Способ переработки магнийсодержащих шламов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

Союз Советскнк

Социалистических

Респубики (1() t 002384 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08. 10 . 81 (21) 3343226/22-02

{51)M. Кл. с присоединением заявки М

С 22.В 7/00

С 22 В 26/22

Геауаарстееккый кеиктет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано О/.03.83. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 07.03.83 вв дееек пабретеккк н етерыткк (53) УД К 669. 721. ..3.004.82 (088.8) И. П, Рудницкий, С, М. Глухих, Д. С. Абрамов К. ф, Житков, . А. И. Кулинский, Г. И. Белкин, В. Д. Язев, И А Баранненс

Г.M.Ôèëèìoíåíêo, Н.Г.Шалахин и В.К.Рысесалов

Березниковский Филиал Всесоюзного научно-ис ледовательского -,„е и проектного института титана и Соликамский магниевый- завод

Березниковского титано-магниевого комбйнзта..... (72) Авторы изобретения (7l) Заявители (54} СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАГНИЙСОДЕРЖАЩИХ ШПАЧОВ

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть ис. пользовано в литейном производстве при изготовлении передельных магниевых сплавов (ГОСТ .2581-78) и .магния (ГОСТ 804-72).

При выплавке магния и магниевых сплавов образуется 5-25 отходов (шламов) с содержанием до 70 ценных компонентов (магний или сплавы, ле гирующие металлы,хлориды и/или фториды щелочных и щелочноземельных металлов-флюс).

Известный способ извлечения маг" . ния и сплавов из тигельных остатков предусматривает плавление богатых остатков с защитным флюсом и перемешивание массы для агломерации металлов; разбавление металла защитным флюсом и разливка расплавленной массы через сито при температуре ниже солидуса данного сплава; механическую диэинтеграцию с сортировкой пустой породы; мокрую деэинтеграцию путем смыва Флюса и высвобождения металла 1.1 .

Однако этот способ имеет ряд недостатков, основными из которых яв; ляются низкая степень извлечения металла и высокая трудоемкость процесса.

Известен более производительный и эффективный способ регенерации металлов центрифугироввнием отходов12)

После разливки металла полужидкие остатки из ковша сливаются в центрифугу при t 00 С. Центрифугирование ведут до эатвердеванияЬстатка металла сфлюсом при факторе разделения щИ

F = 200, при этом F = те ° л . Ф где О1- угловая скорость, рад/с;

R - -радиус вращения;

g — - притяжение, Ю= -о -, где и - c ooo ть вращения, ob/мин.

3 100 23

Затем вращение прекращают и удаляют затвердевшую массу, состоящую иэ наружного слоя (шлака) и внутреннего слоя (металла).

Недостатки этого способа заключаются в том, что обеспечивается извлечение только металлической фазы; низкое качество извлеченного металла вследствие загрязнения вредными примесями, окислами, при центрифуги- 10 ровании отходов производства сплавов с температурой плавления, равной и выше 600 С.

Наиболее близким к изобретению является способ извлечения металлов 15 из магниевого шлама литейного передела центрифугированием (3 ).

Сущность способа заключается в следующем.

С поверхности шлама удаляют не" 20 связанный металл, шлам тщательно перемешивают, перегревают до 75080ООС и заливают во вращающуюся центрифугу. Центрифугирование ведут при скорости вращения 1000-1200 об/мин И (F„ 400) в течение 10-15 мин до эатвердевания эугруженной массы.

Продуктьг центрифугирования представляют собой два кольца: наружное — солевое, внутреннее - металли- Зр ческое.

Наряду с определенными достоинствами — высокой степенью извлечения металла, этот способ имеет ряд недостатков, а именно: сложность подготовки шлаиов перед центрифугированием (ручная операция удаления с поверхности несвязанного металла, тщательное: перемешивание).

Высокая температура нагрева шлама 750-800 С перед центрифугирова.нием наряду с лишними энергозатратами приводит при перемешивании шлама к диспергированию металла и его окислению, что усложняет процесс последующего его объединения и рафинирования.

Значительное загрязнение извлечен-, ного металла вредными примесями (Pe, Ti ИдО и другими) обуслов- © лено высокой скоростью охлаждения.

Температурный интервал кристаллизации например, сплава ИА8Ц (аналог

ИЛ 5) 600-430 С. Перегрев по прототипу составляет 150-200ОС, время цент- М рифугирования до затвердевания

10 15 мин, следовательно средняя скорость охлаждения равна 10-20 С/мин.

84 4

Для МГ-90: температура плавления магния 650 С, перегрев 100-150 С, скорость охлаждения 7-15 С/мин.

