Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

Рафинирование алюминия

Примеси значительно ухудшают механические, электрические и литейные свойства алюминия, а также снижают его коррозионную стойкость.

Для очистки от механических примесей и растворенных газов алюминий, извлеченный из электролизных ванн, перед разливкой хлорируют. Процесс ведут непосредственно в вакуум-ковшах, доставляемых из цеха электролиза в разливочный пролет. Для этого с вакуум-ковша снимают крышку и помещают его под специальный колпак, оборудованный отсосом газов. Затем в ковш вводят трубку, по которой подают газообразный хлор. Хлорирование продолжается 10... 15 мин. При этом на поверхность металла всплывают взвешенные неметаллические примеси, хлорируется водород и некоторые металлические примеси. Всплывший на поверхность продукт снимают дырчатыми ложками.

После обработки хлором алюминий из вакуум-ковшей сливают в отражательные электрические печи вместимостью до 25 т. Назначение этой операции: а) дополнительно очистить металл от неметаллических примесей за счет длительного отстаивания;

б) усреднить состав получаемого металла путем смешения алюминия из различных ванн. После выдержки и усреднения состава алюминий отливают в слитки.

Полученный в нашей стране электролитическим способом алюминий согласно ГОСТ 11069-74 относится к алюминию технической чистоты. Предприятия обычно выпускают более 80 % алюминия марки А85, содержащего не менее 99,85 % Al. Для получения алюминия высокой и особой чистоты необходимо дополнительное рафинирование.

Получение алюминия высокой чистоты с содержанием примесей не более 0,01 % в промышленном масштабе осуществляется методом электролитического рафинирования по трехслойному способу.

В этом процессе анодом является расплав загрязненного алюминия (нижний слой), катодом - очищенный алюминий, между ними располагается слой электролита, состоящего из смеси хлористого бария с фторидами алюминия и натрия.

Процесс электролитического рафинирования проводят при 810 °С. При этой температуре плотность чистого алюминия составляет 2300 кг/м3, а электролита 2700 кг/м3. Следовательно, очищенный алюминий должен образовывать самостоятельный слой над электролитом. Для удержания загрязненного алюминия на дне электролизера (под слоем электролита) его нужно утяжелить. Для получения утяжеленного расплава с плотностью не менее 3200 кг/м3 к рафинируемому металлу добавляют до 30 ... 40 % Cu.

При электролитическом рафинировании алюминия более электроположительные примеси железа, кремния, меди и др. остаются и накапливаются в анодном сплаве, а более электроотрицательные, пока в электролите имеются ионы Al3+, переходят в электролит.

В процессе электролиза содержание алюминия в анодном сплаве непрерывно снижается, а количество катодного металла увеличивается. Для поддержания нормального режима работы рафинировочного электролизера в анодный сплав вводят новые порции алюминия технической чистоты.

Во избежание чрезмерного накопления примесей в анодном сплаве и электролите их периодически заменяют.

Трехслойный метод рафинирования - процесс дорогой и поэтому имеет ограниченное применение. При его осуществлении расходуется 17500 ... 18500 кВт-ч электроэнергии на 1 т алюминия.

В последнее время для получения алюминия чистотой 99,9995 % начали применять процесс рафинирования с помощью субсоединений, содержащих одновалентный алюминий (А1С1, AlF и др.). Эти соединения отличаются высокой летучестью.

Процесс ведут при 1000 'С. Он основан на возгонке субсоединений, образующихся при воздействии на загрязненный алюминий, например, хлористым алюминием AlCl3.

При последующем охлаждении продукта реакции до 700 ... 800 0C субсоединения разлагаются на алюминий и его хлорид. Примеси при этом не перегоняются и остаются в остатке от рафинирования.

Получение алюминия особой чистоты (до 99,9999 % Al) можно осуществить также путем зонной перекристаллизации (зонной плавкой). При зонной очистке слиток алюминия высокой чистоты лиаметром до 350 мм помещают в графитовую лодочку, а затем вместе с ней ь кварцевую трубу, в которой создается вакуум.

В основе зонной перекристаллизации лежит известное положение о повышении растворимости компонента в основном веществе (растворителе) с повышением температуры.

Для создания узкой расплавленной зоны в рафинируемом слитке шириной 20... 30 мм кварцевая труба охватывается одним или несколькими кольцевыми высокочастотными индукторами (нагревателями). Устройство аппарата для зонной плавки показано на рис. 136.

При медленном движении расплавленной зоны по длине слитка со скоростью ~ 1 см/мин путем перемещения индукционного нагревателя или трубки внутри его высокотемпературная зона, обладающая повышенной растворимостью примеси, будет также передвигаться к одному из концов слитка. Обычно для повы-шения чистоты металла в одном направлении проводят до 15 проходов. В результате этого по мере продвижения расплавленной зоны происходит ее обогащение примесями, а содержание примесей в слитке уменьшается. После удаления обогащенной примесями части слитка получают металл особой чистоты.

Зонная плавка является очень дорогим и маломасштабным способом рафинирования. Кроме алюминия, зонную плавку используют при рафинировании ряда редких металлов и получении монокристаллических материалов.

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность