Рафинирование алюминия хлором

Извлеченный из ванн алюминий содержит металлические, неметаллические и газообразные примеси. Металлические примеси (железо, кремний, натрий, калий, титан, магний) переходят в алюминий из сырья или попадают в него в результате небрежного обслуживания электролизных ванн (железо, медь, кремний и др.). Неметаллические примеси обычно увлекаются из ванны при выливке алюминия или попадают в него из футеровки ковша (глинозем, электролит, карбид алюминия, частички угля и др.).

Водород попадает в алюминий при электролизе, а также из футеровки ковша и другого разливочного оборудования.

Все эти примеси значительно влияют на механические и литейные свойства металла, а также снижают его электропроводность и коррозионную стойкость.

Рафинирование алюминия хлором

Согласно ГОСТ 11069—74, металлический алюминий может быть отнесен к одной из указанных в табл. марок.

Алюминий технической чистоты получают либо электролитическим методом, либо переплавкой вторичного металла (обычно низших марок). Перед разливкой в чушки этот металл подвергают несложной очистке переплавкой и хлорированием, для получения металла пяти высших марок требуется дополнительное рафинирование. Алюминий особой чистоты можно получить путем последовательного применения нескольких способов рафинирования.

Рафинирование алюминия хлором, применяют в настоящее время не на всех заводах. Процесс ведут непосредственно в ковшах, доставляемых из цеха электролиза. Установка для хлорирования показана на рис. Ковш с металлом ставят под специальный колпак. Через окно в колпаке в ковш вводят трубку, соединенную с баллонами, содержащими хлор. Хлорирование 1 т металла ведут при перемешивании в течение 10—15 мин.

Рис. Установка для хлорирования алюминия в ковше:

1 — камера для хлорирования; 2— столик с механизмом для вращения; 3 — резиновый шланг; 4 —труба для хлора; 5 —барботер; 5 — отверстия для хлора; 7 —вагонетка; 8 — ковш

Таблица. Химический состав первичного алюминия (по ГОСТ И069-74)
  Алюминий, не менее   Примеси, не более   Цветная маркировка
Марки алюминия железо кремний медь цинк титан всего
        Особой чистоты    
А999 99,999 0,001
        Высокой чистоты    
А995 99,995 0,0015 0,0015 0,001 0,001 0,001 0,005 Одна зеленая полоса продольная,, одна — поперечная
А99 99,99 0,003 0,003 0,003 0,003 0,002 0,010 Две зеленые полосы — продольные, одна — поперечная
А97

А95

99,97

99,95

0,015 0,030 0,015 0,030 0,005 0,015 0,003 0,005 0,002 0,002 0,03

0,05

Три зеленые полосы — продольные, одна — поперечная

Четыре зеленые полосы — продольные, одна — поперечная

        Технической чистоты    
А85

А8

А7

А7Е

А6

А5

А5Е

АО

99,85

99,80

99,70

99,70 99,60 99,50

99,50

99,00

0,08

0,12

0,16

0,20 0,25 0,30

0,18— 0.35

0,50

0,06

0,10

0,16

0,08 0,20 0,30

0,12

0,50

0,01

0,01

0,01

0,01 0,01 0,02

0,02

0,02

0,02

0,04

0,04

0,04 0,06 0,06

0,04

0,08

0,01

0,02

0,02 0,01 

0,03 0,03

0,01 0,03

0,15

0,20:

0,30

0,30 0,40 0,50

0,50

1,00

Одна голубая полоса

Две голубые полосы

Одна белая полоса

Три белые полосы-

Две белые полосы

Одна красная полоса

Одна желтая полоса

Две красные полосы

Для предохранения обслуживающего персонала от вредного действия хлора, согласно правилам техники безопасности, баллоны с хлором держат снаружи цеха в отдельном помещении. Газы, выделяемые при хлорировании, удаляются из-под колпака вентиляционной установкой. Хлорирование ведут при 720—750° С. Через графитовую или кварцевую трубку с барботером хлор равномерно распределяется по ковшу и энергично реагирует с некоторой частью алюминия, образуя хлористый алюминий. Пары хлористого алюминия (температура кипения 180° С) флотируют взвешенные в металле неметаллические примеси. Кроме того, хлорируется водород, растворенный в алюминии, и некоторые металлические примеси.

Исследования и термодинамические расчеты показывают, что при 700—1000° С могут образовать хлориды в присутствии больших количеств алюминия только кальций, натрий (калий) и магний. Всплывающие на поверхность металла примеси представляют собой серый рыхлый порошок, который снимают дырчатыми ложками.

Электролизный алюминий, предназначенный для разливки в чушки, переплавляется в отражательных электрических печах сопротивления типа САН (печи сопротивления алюминиевые наклоняющиеся). Эти печи (рис.) одеты в металлический кожух, имеющий в нижней части форму полуцилиндра. Печи установлены на четырех опорах и имеют механизм для плавного наклона. Рабочее пространство печи состоит из двух форкамер исборной ванны. Внутри печь выложена шамотным огнеупорным кирпичом. В своде печи располагаются нихромовые спирали. В продольной стороне печи помещена летка, через которую выливается металл при наклоне печи, осуществляемом с помощью гидравлического домкрата. Выпускают печи типа САН, вмещающие от 800 кг до 25 т алюминия.

Назначение переплавки: а) дополнительно очистить металл от неметаллических примесей и газов путем спокойного длительного отстаивания при необходимой температуре; б) получить путем смешения алюминия из различных ванн большую партию однородного по качеству металла нужной марки.

Статья на тему Рафинирование алюминия хлором