RU2754862C1 - Method for producing silumins using amorphous microsilica - Google Patents
Method for producing silumins using amorphous microsilica Download PDFInfo
- Publication number
- RU2754862C1 RU2754862C1 RU2020134297A RU2020134297A RU2754862C1 RU 2754862 C1 RU2754862 C1 RU 2754862C1 RU 2020134297 A RU2020134297 A RU 2020134297A RU 2020134297 A RU2020134297 A RU 2020134297A RU 2754862 C1 RU2754862 C1 RU 2754862C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- aluminum
- silumins
- charge
- cryolite
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 title claims description 26
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 53
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 52
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 5
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000274 aluminium melt Substances 0.000 abstract 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 32
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 description 24
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 17
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N aluminum;silicic acid;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- CYPPCCJJKNISFK-UHFFFAOYSA-J kaolinite Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3].[Al+3].[O-][Si](=O)O[Si]([O-])=O CYPPCCJJKNISFK-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000010443 kyanite Substances 0.000 description 1
- 229910052850 kyanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052851 sillimanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к получению силуминов с использованием в качестве источника кремния аморфного микрокремнезёма. The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals, namely to the production of silumins using amorphous silica fume as a source of silicon.
Получение силуминов этим способом позволяет повысить экономическую эффективность процесса их получения за счёт использования вместо технического кремния аморфного кремнийсодержащего сырья (пыли систем газоочистки электротермических печей), обладающего крайне низкой себестоимостью.Obtaining silumins by this method makes it possible to increase the economic efficiency of the process of their production due to the use of amorphous silicon-containing raw materials (dust from gas cleaning systems of electrothermal furnaces), which has an extremely low cost, instead of technical silicon.
Из существующего уровня техники известны различные способы получения силуминов, применение которых зависит от назначения сплавов, их состава, возможности обеспечения необходимой чистоты по неметаллическим включениям и газам, вида исходного сырья, объёма и условий производства, а также экономических соображений. From the existing state of the art, various methods for producing silumins are known, the use of which depends on the purpose of the alloys, their composition, the possibility of providing the necessary purity for non-metallic inclusions and gases, the type of feedstock, the volume and conditions of production, as well as economic considerations.
1. Карботермический (руднотермический) способ, в котором силумины получают путём восстановления природных алюмокремниевых минералов (каолинит, кианит, силлиманит и т.д.) в электротермических печах (патенты RU № 2010881, RU № 2484165). Недостатками данного способа является его высокая энергоёмкость, сложность подготовки шихтовых материалов, а также высокая степень загрязнения сплава примесями и неметаллическим включениями (главным образом – углеродом, являющимся основным восстановителем).1. Carbothermal (ore-thermal) method, in which silumins are obtained by reducing natural aluminosilicon minerals (kaolinite, kyanite, sillimanite, etc.) in electrothermal furnaces (patents RU No. 2010881, RU No. 2484165). The disadvantages of this method are its high energy consumption, the complexity of the preparation of charge materials, as well as a high degree of contamination of the alloy by impurities and non-metallic inclusions (mainly carbon, which is the main reducing agent).
2. Металлотермический способ, основанный на реакции восстановления кремния из его соединений (кислородных, галоидных) алюминием [Беляев А.И., Бочвар О.С., Бунов Н.Н. Алюминиевые сплавы. Металловедение алюминия и его сплавов. М.: Металлургия, 1983]. Способ заключается во введении на поверхность алюминиевого расплава смеси порошков алюминия и кремнезёма, местного нагрева смеси до температуры 1100–1200°С и последующем получении алюминиево-кремниевой лигатуры. Недостатком способа является необходимость использования алюминия и кремнезёма в порошкообразном состоянии, необходимость значительного перегрева расплава, сложность получения сплава заданного состава, а также загрязнение получаемого сплава примесью железа.2. Metallothermal method based on the reduction of silicon from its compounds (oxygen, halide) with aluminum [Belyaev AI, Bochvar OS, Bunov NN. Aluminum alloys. Metallurgy of aluminum and its alloys. M .: metallurgy, 1983]. The method consists in introducing a mixture of aluminum and silica powders onto the surface of an aluminum melt, local heating the mixture to a temperature of 1100–1200 ° C and then obtaining an aluminum-silicon alloy. The disadvantage of this method is the need to use aluminum and silica in a powdery state, the need for significant overheating of the melt, the complexity of obtaining an alloy of a given composition, as well as contamination of the resulting alloy with iron impurities.
