Способ переработки лома литийсодержащего алюминиевого сплава Советский патент 1992 года по МПК C22B7/00 C25C3/32 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к переработке отходов производства изделий из сплавов алюми |1ия, содержащих литий.

В настоящее время для переработки отходов из алюминиевых сплавов наиболее широко используются следующие схемы: очистка от влаги и масел путем отмывки отходов с последующей сушкой или просто высокотемпературная сушка (400-500°С) с последующей расшихтовкой полученного продукта или предварительной его переплавкой с п{}следующей расшихтовкой (отчет по теме: Разработка вакуумной технологии переработки отходов алюминиевых сплавов. Ne Гос. per. 01860078459, Красноярск, КИЦМ, 1980, с. 70).

Недостатками схем являются их многостадийность и невозможность их использования для переработки отходов, содержащих литий, вследствие его потерь.

Известен также способ, по которому просушенный лом расплачляется в расплаве хлорида лития или его смеси с фторидом лития с последующим анодным растворением из него лития и его катодным осаждением на алнэминии с получением соответствующего сплава .

Основным недостатком способа является получение сплава с высоким содержанием водорода вследствие высокой гигроскопичности используемых электролитов.

-Целью изобретения является повышение качества получаемого продукта.

Указанная цель достигается тем, что в способе переработки лома литийсодержащего алюминиевого сплава, включающем сушку лома, его расплавление в расплаве, содержащем соль лития, анодное растворение лития из сплава и его катодное восстановление на алюминии с получением лигатуры алюминий - литий, в качестве расплава соли лития используют смесь, содержащую 5-50 М8С.% фторида лития и 50-95 мас,% фторида бария, после анодного растворения лития проводят его катодное осаждение на промежуточном биполярном жидком электроде из тяжелого металла (свинец) или его сплава с последующим аноднцм растворением лития из сплава тяжелый металл - литий и катодным осаждением лития на алюминии.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в использовании негигроскопичных солей в качестве электролита, а также использовании промежуточного биполярного электрода, позволяющего гфои вести очистку исходного сырья от водорода, что в совокупности приводит к резкому снижению концентрации-водорода в конечном продукте, Опыты показывают, что данная технология позволяет снизить его концентрацию в получаемой лигатуре с 300700 до 10-20 г сплава. По известному способу не удается получить лигатуру алюминий - литий (10-20 мас.% лития) с содержанием водорода менее 100 см /100 г Сплава.

Проведенный патентный поиск по материалам СССР и других стран: США, Франция, Япония, Англия. Канада, показывает, что предлагаемый способ переработки отходов, содержащих литий, не имеет аналогов и. следовательно, отвечает критериям: существенные отличия и новизна.

Солевая система фторидов лития и бария была выбрана на основании двух факторов: низкой гигроскопичности расплавов этой системы, что обеспечивает получение конечного продукта с низким содержанием водорода, и необходимости иметь расплав с плотностью выше плотности перерабатываемых Ьтходов и конечного продукта. При концентрации фторида бария меньше нижнего предела разность плотностей электролита и металла мала и может стать отрицательной величиной, что приводит к замыканию катодного и анодного металлов и в свою очередь к загрязнению конечного продукта примесями, содержащимися в металле биполярного электрода. При концентрации фторида бария больше верхнего предела возрастает вероятность загрязнения конечного продукта барием, что также нежелательно. Данные по влиянию состава электролита на качество конечного продукта приведены в таблице.

X

Процесс осуществляется в электролизере, шахта которого разделена вертикальной перегородкой на две части, электрически соединяющиеся между собой слоем жидкого тяжелого металла (например, свинца), служащего биполярным электродом и лппп того на подину. В одном отделении помещены угольные аноды и в него производится

периодическая загрузка лома через загру-. зочный канал, выполненный в футеровке или через окно, выполненное в с.воде. В другом отделении выполнен катодный токоподвод (углеграфитовые блоки, покрытые

0 диборидом титана) к жидкому аяюминию. Свод электролизера, обеспечивает герметичность второго отделения, в котором выполнено устройство для выборки конечного продукта.

Способ осуществляется-следующим образом.

В анодном отделанш производится периодическая загрузка лома в электролит, в

0 котором происходит его расплавление и выгорание масел. Литий из металла анодно растворяется и катодно восстанавливается на биполярном электроде. Анодная и катодная плотности тока составляют 0,5 А/см .

5 Водород, как сильно положительный, в электрохимическом процессе не участвует и накапливается в анодном остатке. При заполнении отделения металлом загрузку - прекращают, ведут электролиз или до скачкообразного изменения напряжения на ванне на 1,0-1,5 В, отвечающего началу анодного растворения алюминия, или по данным химанализа до содержания лития в остатке менее 0,1-0,2% (далее начинается

5 растворение алюминия), после чего электролиз прекращают и осуществляют выборку остатка, который направляют на получение безлитиевых сплавов. Параллельно в катодном отделении при плотности тока 0,5

0 А/см , происходит анодное растворение лития из биполярного электролизера и его катодное осаждение на алюминии при плотности тока не более 0,2 А/см. При получении сплава с содержанием лития 10-20%

5 осуществляют частичную выборку металла и заливку свежей порции алюминия, Масса заливаемого в катодное отделение алюминия рассчитывается, исходя из содержания лития в загружаемом ломе, его массы и состава получаемой лигатуры. В качестве электролита в обоих отделениях используют смесь солей,-содержащую 90 мас.% фторида бария и 10 мас.% ф70рида лития. Процесс проводят при 740-770 С.

5. .

Экономическая эффективность предлагаемого способа по сравнению с известным определяется повышением качества полученного продукта, вследствие чего уменьшается выход брака при производстве из

него изделий (по данным практики выход брака, основной причиной которого является содержание водорода в сплаве.достигает 40%).. ,

Формула изобретения Способ переработки лома литийсодержаСдего алюминиевого сплава, включающий сушку лома, его плавление в расплаве, содержащем соль лития, анодное растворение лития из сплава и его катодное восстановление на алюминии с получением лигатуры алюминий - литий, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения качества лигатуры за счет снижения содержания в ней водорода, в качестве расплава используют смесь, содержащую 5-50 мас.% фторида лития и 50-95 мас.% фторида бария, перед катодным восстановлением лития на алюминии проводят его катодное осаждение на промежуточном биполярном жидком электроде из тяжелого металла или

0 его сплава с последующим анодным растворением ЛИТИЙ из сплава тяжелый металл литий.

. Влияние состава электролита на содержание водорода (см /100 г сплава) и бария (мае. %) в конечном сплаве 1