автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Изучение фазовых равновесий в системе Al-Si-Fe-Mn-Ti и усовершенствование технологии рафинирования электротермического силумина от примесей

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СП«.

На правах рукописи

УДК 669.71 7821 74 295.017.15

БРАТЧУК Игорь Николаевич

ИЗУЧЕНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В СИСТЕМЕ АЬ-51-Ре-Л1п—Т) И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАФИНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОГО СИЛУМИНА ОТ ПРИМЕСЕЙ

05.16.03. — «Металлургия цветных и редких металлов»

Автореферат диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Московском институте стали и сплавов.

Научные руководители: кандидат-технических наук, ведущий научный сотрудник АРНОЛЬД А. А. доктор технических наук, профессор ЗАХАРОВ А. М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор КУРДЮМОВ А. В. кандидат технических наук, доцент ОСИНЦЕВ О. Е.

Ведущее предприятие: Подольский завод цветных металлов

Защита диссертации состоится « » Об 1993 года в /¿¡"часов на заседании специализированного совета К-05.16.03 при Московском институте стали и сплавов по адресу:-117936, Москва, Ленинский проспект, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Ученый секретарь специализированного совета

СТРИЖКО л. с.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальнооть тема. ОдаоЭ из ооврвыашшх тэвданцпй раввития цэталлургни является рост потребления вторичного сырья, т.е. металлического лона и различных омсодоз производства. Это касается, •в частности, производства алшиниевых сплавов. Для того, чтобы использовать в производстве алшиниевых сплавов лом и отхода, за->• грязненные примесями железа, титана, марганца, грома и др., необходимы эфЕзктивные методы рафинирования сплавов от втих примесей. Одним из таких отходов, требупдих очистки от железа и титана являются фнльтростатки от рафинирования электротермического силумина.

Наиболее экономически целесообразным методом рафинирования ьлшиниевых расплавов является кристаллизационный способ, который заключается в решении двух задач: во-первых, в образовании в расплаве тугоплавких интерметаллических приме сьсодержащих соединений и, во-вторых, в отделении этих соединений от жидкой фазы.

Для того, чтобы достоверно судить о температурных и концентрационных условиях кристаллизации фаз, а также о состава жидкой и твердой фаз, необходимо знание соответствующей диаграммы состояния, которая наиболее полно концентрирует информацию, необходимую для теоретического обоснования режимов кристаллизационного рафинирования.

Повтому, как разработка технологии получения алшиниевых сплавов из вторичного сырья, так и изучение фазовых равновесий й системе А1-31-?е-ЫпУГ1 несомненно является весьма актуальной задачей.

Цель работы. Целью диссертации является изучен фазовых равновесий в система И-31-?в-кп-/Г1 н разработка на этой основе гф-

фективной технологии рафинирования лома и отходов производства алюминиевых сплавов и, в частности, фильтростатков, образующихся при рафинировании электротермического силумина от примесей, железа и титана.

Научная новизна. Методами дифференциального термического, микроструктурного, рентгеновского фазового, микрорентгеноспек-трального анализов, а также методом отбора проб изучены фазовые равновесия в системе А1-31-Ре-Мп-Т1 в интервале концентраций компонентов: 12 и 1456 31, и э* Т1, ОТ О ДО 5% Кп и ОТ О ДО 5!« Ре. Построены политермическио и изотермические разрезы системы. Определены температурные и концентрационные условия первичной и совместной кристаллизации промежуточных фаз, изучены состав и кристаллическая структура фаз. Исследован состав кидкой фпзы при температурах фильтрация. Проведен термодинамический расчет температур термических эффектов, а также состава жидкой фазы при температурах фильтрации, результаты которого хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Практическая ценность и реализация результатов исследования. Изученная диаграмма состояния си-темы А1-31-Рв-Мп-Т1 может использоваться в качестве теоретических основ для переработки лома алюминиевых сплавов, загрязненного примесями железа и титана. Разработана технология рафинирования от железа и титана фильтростатков, образующихся при фильтрации электротермического силумина. Предлагаемая технология прошла крупнолабораторные испытания и позволяет извлечь в годный продукт до 73% алюминиевокремниевого сплава от веса (¡ильтруемого расплава.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы. Она изложена на 102 страницах, включая 46 рисунков, 1С таблиц, 44 литературных источника.

