SU290555A1 - Способ извлечения алюминия из загрязненного алюминиевого сырья - Google Patents

Description

Известен способ нзвлечени  алюмини  из загр зненного алюминиевого сырь . По этому способу исходное сырье перемешивают с галидом металла в твердом состо нии, нагревают в вакууме, в результате чего выдел ютс  пары , которые конденсируютс  в виде твердой смеси алюмини  и галида металла.

Отличие предложенного способа заключаетс  в том, что в расплав исходного сырь  добавл ют фторид пделочного металла и нагревают при температуре в пределах точки плавлени  вз того фторида до температуры его кипени  прн абсолютном давлении, превындающем 100 мм рт. ст., конденсируют выделившиес  газообразные продукты в жидкую фазу, поддерживают алюминий в жидком состо нии и отдел ют его от фазы фторида щелочного металла. Это позвол ет вести ненрерывный процесс извлечени  алюмини  высокой чистоты из загр зненного сырь  нри значительно упрощенном аппаратурном оформленни, большой скорости процесса и отсутствии гидролиза алюмини .

Способ предусматривает извлечение алюмнни  как из сырь , в котором основным компонентом  вл етс  алюминий (например алюминиевые сплавы, алюминиевый скрап), так н из сырь , содержаи1,его только 10 вес. % алюмини  (например, алюмосодержащие вещества с углеродистым материалом, карбид алюмини  и др.).

Сиособ включает следующие операции:

нагреванне в зоне реакции расплавленной смеси загр зненного алюмннневого исходного сырь  и какого-либо фторида щелочного металла (натри , кали , кальци  или магни ) при температуре в пределах от точки плавлени  вз того фторида до температуры его кипени  прн абсолютном давлении, превышающем 100 мм рт. ст.;

конденсацию выделившихс  газообразных продуктов в жидкую фазу в невозмущенной зоне;

соедннение жидкого алюмини  в фазу, отдельную от фазы фторида металла;

поддержание алюмини  в жидком состо нии и отделение его от фазы фторида металла.

Фторид щелочного металла ввод т в расилав исходного алюминиевого сырь  как отдельно , так и в комбинации с каким-либо другим фторидом этой груины металлов или в комбинации с фторидом алюмини . Например, фторид кали  (натри ) берут в ко.мбинацнн с фторидом кальци  дл  повышени  точки кипени  фторида кали  (натри ) и увеличени  тем самым активностн последнего в реакции. Фторид магни , вз тый отдельно или в комбинации с 1-307о ио весу фторида алюмини ,  вл етс  особенно активным реагентом. Нагревание расплава исходного сырь  и фторида магни  с добавкой О-5% по весу фторида алюмини  производ т при температуре 1350-1700°С и абсолютном давлении от 400 до 1000 мм рт. ст.

Реакци  алюмини  и фторида магни  протекает следующим образом.

2А1 + MgF,

2A1F + Mg

, (конденсат)

Однако процесс не исключает протекани  вторичной реакции равновеси  SMgFg+SAl ps 2AlF3 + 3Mg.

Если конденсат быстро охладить и дать полученным продуктам затвердеть, то в результате вторичной реакции в алюминиевой фазе будет содержатьс  значительное количество (5-10%) металлического магни . Если же продукты реакции охлаледать медленно с получением жидких фаз, то чистота алюмини  значительно повышаетс .

Решающим условием получени  алюмини  высокой чистоты  вл етс  температура, при которой производ т разделение алюминиевой фазы и фазы фторида металла. При повышенной температуре разделени  фаз содержание магни  в алюминии достигает до 1 % по весу (при возможно низкой температуре менее 0,005%). Поэтому предпочтительно охлаладать продукты реакции так, чтобы фторид металла медленно переходил в твердую фазу, а алюминий поддерлшвать в жидком состо нии при возможной низкой температуре. Тогда жидкий алюминий получаетс  высокой чистоты и легко отдел етс  от твердой фазы фторида металла . После разделени  алюмини  и фторида металла последний снова направл ют в процесс .

Металлические примеси в процессе извлечени  алюмини  образуют остаточный сплав, который периодически выводитс  из зоны реакции . Предложенный способ предусматривает очистку фторида магни  от примесей окислов и т желых металлов. Дл  этого нагрев смеси расплава исходного алюминиевого сырь  и фторида магни , содерл ащего примеси окислов и т л ;елых металлов, производ т при температуре 1300-1750°С и абсолютном давлении более 100 мм рт. ст.

