RU2487180C2

RU2487180C2 - Method for treatment of dump salt slag in remelting of secondary wastes of aluminium and aluminium alloys

Info

Publication number: RU2487180C2
Application number: RU2010153945/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Новичков; Александр Георгиевич Строганов; Андрей Геннадьевич Цыденов; Сергей Вячеславович Савченко; Вадим Анатольевич Лучков; Евгений Константинович Горбачев
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "МОСОБЛПРОММОНТАЖ"
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2013-07-10
Also published as: RU2010153945A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes charging of aluminium into a furnace after drain during remelting of secondary wastes of aluminium alloys in a rotor furnace onto the surface of hot salt slag in the furnace, cooled salt dump slag in the volume of 20-30% from rated volume of wastes in the furnace, mixing of cold and hot slag as the furnace rotates for 1-2 min and unloading of the slag into a reservoir.

EFFECT: simplified process of grinding of salt slag produced in remelting of secondary wastes of aluminium and its alloys, reduced energy costs for its grinding and improved environmental capability of the process.

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке вторичных алюминиевых отходов, и может быть использовано для подготовки шлаков, образующихся при производстве алюминия из ломов и отходов для дальнейшей переработки и применения.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the processing of secondary aluminum waste, and can be used for the preparation of slag formed in the production of aluminum from scrap and waste for further processing and use.

Цветные металлы и сплавы являются дефицитными и дорогостоящими материалами, поэтому с целью экономии для приготовления сплавов применяют вторичные цветные металлы, которые готовят из лома и отходов. Лом цветных металлов образуется в процессе естественного износа оборудования, а отходы - при разливке металла в литейных цехах, количество которых определяется совершенством технологии. При переплаве вторичного алюминиевого сырья при сливе металла образуются солевые отвальные шлаки, содержащие металл и оксиды, которые могут быть использованы для дальнейшей переработки.Non-ferrous metals and alloys are scarce and expensive materials, therefore, in order to save money, secondary non-ferrous metals are used for the preparation of alloys, which are prepared from scrap and waste. Non-ferrous metal scrap is formed during the natural wear and tear of equipment, and waste is generated during the casting of metal in foundries, the amount of which is determined by the perfection of technology. During the remelting of secondary aluminum raw materials during the discharge of metal, salt dump slag containing metal and oxides is formed, which can be used for further processing.

Процесс производства вторичных сплавов на основе алюминия из лома и отходов имеет ряд особенностей - плавка ведется с применением покровных флюсов, наличие которых в отвальных солевых шлаках затрудняет их дальнейшее использование. В связи с чем требуется подготовка шлаков для дальнейшей переработки.The process of production of secondary alloys based on aluminum from scrap and waste has a number of features - smelting is carried out using coating fluxes, the presence of which in dump salt slags complicates their further use. In this connection, slag preparation is required for further processing.

Технология подготовки шлаков предполагает обязательное дробление и измельчение для проведения последующего отделения оксидной части путем водного выщелачивания водорастворимых солей, вакуумной дистилляции солевой составляющей и т.п. В результате этих операций поверхность соприкосновения между компонентами шихты значительно увеличивается, что обеспечивает при переработке шлака быстрое протекание физико-химических процессов в шихте.The technology for the preparation of slag involves mandatory crushing and grinding for the subsequent separation of the oxide part by water leaching of water-soluble salts, vacuum distillation of the salt component, etc. As a result of these operations, the contact surface between the components of the charge is significantly increased, which ensures the rapid flow of physical and chemical processes in the charge during slag processing.

Известен способ подготовки алюминийсодержащих материалов для дальнейшей переработки, включающий дробление, проводимое в несколько стадий: крупное дробление до размера 100-300 мм, среднее - до 10-50 мм, мелкое - до 2-10 мм; и последующее измельчение шихты до 0,1 мм и меньше (А.И.Сушков, И.А.Троицкий Металлургия алюминия, М., Металлургия, 1965, с.44-45). Учитывая специфику дробильного оборудования способ многостадийного дробления нетехнологичен, требует больших энергозатрат, время и затраты на транспортировку от одной дробильной установки до другой.A known method of preparing aluminum-containing materials for further processing, including crushing, carried out in several stages: large crushing to a size of 100-300 mm, medium - up to 10-50 mm, fine - up to 2-10 mm; and subsequent grinding of the charge to 0.1 mm or less (A.I. Sushkov, I.A. Troitsky. Metallurgy of aluminum, M., Metallurgy, 1965, p. 44-45). Considering the specifics of crushing equipment, the multi-stage crushing method is not technologically advanced, requires large energy costs, time and costs of transportation from one crushing plant to another.

Дробление и измельчение - операции дорогостоящие, поэтому желательно получение при переплаве вторичных отходов алюминия отвального солевого шлака с возможно наименьшим размером кусков.Crushing and grinding are expensive operations, therefore, it is desirable to obtain dump salt slag with the smallest possible size of pieces when remelting secondary aluminum waste.