По изложенным выше причинам отделение металла от шлаковой части (флюс, обогащенный МоО и другими вредйыми примесями) успевает произойти,а рафинирования объединившегося металла не происходит вследствие высокой удельной скорости охлаждения садки и затвердевания металла.и, следовательно, фиксации в нем исходных вредных примесей; невозможность использования флюса вследствие:резкого насыщения его окисью магния и вредными примесями (увеличение в 10-15 раз по сравнению с исходным. содержанием), Целью изобретения является повышение качества извлеченного металла (снижение в нем содержания вредных примесей); извлечение флюса и его рафинирование от примесей, т.е. повышение степени извлечения ценных компонентов; упрощение процесса под готовки шламов (отходов) перед центрифугированием.

Цель достигается тем, что способ, включающий загрузку в центрифугу шлама, образовавшегося после приготовления и разливки плавки, центрифугирование его и выборку разделенных фаэ; металлической (магний и его сплавы), флюса (хлоридно-фторидная смесь) и отходов HgO, вредные примеси с флюсовыми включениями и магнием), предусматривает центрифугирование в изотермических условиях при температуре, на 20-70 С превышающей температуру плавления металла и солевой фазы, и значении фактора разделения, рав-, ном 400-700.

С целью повышения качества металла центрифугирование ведут при температуре, на 20-50 С превышающей температуру плавления металла, в течение 10-20 мин.

С целью возможности рафинирования и использования солевой фазы центрифугирование ведут при температуре, на 30-70 С превышающей температуру о плавления применяемого при плавке флюса, в течение 5-10 мин.

Приведенные параметры, операции, их последовательность в предлагаемом способе обусловлены тем, что величина перегрева (20-50 С) выше температуры плавления металла найде38ч 6 ческой выдержки при значении фактора разделения больше верхнего предела приводит к разделению компонентов внутри извлеченного металла, т.е. легирующие компоненты с плотностью большей, чем у магния (Мп, Zn,A1,Ncf,2г) переходят в шламовую часть, т.е. в отходы. Извлечение их потребует дополнительных затрат. Следовательно, резко снижается степень извлечения легирующих компонентов.

Техническое решение осуществляют следующим оЬразом, Шлам образующийся после приготовления магния или сплавов на его основе, заливают в оЬогреваемый ротор центрифуги, доводят температуру до требуемой, подвергают центрифугированию, поддерживая заданный интер1 вал температуры изотермической выдержки для рафинирования извлеченного металла от вредных примесей. В дал ьнейшем снижают температуру, доводят до требуемой и ведут центрифугирование, поддерживая заданную температуру иэотермической выдержки для извлечения и очистки флюса. После этого производят извлечение объединившегося металла и флюса. Затем извлекают образовавшийся остаток (отходы),обогащенный Ng0 металлическими при. ;=-сями.

Примеры осуществления способа.

Опыты проводят на лабораторной цент рифуге с вертикальной осью вращения. Регулированием скорости вращения изменяют фактор разделения от 300 до 700. Ротор . центрифуги помещают в межпечевое простран тво трехсекционной печи. В него вставляют реторты со шламом. Масса загружаемого в одну реторту шлама — 100 г, Регулирование и поддержание заданного темпертаурного режима проводят с помощью прибора ЭПР-09 в комплекте с ХА-термопарой. После проведе ния опыта отключают оЬогрев печи

I поднимают верхнюю секцию печи и охлаждают вращающийся ротор сжатым воздухом, Извлекают содержимое ре торты, отделяют и взвешивают металл и флюс, отбирают пробы для определения химического состава.

5 1002 на экспериментальным путем. Было выяснено, что для каждого вида шлама (по составу извлекаемого металла) существует своя конкретная оптимальная температура процесса центрифугирования. Температура определяется физико-химическими свойствами передельных магниевых сплавов и магния и при ней достигается лучшая рафинировка металла от вредных примесей 1О при сохранении высокой степени извлечения металла.

Понижение температуры перегрева способствует резкому повышению вязкости, а следовательно, и ухудше- 1S нию рафинирования металла (аналогично прототипу). Повышение температуры выше верхнего предела увеличивает потери металла за счет окис-. ления, что снижает эффективность 20 процесса, как с точки .зрения повышения энергозатрат, так и снижения выхода металла, а также эксплуатационной стойкости оЬорудования.

Величина перегрева (30-70 С) при 25 изотермической выдержке выше температуры плавления флюса, в частности нижний предел, и ниже его также обусловлен повышением вязкости флюса и загрязнением его окисью 30 магния и другими примесями и значительным снижением степени извлечения. Перегрев при изотермической выдержке выше верхнего предела оказывается неэффективен иэ-эа изложенных выше причин.

