×
10.05.2018
218.016.4f96

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к электролитическому производству алюминия, и может быть использовано в процессах подготовки алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния (силуминов) марок АК5М2, АК7, АК7пч, АК8М3, АК9, АК12 и других. Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов включает загрузку шихтовой смеси в электролизер и электролиз в расплаве электролита, при этом в качестве шихтовой смеси используют микросилику, которую загружают в алюминиевые контейнеры в количестве, соответствующем содержанию кремния в алюминиевом сплаве от 2 до 10 мас.%, контейнеры предварительно подогревают до температуры от 300 до 400°С, а затем вводят в электролизер под слой электролита, при этом электролиз проводят при непрерывной циркуляции расплава в электролите при температуре от 940 до 950°С и напряжении на электролизере от 4,25 до 4,30 В. Способ позволяет получать алюминиево-кремниевые сплавы непосредственно в электролизере, эффективно использовать отходы кремниевого производства при отсутствии пыления во время загрузки, снизить энегозатраты за счет прямого ввода микросилики в расплав, а также дает возможность управлять загрузкой шихтовых материалов в зависимости от заданного содержания кремния в сплаве. 6 пр., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к электролитическому производству алюминия, и может быть использовано в процессах подготовки алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния (силуминов) марок АК5М2, АК7, АК7пч, АК8М3, АК9, АК12 и других.

Известен способ получения литейных алюминиево-кремниевых сплавов (патент РФ №2322522, опубл. 20.04.2008 г.). Сущность способа состоит в том, что в качестве шихты используются первичный силумин, возврат песчано-глинистого литья, возврат кокильного литья при соотношении компонентов, мас.% соответственно (1÷1,6):(2,3÷3,6):(2÷2,6). Плавка осуществляется по следующей технологии: расплавление шихты, содержащей первичный силумин и возврат песчано-глинистого литья, перегрев расплава при температуре от 1000°С до 1050°С, охлаждение расплава за счет ввода от 60 до 70% массы возврата кокильного литья, последующая загрузка при температуре от 825°С до 875°С остатка возврата кокильного литья, рафинирование и разливка.

Недостатками способа являются высокие энергетические затраты на нагрев шихты и существенные потери сырья во время операций загрузки, а также низкий выход годной продукции.

Известен способ получения литейных алюминиевых сплавов из вторичного сырья (патент РФ №2351670, опубл. 10.04.2009 г.), включающий расплавление основной шихты, перегрев расплава при температуре от 990°С до 1000°С, выдержку расплава при температуре перегрева, охлаждение расплава загрузкой в него твердой металлической шихты: первая порция вводится при температуре перегрева и составляет от 8 до 10% от массы основной шихты; вторая порция вводится при температуре от 860°С до 870°С и составляет от 4 до 6% массы основной шихты, третья порция вводится при температуре от 750°С до 760°С и составляет от 4 до 6% массы основной шихты, рафинирование и разливку расплава.

Недостатками способа являются многостадийность процесса и большие энергетические затраты, поскольку способ предусматривает высокие температуры перегрева, также полученный сплав имеет низкий уровень механических свойств.

Известен способ получения силуминов (патент РФ №2094515, опубл. 27.10.1997 г.), включающий расплавление алюминия, введение в расплав шлака производства сплавов на основе алюминия или съемов, образующихся при получении отливок из алюминиево-кремниевых сплавов, а также ввод кварцевого песка и наводороживание расплава.

Недостатками способа являются трудоемкость и низкая эффективность процесса, а также высокий уровень содержания примесей в полученных сплавах.

Известен способ переплава пылевидных отходов кремния в среде твердожидкого алюминия (патент РФ №2180013, опубл. 27.02.2002 г.), включающий плавление алюминиевого расплава, введение кристаллического кускового кремния при температуре от 1350°С до 1650°С с одновременным барботированием и охлаждением расплава инертным газом, ввод пылевидного кристаллического кремния, смешанного с влажной алюминиевой стружкой, струей инертного газа в количестве от 5 до 16% общего веса вводимого в расплав кремния.

Недостатками способа являются низкая эффективность из-за неполного растворения пылевидного кремния, а также высокий уровень опасности при вводе в расплав отходов кремния с влажной алюминиевой стружкой.

Известен способ получения алюминиево-кремниевых сплавов в алюминиевых электролизерах (патент РФ №2556188, опубл. 10.07.2015 г.), принятый за прототип, включающий подготовку путем механоактивации загружаемой шихтовой смеси, содержащей алюмосиликатное сырье, включающее отработанную подину, и оборотный электролит алюминиевого электролизера и глинозем, загрузку шихтовой смеси в электролизер с последующим электролизом в расплаве электролита.

