Рафінування алюмінію.

Домішки значно погіршують механічні, електричні і ливарні властивості алюмінію, а також знижують його корозійні властивості.

Для очищення від механічно захоплених домішок і розчинених газів алюміній, витягнутий з електролізерів, перед розливанням хлорують. Процес ведуть безпосередньо у вакуум-ковшах, шо надходять з цеху електролізу. Для цього з них знімають кришку і поміщають під спеціальний ковпак, обладнаний пристроєм для відсмоктування газів. Потім у розплав вводять трубку, по якій подають газоподібний хлор. Хлорування продовжується 10...15 хв. При цьому на поверхню металу спливають завислі неметалічні домішки, випаровується хлористий водень і хлориди деяких металів. Продукт, шо сплив на поверхню, знімають дірчастими ложками.

Після обробки хлором алюміній зливають у відбивні печі з електрообігрівом місткістю до 25 т. Призначення цієї операції зводиться до додаткового очищення металу від неметалічних домішок при тривалішому відстоюванні і усереднювання складу одержуваного металу шляхом змішування алюмінію з різних ванн. Після витримки і усереднювання складу алюміній розливають в зливки масою від 15 до 1000 кг. Частину алюмінію випускають у вигляді зливків безперервного лиття і алюмінієвої катанки.

Підприємства звичайно випускають більше 85 % Аl марки А85, що містить не менше 99,85 % Аl. Для отримання алюмінію високої і особливої чистоти потрібне додаткове його рафінування.

Алюміній високої чистоти аж до марки А995 у промисловому масштабі одержують електролітичним рафінуванням застосовуючи тришаровий метод. У цьому процесі анодом є розплав забрудненого алюмінію, а катодом — очищений метал, між якими розташовується шар розплавленого електроліту, що складається із сплаву хлористого барію з фторидами алюмінію і натрію.

Процес електролітичного рафінування проводять при 780°С...810°С. При цій температурі щетина чистого алюмінію становить 2300 кг/м3, а електроліту - 2700 кг/м³. Для утримання забрудненого алюмінію, мало відмінного за густиною від чистого, на дні електролізера (під шаром електроліту) його роблять важчим. Для отримання важчого розплаву з густиною не менше 3200 кг/м3 в металі, що рафінується, розчиняють до 40% Сu.

При електролітичному рафінуванні більш електропозитивні домішки заліза, кремнію, міді та ін. залишаються і накопичуються в анодному сплаві, а більш електронегативні (натрій, барій, кальцій і ін.) - переходять в електроліт.

У процесі електролізу вміст алюмінію в анодному сплаві безперервно зменшується (Аl - Зе →Аl³⁺), а кількість катодного металу відповідно зростає (Аl³⁺+ Зе → Аl). Для підтримки нормального режиму роботи рафінувального електролізера в анодний сплав вводять нові порції алюмінію технічної чистоти.

На рис. 12.17 показано електролізер для тришарового рафінування алюмінію.

Рис. 12.17. Електролізер для рафінування алюмінію тришаровим методом:

1 - струмовідвід до аноду; 2 - вугільна футеровка; 3 - анодний сплав;

4 - електроліт; 5 - катодний алюміній; б - графітизований катод;

7 - завантажувальна кишеня; 8 - шинопровід

Рідкий забруднений алюміній в нього подають періодично через завантажувальну кишеню, а катодний метал, що накопичується на поверхні, вичерпують і розливають у зливки. Щоб уникнути надмірного накопичення домішок в анодному сплаві і в електроліті їх періодично замінюють.

Тришаровий метод рафінування алюмінію — дорогий процес і тому має обмежене застосування. При його здійсненні додатково витрачається 17,5...18,5 МВт · год електроенергії на 1 т алюмінію.

Останнім часом для отримання алюмінію чистотою 99,9995 % почали застосовувати процес рафінування за допомогою субсполук, що містять одновалентний алюміній (АlСl, АlF і ін.). Ці сполуки відрізняються високою летючістю. Процес ведуть приблизно при 1000°С. Він ґрунтується на сублімації субсполук, які утворюються при дії на алюміній, що рафінується, наприклад хлористим алюмінієм. При охолодженні продукту реакції до 700...800°С субсполуки розкладаються на металевий алюміній і його хлорид. Домішки при цьому не перегоняються і залишаються в залишку від рафінування.

Процес рафінування алюмінію через субсполуки в цілому описується наступною зворотньою реакцією:

1000°С

2Аl +АlСlз ↔ 3АlСl (12.10)

700... 800°С

Алюміній чистотою до 99,9999 % можна одержати також методом зонного плавлення. Цей метод є дуже дорогим і головне маломасштабним, тому застосовують його тільки у разі крайньої необхідності.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Сучасний стан металургії міді	\|	Рафінування титану.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.