Установка рафинирования алюминия

12 июня Установка рафинирования алюминия

Установка рафинирования алюминия используется в процессе очистки расплавов алюминиевых сплавов. Классификация флюсов. Требования. Состав наиболее распространенных флюсов. Сфера применения и способы использования.

В процессе плавки алюминия и алюминиевых сплавов основными веществами, загрязняющими алюминиевый расплав, являются водород и окисленные включения.
Алюминий при взаимодействии с кислородом легко образует A1202 или суб-оксид алюминия (Al₂O и A10).
В то же время он также очень легко поглощает газ (H), доля которого составляет 70–90% от общего количества газа в алюминиевом расплаве, а основные дефекты литого алюминиевого сплава — поры и шлаковые включения — обусловлены газом и окисляющими веществами, остающимися в сплаве в виде твердых частиц.
Поэтому для получения высококачественного расплава необходимо не только выбрать правильный и рациональный процесс плавки, но и уделить большое внимание доработке и очистке расплава.

Существует множество методов рафинирования и очистки расплавов алюминия и алюминиевых сплавов, к которым в основном относятся метод флотации, метод рафинирования с использованием флюса, метод фильтрации расплава, вакуумный метод и комбинированный метод.
В данной статье рассматривается применение алюминиевого рафинера при плавке алюминиевых сплавов.

Роль потока
Солевой флюс широко применяется при производстве первичного и вторичного алюминия для улучшения качества расплава и повышения коэффициента извлечения металлического алюминия.
У флюса есть четыре функции
1. Изменить смачиваемость расплава алюминия оксидом (глиноземом) таким образом, чтобы расплав алюминия легко отделялся от оксида (глинозема), благодаря чему большая часть оксида (глинозема) попадает в флюс и снижает содержание оксидов в расплаве.
2. Флюс может изменять состояние оксидной пленки на поверхности расплава. Это объясняется тем, что он способен разрушать прочную и плотную оксидную пленку на поверхности расплава, превращая её в мелкие частицы, что способствует выходу водорода из расплава через пустоты между частицами оксидной пленки и его попаданию в атмосферу.
3. Наличие флюсового слоя может изолировать контакт между водяным паром в атмосфере и расплавом алюминия, затруднять проникновение водорода в расплав алюминия и в то же время предотвращать окисление и возгорание расплава.
4. Флюс способен поглощать оксиды, содержащиеся в расплаве алюминия, что позволяет очистить расплав. Одним словом, удаление включений при флюсовой очистке в основном осуществляется за счет адсорбции, растворения и химического взаимодействия с оксидной пленкой и неметаллическими включениями в расплаве.

Классификация и выбор флюсов
Флюс для рафинирования классификация и требования
Существует множество видов флюсов, используемых при плавке алюминиевых сплавов, которые можно разделить на покрывающие вещества (флюсы, предотвращающие окислительное горение расплава и выполняющие функцию геттеринга) и рафинирующие вещества (флюсы для дегазации и удаления включений). В зависимости от конкретного алюминиевого сплава используются разные покрывающие и рафинирующие флюсы. Однако любой флюс, применяемый в процессе плавки алюминиевых сплавов, должен соответствовать следующим условиям.
1. Температура плавления должна быть ниже температуры плавления алюминиевого сплава.
2. Удельный вес должен быть меньше, чем у алюминиевого сплава.
3. Способен поглощать и растворять включения в расплаве, а также удалять газ из расплава.
4. Он не должен вступать в химическую реакцию с металлом и футеровкой печи. В случае взаимодействия с металлом он должен выделять только инертный газ, нерастворимый в металле, а флюс должен быть нерастворим в расплавленном металле.
5. Гигроскопичность должна быть небольшой, а давление испарения — низким.
6. Не должен содержать или выделять вредные примеси и газы.
7. Обладать надлежащей вязкостью и текучестью.
8. Простота изготовления: низкая цена.

Состав флюса и дозировка расплавленной соли
Алюминиевый рафинирующий флюс, как правило, состоит из хлоридов и фторидов щелочных и щелочноземельных металлов, а его основными компонентами являются KCl, NaCl и NaF. CaF₂, Na₃AlF₆, Na₂SiF₆ и т. д. Физико-химические свойства флюса (температура плавления, плотность, вязкость, летучесть, гигроскопичность, взаимодействие с оксидами и т. д.) играют решающую роль в эффективности рафинирования.

Хлорид
Хлоридная соль является наиболее распространённым основным компонентом флюса для алюминиевых сплавов, причём наиболее широко используется смесь солей 45%NaCl + 55%KCl.
Благодаря высокой смачиваемости твердого Al₂O₃, включений и оксидной пленки (угол смачивания по отношению к Al₂O₃ превышает 20 градусов), а также тому, что плотность NaCl и KCl при температуре плавления составляет всего 1,55 г/см³ и 1, 50 г/см³, что значительно меньше плотности расплавленного алюминия, они могут хорошо растекаться по поверхности расплава алюминия, разрушать и адсорбировать оксидную пленку на поверхности расплава.
Однако в случае потока, содержащего только хлоридные соли, процессы измельчения и адсорбции протекают медленно, и для ускорения вышеуказанного процесса необходимо проводить ручное перемешивание. Хлорид обладает низким поверхностным натяжением, хорошей смачиваемостью и подходит в качестве покрывающего агента. Среди них хлоридные соли с молекулярной кристаллической структурой, такие как CCl₄, SiCl₄, AlCl₃ и т. д., могут использоваться отдельно в качестве очистителей, тогда как хлоридные соли с ионной кристаллической структурой, такие как LiCl, NaCl, KCl, MgCl₂: подходят для флюсов на основе смеси солей.

Фторид
Добавьте NaF в смесь хлоридных солей: Na₃AlF₆, CaF₂. Небольшое количество фтористых солей в основном выполняет очищающую функцию, например, адсорбирует и растворяет Al₂O₃.
Фторидная соль также позволяет эффективно удалять оксидную пленку с поверхности расплава и улучшать эффект дегазации.
Это объясняется тем, что:
а) Фториды могут вступать в химическую реакцию с расплавом алюминия с образованием газообразных соединений, таких как AlF, SiF₄, BF₃ и т. д. Они механически способствуют отделению оксидной пленки от расплава алюминия, сдавливают оксидную пленку и выталкивают её в флюс.
б) Ток, возникающий на границе раздела, где протекает вышеуказанная реакция, также приводит к “вымыванию” и разрушению оксидной пленки. Таким образом, присутствие фтористой соли значительно ускоряет процесс разрушения оксидной пленки на поверхности расплава алюминия, и водород из расплава может более свободно выходить наружу.
c) Фторид (особенно CaF₂) может повысить поверхностное натяжение смешанной расплавленной соли, придать расплавленному оксиду сферическую форму, облегчить его отделение от расплава и уменьшить потери, вызванные обволакиванием алюминия твердым расплавленным шлаком, а также благодаря увеличению поверхностного натяжения флюса ускоряется процесс адсорбции и включения флюса в расплав.

Связанные публикации:

Агент для рафинирования алюминия Флюс для рафинирования алюминия Плавка алюминия с использованием флюса Гранулированный флюс на основе алюминия Состав флюсов для литья алюминия Очистка расплавленного алюминия Флюс для плавки алюминия Алюминиевый усовершенствователь зерна Установка по переработке алюминия Гранулятор-рефинер Установка рафинирования алюминия Усовершенствованный алюминиевый сплав Алюминиевый штанговый рафинатор Устройство для утончения зерна из алюминиевого сплава