С0ДЕРНАИ2 РЛБОТ::

Г. Рсфшировйтшэ ал^.гдтиових раснднсоп от 1;эталл!иес1Е1 пртаесоц

Свойства алслшиаво'фэгошавых сплавов сильно зависят от со-дэр^ашм' в íes различил прнмесоЕ. Особенно нежелательными пр:;;.:->-cju.zi, п присутствии которых резко ухудаа&гсл такие свойства как пластичность, ударная вязкость, коррозионная стойкость, являете пэлезо и тцтеп. Наиболее перспективный способом рафшироваь;..; плгг€шпеЕ!12 расплавов от пршесой аелеза а титана является кръс-тгшизЕЦзошша способ, сущность которого состоит в решении двух задач: во-первих, в образовании тугоплавких ннтер/.еталлическзгс примесьсодергащих соединений а расплаве и, во-вторых, в отделении этих соединений от гадкой фазы. Что касается первой из этих задач, tó в лнтзратуре тлеются данные о влиянии присадок различии металлов (Cr, fin, Hi, Со, Cu, Kg, Sb, Ca, Ba, Се) на образованно различных Евлэзосодерзащшс фаз в расплаве, а такте на состав &ш>трата. Душей присадкой, которая снижает концентрацию селе за в эвтактпкс, видоизменяет форму интерметалличесюк соединений п при это'.! е?'эзг пописокугэ стоимость является марганец. Марганцевый способ ратинирования силумина от железа применяется в производстве электротермического силумина. Для этого в расплав вводят марганца в 1,5 раза больпа. чей таи содержится гэлаза. После этого расплав фХЕЬтрупт через слоЗ кварцевой крупки при тоетэратуро, близкой к тгглхзратурз краталлизацзп двойной эвтектики Al-Si. На Одльтро остается фальтр^статкц, ккэпзнэ слэдукий хпигчесгай состав: 17-215 Si. 1,5-4.6:; ?0, 1,1-2,33 Ti, 2-53 Un, остальной влэ-етшЯ. Сальтростатки, о которая теряется болызоо количество по-

в

лезных компонентов, т.е. А1 и лишь частично используются для раскисления стали, остальное вывозится в отвал. Предлагаемая в литературе двухстадайная схема рафинирования силумина от железа позволяет снизить потери алшишя и кремния с фильтростатками, за счет того, что на первой стадии фильтруется силумин без добавки марганца, и железо, в этом случав, удаляется из расплава в виде фазы о высоким его содержанием (А1^е51), а на второй стадии в расплав вводится марганец и производится вторая фильтрация для снижения содержания у.?"еза в фильтрате. Однако, такая схема в условиях производства потребует большого количества дополнительного оборудования, т.к. значительно возрастает объем фильтруемого расплава.

В настоящей работе предлагается технология, позволяющая извлекать алшинневокремшевый сплав из фяльтростатков, что дает возможность без вмешательства в действующую технологию производства электротермического силумина сократить потери алкминия н кремния с фильтростатками, а также перерабатывать большое количество фильтростатков из отвалов.

Для разработки эффективной технологии рафинирования алюми-ниевокремниевых расплавов от примесей яелеза и титана, необходимо знание соответствующей диаграммы состояния системы А1-81-1,е-Кп-Т1. В настоящее время изучены лишь более простые системы, двойные, тройные, четверные, А1 с Б1, Ре, Цп, Т1 в области составов влоктротермического силумина. В литературе имеются данные об образовании в данных системах следущих железе содержащих и титан-содерхащих соединений: А^еБ!, л^Мп^!^, а115(1(п,ро)3312, А11б(ипге)4313, А13Т12512, тш2з12 И др.

Что касается второй задачи кристаллизационного рвфшшроваутя, Т.о. отдаления шнер-юталличоских примосьсодоржащих ооодшшний от

жидкой фазы, то наиболее эф£ектившм способом разделения фаз является центробежная фильтрация. Центрифугирование расплавов позволяет снизить потери металла с фильтростатками в 5-10 раз по сравнению с вакуумной фильтрацией. В металлургии имеется опыт работы с погружными центрифугами ПА5ВС-650-9У, которые притеняются для фильтрации олова, свинца, а также анодного сплава и анодных осадков в производстве алюминия высокой чистоты.

