Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов Советский патент 1982 года по МПК C22B21/02 

( СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ

I

Изобретение относится к электротермическому производству конструк-; ционных алюминиевых сплавов разного типа и назначения, в частности к процессу получения алюминиево-кремниевых сплавов углетермическим восстановлением кремнезем-глиноземного сырья в рудовосстановительных электропечах.

Способы получения алюминиевокремниевых сплавов связаны с образованием металлизированных отходов (шлаков), отделяемых на стадии, рафинирования полученных первичных сплавов, от неметаллических примесей, содержание которых в выпушенном из печи сплаве составляет . С удаляемыми примесями, которые содержат карбиды и окислы кремния и алюминия, увлекается большое количество восстановленного из сырья сплава, что снижает извлечение металлов иа сырья в рафинированный сплав и ухудшает другие технико-экономическ1 е показа СПЛАВОВ

тели электротермического производства.

Известен способ переработки металг лизированных шлаков путем их частичного введения в окускованную шихту при получении алюминиево-кремниевых сплавов электротермическим способом 1.

Недостатком способа является низкое извлечение полезных компонентов .из плотных тугоплавких кусков шлака.

Известен способ переработки металлизированных шлаков фракции +2-45 мм в в смеси с газовым уГлем, добавляемом в количестве 8-10 (от веса шлаков) 2.

Недостаток способа заключается в том, что добавляемый углерод к шлакам может восстановить только окислы, Содержащиеся в шлаке, но не разрушает карбидов, что приводит к неполному восстановлению до металла всех составляющих шлака. Невосстановленная часть шлака выпадает на подине печи.

затрудняет выпуск сплава и приводит к снижению выхода при рафинировании сплава.

Цель изобретения - повышение извлечения алюминия и кремния из сырья и снижение расхода электроэнергии при получении сплава.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения алюминиево-кремниевых сплавов в рудновос становительных печах углетермическим восстановлением окускованной шихты с возвратом в процесс металлизированных шлаков, отделяемых при рафиниг ровании первичных сплавов, часть окускованной щихты заменяют смесью, содержащей металлизированные шлаки , кварцит, известь и углеродистый восстановитель при следующем соотношеНИИ ингредиентов, весД:

Кварцит5,,0

Известь 15,0-0,10

Углеродистый

восстановитель 5,0-30,0

Металлизирован,ные шлаки Остальное

Смесь загружают к электродам печи в количестве -15 от веса окускованной шихты, используемой при плавке.

Процессы плавления и вocctaнoвлeния металлизированных шлаков, содержащих карбиды и окислы кремния и алюминия в присутствии кварцита и извести существенно облегчаются и ускоряются. Указанное обуславливается: во-первых, ошлакованием тугоплавкой окиси алюминия шлака кремнеземом .кварцита и известью по химическим реакциям типа:

3Al20,-t2Si02- 3Al2032Si02; (D Al20a,+2Si02- Al202,-2SiOa; (2)

+ СаО - 2А120з-СаО; (З) или другим, превращающим окись алюминия в алюмосиликаты, алюминаты и подобные им химические соединения окислов, температу|Ьа плавления которых существенно ниже, чем для чистой окиси ал юминия.

Во-вторых, кремнезем и образующие при нагревании субокислы кремния снижают температуру и повышают скорость окисления карбидов в соответствии с суммарными реакциями:

2SiC+Si02- 3Si+3CO; (4)

2Al4CT,43SiO- - 8Al- 3Si- -6CO (5)

Реакции окисления карбидов кремнеземом и субокислами кремния протекают при более низких (на 200300 С) температурах, чем реакции окисления карбидов окислами алюминия, содержавшимся в шлаке.

Согласно химанализам фазовый состав металлизированных шлаков содержит, вес. %: металлическая фаза сплава 0-50; AJjOa 29-35; SiC ,4; АЦС ,7 в виде карбидов и оксикарбидов алюминия.

Постехиометрическим расчетам вышеприведенных реакций (1)-(3) при переработке одной тонны металлизированных шлаков, указанного сплава, требуется вводить 130-НО кг кварцита, 130-0,0 кг, извести и 150-260 кг углерода для восстановления образующихся химических соединений окислов. Такая смесь содержит, %: металлизированные отходы 69,93-71 ,«3, кварцит 9,09-10,0, M3Bectb 10,+9-0)0 и углерод 10,49-13,57.

Процентный состав смеси может изменяться в зависимости от состава металлизированных шлаков и от типа

используемого углеродистого восстанбвителя.

Введение в состав смеси извести производят, как правило, при значительном недостатке кремнезема, находящегося непосредственно в металлизированных шлаках, необходимого для ошлакования и понижения температуры плавления окиси алюминия.

В связи с тем, что рудовосстановйтельную плавку ведут в электропечах, добавка в шихту металлизированных шлаков оказывает влияние на. электрический режим работы печи. При использований предлагаемых смесей в количестве до 15 от веса окускованной шихты расплавленный металл, содержащийся в шлаках, не оказывает заметного влияния на электрическую проводимость шихты. Увеличение расхода смеси больше 15% приводит к выплавлению из шлака значительного количества металла в верхних горизонтах ванны печи и увелиНивает, шихтовую электрическую проводимость. Это вызывает нарушение элек° трического режима работы печи, что влечет за собой снижение производительности печи и ухудшение техникоэкономических показателей процесса.

Пример.. Проводят промышленные испытания по получению алюминиево-кремниевого сплава из брикетированной каолино-глиноземной шихты на трехфазной рудовосстановительноГ электропечи мощностью 15.. мВт с возвратом в процесс металлизированных шлаков, отделяемых при рафинировании сплавов, в смеси с кварцитом и каменным углем.. Смесь дробленных материалов круп- . ностью от 3,0 до 50,0 мм имеет следующий состав, : металлизированные шла-. ки , кварцит , известь 15,0936 0,10 и каменный уголь . Расход металлизированных шлаков составляет 1,11 от веса брикетированной шихты, расходуемой при плавке. В таблице приведены результаты испытания сплавов, полученных предлагаемым способбм и принятым за прототип.