3. Растворение кристаллического кремния в алюминиевом расплаве (патент RU № 2010881). Данный способ является основным промышленным способом получения литейных силуминов, который используют на алюминиевых заводах. Главным достоинством способа является его высокая производительность и возможность получения сплавов с заданным содержанием кремния. Однако данный способ имеет и ряд существенных недостатков – большие безвозвратные потери металла за счёт угара, низкое усвоение кремния мелких фракций (менее 5–6 мм), высокие энергетические затраты. 3. Dissolution of crystalline silicon in an aluminum melt (patent RU No. 2010881). This method is the main industrial method for producing foundry silumins, which is used in aluminum plants. The main advantage of the method is its high productivity and the possibility of obtaining alloys with a given silicon content. However, this method also has a number of significant disadvantages - large irrecoverable losses of metal due to waste, low assimilation of silicon of fine fractions (less than 5–6 mm), high energy costs.
4. Способ получения сплавов с использованием «жидкой» лигатуры, заключающийся в заливке расплавленного кремния в вакуум-ковш с находящимся в нём алюминиевым расплавом (патенты RU № 2432411, RU № 2215803). Несмотря на высокое качество получаемых сплавов, для реализации данного способа необходимым является близкое территориальное расположение предприятий–производителей алюминия и кремния. 4. A method for producing alloys using a "liquid" master alloy, which consists in pouring molten silicon into a vacuum ladle with an aluminum melt in it (patents RU No. 2432411, RU No. 2215803). Despite the high quality of the alloys obtained, the implementation of this method requires a close territorial location of enterprises producing aluminum and silicon.
5. Электролитический способ, заключающийся в совместном восстановлении на катоде алюминия и кремния (патент RU № 2556188, авторское свидетельство SU № 1826998, патент RU № 2030487) [Плавление и литье алюминиевых сплавов. Справ. изд. / М.Б. Альтман [и др.] – 2-е изд. – М.: Металлургия, 1983. – 352 с.]. Данный способ отличается возможностью использования в качестве исходного сырья относительно дешёвых соединений и получением сплавов с низким содержанием неметаллических и газовых включений. Основными недостатками способа являются высокие энергетические затраты на его осуществление, а также сложность поддержания в электролите оптимальной концентрации кремния, следствием чего является рост температуры процесса и снижению выхода по току.5. The electrolytic method, which consists in the joint reduction on the cathode of aluminum and silicon (patent RU No. 2556188, copyright certificate SU No. 1826998, patent RU No. 2030487) [Melting and casting of aluminum alloys. Ref. ed. / M.B. Altman [et al.] - 2nd ed. - M .: Metallurgy, 1983. - 352 p.]. This method is distinguished by the possibility of using relatively cheap compounds as a raw material and obtaining alloys with a low content of non-metallic and gas inclusions. The main disadvantages of the method are the high energy costs for its implementation, as well as the difficulty of maintaining the optimum concentration of silicon in the electrolyte, which results in an increase in the process temperature and a decrease in the current efficiency.
6. Жидкофазные технологии получения алюминиево-кремниевых сплавов, заключающиеся в прямом восстановлении кремния из его оксидов непосредственно в алюминиевом расплаве.6. Liquid-phase technologies for producing aluminum-silicon alloys, consisting in the direct reduction of silicon from its oxides directly in the aluminum melt.
Среди существующих способов получения силуминов аналогами заявленного технического решения являются способы, основанные на восстановлении алюминием кремния из его оксида, в которых в качестве источника кремния используется аморфный микрокремнезём, а также способы, в которых восстановление кремнезёма происходит непосредственно в электролизёре для производства алюминия.Among the existing methods for producing silumins, analogs of the claimed technical solution are methods based on the reduction of silicon from its oxide by aluminum, in which amorphous microsilica is used as a source of silicon, as well as methods in which the reduction of silica occurs directly in an electrolyzer for the production of aluminum.