2.Исследование фазовых равновесий в системе АЬ-31-Ге-Мп-Т1

Методами дифференциального тероческого, микроструктурного, рентгеновского фазового, микрорвнтгеноспэктрального анализоз, а также методом отбора проб изучены фазовые равновесия в системе А1-31-Ра-Мп-Т1 в интервале концентраций компонентов: 12 и 14»* 31, 1 и 386 'М, от 0 до Мп и от о до Построены политермичес-

кие разрезы и изотермические сечения системы при температурах фильтрации, некоторые из которых представлена на рис Л, 2.

Во всех изученных сплавах первично кристаллизуется фаза т (тиуу, в которой практически не растворимы Еелезо и марганец. т-фаза содержит 44,6-45,3% 41,6-43.3« П. остальное алюминий и имеет ромбическую реаетку с периодами а=о,Эь7, '0=1 ,305, о=о,36б. Температура ликвидуса изученных сплавов наиболее резко зависит от содержания титана и в меньией степени- от содержания кремния, железа и марганца. По мере поникания температуры в системе кристаллизуются фазы у Ц15?е31), У (АЦ^ип.Уе)^^ или твердый раствор железа в соединении А115Ыа3312), твердый раствор на основе алюминия и кремний. Суммарное содержание железа и марганца в фазе и (28,8-29,6£), в также содэраягам крекнил (9,9-

Fue.2. Изотвршздсккэ езчонля системы Al-Si-Pe-lii-Ti ЩП 12S S1.1S 2i (а); 143 si, 3S Ti (б) п темпэратург 5SÚ/C

5 ■¿ип

*ап

- л « à-

» ; i, ¡

>x » t* 'i

К J fit + r+h+f (

' j f 1

з . i xfe s

11,7*), соответствуют содержанию марганца и кремния в фазе АЛ-^Цп^ЗЗ^ и не зависят от химического состава сплавов. Фаза и и* ет кубическую решетку о периодом а=1,258-1,272 нм. Химический состав фазы Р очень близок к составу этой же фазы из тройной системы A3.-Si.-Fe (15,855 31, 24,6% Ре, остальное алшиний). Из политермических разрезов (рис.Х) видно, что легирование сплавов системы А1-Б1-Ып-Т1 железом, а также легирование сплавов системы А1-31-Ре-Т1 марганцем приводит к увеличению температуры начала кристаллизации фазы а. "'од металлографическим микроскопом фаза т выявляется в виде тонких, и длинных игл, фаза Р - в виде более крупных игл и фаза и - в виде компактных разветвленных включений.

Согласно литературным данным по системе А1-31-Ре-Т1, при температуре 570'С в системе существует нонвариантное пер^тектическое равновесие Ж + Т-*-а + ? + Б1. Это дает основание предполагать, что кристаллизация изученных сплавов в системе А1-31-Ре-Мп-Т1 заканчивается при 577,5'С в результате смещения вправо аналогичного по вариантности и природе равновесия Ж + т«»а + и + Р + 31.

Как видно из изотермических сечегоШ (рис.2). построенных при температурах фильтрации, положение фазовых полей в значительной мере определяется соотношением примесей железа и марганца и зависит от температуры. Результаты исследования состава жидкой фазы при температурах фильтрации представлены в табл.1. Как видно нз табл.1, состав жидкой фазы зависит от состава исходного сплава и от температуры фильтрации. Уменьшение соотношения Ып/Те для сплавов находящихся в фазовой области, г до в равновесии с жидкостью находится одна железосодержащая фаза ы, вызывает незначительный рост концентрации железа в жидкой фазе (от о,65% до 0.74Я). При переходе в другу» фазовую область, где в равновесии с жидкостью находятся сразу дво железосодержащих фазы

