×
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 61-70 of 204 items.
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
19.01.2018
№218.016.0a17

Способ комплексной переработки техногенного и труднообогатимого железосодержащего сырья

Изобретение может быть использовано для обогащения и комплексной переработки железосодержащих техногенных отходов, а также труднообогатимых железных руд. Способ комплексной переработки техногенного и труднообогатимого железосодержащего сырья включает измельчение, магнитную сепарацию и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632059
Дата охранного документа: 02.10.2017
19.01.2018
№218.016.0ce9

Растворитель асфальтосмолопарафиновых отложений

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для растворения и удаления асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) с поверхности скважинного оборудования, в резервуарах и нефтесборных коллекторах. Растворитель асфальтосмолопарафиновых отложений содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632845
Дата охранного документа: 10.10.2017
20.01.2018
№218.016.11f7

Способ пылеподавления

Изобретение относится к охране труда и защите окружающей среды в горной промышленности, в частности к пылеподавлению при отрицательных и умеренно положительных температурах воздуха и пород в горных выработках и карьерах непосредственно у источника пылеобразования, также может быть использовано...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634146
Дата охранного документа: 24.10.2017
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
13.02.2018
№218.016.1f1e

Способ уменьшения высших гармонических составляющих напряжения

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат – повышение качества электроэнергии. Физически амплитуды высших гармоник напряжения уменьшаются вследствие изменения полного сопротивления системы электроснабжения. Так как индуктивное сопротивление увеличивается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641097
Дата охранного документа: 16.01.2018
13.02.2018
№218.016.20d5

Способ механической обработки стальной заготовки с дроблением стружки

Способ включает предварительную подготовку обрабатываемой поверхности путем нагрева непрерывным лазерным лучом на глубину снимаемого припуска. Лазерный луч перемещают по прямой траектории с линейной скоростью и с постоянными мощностью излучения и длиной волны под углом наклона к обрабатываемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641444
Дата охранного документа: 17.01.2018
13.02.2018
№218.016.2167

Способ очистки сточных вод от ионов молибдена

Изобретение в металлургической и горнодобывающей промышленности для очистки сточных и шахтных вод от ионов молибдена. Для осуществления способа проводят обработку реагентом-отходом производства, в качестве которого используют железосодержащий суглинок с содержанием железа от 2 до 20% или отход...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641826
Дата охранного документа: 22.01.2018
17.02.2018
№218.016.2a0c

Способ механической обработки заготовки из титанового сплава

Изобретение относится к способу механической обработки заготовки из титанового сплава. Осуществляют предварительное локальное пластическое деформирование вращающейся заготовки и ее лезвийную обработку путем снятия припуска. Локальное пластическое деформирование заготовки осуществляют непрерывно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643022
Дата охранного документа: 29.01.2018
17.02.2018
№218.016.2a12

Способ рекультивации хвостохранилищ

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для изоляции поверхностей хвостохранилищ, слагающихся из токсичных отходов, с целью восстановления нарушенных земель. Способ включает проведение в первый год технического этапа рекультивации путем создания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643038
Дата охранного документа: 30.01.2018
Showing 41-48 of 48 items.
16.11.2019
№219.017.e34f

Способ получения гранулированного шлака

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке жидких металлургических шлаков для получения строительных материалов различного назначения. Для получения гранулированного шлака осуществляют грануляцию в водной среде в присутствии сорбента, представляющего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706273
Дата охранного документа: 15.11.2019
01.12.2019
№219.017.e8e7

Тампонажный раствор

Изобретение относится к области строительства скважин, в частности к тампонажным растворам для цементирования обсадных колонн, газоконденсатных и нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву многолетних мерзлых пород. Техническим результатом является создание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707837
Дата охранного документа: 29.11.2019
15.03.2020
№220.018.0c24

Гибридный цемент

Изобретение относится к составам гибридных вяжущих на основе молотого гранулированного металлургического шлака и может быть использовано в подземном, транспортном и гражданском строительстве для изготовления цементных бетонов. Техническим результатом является создание вяжущего пониженной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002716661
Дата охранного документа: 13.03.2020
18.07.2020
№220.018.3495

Тампонажная смесь

Изобретение относится к области строительства и обслуживания скважин, в частности к тампонажным смесям для цементирования обсадных колонн, газоконденсатных и нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву многолетних мерзлых пород. Тампонажная смесь содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726695
Дата охранного документа: 15.07.2020
31.07.2020
№220.018.3acd

Противоморозная добавка для бетонной смеси

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при изготовлении бетонов и строительных растворов, твердеющих при отрицательных температурах. Противоморозная добавка для бетонной смеси включает, мас.%: кремнегель 79,43–87,49, суперпластификатор на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002728023
Дата охранного документа: 28.07.2020
12.04.2023
№223.018.47e4

Способ возведения опорного основания дорожной одежды

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при новом строительстве или проведении ремонта автомобильных дорог, взлетно-посадочных полос аэродромов, вертолетных и иных площадок в условиях слабых грунтов на заболоченных территориях, а также на подвижных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002747181
Дата охранного документа: 28.04.2021
20.04.2023
№223.018.4cbc

Способ проникновения в подледниковый водоём с отбором стерильных проб и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к способу проникновения в подледниковый водоём с отбором стерильных керновых проб и к устройству для отбора стерильных проб. Способ проникновения в подледниковый водоём с отбором стерильных керновых проб включает бурение скважины и заливку в неё экологически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002758051
Дата охранного документа: 26.10.2021
23.04.2023
№223.018.51c6

Способ контроля параметров дуговых печей

Изобретение относится к области автоматизации контроля технологических параметров в электрометаллургических технологических процессах и может быть использовано в системах адаптивного управления для автоматического регулирования теплового режима дуговых печей. Способ включает регулирование...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002731711
Дата охранного документа: 08.09.2020
+ добавить свой РИД