Из существующего уровня техники известен «Способ получения алюминиево-кремниевого сплава» (патент BY № 17860 C1 2013.12.30, МПК C22C 1/03, C22C 21/06, опубл. 30.12.2013), согласно которому получение силуминов производится путём введения кремнезёма в расплавленный алюминий или сплав на его основе. Введение микрокремнезёма производится в интервале кристаллизации путём механического замешивания легирующего элемента. В результате получают лигатуру, которую в дальнейшем используют для легирования алюминия или сплавов на его основе. После введения полученной алюминиево-кремниевой лигатуры в расплав (t = 800–900°С), производится его выдержка при температуре выше линии ликвидус в течение 20–60 мин, обработка рафинирующим флюсом и последующая разливка. From the existing state of the art known "Method for producing an aluminum-silicon alloy" (patent BY No. 17860 C1 2013.12.30, IPC C22C 1/03, C22C 21/06, publ. 30.12.2013), according to which silumins are obtained by introducing silica into molten aluminum or an alloy based on it. The introduction of silica fume is carried out in the crystallization interval by mechanical mixing of the alloying element. As a result, a master alloy is obtained, which is subsequently used for alloying aluminum or alloys based on it. After introducing the obtained aluminum-silicon master alloy into the melt (t = 800–900 ° С), it is held at a temperature above the liquidus line for 20–60 min, treated with a refining flux and subsequent casting.
Основным недостатком данного способа является то, что получение лигатуры производится путём механического замешивания кремнезёма в расплав, находящийся в твердожидком состоянии. Процесс механического замешивания характеризуется сложностью его автоматизации, а тот факт, что замешивание происходит в интервале кристаллизации алюминия или его сплава свидетельствует о недостаточном для восстановления кремния взаимодействии в системе «Al–SiO2». Более того, получение силуминов с использованием данных лигатур связано со сложностью достижения требуемого химического состава сплава, а также с возможным загрязнением металла примесями и неметаллическими включениями. The main disadvantage of this method is that the ligature is obtained by mechanically mixing silica into a melt in a solid-liquid state. The process of mechanical mixing is characterized by complexity of automation, and the fact that the kneading takes place in the range of crystallization of aluminum or an alloy thereof indicates poor recovery of silicon for the interaction in the system «Al-SiO 2". Moreover, obtaining silumins using these master alloys is associated with the difficulty of achieving the required chemical composition of the alloy, as well as with possible contamination of the metal with impurities and non-metallic inclusions.
Известен также «Способ получения алюминиево–кремниевого сплава в электролизёре для производства алюминия» (патент RU № 2599475, МПК C25C3/06, опубл. 10.10.2016), по которому получение силуминов происходит в электролизёре для производства алюминия с использованием аморфного кремнийсодержащего оксидного сырья. В качестве аморфного кремнийсодержащего оксидного сырья используется микрокремнезём, полученный в процессе очистки технологических газов при производстве кремния и кремнийсодержащих сплавов, который загружают в расплав электролита с использованием установок автоматического питания электролизёра.There is also known "A method for producing an aluminum-silicon alloy in an electrolyzer for the production of aluminum" (patent RU No. 2599475, IPC C25C3 / 06, publ. 10.10.2016), according to which silumins are obtained in an electrolyser for the production of aluminum using amorphous silicon-containing oxide raw materials. As an amorphous silicon-containing oxide raw material, microsilica is used, obtained in the process of cleaning process gases in the production of silicon and silicon-containing alloys, which is loaded into the electrolyte melt using automatic power supply units of the electrolyzer.
Общим признаком аналога с заявляемым изобретением является использование в качестве кремнийсодержащего сырья аморфного микрокремнезёма, полученного в ходе переработки пыли систем газоочистки руднотермических печей производства кремния.A common feature of the analogue with the claimed invention is the use as a silicon-containing raw material of amorphous microsilica obtained during the processing of dust from gas cleaning systems of ore-thermal furnaces for silicon production.
