Развитие технологий переработки алюминия из вторичного сырья

Относительно новым процессом переработки лома алюминия является плавка в расплавах хлоридов щелочных металлов. Расплавленные хлориды щелочных металлов являются широко распространенными солевыми средами для проведения высокотемпературных физико-химических и электрохимических процессов.

Расплавы хлоридов находят все большее применение для получения и рафинирования металлов, нанесения покрытий гальваническим способом, очистки промышленных газов от вредных примесей, а также как электролиты в высокотемпературных химических источниках тока и среды для проведение неорганических и органических реакций. Цветные металлы используются в различных отраслях промышленности.

При этом потребности этих отраслей все чаще удовлетворяются за счет переработки вторичного сырья. Это обусловлено значительным снижением себестоимости переработки такого вида сырья. Увеличение количества вторичных ресурсов при производстве цветных металлов определяет необходимость совершенствования технологии методов переработки вторичного сырья. Среди цветных металлов, важнейшими в технологическом отношении является алюминий и его сплавы. По объему промышленного производства они занимают основное место и, соответственно, вносят основной вклад в ломы и отходы.

Образованный лом подлежит сортировке, измельчению, сепарации и переплавке, с целью получения готовой продукции. При производстве литейных изделий образуются алюминиевые шлаки, в которых количество металла может достигать 80%.

Плавка ведется в отражательных печах при атмосферном давлении. Нагрев, расплавление, перегрев сопровождаются сопутствующими металлургическими процессами: окислением алюминия и легирующих элементов, газонасыщения расплавов, растворением, испарением компонентов, взаимодействием жидкого металла с флюсами и футеровкой печи. Некоторые перечисленные процессы необходимы и полезны, другие - нежелательны, негативно влияют на качество получаемых сплавов.

Основная цель плавки - получение сплавов, соответствующих по химическому составу, физико-химическим и механическим свойствам требованиям стандартов. современная технология плавки обеспечивает минимальные потери тепла и металла при оптимальных энергетических и трудовых затратах. В производственных условиях в большинстве случаев работают не с чистым алюминием, а с алюминиевыми сплавами, кристаллизуются в некотором интервале температур. При плавке вторичного сырья, состоящая из различных марок алюминиевых сплавов, протекают процессы, которые определяются теплофизическими и физико-химические свойствами алюминия. Это теплота плавления, температура плавления и удельная теплоемкость, определяющие количество тепла, необходимое для расплавления данного металла Однако при проведении различных технологических операций: разливки металла в изложницы, перелива его из одной емкости в другую, отстаивание для обеспечения всплытия примесей необходимо, чтобы расплавы имели определенное значение теплосодержания. Для этого их перегревают выше температуры плавления на 10 ... 20%. При плавке в отражательных печах необходимо учитывать неравномерность распределения температур в объеме расплава. Несмотря на большую теплопроводность алюминия в твердом и жидком состояниях, в ваннах отражательных печей на поверхности расплава наблюдается перепад температур в среднем 30 С, а по глубине на 70 ... 80 С.

Такая неравномерность нагрева, особенно после длительной расстойки, вызывает необходимость перемешивания расплава. При плавке происходит потеря компонентов алюминиевых сплавов в результате испарения, которая зависит от различных факторов: давление пара чистого компонента, его активностью в расплаве, общим давлением над расплавом. Влияют также некоторые кинетические факторы: диффузное подвижность компоненту, наличием оксидной пленки или слоя флюса на поверхности расплава и др.