Способ переработки анодных осадков электролитического рафинирования алюминия

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„ l259ß4 Д1

q1) 4 С 25 С 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 23.05.88. Бюл. 11 19 (21) 3850560/22-02 (22) 29.01.85 (721 А.А.Арнольд, И.Т.Гульдин, А.М.Захаров, F..Ï.×åðíîBà, С.Н.Сутурин, А.В.Долгов, В.E.Äüÿêîâ, А.П.Дугельный, В.И.Заливной, В.А.Крюковский, lO.В.Куликов, М.П.Петухов и В.M.Çàxàðîâ (53) 669.714.72 (088.8) (56) Алюминий. Обзор материалов справочника фирмы "Пешинэ", ЦНИИ и

ТЗИЦМ, M.: 1968, с.36-37. (54 )(57) 1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АНОДНЫХ ОСАДКОВ ЗЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ АХПОМИНИЯ, включающий нагрев анодных осадков, их охлаждение и разделение твердой и жидкой фаз с получением алюминий. медного сплава, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода алюминий медного сплава, более полного извлечения меди, снижения энергетических затрат на переработку, нагрев анодных осадков осуществляют до 760— о

825 С, с выдержкой при этой температуре в течение 20-90 мин и перемешиванием в течение 5-35 мин, после чего производят разделение фаз при непрерывном охлаждении с поддержанием массовой скорости удаления твердой фазы 80-95Х от массовой скорости кристаллизации,и при 670 — 680 С удаляют всю твердую фазу.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что разделение твердой и жидкой фаз производят при разделяющем факторе, равном от 50 до

200 .

1 12

Изобретение относится к металлургии, н частности к электролитическому рафинированию алюминия.

Цель изобретения — повьппение выхода алюминий,"медного сплава, более полное извлечение меди, снижение энергетических затрат на переработку °

Изобретение заключается в том, что анодные осадки нагревают до 760825 С, выдерживают при этой темперао туре 20-90 мин, перемешивают 5

35 мин, производят разделение фаэ при охлаждении, причем поддерживают массовую скорость удаления твердой фазы 80-95Х от массовой скорости кристаллизации и при 670-680 С удаляют всю твердую фазу. Цель достигается также тем, что разделение твердой и жидкой фаэ проводят под действием разделяющего фактора от

50 до 200ч °

В интервале температур 760— о

825 С остаются в нерасплавленном виде до 10-ЭО кристаллов от всей массы анодных осадков, причем самых крупных. Увеличение температуры нагрева анодных осадков вьш е 825 С приВодит к полному расплавлению анодных осадков и при последующем охлаждении из расплава будут кристаллизоваться мелкие кристаллы интерметаллидов, что снизит выход годного продукта прн разделении фаз. При темпео ратуре ниже 760 С количество твердой фазы составит более 307, в силу чего разделение фаз практически невозможно.

При перемешивании разрушается конгломерат из крупных кристаллов интерметаллидов, которые образовались в кармане электролизера и размер которых достигает 8-20 мм для

40-60Х всей массы интерметаллидов анодного осадка. Во время перемешивания когломерат разрушается и получают жидкую фазу с равномерно распределенными в ней крупными кристаллами интерметаллидов. Время выдержки 2090 мин зависит от массы перерабатываемых анодных осадков. При выдержке менее 20 мин даже при переработке малых количеств анодных осадков, из ннх не вытапливается достаточно жидкой фазы, в которую можно было бы вмешать кристаллы интерметаллндов и невозможно разрушить конгломерат анодных осадков. Выдержка более 90 мин увели596Ч

5

t5

45 чияает расход электроэнергии и наряду с этим распределенные в жидкой фазе кристаллы интерметаллидов начинают взаимодействовать с жидкой фазой с образованием других интерметаллидов, содержащих меньшее количество химически связанных примесей, что снижает выход годного продукта. Перемешивание менее 5 мнн не позволяет полностью разрушить конгломерат анодных осадков, а при перемешивании более

35 мин начинает сказываться кинетический фактор на переформирование кристаллов интерметаллидов, Удаление менее .80Х твердой фазы при разделении фаз ведет к плохому разделению фаз иэ-за большой вязкос-. ти, что снижает выход жидкой фазы.

Удаление более 95Х твердой фазы приводит к сильному переохлаждению в связи с отсутствием центров кристаллизации и к последующему неконтролируемому резкому выделению большого количества твердой фазы, что снижает выход годного продукта, а иногда к кристаллизации всего расплава в зависимости от величины переохлаждения, что исключает воэможность разделения фаэ., Полное удаление твердой фазы проо водят при 670-680 С, в зависимости от содержания меди в расцлаве. При снижении температуры окончательного разделения фаэ ниже 670 С резко снижается выход годного продукта — алю1 миний медного сплава, а повьппеиие температуры вьппе 680 С ведет к высокому содержанию примесей в жидкой фазе, как это следует нз данных табл,1, При величине разделяющего фактора менее 50у в твердой фазе остается еще до 8-9Х жидкой фазы, а увеличение разделяющего фактора более 200 уже не снижает содержание жидкой фазы в фильтростатке (табл.2 .

Способ заключается в следующем.

Анодные осадки загружают в печь, ка печь устанавливают центрифугу н нагревают осадки до 760-825 С, выдерживают при этой температуре 20-90 мин в зависимости от массы перерабатываемых анодных осадков, перемешивают

5-35 мин с помощью мешалки и разделяют твердую и жидкую фазы с помощью центрифуги при охлаждении, причем массовая скорость удаления твердой фазы составляет 80-907. от массовой скорости кристаллизации и при 670—!