Таблица I

Состав жидкой фазы при температурах фильтрации

Состав сплава Температура Состав сплава

31 Ре Ып И фильтрации, "С Б1 Ре ип Т1

12 4 1 1 610 10,5 0,99 о.зо о,1з

12 4 1 1 590 11.1 0,89 0,35 0,11

12 . ■ 1 2 1 590 11,0 о,6а 0,27 0,12

12 3 2 1 590 11.1 0,74 0,33 0,11

14 4 1 1 590 13.2 0,83 0,33 0,12

14 1 4 1 590 13.2 0,66 0,57 0,11

КНР, происходит резкое увеличение концентрации железа в жидкой фазе (0,8955). Снижение температуры фильтрации с 61 о до 590"С уменьшает концентрации »элеза в жидкой фазе на 0,07-0,12,?. Соотношения концентраций [Ь!п]/[Ро] для фазовых областей, содержаниях при температурах фильтрации одну железосодержащую фазу М приведены в табл.2. Таблица 2.

Соотношение концентраций [Ып}/[Ра] для фазовых областей, содержащих одну гаэлозосодэржащую фазу А115(!!п,Рв)^312

Содержание компонентов вес.5 Температура, 'С Концентрация железа, выше которой верно соот- Соотношение [Цп]/[Ре1

Б1 Т1 пошенае, вес.!!

12 1 610 1.47 [ип]>0.34[Ра]-0.19

590 1.14 [!&1] >0.40 [Ре]-0.13

14 1 610 2,00 [Цп]>0.60[Ре 1-0.82

590 1.24 [Нп]>0.62[Ре 1-0.42

12 3 610 1.43 [Цп1>0.30[Ре 1-0.05

590 1.11 [Ып1>0.36[РЧ1-0.07

14 3 610 1.31 [Цп]>0.30[Ре 1-0.02

590 1,23 [Ып]>0.40[Ре 1-0.09

Если концентрация марганца в расплаве меньше, чаи црквддоЕзая в табл.2, то при температурах фильтрации наряду о другиш фозаиз в равновесии с етдкостью находятся сразу дао кшзосодорзагщх фает ИПР.

Для подтверздения экспериментальных дашшх в сплавах систем А1-81-Ге-Ип-51 произведен расчет фаговых равновесий в процоссо равновесной (квазистатцческой) кристаллизации. В атом случаа для шимашш и каздого легирующего компонента ¡кгад ь:эсто, ¡ре^оЕсжо-.

гдэ .■ ^ •••"химические и набаточ^иа ХЕлпчесгаю потенциалы алюминия и компонента 1 в гайкой к а ©азах;

стандартные химические потешдааш.' олшшшя в гадкой и кристаллической фазах;

химический потенциал компонента 1 в гипотетическом кристаллическом состоянии;

ц°>'л- стандартный химический потенциал кошонзпта 1 в садко» состоянии;

концентрации олзасшая и компонента 1 в 1ащю& к> а

фззах;

К- газовая постоянная; И- абсолютная температура. Из уравнений (1) и (2) получаои:

-^-ТЛВ^+АЙ® -aiAS^f'^A^-ïAsf+Auf (4)

где !ivl, ¡!ij- кссффищгант распределения алюминия' II кситоцэнта г/.эдду гладкой п qu фазами;

Д и , л of, л sjJJ, л sf- энтальпия и энтропия плавления алшипия п ташононта 1;

лн^, ситалышя и антроппя перехода компонента 1 из

стабильного кристаллического в гипотетическое кристаллическое сбстояцзэ;

. изменение ■ избыточного химического . потопцаала компонента 1 пра квазнстатнческом фазовом переходе

я<аА1'

Полученные значения, л приведены в табл.3.

Таблщо 3.

Значения A)xf

Кошопонт —— "J---- ------- АЦ^, Д2/120ЛЬ

Al -1 Э20^±+131 SXpe+ÎSS^-aObSXji

31 -186СО-272501Д1

?0 -34300

:£п -341С

Ti +10055

При рассмотрении равновесия ¡.¡ояду годим раствором п кристаллами прокезуточпых фаз иокно записать

(5)

г до ц^'^'-хппческлЯ потенциал ко'люнеита î п кристаллах

всяческого соединения.