Величина фактора разделения (400-700) и найденная продолжительность иэотермической выдержки при центрифугировании шламов обусловле40 ны достижением цели предлагаемого способа.

Уменьшение значения фактора разделения и продолжительности изотермической выдержки меньше нижнего предела приводит к резкому уменьшению степени извлечения металла и флюса, которые характеризуются достаточно высоким содержанием вред ных примесей.

Увеличение значения фактора разделения и продолжительности боль- ше верхнего предела нецелесообразно, так как затраты по конструктивному и технологическому усложнению процесса экономически не оправдываются из-за незначительного увеличения степени извлечения флюса.

Кроме этого, проведение изотермиСопоставление эффективности известного спосоЬа (прототипа) и предлагаемого способа приведено в примерах.

1002384 8

Пример 1 (по известному способу-прототипу)., Шлам после приготовления сплава МА8Ц (см. табл.1) перегревают до 750 С, удаляют с его поверхности не связанный металл, и шлам тщательно перемешивают. Затем шлам заливают-во вращающуюся центрифугу. Продолжительность центрифугирования до затвердевания

10 мин. Продукты центрифугирования предстваляют два кольца: наружное - шламовое, внутреннее — металлическое. Остальные параметры процесса и полученные результаты приведены в табл. 2,3 и 4.

Пример 2 (по предлагаемому способу).

Включают нижние две секции печи и устанавливают температуру 610 С перегрев выше температуры плавления сплава ИА8Ц составляет 10 С. Шлам после приготовления сплава МА8Ц с температурой 710 С заливают в реторту ротора лабораторной центрифуги. Опускают верхнюю секцию печи, прогретую до 610ОС. Скрепляют верхнюю и нижнюю секции печи болтами.

Устанавливают скорость вращения ротора 1650 об/мин, что соответствует значению фактора разделения, рав- 3© ному 300.

При достижении температуры шлама 610 С проводят изотермическую выдержку в течение 7 мин, Затем устанавливают температуру .97) С, перегревз о выше температуры плавления применяемого флюса - 25 С. При достижении о температуры 575 С проводят изотер" мическую выдержку в течение 3 мин.

Затем отключают обогрев, поднимают 4© верхнюю секцию и подают на ротор холодный сжатый воздух. После охлаждения вынимают реторты, извлекают полученный материал. Исходный шлам в результате обработки по приведенному 4 режиму представляет собой расслоившуюся на три зоны массу: зона извле4 ченного металла, зона флюса и зона шлама (отходы), обогащенного по срав нению с исходным NgO и другими приме". сями, Взвешивают каждую иэ зон, Вес металла 11,9 r. Вес флюса 49,9 г.

После взвешивания отбирают пробу на определение химического состава.

Состав металлической и хлоридно-фторидной фаз приведен в ъабл, 3 и 4.

Степень извлечения () определя ют по формуле — --1- "1004

P о

h где Р» - вес извлеченного компонента (фазы),г;

Р„,„- вес компонента (фазы) в исход. ном шламе г.

Степень извлечения металла равна

95 94 (см табл 2)

Степень извлечения флюса 44,2i (см, табл. 4), Пример ы 3-6 (по предлагаемому способу) .

Режим, параметры осуществления процесса и полученные результаты приведены в табл. 1-4.

Таким образом, результаты проведенных опытов и испытаний свидетельствуют о том, что предложенный способ усовершенствует и развивает ранее известный способ извлечения металлов из магниевого шлама литейного передела центрифугированием

{прототип) и по сравнению с.ним обеспечивает упрощение подготовки шламов перед центрифугированием; снижение в 7- 11 раз содержания вредных примесей в извлеченном металле, извлечение на 68-75/ и рафиниро,вание от MgO и других вредных примесей флюса, Технико-экономический расчет показывает, что использование предлагаемого способа обеспечит получение экономического эффекта в условиях одного из магниевых заводов только за счет возвращения вторичного сплава, извлеченного из шламов,образующихся после приготовления передельного сплава МАОЦ (из расчета производства егоs обьеме 1000 т) в размере 16,2 тыс. руб. в год.

10023833

10 сс\

Ю гс

lib

-а сЧ

° ь сЧ сч

C)

ОЪ е о

Э

«Т( е

Э

X .

I I

I ! iX

1 1 X е

1 1 3

=т ! m

I X

X 1

1 эЯ л ! I X (О

1 I ЕС( е

О

О.Ь

1 I X т

31 4 е а.

