SU1068546A1

SU1068546A1 - Способ получени лигатуры алюминий-кремний-марганец в алюминиевом электролизере

Info

Publication number: SU1068546A1
Application number: SU823458149A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Сенин; Владимир Владимирович Волков; Юрий Никифорович Степанов; Феликс Давыдович Демидов-Полякман; Евгений Илларионович Сергин; Петр Александрович Койнов; Анатолий Александрович Костылев
Priority date: 1982-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1984-01-23

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛЮМИНИЙ-КРЕМНИЙ-МАРГА11ЕЦ В АЛЮМИНИЕВОМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ, включающий введение в электролизер сырь , содержащего кремний и марганец, отличающийс тем, что, с целью снижени расхода электроэнергии за счет уменьшени падени йа- пр жени в Катоде путем исключени образовани в катодном металле интерметаллкдов , процесс ведут при содержании марганца в катодном металле 5,0-9,0% и суммы марганца, и кремни 5,5-11,0% от массы катодного металла. (Л с

Description

00

сл

Ni;:

Изобретение относитс к цветной металлургии, в частности к производству алюмини , и может быть использовано дл получени лигатуры алюминий-кремний-марганец в электро лизерах. В насто щее врем лигатуру дл приготовлени алюминиевых сплавов производ т как в нагревательных печах (электрические печи, индукционные печи), так и в электрблизерах. В первом случае возникает необходимость значительного перегрева алюмини и легирующих компонентов, что приводит к их потер м в ра до 15-20%. Более рациональным вл етс производство лигатур в алю миниевых электролизерах, где используетс тепло процесса электролиза . Эффективность производства лигатур в алюминиевых.электролизерах за висит от содержани легирующих компонентов в катодном металле, так как при их содержании вьшае оптималь ного могут образовыватьс интерметаллиды . Осаждение интерметаллидов на угольном катоде приводит к увеличению сопротивлени катода и повы шенному расходу электроэнергии. Кро ме того, повышенное содержание интерметаллидов в лигатуре ухудшает качество алюминиевых сплавов. Известев способ получени лигату ры алюминий-кремний, согласно которому дл получени лигатуры кремний вводитс в электролизер в виде двуокиси кремни при весовом соотно шении с окисью алюмини 1:1 - 1:50. Процесс ведут при напр жении до 5 В и непрерывном добавлении окислов 1 Недостатком данного способа вл етс повьлченное напр жение на эле тролизере (нормальное напр жение со ставл ет 4,2-4,4 В) и необходимость установки дополнительного оборудовани дл непрерывного добавлени окислов. Известен также способ получени лигатуры алюминий-марганец, согласно которому дл производства лигатуры в электролизер ввод т окислы марганца С21. Недостатком этого способа вл етс необходимость дополнительного перемешивани дл полного восстанов лени окислов марганца. Неполное во становление окислов мо сет привести к осаждению их на угольном катоде, что вызовет повышение сопротивлени катода и увеличение расхода электроэнергии. Наиболее близким к изобретению вл етс способ получени лигатуг л алюминий-кремний-марганец в гипокшниевом элейтролйзере, включаки ий введение легирующих элементов в отдельности или в смеси непосредственно в электролизер в точно дозированных количествах в определенные временные интервалы СЗа. Однако известный способ не нашел широкого практического применени из-за необходимости вводить в электролизер дорогосто щие чистые-металлы (кремний, марганец). Отсутствие рекомендаций по содержанию компонентов в катодном металле приводит к повышению расхода электроэнергии и трудозатрат за счет образовани интерметаллидов. Целью изобретени вл етс снижение расхода электроэнергии за счет уменьшени падени напр жени в катоде путем исключени образовани в катодном металле интермегаллидов. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу получени лигатуры алюминий-кремний-марганец в алюминиевом электролизере, включающему введение в электролизер сырь , содержащего кремний и марганец , процесс ведут при содержании марганца в катодном металле 5,0 9 ,0% и суммы кремни и марганца 5,5-11,0% от массы катодного металла . Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным заключаетс в том, что за счет выдерживани оптимальных концентраций легирукнцих элементов в катодном металле исключаетс -образование в нем интерметаллидов . Это позвол ет повысить качество сплавов, снизить расход; электроэнергии и трудовые затраты. .Дл определени оптимальных усло;вий производства лигатуры проводили серию лабораторных опытов при температуре нормального процесса электролиза (. В качестве электролитической чейки использовали графитошамотные тигли, помещаемые в электрическую печь сопротивлени . Анодами служили угольные электроды о металлическими стержн ми, катодсЗм жидкий металл-,, дно тигл , металлический стержень (токоотвод), электролитом - криолит - 5% AliOg. В качестве легирующего сырь использовали силикомарганец марки СМН17 (ГСХ;т 4756-70 i и силуминовые шлаки состава 75.мае.% алюмини ,12 мас.% окиси алюмини и 12 мас.% кремни . В чейку загружали в твердом виде 100 г алюмини и 50 г электролита. После их расплавлени вводили заданные количества оиликом-.рганца, силуминовых шлаков(«начинсши электролиз. Анодна и катодна плотность тока соответствовали промышленному электролизу соотвественно 0,8 А/см и 1 . Врем опыта 45 миц. За дветри минуты до окончани опыта измер

ли перепад напр жени в катоде милливольтметром М45М с классом точности 1,0.. .