Откуда для каждого компонента промежуточной фазы типа Ашвпо(1

Умножая уравнения типа (5,6) на величину грамм-атомной доли компонента 1 в промежуточной фазе (т/Ст+п-щ), п/(пн-п+ч), (¡/(м+ч)) и складывая полученные уравнения, получаем для произведения растворимости 1Ыи/(п«1+а)хо/(ами-4)хо/(»п+<1) уравнение

(7)

С учетом того, что каждая из разностей ц°,IЧi®,x•c•может быть представлена как суша аН^нгаз®',

где АН® и изменение аналыши и энтропии плавления

компонента 1 в гипотетическом состоянии, а избыточные химические потенциалы компонента 1 в жидком состоянии являются функцией состава этой хздкой фазы, для расчета температур ликвидуса при равновесии между кристаллами промежуточных фаз и жидким раствором были получены уравнения приведенные в табл.

Таблица 4.

Температура ликвидуса при двухфазных равновесиях

Равновесие п Т/К

Ж=А1 Ре31 Ж>1115(Ып,?в)381г Ж=ТШр812 Ж=£1 Т5/7У1 /7У1 /7 АА1 *81 -11295/ (ШпП-Э ■ 371) (-12830-7000Х?е)/ (ИпП--5.671) (-17400-И 4040Хуе+ +9525Хип)/(К1пП) -27635/ №1пП-14,952)

При расчете трехфазных и более слоеных эвтектических равновесий эта равновесия рассматривали как сочетание двухфазных равновесий мевду жидкой фазой и соответствующих твердых фаз.

Для определения критических точек и составов жидкой и твердых фаз на кафедре металловедения цветных металлов была модернизирована программа, разработанная инженером М.Б.Мамзуришм. Программа написана на языке "Паскаль" и реализована на ПЭВМ "Ыа2оу1а сц 1914".

Результаты расчета температур термических эффектов, " также составов жидой' фазы при температурах фильтрации для нэкоторых сплавов представлены в табл.з,6. В табл.5, в скобках указаны соответствующие экспериментальные данные.

Таблица 5. Температуры термических эффектов

Состав сплава,у. Температуры термических эффектов,-С

31 ?е ип Т1 1 2 3 .4

12 4 1 1 783(790) 706(694) 624(614) -

14 4 1 1 810(797) 706(684) 645(633) 604(605)

14 1 4 1 816(805) "27(719) 604(604) -

Таблица б.

Состав сидкой фазы при тэшературах фильтрации

Состав сплава,% Температура Состав фильтрата,*

Б1 Рв Нп Т1 фильтрации,•- Б1 Ре 1{П Т1

12 4 1 1 610 11.7 0,90 0,22 0,11

12 4 1 1 590 11,6 0,71 0,20 0,10

14 4 1 . 1 590 13,5 0,83 0,21 0,12

14 1 4 1 590 12,0 0,66 0.53 0,12

Как показывает анализ експэрименгальшх и расчетных данных представленных б табл.1,5,6, расч^.иэ дашша по температурь^ термических ¡эффектов и составу гадкой фазы при температурах фильтрации хорошо согласуются с вксперимэнтальныки данными.

3. Технология рафинирования силуминов от ¡железа и титана

На основе изученной дааграммн состояния системы А1-31-Ре-Цп-Е1 возмокео дать целый ряд технологических рекомендаций для рафинирования 'различных видов вторичного алюминиевого сырья.

В настоящей работе разработана технология переработки одного ез видов так^хх отходов - фильтростатков, образующихся в результате фильтрации влектротершчоского силумша. ФилътростаТкн имев? следащий химический состав: 17-21?; 31, 1,5-4.6» 1,1-2,38 ?1, 2-5Я ш, остальное влшиний. Высокое содорашшо алшиния и кремния делает их ценным сырьем, которое возможно использовать в про-иоводотвв' силумина, еоли очистить от избыточных жэлаза и титана.

Для ратинирования фалътростатков от железа и титана целесообразно использовать кристаллизационный способ, одной из задач которого. является образование в расплаве тугоплавких интерыаталли-ческих соединений, содерзшцнх Еелезо и титан. В зависимости от соотношения концентраций компонентов в система кристаллиь/ются различные промекуточные фазы: тш2812, И^И^З^, А115№,?е)э312, А15Ре31, ад1, 81. Таким образом, титан ьюгет быть выведен из расплава в виде фазы ТШ2812, о железо в виде двух фаз; А15Ре31 и А115(Цп,Ге)э312 илп твердого раствора колоза в фазе АЦ 51X03812.