На чертеже приведена принципиальна  аппаратурна  и технологическа  схема процесса извлечени  алюмини  из загр зненного алюминиевого сырь  по предложенному способу.

В реакционный аппарат 1 с индукционными обмотками 2, заполненный инертным газом, по трубопроводу 3 подают расплав загр зненного алюмини , а по трубопроводу 4 - фторпд металла. После нагревани  при определенной температуре и давлении загр зненный монофторид алюмини  и металл, высвободившийс  из фторида металла, испар ютс  и в газообразном виде поступают по трубопроводу 5 в конденсатор 6, где они охлаждаютс  и в жидком состо нии идут в отстойник 7, в невозмущенной зоне которого расплавленный слой алюмини  8 отдел етс  от расплавленного сло  фторида металла 9. Оба сло  могут поддерживатьс  в жидком состо нии и раздел тьс , но лучще, когда слой соли затвердевает, а алюминий отдел етс  в л пдком состо нии при возмол но низкой температуре. Очищенный фторид металла возвращаетс 

по трубопроводу 10 в реакциопный аппарат / дл  дальнейщего его использовани . Металлические примеси, образовавшие остаточный сплав 11, вывод тс  из реакционного аппарата по трубопроводу 12. Дл  получени  алюмини 

особо высокой чистоты реакционным аппаратом 1 и конденсатором 6 устанавливают ректифпкациош ую колонку 13.

Пример 1. В графитовый тигель, оборудованный п титарельчатым графитовым конденсатором , загружают 72,5 г алюминиевого сплава , содерл ащего (в %): 25 железа, 10 кремни , 3 титана и 2 марганца, и 55 г фторида магпи .

Тигель нагреваетс  до в течение

2 час при давлении аргона 1 ат,и. За это врем 

пары очищенного алюмини  и фторида магни 

конденсируютс  и собираютс  в жпдком виде.

Полученный алюминий после его отделени 

от фторида магпи  содержит (в %): 0,024 железа; 0,03 кремни ; 0,005 тнтана и 0,015 марганца . Фторнд магни  практически не содержнт указанных примесей.

Пример 2. В тигель загружают 100,2 г сплава, содержащего (в %): 10 алюмини ,

35 кремни , 25 титана, 22 лселеза и 5 марганца , и 70 кг фторида магни . Смесь сплава и фторида магни  нагреваетс  при 1600°С в течепие 1 час и атмосферном давлении аргона. Полученный алюминий содерл(ит (в %):

0,072 кремни ; 0,006 титана; 0,054 лселеза и 0,035 марганца. Фторид магнн  содерл ;ит 2,1% фторида алюмини  и практически не содерл{ит указанных примесей.

Предмет изобретени 

Claims (2)

1.Способ извлечени  алюмини  из загр зненного алюминиевого сырь , включающий испарение и конденсацию алюмини , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса и чистоты получаемого алюмини , в расплав исходного сырь  добавл ют , фторид отелочного металла и нагревают при температуре в пределах точки плавлени  вз того фторида до температуры его кипени 

при абсолютном давлении, превышающем 100 мм рт. ст., конденсируют выде тившиес  газообразные продукты в лспдкую фазу, поддерл ивают алюминий в л ндком состо нии и отдел5пот его от фазы фторида щелочного металла .

2.Способ по п. 1, отличаюшийс  тем, что фторид щелочного металла добавл ют как отдельно , так и в комбинации с фторндом другого металла этой группы и фторидом алюми3 . Способ по п. 1, отличающийс  т 1-30% по весу фтофторид Maiiiiisi ввод т с рида алюмини . 4. Способ но п. 1, отличаю1цийс  тем. что иагреБапис р;1сплгчва исходного сырь  и фторида магни  с добавкой О-5% ио весу фторида алюмини  11роизвод5гг при температуре 1350-1700-С и абсолютном давлении от 40П до 1000 л;.и рг. ст. что 5. Способ ио п. 1, отличающийс  тем. что 5Л10 П1ииевую фазу поддержг.зают в жидко.м состо нии при затвердевании г.левой фазы. 6. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью удалени  окислов и т желых .металлов, нагрев расплава исходпого сырь  и фторида .магни , содержащего иримеси окислов и т желых металлов, производ т при телтературе 1300- 7. и абсолютном д;-.влеиии более 100 мм рт. сг.