Недостатком данного способа является то, что обязательным условием его реализации является необходимость предварительного смешения микрокремнезёма с глинозёмом и фтористыми солями, так как иначе имеет место образование в расплаве электролита агломератов микрокремнезёма, снижающих интенсивность растворения SiO2 и способных привести к образованию осадка на подине электролизёра. Более того, введение в электролизёр кварцита (5–40 % (масс.)) может приводить к снижению производительности электролизёра и выхода по току.The disadvantage of this method is that a prerequisite for its implementation is the need for preliminary mixing of microsilica with alumina and fluoride salts, since otherwise there is the formation of microsilica agglomerates in the electrolyte melt, which reduce the intensity of dissolution of SiO 2 and can lead to the formation of sediment at the bottom of the electrolyzer. Moreover, the introduction of quartzite (5–40 wt%) into the cell can lead to a decrease in the cell productivity and current efficiency.
Наиболее близким по технической сущности и наличию сходных признаков к заявляемому способу является «Способ получения силуминов» (патент RU № 2683176, МПК C22C1/02, C22C21/02, опубл. 26.03.2019). Способ включает в себя включает в себя предварительную термическую обработку микрокремнезёма при температуре 200–300 °C, введение необходимого для получения доэвтектического и эвтектического сплава количества микрокремнезёма в алюминиевый расплав (t = 670–900°С) совместно с потоком инертного газа, магнитогидродинамическое (и/или механическое) перемешивание расплава, обеспечивающее втягивание частиц микрокремнезёма в вихревую воронку, образованную в жидком алюминии. Для повышения смачиваемости дисперсных частиц аморфного микрокремнезёма используется легирование алюминиевого расплава магнием в количестве до 1 % (масс.), а также термическая обработка микрокремнезёма. The closest in technical essence and the presence of similar features to the claimed method is "Method for producing silumin" (patent RU No. 2683176, IPC C22C1 / 02, C22C21 / 02, publ. 03/26/2019). The method includes preliminary heat treatment of microsilica at a temperature of 200-300 ° C, the introduction of the amount of microsilica required to obtain a hypoeutectic and eutectic alloy into an aluminum melt (t = 670-900 ° C) together with an inert gas flow, magnetohydrodynamic (and / or mechanical) stirring of the melt, which ensures the suction of microsilica particles into a vortex funnel formed in liquid aluminum. To increase the wettability of dispersed particles of amorphous microsilica, alloying of an aluminum melt with magnesium in an amount of up to 1% (wt.) Is used, as well as heat treatment of microsilica.
Общим признаком прототипа с заявляемым изобретением является использование в качестве кремнийсодержащего сырья аморфного микрокремнезёма, а также факт, что получение силумина происходит при введении кремнийсодержащей шихты непосредственно в алюминиевый расплав. A common feature of the prototype with the claimed invention is the use of amorphous microsilica as a silicon-containing raw material, as well as the fact that silumin is obtained by introducing a silicon-containing charge directly into the aluminum melt.
Недостатком данного способа является сложность технологического оформления процесса. Более того, при введении в расплав большого количества микрокремнезёма, необходимого для получения эвтектических и заэвтектических сплавов, имеет место снижение температуры расплава.The disadvantage of this method is the complexity of the technological design of the process. Moreover, when a large amount of microsilica is introduced into the melt, which is necessary to obtain eutectic and hypereutectic alloys, the temperature of the melt decreases.
Задача заявляемого изобретения заключается в получении доэвтектических, эвтектических и заэвтектических силуминов, соответствующих требованиям ГОСТ 1583–93, с использованием в качестве источника кремния аморфного микрокремнезёма, являющегося побочным продуктом кремниевого производства.The objective of the claimed invention is to obtain hypereutectic, eutectic and hypereutectic silumins that meet the requirements of GOST 1583-93, using as a source of silicon amorphous silica fume, which is a by-product of silicon production.