Необходимым условном для сффактаьного вздэиия процессе рафинирования слплшизвокроьпшопп расплавов от пршэсеЕ железа и ти-

-¿дается соле^пзняо кретщгя 2 расплаве в пределах 12-14Й. тЛкачв, прч кодостатко яет чв<5нтхо кромшш в расплаве зозрастаэт тзипэратуро начала хрястишзацгз слслшх езтекмк (а^*

TUl?3i2+ /а15(Цп.?э)331а), (au+ !TiAl23i,+ Al15(!to,I?e)3Si2+ Л15?031), (31+ XU12S12+ Al15№,?e)3Si2) и (Si + TU^Si^ Al15CM,Fo)3ai2+ Al^PeSi). В этом случай, чтобы не допустить больпях потерь алюминия и кремния с фзж'тюстаткая!, w вшгундэкы будем подпшать температуру фильтрации, что приведет в своп очередь к повышении содержания гэлвза и титана в фяльтрато. Поэтому, фнльтростатки от фильтрации силумина, содержащие 17-21% 31, необходимо разбавить алкминием до содержания 1срешшя в расплаве 12-14% si. Для разбавления фнльтростатков нокно использовать низкосортный алюминий марок АВ с повышенным содержанием железа. Однако в этом случае необходимо учитывать концентрацию железа в полученном расплаве и соотношение мелду концентрациями геле за и марганца.

Температура фильтрации расплава долхна быть несколько. выше, чем температура начала кристаллизации слокшх эвтектик, содерха-здх аА1 и si и лежать в пределах 590-61 о-с.

Вааной задачей рафинирования фыьтростатков является получение после фильтрации жидкой фазы с минимальным содержанием железа и титана. Содерхание келеза в фильтрате зависит от состава.фильтруемого расплава или, главным образом, от соотношения (Un]/[?e). Минимальное содержание келеза в фильтрате обеспечивается, если в расплаве при температурах фильтрации в равновесии с жидкостью находится только одна нелезосодэрзацая фаза Ai15(Hn,7e)3Si2. В атой фазовой области уменьшение соотношения (Уп]/[?е] з расплаве приводит к незначительному росту концентрации полоза в аидхоЯ фазе <тп<?л Л). При перо коле в флаовуп область, где в ровновосии с гад-

костью находятся две железосодержащих фазы Ai15(un,Pe)3si£ в AlgieSi, происходит резкое увеличение концентрации железа в жидкой фазе. Для того чтобы снизить содержание железа в фильтрате необходимо либо повысить содержание марганца в расплава перед фильтрацией, либо применить двухстадайную схему. На первой стадии, фильтрацией при температуре 610-590'с удаляется основная часть железа в вида фаз AigieSi и Al15(Un,Fe)3sig. Затем в рас' плав вводится дополнительно марганец и производится вторая фильтрация ,. чтобы снизить содержание железа в фильтрате.

Примесь титана, присутствующая в фильтростатках, кристаллизуется в виде фазы ilAl2Si2 и удаляется при фильтрации вместе с железосодержащей фазой. Так как титансодержацая фаза во всех изученных сплавах кристаллизуется первично, то, при необходимости, возможно проводить ее селективное выделение, чтобы использовать затем в качестве титановой лигатуры. Для этого необходимо провести фильтрацию расплава при температуре несколько более высокой, чем температура начала кристаллизации железосодержащей фазы. I Сильтростатки в атом случае и будут практически чистым соединением TlAlgSig.

На рис.3 приведена технологическая схема переработки фильтр? остатков после рафинирования электротермического силумина. Предлагаемая схема была опробована в укругашннолабораторном масштабе. Опыты проводили на промышленной центрифуге ПАФВС-200, на которую было jстановлено фильтрующее устройство диаметром 120 мм. В качестве шихтовых материалов использовали загрязненный железом алю-шший марки АВ и фильтростаток от рафшщ .вашш электротермического сштмиыа Днепровского алюминиевого завода. Сильтростаток i алюминия загружали в стальной котел, помещенный в электрическу» печь сопротивления и сплавляли при твмпэратуро 670'о. Поолч плав-