Недостатками способа являются высокие энергетические затраты, необходимые для реализации процессов взаимодействия всех шихтовых компонентов с расплавом, необходимость перегрева расплава, а также высокий выход угольной пены, который при нагреве сопровождается науглероживанием электролита алюминиевого электролизера и образованием криолит-глиноземных осадков на подине.

Техническим результатом изобретения является снижение энергетических затрат при получении алюминиево-кремниевых сплавов, упрощение технологического процесса, а также вовлечение в производство алюминиевых сплавов отходов кремниевого производства (микросилики).

Технический результат достигается тем, что в качестве шихтовой смеси используют микросилику, которую загружают в алюминиевые контейнеры в количестве, соответствующем содержанию кремния в алюминиевом сплаве от 2 до 10 мас. %, контейнеры предварительно подогревают до температуры от 300°С до 400°С, а затем вводят в электролизер под слой электролита, при этом электролиз проводят при непрерывной циркуляции расплава в электролите при температуре от 940°С до 950°С и напряжении на электролизере от 4,25 до 4,30 В.

Способ осуществляется следующим образом. Микросилику загружают в алюминиевые контейнеры-трубы с таким расчетным количеством, чтобы выйти на заданный уровень содержания кремния в алюминии (от 2% до 10%), с учетом усвоения кремния равным от 91% до 92%. Затем контейнеры, сжатые по концам с двух сторон, помещают в раздатчик стандартной фурмы и подогревают над проделанным окном в криолит-глиноземной корке до температуры от 300 до 400°С. После подогрева контейнеры вводятся в расплав при помощи стандартной фурмы в специально подготовленные «окна» в корке электролизной ванны. Ввод происходит при температуре от 940 до 950°С и напряжении от 4,25 до 4,30 В. Алюминиевые контейнеры расплавляются в слое металла за 5-8 сек, при этом частички микросилики, под действием движущегося в ванне металла со скоростью от 15 до 20 см/сек, всплывают и попадают в межфазную границу «алюминий-электролит», где происходит электрохимическое восстановление.

Использование электролизера для получения алюминиево-кремниевых сплавов обеспечивает стабильную температуру металла, при этом жидкие фторалюминаты натрия оказывают модифицирующее и рафинирующее действие на сплав, а непрерывная циркуляция металла в электролизере за счет динамического потока расплава под действием электромагнитных сил создает условия для полного растворения микросилики без ее всплытия на поверхность электролита.

Расчетные величины между содержанием кремния и алюминия и их предельным количеством определяются в каждом конкретном случае в зависимости от заданной марки силумина. При превышении содержания примесей в условиях электролитического получения алюминия возможны различные варианты корректировки химического состава.

Для подготовки алюминиевого сплава выбирается группа из 2 электролизеров. В качестве основы используют расплав первичного алюминия марки А7Е, получаемый в электролизерах для производства алюминия. Количество металла в электролизере от 6 до 6,5 т.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. В электролизер марки С8БМ при наличии в нем 6500 кг катодного алюминия ввели по предлагаемому способу 780 кг микросилики. Ввод происходил при температуре 940°С и напряжении 4,25 В. После замера уровня металла производился отбор проб металла для определения химического состава. На подготовку алюминиевого сплава затрачивается 60 мин. После растворения кремниевого сырья во время электролитического процесса получили алюминиево-кремниевый сплав с содержанием Si 5,02 мас. %, соответствующего марке АК7.

Процент усвоения кремния составил 93,2%.

Пример 2. Способ осуществляют идентично примеру 1. В электролизер с катодным алюминием массой 6000 кг ввели по предлагаемому способу 1500 кг микросилики. Ввод происходит при температуре 950°С и напряжении 4,25 В. После растворения кремниевого сырья во время электролитического процесса получили алюминиево-кремниевый сплав с содержанием Si 10,1 мас. %.

Процент усвоения кремния составил 92,5%.

Пример 3. Способ осуществляют идентично примеру 1. В электролизер с катодным алюминием массой 6000 кг ввели по предлагаемому способу 1500 кг микросилики. Ввод происходит при температуре 940°С и напряжении 4,30 В. После растворения кремниевого сырья во время электролитического процесса получили алюминиево-кремниевый сплав с содержанием Si 10,06 мас. %

Процент усвоения кремния составил 93,6%.

Пример 4. Способ осуществляют идентично примеру 1. В электролизер с катодным алюминием массой 6000 кг, ввели по предлагаемому способу 1500 кг микросилики. Ввод происходит при температуре 950°С и напряжении 4,30 В. После растворения кремниевого сырья во время электролитического процесса получили алюминиево-кремниевый сплав с содержание Si 9,9 мас. %.

