Теория и практика флюсовой обработки алюминия
История флюсовой обработки алюминия Первое упоминание о рафинировании флюсами в книге Николая Жукова «Алюминий и его металлургия» (1893 год) 2 Выходит книга Роя Андерсона «Вторичный алюминий» , где в 6 главе «Флюсы применяемые при плавке скрапа» дана классификация флюсов, физические свойства флюсов и некоторые составы. (1931 год) В СССР на алюминиевых заводах флюсы применяются с начала 40 -х годов, когда в январе 1941 года ВАМИ разрабатывает «Пособие цеховых мастеров алюминиевых производств» . Толчком для проведения фундаментальных исследований в области флюсовой обработки стало окончание второй мировой войны и появившееся огромное количество алюминиевого лома, из которого надо было получить качественный металл с наименьшими потерями, а так же послевоенное восстановление и промышленная индустриализация страны. В 70 -е годы прошлого столетия так же учёные МИСи. Са под руководством А. В Курдюмова продолжили исследования в области флюсовой обработки алюминия, результатами которых металлурги пользуются до сих пор. Криолитсодержащий флюс и флюс «МХЗ» были введены в серийную технологию на всех алюминиевых заводах в СССР, а флюсы № 4 и 7 на моторных заводах для обработки силуминов.
В 1978 после упомянутых исследований школы Курдюмова госдепартамент США провёл аналитическую работу по обработке алюминия, где был составлен список всевозможных флюсовых препаратов запатентованных до 1978 года и просто упоминавшихся в научно-технической литературе. 8 -е управление минавиапрома СССР на металлургических заводах ввело так называемую «директивную технологию» , где для выпуска сплавов авиационного назначения были введены ограничения по использованию шихты и легирующих материалов, а так же обязательная операция рафинирования флюсами. Директивная технология была разработана в 1986 году ведущим отраслевым институтом ВИЛСом, работой руководил ныне здравствующий Геннадий Сергеевич Макаров. По случайному совпадению или нет, но параллельно американцы опять, же под эгидой госдепартамента США в это же время провели ряд работ по флюсованию. Наиболее значимыми здесь были исследования всевозможных реакций, проходящих в системе Na. Cl – KCl – Al. Cl 3 – Na. F – KF – Al. F 3 и работа по исследованию физических и химических свойств расплавленных солей и смесей. После развала СССР, а вслед за ним и научной базы, вопросам флюсовой обработки алюминия в России уделялось мало внимания. В связи с трудностями в финансировании научно-исследовательские работы стали возможны только при поддержке немногих частных предприятий
Флюсы в металлургии алюминия Покровные флюсы 1. Предотвращение окисления (угара) алюминия 4 Al (ж) + 3 O 2 (г) → 2 Al 2 O 3 (γ) 2 Al (ж) + 3 СO 2 (г) → Al 2 O 3 (γ) + 3 СО 2 Al (ж) + N 2 (г) → 2 Al. N 4 Al (ж) + 6 CH 4 (г) → 2 Al 2 C 3 + 12 H 2 2 Al (ж) + 3 СO (г) → Al 2 O 3 (γ) + 3 С 2 Al 4 C 3 + 12 Н 2 O = 4 Al 2 O 3 + 3 C 2 H 8 2 Al. N + 3 Н 2 O = 2 NH 3 + Al 2 O 3
Покровные флюсы 2. Снижение содержания алюминия в шлаке Налипший алюминий на шлаке Жидкий флюс смачивает шлак и увеличивает поверхностное натяжение между алюминием и шлаком Слияние капель алюминия при помощи фтористой составляющей флюса и отделение алюминия от шлака
Покровные флюсы 3. Предотвращение окисления алюминия в шлаке после съёма 4 Al (ж) + 3 O 2 (г) → 2 Al 2 O 3 Al Без использования флюса (по данным Объединения немецких металлургических заводов при возгорании шлака потери алюминия составляет 1% в минуту) Al С использованием флюса
Покровные флюсы Схема процесса окисления алюминия где, М – прирост массы в %, Nk и Na - количество атомов кислорода и алюминия, Mk + Ma – атомные веса кислорода и алюминия где, Мп –масса потерь, кг; 0, 44 – коэффициент, учитывающий фактический прирост кислорода; WAl – массовая доля содержания алюминия в шлаке, %; Мш – масса шлака, кг
Покровные флюсы 4. Переработка шлаков и низкосортных отходов в роторных печах При плавлении шлака во вращающейся роторной печи с неподвижной осью добавка флюса определяется из расчёта 0, 7 – 1, 1 % от оксидной части шихты, при этом образуется жидкотекучий расплав шлака, который выпускается после окончания процесса плавления через лётку. При плавке шлака в роторных наклонных печах (РНП) работа ведётся с меньшим добавлением флюса 0, 2 – 0, 4 % от массы оксидов. Это приводит к тому, что образуется не жидкотекучий шлак, а сухой рассыпчатый шлак, который в заключительной стадии процесса механически удаляется из опрокинутой печи.
