Для металлургического переплава лома и отходов алюминия
В условиях рыночной экономики, когда проблемы экологии и энерго-ресурсосбережения остро стоят перед промышленными предприятиями, одним из важнейших переделов в цепочке производства изделий из алюминиевых сплавов является металлургический переплав на основе рециклинговых технологий. В связи с этим необходимость максимально возможного извлечения алюминиевых сплавов из отходов (лома, стружки, шлаков и т.д.) приобретает особую значимость как с точки зрения научных исследований, так и с позиции производства.
Исследования, проведенные специалистами Металлокомплекс на алюминиевых заводах г. Москвы и Московской области, позволили создать комплексный препарат «Флюс покровно-рафинирующий бессолевой», предназначенный для переплава алюминийсодержащих лома и отходов.
Основной проблемой металлургического переплава высокоокисленных алюминийсодержащих отходов (высокодисперсного лома, стружечных материалов, шлаковых отходов) является наличие тонкой тугоплавкой окисной пленки Al2O3 различных модификаций на поверхности отдельных элементов шихты. Таким образом, после расплавления металлозавалка представляет из себя огромное количество микрообъемов жидкого алюминия, изолированных друг от друга окисными пленами (микрокапельки жидкого алюминия с окисленной поверхностью). Именно наличие этих окисных плён препятствует протеканию процессов коагуляции микрообъемов жидкого алюминия, что влечет за собой снижение металлургического выхода и эффективности процесса металлургического переплава высокодисперсных сильноокисленных отходов.
Разрушение указанных окисных плён и облегчение коагуляции микрокапель расплава может быть обеспечено двумя путями: механическим и химическим. Механическое разрушение окисленной поверхности отдельных микрообъемов жидкой фазы достигается, при наличии интенсивного перемешивания (плавка в печи роторного типа, использование специальной механической мешалки и т.п.).
Химическое разрушение окислов на поверхности микрокапель жидкого алюминия может быть достигнуто при проведении металлургического переплава с использованием специальных флюсовых композиций, содержащих в своем составе элементы и соединения, обладающие, при температурах плавки более высоким сродством к кислороду, чем алюминий.
Понятно, что максимальная эффективность при проведении металлургического переплава может быть обеспечена, при комплексном использовании механических и химических факторов. Нельзя также забывать, что современная вторичная металлургия наряду с высоким металлургическим выходом и минимизацией потерь алюминия со шлаком, должна обеспечивать требуемое качество получаемого металла по степени чистоты, микроструктуре, а также высокие эксплуатационные показатели применяемых технологий, которые выражаются в облегчении работы и улучшении условий труда плавильщиков (снижение зарастания плавильных печей; отсутствие дымогазовыделения).
Таким образом, флюсовая композиция для высокоэффективного металлургического переплава сильноокисленных отходов должна обеспечивать:
- химическое разрушение окислов на поверхности микрообъемов жидкого алюминия с целью облегчения коагуляции капель расплава;
- снижение поверхностного натяжения на границе раздела флюс-расплав для минимизации захвата шлаком алюминия в виде корольков;
- минимизацию содержания алюминия в шлаке за счет протекания пиротермических реакций восстановления алюминия из оксидов и образование сухого, хорошо скачиваемого с зеркала расплава шлака;
- адсорбционное рафинирование расплава от водорода и неметаллических включений;
- создание покровно-защитного слоя на поверхности расплава, препятствующего контакту жидкого металла с печной атмосферой и исключающего насыщение расплава водородом и окислами в процессе плавки;
- создание защитно-восстановительной печной атмосферы для получения металла с минимальным содержанием газов и других посторонних примесей;
- снижение зарастания стенок плавильных агрегатов с целью увеличения КПД и ресурса работы печей;
- экологическую безопасность процессов металлургического переплава с минимальным дымогазовыделением.
Учитывая вышесказанное, для переплава отходов алюминия и его сплавов по результатам лабораторных и опытных работ был разработан химический и компонентный состав комплексного препарата «Флюс покровно-рафинирующий бессолевой», содержащий преимущественно карбонатные композиции. Опытно-промышленные испытания данного препарата проводились в условиях производства ООО «Таврическая литейная компания ТАЛКО» (г. Мелитополь).
Выводы
- При металлургическом переплаве алюминиевой стружки с использованием флюса покровно-рафинирующего бессолевого образуется сухой, сыпучий, легкоотделяющийся шлак. После остывания шлака и его классификации установлено, что содержание металла в шлаке не превышает 3%.
- При использовании флюса покровно-рафинирующего бессолевого налипание шлака и металла на плавильно-заливочный инструмент и стенки печи отсутствует.
- Химический состав металла, полученного путем металлургического переплава алюминиевого сырья, соответствует требованиям нормативной документации.
- Микроструктура литых образцов немодифицированная (игольчатая), мелкозернистая.
- Балл пористости — 3 (низкий для переплава вторичного сырья).
- Выход годного при переплаве разносортного сырья с использованием флюса покровно-рафинирующего бессолевого соответствует показателям плавки солевой технологии.
- Расход флюса покровно-рафинирующего бессолевого при переплаве алюминиевых шлаков составляет 5–6% от металлозавалки, что в 3–5 раз ниже, чем при использовании традиционных солевых флюсов.
- Использование бессолевого флюса кардинально решает вопрос пылегазоочистки отходящих газов от роторных печей с использованием простых и недорогих установок рукавных фильтров.
- Отвальные шлаки бессолевые сыпучие обладают 100%-ой утилизационной способностью — железная фракция легко отделяется с помощью железоотделителя, а оксидная составляющая соответствует ТУ на алюмофлюсы и глиноземсодержащие продукты для черной металлургии.