Известен способ обработки вторичного шлака в процессе переплава металлургических отходов алюминиевого производства, при котором после слива металла вторичный шлак удаляют из печи и в горячем состоянии подвергают вибрации (РФ 2179592, опубл. 20.02.2002).A known method of processing secondary slag in the process of remelting metallurgical waste from aluminum production, in which after the discharge of the metal, the secondary slag is removed from the furnace and subjected to vibration in the hot state (RF 2179592, publ. 02.20.2002).

Такой способ обработки позволяет переработать шлак непосредственно после переплава вторичного сырья в горячем состоянии. Однако указанным способом невозможно измельчить шлак после остывания, так как он представляет собой спекшийся конгломерат и для дальнейшего использования его необходимо подвергнуть стандартному многостадийному дроблению и измельчению, что экономически не выгодно. Кроме того, указанный процесс предполагает добавление флюса при выгрузке горячего шлака из печи после слива металла для подавления горения шлака и выделения из него при горении вредных веществ.This processing method allows you to process the slag directly after remelting the secondary raw materials in the hot state. However, in this way it is impossible to grind the slag after cooling, since it is a sintered conglomerate and for further use it must be subjected to standard multi-stage crushing and grinding, which is not economically viable. In addition, this process involves the addition of flux during the unloading of hot slag from the furnace after metal discharge to suppress the combustion of slag and the release of harmful substances from it during combustion.

Задачей изобретения является создание экономичного и технологичного способа обработки отвального солевого шлака для дальнейшей переработки и применения.The objective of the invention is to provide an economical and technologically advanced method of processing dump salt slag for further processing and use.

Техническим результатом изобретения является упрощение процесса измельчения солевого шлака, образующегося при переплаве вторичных отходов алюминия и его сплавов, снижение энергозатрат на его измельчение и повышение экологичности процесса.The technical result of the invention is to simplify the process of grinding salt slag formed during the remelting of secondary waste of aluminum and its alloys, reducing energy costs for its grinding and increasing the environmental friendliness of the process.

Технический результат достигается способом обработки отвального солевого шлака при переплаве вторичных алюминиевых отходов в роторной печи, включающем загрузку в печь после слива алюминия на поверхность горячего солевого отвального шлака, находящегося в печи, охлажденного солевого отвального шлака в объеме 20-30% от расчетного объема отвала в печи, перемешивание холодного и горячего шлака при вращении печи в течение 1-2 мин и выгрузку шлака в емкость.The technical result is achieved by the method of processing dump salt slag during remelting of secondary aluminum waste in a rotary kiln, including loading into the furnace after draining aluminum onto the surface of the hot salt dump slag located in the furnace, cooled saline dump slag in the amount of 20-30% of the calculated dump volume in furnace, mixing cold and hot slag during rotation of the furnace for 1-2 minutes and unloading the slag in the tank.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Предлагаемый способ подразумевает дробление отвального солевого шлака металлургического производства алюминия из лома и отходов на конечном этапе плавки в роторной наклонной печи по окончании слива расплавленного алюминия.The proposed method involves crushing the dump salt slag of the metallurgical production of aluminum from scrap and waste at the final stage of smelting in a rotary inclined furnace at the end of the discharge of molten aluminum.

После выгрузки в емкости для хранения горячего отвального шлака при остывании материал спекается, образуя куски размером и формой повторяющие полости емкости для хранения. Для обеспечения получения мелкого куска отвального шлака фракции 50 мм и менее сразу по окончании слива расплавленного алюминия до выгрузки отвала из печи, во внутреннее пространство печи на поверхность горячего отвала вводится охлажденный отвальный шлак в объеме 20-30% от расчетного объема отвала в печи. В печь вводится измельченный и охлажденный отвальный шлак предыдущих плавок. В печи производится смешение холодного и горячего отвала при ее вращении, время перемешивания 1-2 минуты, после чего материал выгружается в емкости для хранения. В процессе смешения происходит разделение объема горячего материала холодным и снижение температуры отвального шлака в печи на 100-150°С. Короткое время нахождения охлажденного материала в печи не оказывает существенного влияния на процесс плавки в целом, влияние на температуру рабочего пространства печи также минимально. В результате проведения такой обработки из печи выгружается охлажденный материал, который не спекается в емкости для хранения и не образует крупных кусков. Таким образом, исключается операция многостадийного дробления шлака, исключается необходимость использования дробильных установок, транспортировки шлака между дробильными установками и, как следствие упрощается технологический процесс измельчения и повышается его экономичность. Кроме того, при выгрузке шлака не требуется добавление флюса для подавления процесса горения шлака и устранения выброса в атмосферу вредных веществ, так как шлак выгружается из печи при температуре ниже температуры его горения, что повышает экономичность и экологичность процесса.After unloading in the container for storage of hot dump slag during cooling, the material is sintered, forming pieces in size and shape repeating the cavity of the container for storage. To ensure that a small piece of dump slag of a fraction of 50 mm or less is obtained immediately after the discharge of molten aluminum before unloading the dump from the furnace, a cooled dump slag is introduced into the interior of the furnace on the surface of the hot dump in the amount of 20-30% of the calculated volume of the dump in the furnace. The crushed and cooled waste slag of the previous heats is introduced into the furnace. In the furnace, cold and hot blade are mixed during its rotation, the mixing time is 1-2 minutes, after which the material is unloaded in a storage tank. In the mixing process, the volume of hot material is divided into cold and the temperature of dump slag in the furnace decreases by 100-150 ° С. The short residence time of the chilled material in the furnace does not have a significant effect on the melting process as a whole; the effect on the temperature of the working space of the furnace is also minimal. As a result of such processing, the cooled material is unloaded from the furnace, which does not sinter in the storage tank and does not form large pieces. Thus, the operation of multi-stage crushing of slag is excluded, the need for using crushing plants, transporting slag between crushing plants is eliminated and, as a result, the grinding process is simplified and its efficiency is increased. In addition, when unloading slag, flux addition is not required to suppress the process of burning slag and eliminate the emission of harmful substances into the atmosphere, since slag is discharged from the furnace at a temperature below its burning temperature, which increases the efficiency and environmental friendliness of the process.