Процент усвоения кремния составил 92,4%.

Пример 5. Способ осуществляют идентично примеру 1. В электролизер марки С8БМ при наличии в нем 6500 кг катодного алюминия ввели по предлагаемому способу 780 кг микросилики. Ввод происходил при температуре 880°С и напряжении 4,1 В. После растворения кремниевого сырья во время электролитического процесса получили алюминиево-кремниевый сплав с содержанием Si 4,1 мас. %

Процент усвоения кремния составил 73,4%.

Пример 6. Способ осуществляют идентично примеру 1. В электролизер с катодным алюминием массой 6000 кг ввели по предлагаемому способу 1500 кг микросилики. Ввод происходит при температуре 1030°С и напряжении 4,4 В. После растворения кремниевого сырья во время электролитического процесса получили алюминиево-кремниевый сплав с содержанием Si 8,0 мас. %.

Процент усвоения кремния составил 70,1%.

Преимуществами способа являются получение алюминиево-кремниевых сплавов непосредственно в электролизере, снижение энергозатрат при производстве сплавов в литейных отделениях, эффективное использование отходов кремниевого производства, отсутствие пыления во время загрузки, а также возможность управлять загрузкой шихтовых материалов в зависимости от заданного содержания кремния в сплаве. Применение технологии прямого ввода микросилики обеспечивает повышенный срок службы за счет уменьшения количества трещин и пор в катодной футеровке при реакции микросилики с углеродом на подине электролизной ванны.

Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов, включающий загрузку шихтовой смеси в электролизер и электролиз в расплаве электролита, отличающийся тем, что в качестве шихтовой смеси используют микросилику, которую загружают в алюминиевые контейнеры в количестве, соответствующем содержанию кремния в алюминиевом сплаве от 2 до 10 мас.%, контейнеры предварительно подогревают до температуры от 300 до 400°С, а затем вводят в электролизер под слой электролита, при этом электролиз проводят при непрерывной циркуляции расплава в электролите при температуре от 940 до 950°С и напряжении на электролизере от 4,25 до 4,30 В.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-30 of 204 items.
25.08.2017
№217.015.a73d

Комплекс пылеподавления площадных источников

Изобретение относится к средствам экологической защиты окружающей среды, именно к устройствам пылеподавления, может быть использовано для обеспыливания, орошения площадных источников пылевыделения, а также для обеспыливания поступающего с источника запыленного воздуха, где требуется применение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608089
Дата охранного документа: 13.01.2017
25.08.2017
№217.015.ab31

Адаптивная система управления

Адаптивная система управления содержит объект управления, сумматор, регулятор, идентификатор, дигратор, соединенные определенным образом. Обеспечивается автоматическая настройка регулятора без возбуждающих управляющих воздействий, подаваемых на объект управления. 2 ил.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612340
Дата охранного документа: 07.03.2017
25.08.2017
№217.015.ab36

Стенд для физического моделирования геомеханических процессов

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для моделирования физических процессов в нагруженном массиве горных пород на образцах в лабораторных условиях. Стенд содержит корпус для размещения испытуемого образца, размещенные в корпусе штампы для взаимодействия с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612198
Дата охранного документа: 03.03.2017
25.08.2017
№217.015.ab42

Способ флотационного извлечения редких металлов

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано в горно-обогатительной промышленности при обогащении редких металлов. Способ флотационного извлечения редких металлов включает предварительное измельчение и последующую флотацию, протекающую под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612162
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ab48

Способ разложения алюминатных растворов

Изобретение может быть использовано при переработке низкокачественного алюминийсодержащего сырья, в том числе нефелинов. Разложение алюминатного раствора выполняют путём карбонизации газами, содержащими СО, при температуре от 20 до 40°С при начальной концентрации каустической щёлочи в растворе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612288
Дата охранного документа: 06.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac0b

Устройство для проведения спасательных работ

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для проведения спасательных работ, также может быть использовано в качестве проходческого оборудования. Техническим результатам является увеличение скорости проходки выработок и повышение безопасности ведения спасательных работ....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612165
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac30

Способ получения профилактического средства для предотвращения прилипания, примерзания и смерзания вскрышных горных пород

Изобретение относится к производству профилактических средств, которые предназначены для предотвращения прилипания и примерзания вскрышных горных пород к поверхностям горно-транспортного оборудования, а также смерзания вскрышных горных пород в своей массе. Способ получения профилактических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612281
Дата охранного документа: 06.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac87

Способ прогнозирования работоспособности инструментов, оснащенных режущей керамикой

