель достигается тем, что в качестве флюса используют тщательно перемешанную смесь, состоящую из хлоридов калия, натрия, фторалюмината калия и хлорид аммония в следующих весовых соотношениях:

Компонент смеси Массовая доля, % хлорид калия KCl 20-30 хлорид натрия NaCl 12-20 фторалюмината калия KAlF₄ 30 хлорид аммония NH₄Cl 20-30

Выделяющийся водород удаляют с технологическими отходящими газами.

Процесс рафинирования осуществляется следующим образом.

Пример 1.

В печи, снабженной перемешивающим устройством, расплавляют гартцинк, содержащий примесь алюминия в количестве вес % - 0,3, доводят температуру до 460°С, в расплав вводят тщательно перемешанные порошковые смеси в соотношении, вес. %: 18KCl+12NaCl+30KAlF₄+30NH₄Cl, температура плавления флюса составила 460°С. Избыток флюса против расчетного количества, рассчитанного по стехиометрии реакции:

NH₄Cl+Al=AlCl₃+NH₃

составляет 10% стехиометрически необходимого количества для удаления всего алюминия.

Скорость перемешивания расплава для образования жидкостной воронки составляла 8-10 кратный объем в минуту емкости расплава в реакционной камере. Содержание алюминия в рафинированном металле составил 0,001%, степень использования хлорида аммония составила 90,0%.

Время рафинирования 5 кг цинка в тигле 714 см³, при 10 кратном перемешивании объема (7140 см³), расплава механической мешалкой составило - 15 мин, время отстоя расплава после рафинирования при температуре расплава 430°С с целью отделения металла от шлака составило 120 мин. Содержание алюминия в рафинированном металле составило - 0,001 вес. %.

Пример 2.

В условиях примера 1 в расплав вводят тщательно перемешанные порошковые смеси флюсов в соотношении, вес %: 30KCl+20NaCl+30KAlF4+20NH4Cl.

Температура плавления флюса составила 470°С в превосходящем расчетное количество флюса по стехиометрии реакции:

NH4Cl+Al=AlCl3+NH3

на 15 весовых %.

Скорость перемешивания расплава для образования жидкостной воронки составило 8-10 кратный объем емкости расплава в реакционной камере.

Время рафинирования 5 кг цинка в тигле 714 см³ при 10 кратном (7140 см³) перемешивании механической мешалкой составило - 30 мин, время отстоя расплава после рафинирования при температуре расплава 430°С, с целью отделения от шлака от металла составило 120 мин. Степень усвоения хлорида аммония составила 96,0%, содержание алюминия в рафинированном металле - вес % - 0,0009. Таким образом, экономия хлорида аммония в примере №1 составила - 10%, а в примере №2-8%.

Превышение содержания хлорида аммония до 35% приводит к увеличению его потерь при рафинировании до 20%, что связано с улетучивание хлорида аммония, вследствие его избытка во флюсовой смеси. Снижение количества хлорида аммония во флюсовой смеси ниже 20% приводит к увеличению времени рафинирования в два раза.

Изобретение относится к рафинированию гартцинка от примеси алюминия. Способ включает расплавление гартцинка и обработку расплава флюсом. В качестве флюса используют тщательно перемешанную смесь, состоящую из хлоридов калия и натрия, фторалюмината калия и хлорида аммония при следующих массовых соотношениях, мас. %: хлорид калия 20-30, хлорид натрия 12-20, фторалюминат калия 30, хлорид аммония 20-30. Выделяющийся водород удаляют с технологическими отходящими газами. Способ позволяет сократить расход хлорида аммония. 1 табл., 2 пр.

Способ рафинирования гартцинка от примеси алюминия, включающий расплавление гартцинка и обработку расплава флюсом, отличающийся тем, что в качестве флюса используют тщательно перемешанную смесь, состоящую из хлоридов калия и натрия, фторалюмината калия и хлорида аммония при следующих массовых соотношениях, мас. %: хлорид калия 20-30, хлорид натрия 12-20, фторалюминат калия 30, хлорид аммония 20-30, при этом выделяющийся водород удаляют с технологическими отходящими газами.