Технический результат изобретения заключается в:The technical result of the invention consists in:
– использовании в качестве источника кремния в процессе получения силуминов предварительно подготовленной кремнийсодержащей шихты (60 % SiO2, 40 % Al + 20 % 3NaF·2AlF3), в которой в ходе спекания произошло восстановление кремния из микрокремнезёма;- the use of a pre-prepared silicon-containing mixture (60% SiO 2 , 40% Al + 20% 3NaF · 2AlF 3 ) as a source of silicon in the process of obtaining silumins, in which silicon was reduced from microsilica during sintering;
– получении доэвтектических, эвтектических и заэвтектических силуминов, соответствующих требованиям ГОСТ 1583–93, (в электролизёре или в литейном ковше непосредственно перед заливкой в миксер) с минимальными энергозатратами (все процессы – как подготовка шихты, так и самого сплава производятся при температурах до 850°С), и с минимальными потерями участвующих в процессе компонентов (диоксид кремния практически полностью переходит в кристаллический кремний и затем в расплав, а оксид алюминия от этого процесса после разложения в криолите переходит в расплав в виде металлического алюминия); - obtaining hypereutectic, eutectic and hypereutectic silumins that meet the requirements of GOST 1583-93 (in an electrolyzer or in a casting ladle immediately before pouring into a mixer) with minimal energy consumption (all processes - both the preparation of the charge and the alloy itself are carried out at temperatures up to 850 ° C), and with minimal losses of the components involved in the process (silicon dioxide almost completely transforms into crystalline silicon and then into a melt, and aluminum oxide from this process, after decomposition in cryolite, passes into a melt in the form of metallic aluminum);
– обеспечении эффективного растворения оксида алюминия, образовавшегося при переводе диоксида кремния в кристаллический кремний, за счёт использования в процессе низкомодульного криолита; - ensuring effective dissolution of aluminum oxide formed during the conversion of silicon dioxide into crystalline silicon, due to the use of low-modulus cryolite in the process;
– получении силуминов с мелкозернистой структурой и повышенными механическими свойствами за счёт использования в качестве сырья для получения силуминов микро- и нанодисперсных частиц восстановленного кремнезёма.- obtaining silumins with a fine-grained structure and increased mechanical properties due to the use of micro- and nanodispersed particles of reduced silica as raw materials for obtaining silumins.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed invention meets the “novelty” condition of patentability.
Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях не позволило выявить источники, содержащие сведения об известности совокупности всех отличительных признаков заявляемого технического решения.Comparison of the proposed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this and related areas did not allow identifying sources containing information about the popularity of the totality of all the distinguishing features of the proposed technical solution.
Новая совокупность признаков заявляемого способа получения силуминов, а именно:A new set of features of the proposed method for producing silumins, namely:
1. Предварительное восстановление аморфного диоксида кремния до кристаллического кремния при восстановительном обжиге (при Т=800°С) прессованной таблетки, состоящей из диоксида кремния, измельчённого алюминия и низкомодульного криолита. 1. Preliminary reduction of amorphous silicon dioxide to crystalline silicon during reductive firing (at T = 800 ° C) of a pressed tablet consisting of silicon dioxide, crushed aluminum and low-modulus cryolite.
2. Измельчение полученного спёка и внедрение его в алюминиевый расплав покрытый слоем низкомодульного криолита.2. Grinding the obtained sinter and introducing it into an aluminum melt covered with a layer of low-modulus cryolite.
Способ отличается тем, что восстановленный кремний в составе измельчённого спёка полностью усваивается в расплаве:The method differs in that the reduced silicon in the composition of the crushed sinter is completely assimilated in the melt:
– в криолите оксид алюминия растворяется, а алюминий и кремний сплавляясь между собой переходят в расплав до заданной концентрации; - in cryolite, aluminum oxide dissolves, and aluminum and silicon, fusing with each other, pass into the melt to a predetermined concentration;
– дополнительно образующийся криолит служит средой для переработки следующих порций внедряемой шихты. - additionally formed cryolite serves as a medium for processing the next portions of the introduced charge.
Способ отличается тем, что может быть реализован как в процессе электролиза криолит-глинозёмных расплавов – путём подачи предварительно восстановленного спёка вместе с глинозёмом в электролизёр, так и в литейном отделении – путём загрузки спёка на дно литейного ковша или миксера с последующей заливкой расплава алюминия и покрывного слоя низкомодульного криолита.The method differs in that it can be implemented both in the process of electrolysis of cryolite-alumina melts - by feeding the previously reduced sinter together with alumina into the electrolyzer, and in the casting department - by loading the sinter at the bottom of a casting ladle or mixer, followed by pouring an aluminum melt and coating a layer of low-modulus cryolite.
На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».Based on the foregoing, it can be concluded that the claimed invention meets the patentability condition "inventive step".