Дл определени количества интерметаллидов стружку в количестве 10 г раствор ли в 50%-ной сол ной кислоте. Интерметаллиды и кремний в отличие от металлических алюмини и марганца не раствор ютс в сол i

ной кислоте и переход т в осадок-. Полученный осадок взвешивали, анализировали на содержание марганца кремни , алюмини и исследовали рентгенографическим методом дл определени вида интерметаллических соединений.

Результаты опытов приведены в табл. 1.

Таблица

Как видно из табл.1, в примерах 1-4 не наблюдаетс заметного образовани тройного интерметаллического соединени MngSiAlg . Количество этого интерметаллического соединени измен етс от 0,20% до 0,44% от массы катодного металла. При этом падение напр жени в катоде в примерах 1-4 составл ет . 430-450 мВ и измен етс в пределах погрешности измерений.

В примере 5, когда сумма содержаний кремни и марганца составл ет 11,9%,,количество интерметаллического соединени в 3-4 раза больше (1,03%), чем в примерах 1-4, соответственно заметно возросло падение напр жени в катоде до

/530+10МБ.

При дальнейшем увеличении суммы содержаний кремни и марганца до 14,1% (пример 6) количество интерметаллида в металле и падение напр жени в катоде продолжают увеличиватьс . При содержании марганца в лигатуре на верхнем пределе С9%) наибольшее вли ние на образование тройного интерметаллического соединени и падение напр - . жени в катоде оказывает содержание кремни . Так, увеличение содержани кремни до 2% ((пример 3 до 3% (пример 5) приводит к существенным увеличени м количества интерметгшлидов (примерно в 2,5 раза) и падению на- , пр жени в катоде (примерно на 99±10). Способ получе-ни тройной лигатуры алюминий-кремний-марганец был проверен на Богословском гшюминиевом заводе в электролизере на силу тока 70 кА.

Дл испытаний использовали электролизер , в котором переплавл ли силуминовые шлаки состава: 75% алюмини , 12% окиси алюмини и 12% крем-. ни , сн тые при разливке силумина на мелкие чушки. В качестве марганцесодержаедего сырь использовали силикомарганец марки СМН17 /ГОСТ 4756-70).

Легирующее сырье загружгши один раз в сутки или в двое суток на поверхность криолито-глиноземной корки -электролизера разовой порцией в количестве шлаков 50-80 кг, силико-марганца - 20-200 кг.

После прогрева легирующего,сырь (через 1-3 ч) производили, обработку; криолито-глиноземной корки, в результате чего легирующее сырье погружалось в электролит и далее в металл массой примерно 8т..

Выпивку лигатуры осуществл ли один раз в двое суток в 1 оличестве примерно одной тонны. Пробы лигатуры на . содержание кремни и марганца отбирали во врем выливки. Длительность испытаний составила около двух мес№дев, содержание крем ни изменилось в интервале 0,8-1,8% от массы металла, содержание марган ца 2,.5-7,2%, сумма содержаний кремни и марганца 3,3-10% от массы металла. В период испытаний электролизер работал стабильно без каких-либо тех . нологических нарутлений. Температура электролита, перепад напр жени в подине не отличались от значений дл р довых электролизеров, производ щих алюминий, и составл ли соответственно 970-983о и 400-480 мВ. При этом чистка подины производилась не чаще чем на р довых элёктролизеКак видно из данных табл.2, увеличение суммы кремни и марганца в ка- . тодном металле выше 11% (пример 2 приводит к резкому увеличению расхода- 40 электроэнергии.

. Использование предлагаемого способа позволит улучшить качество сплавов за счет повышени качества лигатуры , снизить расход электроэнергии на 700-800 квт/ч на тонну лигатуры за счет .снижени перепада напр жени в угольном катоде примерно ,на 20G мВ, снизить трудовые затраты за счет сокращени чистки угольного катода. Дополнительно были проведены промьйиленные испытани по получению в электролизере лигатуры состава, мае.%: SL3, Мп 8,5. Разова загрузка легирующего сырь колебалась в пределах силуминовых шлаков 1602 .00 кг, .силикомарганца 55-320 кг. Испытани вели в течение одной недели . В процессе электролиза с таким составом лигатуры падение напр жени в подине возросло до 520-600 мВ несмотр на то, что приходилось ежедневно затрачивать много труда на чистку подины от интерметаллидов и осадков. Во избежание серьезного расстройства технологии электролизера испытани были прекращены. Результаты промышленной проверки приведены в табл; 2, Таблица 2

Claims

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛЮМИНИЙ-КРЕМНИЙ-МАРГАЦЕЦ В АЛЮМИНИЕВОМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ, ’включающий введение в электролизер сырья, содержащего кремний и марганец _f отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии за счет уменьшения падения напряжения в катоде путем исключения образования в катодном металле интерметаллидов, процесс ведут при содержании марганца в катодном металле 5,0-9,0% и суммы марганца, и кремния 5,5-11,0% от массы катодного металла.

SU „..1068546 >