Рафинирующие флюсы 1. Рафинирование от неметаллических и газовых включений (водород, оксиды, нитриды)
Рафинирующие флюсы Рафинирование от щелочных и щелочно-земельных металлов (натрий, кальций, магний, литий) 2. № Реакция ∆G 1000, к. Дж/моль 1 2 Na 3 Al. F 6 + 3 Ca = 3 Ca. F 2 +6 Na. F + Al -281, 4 2 K 2 SO 4 + 2 Na = Na 2 SO 4 + 2 K -22, 2 3 C 2 Cl 6 + 6 Li = 6 Li. Cl + 2 C -2043, 9
Флюсовая обработка в ковше 1. Снижение шлакообразования во время перелива из электролизёра в вакуумковш Выливка в присутствии флюса
Флюсовая обработка в ковше 1. Снижение шлакообразования во время перелива из электролизёра в вакуум-ковш Выливка без флюса
Флюсовая обработка в ковше • Рафинирование алюминия сырца от натрия (катализатора окислительных шлакообразование на 20 -23% в ЛП, а выход годного увеличивается от 0, 135 до 0, 25%* 4 Al (ж) + 3 O 2 (г) → 2 Al 2 O 3 (γ); 4 Na + O 2 = 2 Na 2 O; процессов) снижает 3 Na 2 O + 2 Al = Al 2 O 3 + 6 Na *По данным компании «Aluminium Smelters Associates» (США) и «Ноesch Metallurgie Gmb. H» (Германия) График составлен по данным компании ALTEK-MDY, L. L. C. (США)
Флюсовая обработка в миксере 1. Снижение шлакообразования во время перелива алюминия Заливка в присутствии флюса
Флюсовая обработка в миксере 1. Снижение шлакообразования во время перелива алюминия Заливка без флюса
Флюсовая обработка в миксере 2. Снижение шлакообразования во время легирования и перемешивания расплава
Флюсовая обработка в миксере 3. снижение содержания алюминия в шлаке Без использования флюса (А 85) С использованием флюса (А 85)
Флюсовая обработка в миксере 3. снижение содержания алюминия в шлаке Без использования флюса (А 356. 2) С использованием флюса (А 356. 2)
Флюсовая обработка в миксере 4. рафинирование от неметаллических и газовых включений (водород, оксиды, карбиды, нитриды) u Способ обработки: флюс из расчёта 0, 8 кг/т насыпать в карман перед выливкой или подать флюс на поверхность шлака и замешать в расплав
Переработка шлака в РНП Шлак обработанный флюсом Шлак не обработанный флюсом
Скачать презентацию Теория и практика флюсовой обработки алюминия История
Prezentatsia_OOO_SUAL-Tekhnomet.ppt