Введение охлажденного горячего шлака в количестве менее 20% от объема горячего отвала шлака в печи недостаточно для охлаждения горячего шлака, что приводит к комкованию и образованию крупных кусков. Увеличение объема охлажденного шлака выше 30% не рационально, так как резко снижается температура печи и возникает необходимость ее подогрева, что увеличивает энергозатраты. Перемешивание горячего и холодного шлака в течение времени менее 1 мин недостаточно, поскольку за это время шлак не успевает равномерно охладиться, остаются области с высокой температурой, что приводит к образованию в шлаке крупных спеченных конгломератов. При перемешивании более 2 мин смесь горячего и холодного шлака нагревается до температуры печи, что приводит при выгрузке шлака из печи к комкованию, а также к возможности его возгорания и выделения в атмосферу вредных веществ.The introduction of chilled hot slag in an amount of less than 20% of the volume of the hot slag dump in the furnace is not enough to cool the hot slag, which leads to clumping and the formation of large pieces. An increase in the volume of chilled slag above 30% is not rational, since the temperature of the furnace decreases sharply and it becomes necessary to heat it, which increases energy consumption. Mixing hot and cold slag for less than 1 min is not enough, because during this time the slag does not have time to cool evenly, areas with high temperature remain, which leads to the formation of large sintered conglomerates in the slag. With stirring for more than 2 min, the mixture of hot and cold slag is heated to the temperature of the furnace, which leads to clumping when the slag is unloaded from the furnace, as well as to the possibility of its ignition and release of harmful substances into the atmosphere.

Кроме того, применение данного способа обработки позволяет сохранить от окисления металлический алюминий, свободно извлекаемый при последующей сортировке отвала. Обычно выбираемый процент металлического алюминия из солевого отвального шлака переплава вторичных алюминиевых отходов в роторной наклонной печи составляет 3 мас.%. При применении данного способа за счет остужения материала сохраняется до 6 мас.%, тем самым повышается рентабельность процесса дальнейшей обработки за счет реализации большего объема металлического алюминия. Переработка некоторых видов солевых отвальных шлаков экономически целесообразна только при условии извлечения и последующей реализации металлического алюминия, при малом извлечении (большом проценте потерь на окисление) данные шлаки подлежат только утилизации (захоронению).In addition, the use of this processing method allows you to save from oxidation of metallic aluminum, freely extracted during subsequent sorting of the blade. Typically, the selected percentage of aluminum metal from salt dump slag remelting secondary aluminum waste in a rotary inclined furnace is 3 wt.%. When applying this method due to the cooling of the material is saved up to 6 wt.%, Thereby increasing the profitability of the process of further processing due to the implementation of a larger volume of aluminum metal. The processing of some types of salt dump slag is economically feasible only if metal aluminum is recovered and subsequently sold, with a small recovery (large percentage of oxidation losses), these slag can only be disposed of (buried).

Таким образом, применение данного способа обработки способствует существенному уменьшению размера куска отвального шлака до размера 50 мм и менее непосредственно в процессе переработки вторичных отходов алюминия, что позволяет упростить процесс измельчения шлака для последующей переработки и получить экономию электроэнергии до 20-25%. Кроме того, данный способ позволяет существенно уменьшить время, необходимое для остывания отвального шлака после выгрузки и, как следствие, сократить размеры площадок для его хранения. При последующей его переработке существенно увеличивается извлечение металлического алюминия из солевого отвального шлака.Thus, the use of this processing method contributes to a significant reduction in the size of a piece of dump slag to a size of 50 mm or less directly in the processing of secondary aluminum waste, which allows us to simplify the process of grinding slag for subsequent processing and to save electricity up to 20-25%. In addition, this method can significantly reduce the time required for cooling the waste slag after unloading and, as a result, reduce the size of the sites for its storage. During its subsequent processing, the extraction of aluminum metal from salt dump slag substantially increases.

Claims

A method of processing dump salt slag during remelting of secondary waste of aluminum alloys in a rotary kiln, comprising loading into the furnace after draining aluminum onto the surface of the hot salt dump slag located in the furnace, cooled salt dump slag in the amount of 20-30% of the estimated slag volume in the furnace, mixing cold and hot slag during rotation of the furnace for 1-2 minutes and unloading the slag into the tank.