Способ очистки алюминия методом фракционной кристаллизации Советский патент 1992 года по МПК C22B21/06 

-

fe

Изобретение относится к области металлургии, к способам очистки алюминия методом фракционной кристаллизации. Цель изобретения - улучшение очистки путем отделения межузловой жидкости. Расплав алюминия, подвергаемый очистке, помещают в обогреваемую емкость и охлаждают с помощью погружаемого теплообменника. При этом температуру расплава поддерживают близкой к температуре плавления. Образовавшиеся кристаллы алюминия уплотняют прессованием. Отделившийся при этом маточный расплав удаляют сливом при наклоне емкости. После слива маточного расплава образовавшийся блок уплотненных кристаллов опрокидывают и удерживают в таком положении в течение от 5 мин до 1 ч. При этом блок может быть подвергнут нагреву для компенсации тепловых потерь и/или дополнительному уплотнению. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам очистки алюминия методом фракционной кристаллизации.

Целью изобретения является улучшение очистки путем отделения межузловой жидкости.

Способ очистки алюминия предусматривает охлаждение расплава алюминия, подвергаемого очистке, погружным, теплообменником в обогреваемой емкости. При этом температуру расплава поддерживают близкой к температуре плавления с помощью регулирования расхода хладагента и мощности нагревателя.

Образовавшиеся кристаллы чистого алюминия уплотняют прессованием и удаляют маточный расплав сливом при наклоне емкости.

Полученный при этом блок уплотненных кристаллов опрокидывают и удерживают в этом положении в течение от 5 мин до 1 ч.

Установлено, что в этом положении (и это необходимо подчеркнуть) в отсутствие всякого подогрева жидкость просачивалась очень медленно и длительное время через очищаемую массу. Ста операция может длиться приблизительно от 5 мин до 1 ч. Сцеживаемая жидкость намного менее чистая, чем очищаемая масса. Изучение после охлаждения очищенной массы показало, что она имела тонкую пористость, свидетельствующую о том, что жидкость которая просачивается, является действительно межкристаллической и что тонкая пористость в большей своей части является пористостью, сообщающейся и открытой, что позволяет межкристаллической жидкости

И

№ 00

GP

выйти из квазикомпактной очищенной массы.

Как это показывают приведенные ниже примеры, весьма удивительно получение простым сцеживанием без подогрева зна- чительного отвода межкристаллической жидкости. Сцеживание методом наклона имеет преимуществом отвод межкристаллической жидкости, начиная с самой неочищенной части и без прохода ее через области, где металл наиболее чист. Этот результат не был бы получен, если бы такое сцеживание выполнялось без наклона, через дно металлоприемника.

С другой стороны, отмечается также, что содержание межкристаллической жидкости в очищаемой массе увеличивается снизу вверх так, что наклон металлоприемника является благоприятным для качественного отвода межкристаллической жидкости.

Но операция сцеживания очень медленна и поскольку отсутствует подвод тепла фракция межкристаллической жидкости может затвердеть. Поэтому можно во время операции сцеживания подвести к массе кристаллов теплоту в количестве, достаточном для компенсации тепловых потерь. Это не имеет целью повторно расплавить очищаемую массу, что уменьшило бы эф- фективность, а лишь помешать межкристаллической жидкости затвердеть и таким образом снизить эффективность операции сцеживания.

Такой подвод тепла может быть реали- зован любыми известными средствами и прерывистым или непрерывным образом. Можно также использовать поршень, предназначенный для уплотнения, с целью воздействия на очищаемую массу давлением, что упрощает выталкивание межкристаллической жидкости и это воздействие может быть также обеспечено непрерывно или прерывистым образом.

Подвод тепла и воздействие поршнем, выполненные одновременно, служат для еще большего повышения эффективности способа.

П р и м е р. В алюминиевой ванне проанализированы четыре фракции по 1ткаж- дая, имеющие близкий состав, которые раздельно подвергнуты операции очистки методом фракционной кристаллизации в соответствии со следующими операционными вариантами.

Вариант 1: по ранее существующей технологии с длительностью кристаллизации 8 ч.

Вариант 2: по ранее существующей технологии с длительностью кристаллизации 16 ч и увеличенным давлением поршня.

Вариант 3: в соответствии с технологией, примененной в испытании 1, и использованием сцеживания в течение 45 мин, в соответствии с изобретением, без подвода тепла.

Вариант 4: в соответствии с технологией варианта 3 и подводом тепла для компенсации тепловых потерь и непрерывным воздействием давлением на очищаемую фракцию в течение всего периода сцеживания.

Эти результаты показаны в таблице, где приняты следующие обозначения:

Fe(0) - Si(0) - первоначальные содержания в ванне,железа и кремния, м.д.,

Fe(1) и 51(1) - конечное среднее содержание железа и кремния в очищенной массе металла;

Fe и rjsi - отношение первоначальных содержаний к конечным содержаниям железа и кремния;

р- массовое отношение: масса очищенного металла/масса первоначального металла, %.

Отмечается, что для железа при простом сцеживании без подвода тепла (вариант 3) концентрация достигает в 6 раз более низкого уровня, чем был достигнут при существующей ранее технологии (вариант 1). Для кремния очистка менее эффективна, но тем не менее концентрация уменьшилась вдвое.

С компенсацией тепловых потерь и воздействием давления (вариант 4) результаты еще лучше, поскольку опять по отношению к ранее существующему уровню техники (вариант 1), концентрация по железу уменьшилась в 13 раз, а по кремнию более, чем в три раза.

Массовое отношение/о снижается сравнительно мало, поскольку оно переходит от 64% для существующего уровня технологии к 59% при простом сцеживании и около 54% в варианте 4.

Видно (из варианта 2), что удвоение времени затвердевания не дает существенного улучшения.

В четырех испытаниях операция заканчивалась охлаждением сосуда и распиловкой для устранения верхней части очищенной массы больших кристаллов, загрязненной остатками жидкости, которая удерживается на поверхности к концу операции уплотнения, а распиловка очищенной части всегда выполнялась на одной и той же высоте слитка.

В вариантах 3 и 4 меньшее массовое отношение обусловлено устранением межкристаллической жидкости, которая оставляет пористость в очищенной массе.

Таким образом, предлагаемое изобретение представляет собой явный прогресс по отношению к известному уровню техни- ки.

Формула изобретения 1. Способ очистки алюминия методом фракционной кристаллизации, включаю- щий охлаждение расплава, находящегося в обогреваемой снаружи емкости, с помощью погружаемого теплообменника при поддержании температуры расплава, близкой к температуре плавления, с помощью регули- рования расхода хладагента и мощности нагревателя, уплотнение образовавшихся кристаллов прессованием в блок и отделение маточного расплава от него сливом при наклоне емкости, отличающийся тем,

что, с целью улучшения очистки путем отделения межузловой жидкости из кристаллов, после отделения маточного расплава емкость с блоком уплотненных кристаллов оп- рокидывают и удерживают в этом положении в течение 0,12-1,00 ч.

А. Способ по п.1, отличающийся тем, что при удерживании блока уплотненных кристаллов в опрокинутом положении его подвергают дополнительному уплотнению с одновременным нагревом.