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для прогнозирования или контроля работоспособности (прочности, износостойкости) керамических пластин режущих инструментов при их изготовлении, использовании или сертификации. Сущность: осуществляют испытания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611980
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.b2e9

Способ получения глинозема из хромсодержащих бокситов

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения глинозема из хромсодержащих бокситов включает мокрое спекание шихты, выщелачивание спека промывной водой с получением алюминатных растворов, из которых извлекают гидроксид алюминия. Боксит отдельно от известняка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613983
Дата охранного документа: 22.03.2017
25.08.2017
№217.015.b3ce

Интегрированный перекачивающий агрегат для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам

Изобретение относится к транспортировке углеводородного и другого сырья по проложенным по морскому дну трубопроводам большой протяженности. Интегрированный перекачивающий агрегат для транспортировки углеводородов по подводным и континентальным трубопроводам включает охранный кожух,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613794
Дата охранного документа: 21.03.2017
Showing 21-30 of 48 items.
26.08.2017
№217.015.e339

Способ защиты углеграфитовой подины алюминиевого электролизера

Изобретение относится к способу защиты углеграфитовой футеровки алюминиевого электролизера при производстве алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов, и может быть использовано при вводе алюминиевого электролизера в эксплуатацию. Способ включает формирование слоя электрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626128
Дата охранного документа: 21.07.2017
29.12.2017
№217.015.fe05

Способ получения брикетов для производства кремния восстановительной плавкой

Изобретение относится к способу получения брикетов для производства кремния, включающему смешивание кремнеземсодержащего и углеродсодержащего сырья с получением смеси и брикетирование смеси. Полученную смесь смешивают с мелассой, при этом в качестве кремнеземсодержащего сырья используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638464
Дата охранного документа: 13.12.2017
20.01.2018
№218.016.18cf

Способ получения титановой лигатуры для алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению таблетированной титановой лигатуры, и может быть использовано в ракетостроительной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности, в которых используются высоколегированные литейные и деформируемые алюминиевые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636212
Дата охранного документа: 21.11.2017
17.02.2018
№218.016.2cac

Брикет для получения кремния восстановительной плавкой

Изобретение относится к получению кремния. Брикет содержит микросилику, углеродосодержащее сырье, отходы деревообрабатывающей промышленности и связующее вещество. В качестве углеродосодержащего сырья брикет содержит сланцевую пыль, в качестве отходов деревообрабатывающей промышленности -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643534
Дата охранного документа: 02.02.2018
10.05.2018
№218.016.3e8a

Способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для разработки крутопадающих месторождений неустойчивых руд. Способ включает проходку буродоставочных ортов, выемку полезного ископаемого ориентированными вкрест протирания горизонтальными или слабонаклонными камерами полигональной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648371
Дата охранного документа: 26.03.2018
10.05.2018
№218.016.4702

Способ получения лигатуры магний-иттрий

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению магниевых лигатур с иттрием, которые могут быть использованы в качестве легирующих и модифицирующих добавок в производстве сплавов на основе магния и алюминия. Способ включает подготовку солей состава, мас.%: фторид иттрия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650656
Дата охранного документа: 16.04.2018
18.05.2018
№218.016.50b1

Способ термической обработки угля

Изобретение относится к области обогащения угля, в частности к получению высококачественного каменноугольного кокса и высококалорийного термообработанного твердого топлива для металлургии, энергетики и других отраслей промышленности. Перед термообработкой угля проводят экстремальное охлаждение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653174
Дата охранного документа: 07.05.2018
29.05.2018
№218.016.5479

Способ получения лигатуры алюминий-эрбий

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению лигатур и сплавов алюминия с редкоземельными металлами, и может быть использовано для получения лигатуры алюминий-эрбий. В способе готовят исходную шихту в порошкообразном состоянии при следующем соотношении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654222
Дата охранного документа: 17.05.2018
26.12.2018
№218.016.aad0

Способ получения лигатуры магний-цинк-иттрий

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению магниевых лигатур, которые могут быть использованы в качестве легирующих и модифицирующих добавок в производстве сплавов на основе магния и в производстве сталей и чугунов. Способ получения лигатуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675709
Дата охранного документа: 24.12.2018
01.03.2019
№219.016.cc83

Твердеющая закладочная смесь

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к твердеющим закладочным смесям. Включает заполнитель, жидкое стекло натриевое, гипс, цемент. В закладочную смесь дополнительно вводят флокулянт и мартито-гематитовую железную руду, при соотношении компонентов смеси: жидкое стекло...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002377412
Дата охранного документа: 27.12.2009
+ добавить свой РИД