259694 печи, включалк центрифугу н грокэводили разделение фаэ прк охлаждении расплава.

Путем изменения времени вращения центрифуги в расплаве регулировали массовую скорость удаления твердой фазы иэ расплава.

Величину разделяющего фактора изменяли путем увеличения числа оборотов электродвигателя для отжима расплава иэ фильтростатков.

В табл. 3 приведены результаты опытов.

Переработке подвергали анодкые осадки состава: 28-33% Cu IO-1 IX F е, 4-4,5Х 81 и остальное алюминий..

После переработки получали алюминий-медный сплав с 45-50Х меди, l,5 — I,8% железа, 2,5-3% кремния и остальное алюминий.

Средний состав твердой фазы— фильтростаткн, — удаляемой из расплава, менялся в зависимости от температуры в пределах " меди l4X, железа 22,7 — 27,3Х, кремния — 4-5Х и алюминий остальное.

Как следует из данных табл.3, переработка акодных осадков по предлагаемому способу позволяет повысить выход годного продукта на 6-9Х, по сравнению с прототипом, снизить содержание железа в алюминий-медком сплаве по сравнению с прототипом на

0,2-0 4Х что особенно важно при дальнейшем использовании алюминиймедного сплава в производстве АВЧ для корректировки содержания меди в анодком сплаве.

Экономия электроэкергии при использовании предлагаемого способа происходит за счет того, что масса анодных осадков нагревается до 760825 С, а не расплавляется полностью, как в прототипе, на что требуется дополнительная энергия.

680 С удаляют всю твердую фазу. Разделение фаэ осуществляют под действием разделяющего фактора от 50 до

5 я разделения фаэ используют погружаемую в расплав центрифугу, заданная программа работы которой обеспечивает скорость извлечения твердой фазы в количестве 80-95% от мас- 10 совой скорости кристаллизации сплава, Программу работы центрифуги подбирают опытным лутем.в зависимости от массы расплава и скорости его кристаллизации. f5

Величину фактора разделения - отношение центробежной силы единицы массы к ускорению свободного падения — устанавливают путем регулирования числа оборотов центрифуги лри 20 отжиме маточного расплава из твердой фазы.

Использование центробежных сил для,разделения фаз позволяет с минимальными энергетическими затратами и лри простом апларатурком оформлении достигнуть необходимую величину разделяющего фактора в необходимых пределах. Использование центробежного способа разделения фаз при из- 3р влечении меди и алюминия иэ анодных осадков позволяет более полно извлечь медь из анодных осадков, повидимому, в силу избирательной адгеэии меди к кристаллам интерметаллидов. Так, например по прототипу получают жидкую фазу с 32Х, а по предлагаемому способу " при использовании центрифуги содержание меди в жидкой фазе составляет 45-50Х.

Пример ы. В печь загрузили

8,5 т анодных осадков. На печь устаH0sunH центрифугу. Включили нагрев печи. Прн достижении температуры в печи 760-825 С выдерживали ее прн 45 . этой температуре 20-90 мик,после чего включали мешалку и перемешивали

5-35 мин, затем отключали нагрев

° «

1259694

Т а 11 л и ц а

Выход годного продукта и содержание железа в жидкой фазе в зависимости

ot температуры окончательного разделения фаз

Температура окончательного разделения фаз, С

«ы

750 720

680 670 660 650

700

600

Содержание железа в жидкой фазе, Х

6-7 4-5 2-4 1э8-2эО 1эб 1э8 1э55 1эб 1 ° 5-1э8 Оэ7

-1,0

Выкод годного продукта, Х

82 76 70э9 70э 2 68» 6 64 эб

60,3 42,1

Т а б л и ц а 2

Содержание жидкой фазы в фильтростатке в зависимости от величины разделяющего фактора !

Величина разделяющего фактора, g

Содержание жидкОЙ фазы в фильтростатке, X

0,!

30 — 40

12 - 14

8-9

7-75

2 — 2,5

1,3 — 2

Оэ5 1э1

100

200

250

1259694

Т а б л и и в Э

Влияние параметров процесса на выход алкминиймедного сплава

««Ю

Состав твердой Фазы, I емя Массо» реме- вая вания скорость н удаления твердой

Фазы, Х

Температура нвг в рева, Выход

ГОДНОГО, Х ремя

ыдерки, мин

А!

Fe о

l5,4

27,6

63,2

850

62,1

14,8

29,6

750

825

24,5

14,5

86,6

4,0

23,8

14,8

69,3 ост.

780

4,4 ост.

22,7

67,7

l3 9

760 невозмжно перемевать

5,1

)5,2

60,3 ест.

27,2

67,3

13,8

85 ост.

4 5

27 3

)2 1

68,1

780 40 35 ост.

)3,9

62,) 780 40 50

780 40 3 ост. иевоэмозно разделить Фазы, конгломерат внодиых осадков не разрушался очистить расплав от железа не удалось

780 40 25

780 40 25

)00

35-40 ) 2-14 4-5

48 ост.

Составитель Н.Черных

Техред М.Дидык г

Редактор Н.Козлова

Корректор С.Черни

Тирак 621 Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

rro делам изобретений и открытий

))3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 3385

Производственно-полиграФическое предприятие, г Ужгород, ул.Проектная, 4

40 25

40 25

40 25

40 25

40 25

780 )5

780 100 45

780 40 5

5 4 ост.

4 8 . ост.

4,2 ост.