Способ извлечения алюминия из отходов Советский патент 1982 года по МПК C22B7/00 C22B21/00 

(54)

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ ИЗ ОТХОДОВ

Изобретение относится к производству вторичного алюминия и получению алюминия. электролитическим способом.

Композиционные материалы, содержащие алюминий, например изделия из спеченных алюминиевых порошков, в отрасли переработки вторичных металлов пока не используются и практически идут в отходы.

Известен способ, согласно которому измельченный композиционный материал загружают в сосуд с сетчатым дном и этот сосуд опускают в футерованный графитовыми или синтеркоррундовыми плитами тигель из стали, в котором иаходится расплавленный NdCB или КОС при 70О90О°С. Вьтлавляюшийся А стекает на дно тигеля с солевой ванной Cl .

Недостатком этого способа является совместная плавка алюминия с примесями, в частности железом. Алюминий будет растворять часть железа, в момент плавления как из конструкции сосуда, так ж из примесей, легкоплавкие составляющие будут плавиться вместе с алюминием. По этому способу невозможно выделить а/1юминий, покрытый пленкой, так как она не растворяется в хлоридах щелочных металлов.

Известен способ переработки отработавших .свой срок изделий из спеченных алюминиевых порошков, а также отходов производства этих изделий, предусматривающий расплавление этих отходов при , выдержку при указанной температуре, магнитную сепарацию, отстой, и полученную при этом смесь жидкого алюминия с окисью алюминия направ}1яют на переработку электролизом fSjJ.

Недостатком этого способа является то, что в процесе плавки без использования флюса при и при выдержке происходит значительное окисление металла, на восстановление которого требуется дополнительный расход энергии при электролизе. Кроме того, технически трудно организовать магнитную сепарацию расплавленного металла, а в процессе выдоржки и магнитной сепарации при высоких температурах неизбежн растворение железа в расплавленном алк МИНИН и снижение качества металла. Для плавки и магнитной сепарахши необходимо организовать пирометаллургическнй передел, что влечет за собой значительные капитальные затраты. Цель изобретения - снижение расхода энергии на переработку отходов алюминиевых порошков, упрощение технологии и увеличение производительности электролизеров, повышение качества металла. Поставле)1ная цель достигается , что в известном способе, включающем о очистку от железа и электролитическую обработку в расплаве, перед очисткой от железа отходы измельчают до 0,110 мм. Размер частиц менее 0,1 мм приведет к окислению алюминия, а использование кусков более 10 мм приведет к длительному растворению на повер ности электролита. .Для выяснения возможности перерабо ки лома и отходов спеченных алюминиевых порошков проводят два опыта ; опре деление возможности растворения окисно пленки и осаждение металла в криопите (пример 1 и 2) ; электролитическое восстановление окисной пленки и.определение чистоты металла. Пример 1,В графитовом тигле расплавляют 15О г криолита с отношением ттр- 3. Предварительно измельченные изделия из спеченных алюминиевых порошков с диаметром от 1 до 10 освобождают от железа с помощью магнита и загружают в расплав криолита. Расплав выдерживают при 960-98С С в течение 45 мин и содержимое выливают в алундовый тигель, охлаждают и отделяют королек алюминия. Из 33 г загруженных отходов в корольке металл составляет 24,5г. Извле чение составляет 74,3%. Большинство окиси алюминия растворяется в криолит Пример 2. В графитовом тигл наплавляют навеску криолита с отношением -jf 3 весом 150 г. В ней растворяют 26 г предварительно измель ченных и отмагниченных отходов. Расплав выдерживают 85 мин при 100О - lOlcPc. После извлечения на дне тигля собирается 15,4 г алюминия. Извлечение составляет 59%. Снижение извлечения металла в данном опыте можно объяснить уменьшенно порцией порошков и большой растворимостью алюминия в криолите при повышейной температуре, по сравнению с предыдущим опытом. На увеличение потерь на растворение влияет и увеличение времени выдержки. Пример З.В стакан из силицированного графита с внутренним диаметром 45мм и высотой 10О мм загружают 1 75 г криолита с отношением 2,8 и расплавляют. Отходы измельчают до размеров 0,1 - 1О мм, отделяют железные составляющие, загружают в расплав криолита и вьщерживают. при 980 - 1000°С в течение 1О мин. Затем в тигель опускают анод ф 30 мм. Общая площадь погруженной части анода составляет 4О - 42 см. Электролиз проводят при силе тока 11 - 12,5 А в течение 78 мин, после чего напряжение поднимается с 9 до 15 В и вспыхивает анодный эффект. Это указывает на то, что концентрация окиси: алюминия уменьшилась до 0,5 - 1,О%, т. е. практически вся растворенная окись алюминия восстановилась. Всего получают 27,5 г алюминия или 85% от загруженного. Повышенное содержание кремния связано с тем, что применяют тигель из силицированного графита. Использование предложенного способа позволяет снизить расход электроэнергии на переработку отходов за счет исключения дополнительного окисления алюминия, так как на электролиз идет незначительная часть энергии и требуется восстановить только окисную часть зерен алюминия. Это можно проследить , если сравнить опыт 1 н 3. При простом растворении окиси в криолите извлечение составляет 74,3%, Следовательно, около 25% веса отходов составила окись алюминия и та часть алюминия, которая растворилась в криодите. При расходе 2 вес. ед. окиси алюминия на 1 вес. ед. алюминия при электролизе должно восстановиться дополнительно около 12 вес. % металла от веса загруженных отходов. Практически добевилось 85-74,7 10,7%. Преимуществом предложенного способа перед известным является исключение возможности дополнительного окисления при погружении отходов в электролит электролизера. Это снижает расход энергии на электролиз окислившейся части отходов. Кроме того, исключается расход энергии на разогрев и расплавление в печах и вы59держку при высокой температзфе во время отмагничивания железа. Все это упрошает и удешевляет процесс, увеличивает производительность электролизеров. Исключение операции разогрева и выдержки при высокой температуре в свой) очередь снижает растворимость железа и других примесей в металле за счет взаимодействия с футеровкой печи, что подтверждается примером 3 Содержание примесей Fe,Cu ,Т не выше, чем у первичного алюминия марки А-6 на алюминий первичный. Поскольку переработка таких отходов на заводах вторичных металлов не организована, то экономический эффект может быть получен за счет упрощения и удешевления технологии, за счет уменьшения затрат на электролитически получаемый алюминий при переработке мини- мально окисленных отходов по сравнению с известным способом. Вьподнее всего загружать такие от- зрэды в горячоидущие электролизеры или работающие последние дни перед к отклк 25 чением на капитальный ремонт, где им&% ется избыточное тепло, которое можно использовать для плавки больших разовых партий отходов и быстрейшего вььвода горячих электролизеров иа нормаль ный режим. Формула изобретения Способ извлечения алюминия из отходов, включающий очистку от железа в электролитическую обработку в расплаве, отличающийся тем, что, с увеличения производительности электролизеров, повышения качества металла, перед очисткой от железа отходы измельчают до 0,1 - 1О мм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Японии № 53-47313, кл. 10 А 121, С 22 В 21/00, опублик. 27.04.78. 2.Авторское свидетельство СССР 256285, кл. С 22 В 21/00, 1967.