1 I

1 I

1 3

3 1

1 оМ

1 1

I о I

} х ! » а

Э

X х е Ф

l % 1 Е

3 О. 1

С V 1

1. О

I С.Э 3

1 1

il }

1 I

I 1

1 1

i co

cf.

K ! а е

1 I С с

1 1 ь — — — -I

1

1 I

1

I 1

1 ! 1-

I Э

1 о

1 C

1 ) ! О

1 1

1

I 1 1 о -з m

Ф A Ф

C) - I

I (Ч

+ с с о

< (Ч Z М

I

I

1 .I

I

I

I

I ОС(сЧ

1 сЧ К>

Ф Ф

1 О Э

1

1

1

I

1

1

I

1

I

1 сЧ

1 С4

Ф В о

I

1

I !

1

1

1

1 . сЧ

I Ю М%

1 а Ф

1 о

t

I !

1 1

I Э

1 X Э

3 Я

I Ф Е

1 В.

1 X

О (X

Э О

X y. О Э а Э О

I L $ Я

1 О С 3

1 Я С e" e2

3

1

1!

I л е О 3

С4 1

1

l

1

1

I сЧ 3

° ь о

-Г I

I 1

3

3

1! сЧ I в

1 сЧ 1

3!

С« (е I Z 1 с 1 ю I

C(. 3 о—

13, X I

X л

CLО 1

1002364

12 о ! l

1 Q!

1 О

1 CQ

I

1

1 !

I

1

I

1

I

1 !

I

1

1

1

-4

t

1

1 !

l

I

С

Щ

1»

Со

1 Ъ 4\

» а CD

Ol . 01

»ч ! л Т !

))

1 1

1 !» ! C»!

I +

I Ч7

I

1 1

I

I! I

1

l I

l с с

»

lФ

S

У

С

1 Е

1 !

1

С

1 I 4

1

Ф.оМ с !!!

z

Э с

Э

СЭ (1

1 д

I г

1

1 (7)

Е

I л

И1

01 м 4:)

Ш т

)S

Ф о л э о

S а. ч с Й

S х

ii CL)

Z 1) iI

СХ

Э

O. сч 0 «) Ю

С) С) .Л

С) С) М

О CD сч

С:) »

S

%

O.

Qj Х

С

Ca X

Сс) I и э

4) т

S S S

LI о а

О z Э

С Л 1осo аэcQ

1: I- S

С) сч сч л

) о х

С) D !

Л Lh с"\ м .Л сч Ы Ъ

С:)

CD м

1 ,,э

3

2i а

I .С)

С)1

1 Ф

° 1 о

Х1 1*

1 g

I 1

)!! Э

Q. X

Q! С!! с л с э а5

1I

Э а с а Э

X Э IX э 11- о Ф

Сс!

Q! S )Е

s o тих эао з. лэ

CQ t- X

CD СЛ сч м

Л а

1Э

СЦ

CL

С0

СЦ

Хо

Э

С»

LA

v .0 -О

1 о к

z

C1 Qt с с

CCJ М

CQ r

CtI а

:У о е

Е д о

l !

С1

Ф

Ъ:

С1

С: сч м . .) с

I

1

1

I

I

I

)

1

I

1

I

1

1

1

1

1

1

1

1 !

I

I

I

1

I

I

1

1

1

1

1 Э

I с

Э CQ а IQ

1 э

C CQ а э:

I- l

I

1 CU

1 Ш

1 с со о5

1

1

1 !

С 4 л

LA СЧ 01 LA

0 О 0 1

СО Ш СЧ

° » Г\ м оо

0 01 О м с с4:)

С/1 LA O LA

CZ! 01 01 0 \ 1

1 I

I сч !

I л

О) !

1

1

-Ф 1

О 1

1 о

l

I.1

l л!

1

l!!

Ю 1 о

I

1!

1 .У\ 1

1

Э l

О 1 л

1 1!. 1

CCt CD л! о ао!

Е о—

Т I

9 I CC !

fO с!! Х I а m г!

I!!

) с

1 002384 х

2l х

)ь1 1.1

Ю: 1 ь

ct >М

)II )II

I

) Ъ - Ф сЧ 00

« ° ь о ф ь Цф о л л в о о о.

СЪ

° ь

I Ф

I I с

)О I

X о.

ОО

° ь

1 1 СЧ

)»

М лг

1 1

М

)!I

° ь

)I) )ГЪ

° ь

ЕГЪ. 00

)ьП ИЪ )!\

° ««

m . о о О 0

)ььЪ

««« о о о

l l

)

СЭ

М О СЧ

««

) с OO I

1(I

I

I

I

l

I !. !