Ряс. 3. Технологическая схема переработки фзльтростатков

СПЛАВЛЕНИЕ ■

Расплав: 6000 г 14.0$ si Э.6Й Ра 1,5!S Ti 3.3S Нп ОСТ. Al

ФИЛЬТРАЦИЯ ПРИ 590-С

Фильтрат: 5888 г 12,8,1 S1 О.бЭЯ Ре 0,40,-5 Jin 0,120 Ti

OCT. Al

<й!льтростаток 2: 2112 г 17,2$ si 12,OÄ Fe 11,5» Jin 5,53 TI OCT. Al

лэпия расплав охлаждала со скоростью '2,5'СДаи до тешорьтур^ 590*С и производили фильтрации на ло*")ухноЯ центрифуга. Реаульготы опробивания данной технологии приведены в табл.7.

Таблица.7 Результаты опробивания технологии переработки флльтростатков

Материалы и продукты Количество Содержание компонентов

Si Ре lín Ti

г % г S г % г % г

Дливший АВ 2720 0,4 10,9 1.8 49,0 - - - -

Фильтроста-ток I Б280 21 1108,8 4.6 242,9 5,0 264,0 2,3 121 4

Фильтрат 5888 12,8 753,7 0,6 37,1 0,4 23,6 0,12 7 I

Фильтроста-ток 2 2112 17,2 364,3 12,0 263,4 И,Б 242,9 5,6 116 2

Выход Сель трата составил 73,6:5 от массы фильтруемого расплава.

Вше пенная технико-эконодаческая оценка данной технологии позволяет сделать вывод, что экономические эффект от производства 1т. влшшшевокреыниввого сплава из йшьтростатков в ценах не февраль 1933г составит 80-120 тыс.руб.

основные вывода

I. Кэтодшл ;тз2фрвщ»Бльш>-тэ*-.шчеокого, инкроотруктуриого, ровтгоновского • фазового, цшфоронтгспоспоктра.-.ьпого анализа п тшаы цотодоа отбора иро5 гаумшй система Al-ai гэ-гл-п б иатер-basi глпцэшрецС ксвло^зитоа: 1 и ул ни 12 с si, от о до ь'л

7а и от 0 до 53 Кп. Построены политерчиче стазе разрезы и сечения изотермических пентаэдров системы. Определены температурные и концентрационные условия первичной и совместной кристаллизации промежуточных фаз, изучены состав, и кристаллическая структура фаз. Произведен терюданашческий расчет фазовых равновесий в системе.

г.- Определены оптимальные условия раЗинирования алшиниево.-кре!яшевых расплавов от железа н титана. Установлены соотношения неяду концентрациями Еелеза н марганца в-расплаве, обеспечивающие минимальное содержание железа в жидкой фазе при температурах фильтрации.

3. По результатам проведенных исследований разработана технологическая схема переработки фшьтростатков от фильтрации ciuiyiffl-на с целью извлечения из них избыточного аелеза и титана и получения силумина. Технология опробована в крупнолабораторном маб-птабе.

4. Дана технико-экономическая оценка разработанной технологии. Ожидаемый ¿коношпеский эф1вкт от переработк. фхльтростатков. в расчете на I т силумина по ценам на февраль 1993 г составляет 80-120 тыс. руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

I. Система Al-Si-7e-Un-Ti и раф"нирование электротермического силумина от примесей толеза н титана. И.Н.Братчук, А.Ы.Захаров, А.А.Арнольд, Ю.А.Ыаценко // Производство глинозема, алюминия и легких сплавов. Тез. докл. Международной научнотехн. конф. молодых ученых и специалистов. 16-18 октября 1990 ■ г.-Ленинград, •

■

1990.45.127.

2. Захаров A.U., Арнольд к.*., Братчук H.H. Фазовые-равновесия в спдагах Al-3i-Pe-ün-Ti, соответствующих составам электротермического силумина // Известия Российской академии наук. Металлы. I993.-NI.- 0.220-223.

3. Захаров А.Ы., Арнольд A.A., Братчук И.Н. Фазовый состав' электротермического силумина и фильтростатков // Цветные металлы. 1992.-N7.-С.31-33.

/

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СШАВОЗ Заказ ioi" Объем-//;, i/ Тираж /ОО

Типография ШСиС; ул. Орджоникидзе, 8/9