Разработка новых методов рафинирования технического алюминия

• Автор: Киселева, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 125 с. : ил

1.1 Металлические примеси в техническом алюминии

1.2 Физикохимические основы кристаллизационной

очистки алюминия от металлических примесей

1.2.1 Классификация примесей в алюминии

1.2.2 Диаграмма состояния алюминийжелезо

1.2.3 Роль диффузионных процессов в твердой и жидкой

фазах при кристаллизации 1

1.3 Кристаллизационные способы очистки алюминия

от металлических примесей

выводы

ГЛАВА 2. ПРОЦЕССЫ СМАЧИВАНИЯ И АДСОРБЦИИ АЛЮМИНИЯ

И ГАЛЛИЯ В РАСТВОРАХ СУЛЬФАТА АЛЮМИНИЯ
2.1 Явление смачивания
2.2 Микрокалориметрия процессов смачивания
и адсорбции
2.3 Методика исследований
2.4 Методика обработки результатов микрокалориметри
ческого исследования те плот смачивания
2.5 Результаты экспериментов, их обсуждение
выводы
ГЛАВА 3. РАФИНИРОВАНИЕ АЛЮМИНИЯ В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ
УСЛОВИЯХ
3.1 Кинетика изотермической кристаллизации
3.2 Особенности кристаллизации расплава в формах
3.3 Особенности конвективного теплообмена в
металлическом расплаве
3.4 Методика исследований
3.4.1 Методика измерения температуры
3.4.2 Химический анализ железа в техническом алюминии
3.4.3 Методика экспериментов но исследованию кристаллизации в изотермических условиях
3.5 Результаты рафинирования алюминия в изотермических
условиях
3.6 Математическое моделирование процесса рафинирования технического алюминия в изотермических условиях
выводы
ГЛАВА 4. ФРАКЦИОННАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ
4.1 Механизм фракционной кристаллизации
4.2 Кристаллнзация расплава на поверхности
предварительно охлажденных тел
4.3 Методики исследований
4.4 Результаты экспериментов, их обсуждение
4.5 Математическое моделирование процесса
фракционной кристаллизации
4.6 Анализ нагрева кристаллизатора в расплаве
4.7 Математическое моделирование процесса теплообмена на поверхности металлического кристаллизатора, погруженного в расплав
4.8 Решение задачи кристаллизации расплава на поверхности металлического кристаллизатора
4.9 Исследование процесса последовательной фракционной кристаллизации
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Известно, что процессы межфазного взаимодействия между металлом и электролитом являются во многом определяющими при производстве металлов электролизом солей. Количественная оценка межфазното взаимодействия металла с соприкасающимися солевой и газовой фазами представляет собой зачастую сложную задачу. Надежным и достаточно информативным способом изучения свойств поверхностей и явлений на них протекающих, является микрокалориметрнческое определение тенлот смачивания. Поэтому одна часть диссертационной работы посвящена исследованию процессов смачивания алюминия и галлия растворами сульфата алюминия Во второй части работы изучены возможносги разделения компонентов гомогенных жндкометаллнческих систем с использованием таких кристаллизационных способов как массовая изотермическая и фракционная кристаллизация. Разделение компонентов жидкометаллических систем проводится на примере системы алюминий железо. Перспективы использования в алюминиевой промышленности новых, экологически чистых способов рафинирования алюминия весьма актуальны для Иркутской области, на территории которой расположены два алюминиевых предприятия, в том числе и такой гигант, как Братский алюминиевый завод. ИрКАЗа, перед выходом их на капитальный ремонт. Использование кристаллизационных способов применительно к рафинированию такого несортового металла может способствовать значительному повышению его сортности и получению алюминия технической чистоты из некондиционного алюминия. Результаты выполненной работы могут быть использованы специалистами алюминиевой промышленности, и стать основой для разработки промышленных способов рафинирования алюминия. ГЛАВА 1. Алюминий технической чистоты получают электролизом криолитоглиноземного расплава. Гост 9 регламентирует небольшое количество примесей, контролируемых при производстве алюминия. Сортность металла определяется только по содержанию железа, кремния и меди. Контроль цинка, титана, магния, натрия, свинца осуществляется периодически. Для производства основных промышленных алюминиевых сплавов применяются марки первичного алюминия высокой и технической чистоты табл. Таблица 1. Алюминий первичный. Классификация и марки
А1. Х УРГ 0. Н 0. I 0,1 0. Первичный алюминий всех марок содержит более различных примесей, но концентрация большинства из них не превышает 0,1 . Все примеси, входящие в технический алюминий, подразделяются на три группы основные с содержанием более 0, кремний, железо и иногда галлий типичные с содержанием 0,, натрий, магний, титан, ванадий, марганец, медь и редкие примеси в интервале 0, 0. Несмотря на низкое содержание, некоторые примеси оказывают заметное влияние на эксплуатационные свойства алюминиевых сплавов. Такие примеси, как железо и кремний, воздействуют на большинство механических свойств сплавов, особенно на коэффициент вязкости разрушения, определяющий надежность и ресурс материала в летательных аппаратах. При увеличении содержания железа в алюминиевых сплавах значительно снижается их пластичность, предел прочности и относительное удлинение 3. Содержание тех или иных примесей в составе первичного алюминия связано с содержанием примесей в сырье глиноземе, фтористых солях. Глинозем является основным источником примесей, в особенности железа, титана, цинка и галлия табл. Кроме того, примеси в технический алюминии могут поступать из анода и футеровки электролизера, материалом которых служит кокс различных марок, содержащий заметное количество примесей, 0. Значительное количество примесей железа проникает в алюминий в результате растворения стальных катодных стержней, инструментов и других деталей конструкции электролизера. Уровень содержания примесей в алюминиевых сплавах выше, чем в первичном алюминии, так как при производстве сплавов появляются дополнительные источники загрязнения расплава. Таблица 1. Алюминий высокой чистоты получают электролитическим рафинированием алюминия технической чистоты. В результате рафинирования содержание большинства примесей уменьшается на порядка табл. Таблица 1. В 0, 0, 0, 0. Му 0. Т 0, 0, 0. V 0. Сг 0. Мп 0. Не 0, 0,1 0.