I!

I.

I

1

I

СУ ъО

° ь « ъф .

CO CO

1

I

1

1

° ь о

Ф

III

«

CL

X м%

CL

)X

Ф

X о

X о

Ф

r*

)II

М

Cl

))I о

N СЧ

« .о аО Л а

00 О\ CFI

-4

Ф О ) )Ч ) \ ОО

° ь ° ь

0 ОЪ О\ 43 ) )Ъ

-) -О .Ф еь Ъ М\

1002384

1 tQ о

I .В Э Я !

>> 1 Z У

1 э eeet

I С 3

1 Ф Ф Ф

1 I» f>) Z

33 Х Х

-2 Гт

I Я

I 1 ф

I I

1 Ф о

1 1-1 л

z :!

1 e ) 4Э

I Z I о.

1 °, а х ° Я

< о! ах э х в аае е 3 m 3=32 1 Z I

% а

I Ф 1 ! а о

О О3 о Е

01 ф л л

01

01

Ю 4Ъ чО л а 0 01

О\ О

I

3

1

I

l !

1

3 — 3

00 сЧ л

М Ю! 4 м> л I

Ю Ю

1»

>х

a а о

3О Э о в л

0 ! S о r е м л з а

z1-zez м о х ак, фоал* охэФ а ь ае Ф О о o>z

1 Хз

I Ф

CLÑ К .oez

1- ах

Х Ф

Э е а и

CL

Iе

Ig

CL

l e о

1 Z

I II Я

I о о

I 3О

1 е Э

» fII X

I- Ф fll а!3

Ф Э

С Ф OD

X л

Э 333 Ол

3- CLX

Ш Ю со в л л (4 Ch О >.Г\

И Ф

1 о о о

lg

Ф

Э OQ с с< о

Э м

Ф Z

>33 а

C оx;

1 1

1

1

I !

I

1

1

I

I

1

1 ,1

I

3

I

1

1

I

1

1

1

1

1 ьл

1 I

1 2.

1 I 1 Ф

x o е I>1 >Z

1-ZO

l r u

Эi3о

I z cL e

z о,г у

1 Ф 1I O Ф е ааа

1 Х Э Э Э

m с 3- IX, 1

f I

° .

1 Ф Э X аЯх

3-лаю! ээсо!

1 L1 Я 1

1 Э Э 1

С m ÅI

Э l»

С Э

Э ХЗЧ а л

3>3 >Х е4 л

fO Z Ф Ю.

О. z лLA 3Ч !.> \ 1 л л л л л л л

Ю Ю Ю Ю а л л

Ю м л

D D LA а Ю

Ю Ю СУ V д м м и м

Ю Л Ю Ц Ю33 !Ч е л

f ! !

1

l

1

I

1 !

1

1

1 !

1 !

I

1

1

> !

1

1(I

f

1

1

1 !

1

1

I

1 ! !

1 !

1

I

1 !

1

1

l

1 (1

1

1

1

I

I

3 3

01 л

Ch

LR

Ю л

D м

D О

1 х fz;

ffI

Ф о а fg

z x ю

z cR о

Е I» L»

ffI ОК а z 0

1002384

17

Формула изобретения

Составитель В. Бадовский

Техред Т.Маточка Корректор Г. Orap

Редактор О. Юркова

Заказ 1732/11 Тираж 625

ВНИИПИ Государственного комитета СССР па делам изобретений и. открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Ч1атент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

t. Способ переработки магнийсодержащих ш.,амов, включающий их центрифуги рование и выборку разделенных металлической и солевой фаз, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества извлекаемого металла и возможности рафинирования и использования солевой фазы, Центрифуги-.10 рование ведут в изотермических условиях при температуре, на 20-70 С превышающей температуру плавления металла и солевой фазы, и значении фактора разделения, равном 400-700. 15

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества металла, центрифугирование ведут при температуре,. на

20-50 С превышающей температуру плав- 20 ления металла, в течение 10-20 мин.

18

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью возможности рафинирования и использования солевой фазы, центрифугирование ведут при температуре, на 30-70 С превышающей температуру плавления при-.. меняемого при плавке флюса, в течение 5-10 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Змли E. ф. Основы технологии производства и обработки магниевых сплавов. M., "Металлургия", 1972, с. 125-127.

2. РХ "Металлургия" М 1 1961, реф. N 1Г255.

3. Вяткин И.П. и др. Извлечение металлов из магниевого шлама литейного передела центрифугированием;.

"Цветные металлы", и 1, 1976, с.67.