На практике, рациональным видится организация участка по производству кремнийсодержащей шихты из аморфного микрокремнезёма – отхода предприятий по производству кристаллического кремния. Экономически это оправдано, поскольку выбросы (в виде пыли) аморфного диоксида кремния составляют до 95 % от выхода товарной продукции, а подготовленная, по предлагаемой технологии, шихта является полноценным компонентом по производству высококачественных силуминов.In practice, it seems rational to organize a site for the production of a silicon-containing charge from amorphous microsilica - a waste product of enterprises for the production of crystalline silicon. This is economically justified, since emissions (in the form of dust) of amorphous silicon dioxide make up 95% of the output of marketable products, and the charge prepared according to the proposed technology is a full-fledged component for the production of high-quality silumins.
Подобный участок рационально располагать непосредственно под крышей цеха по производству кристаллического кремния, в этом случае кремнийсодержащая шихта будет являться вторым видом выпускаемой товарной продукции. В перспективе в эту шихту можно подмешивать определённый процент мелочи кремния, который тоже является отходом производства.It is rational to locate such a site directly under the roof of the shop for the production of crystalline silicon, in this case, the silicon-containing charge will be the second type of manufactured product. In the future, a certain percentage of silicon fines can be mixed into this mixture, which is also a production waste.
По сути, с технологической точки зрения, процесс подготовки шихты не сложен и реализуется в несколько этапов: In fact, from a technological point of view, the charge preparation process is not complicated and is implemented in several stages:
– измельчение компонентов; - grinding of components;
– дозировка и перемешивание; - dosage and mixing;
– прессование брикетов; - pressing of briquettes;
– обжиг при температуре до 850°С. - firing at temperatures up to 850 ° C.
Следует отметить, что ни один из перечисленных способов по получению силуминов с использованием микрокремнезёма не нашёл промышленного применения из-за сложностей реализации в действующем производстве, низкого процента усвоения микрокремнезёма алюминиевым расплавом, и как следствие большого образования отходов в виде шлаков.It should be noted that none of the listed methods for obtaining silumins using microsilica has not found industrial application due to the difficulties of implementation in existing production, the low percentage of assimilation of microsilica by aluminum melt, and, as a consequence, a large formation of waste in the form of slags.
Главным отличием предлагаемого способа является то, что он реализуется в два этапа, которые включают предварительную подготовку кремнийсодержащей шихты и её внедрение в алюминиевый расплав.The main difference between the proposed method is that it is implemented in two stages, which include preliminary preparation of the silicon-containing charge and its introduction into the aluminum melt.
Целью первого этапа является восстановление кремния из аморфного микрокремнезёма. Данный этап включает в себя ряд последовательных операций:The purpose of the first stage is the recovery of silicon from amorphous microsilica. This stage includes a number of sequential operations:
1) подготовка шихты, состоящей из диоксида кремния (60 % (масс.)), алюминиевого порошка ПА–2 (или алюминиевой стружки) (40 % (масс.)) и низкомодульного криолита в количестве 20 % от массы основных компонентов. Криолит в составе шихты необходим для создания атмосферы восстановительного обжига и смещения равновесия реакции 3SiO2 + 4Al → 2Al2O3 + 3Si в сторону образования готовых продуктов;1) preparation of a charge consisting of silicon dioxide (60% (wt.)), PA-2 aluminum powder (or aluminum shavings) (40% (wt.)) And low-modulus cryolite in an amount of 20% by weight of the main components. Cryolite in the composition of the charge is necessary to create an atmosphere of reductive firing and shift the equilibrium of the reaction 3SiO 2 + 4Al → 2Al 2 O 3 + 3Si towards the formation of finished products;
2) прессование смеси в таблетку;2) pressing the mixture into a tablet;
3) обжиг таблетки при температуре 800°С в течение 30 мин;3) burning the tablet at a temperature of 800 ° C for 30 minutes;
4) измельчение полученного спёка до фракции 100 мкм, обеспечивающей максимальную степень контакта в системе Al–Si.4) grinding the obtained sinter to a fraction of 100 microns, which provides the maximum degree of contact in the Al – Si system.
Соотношение в шихте диоксида кремния и порошкообразного алюминия обусловлено стехиометрическим расчётом:The ratio in the charge of silicon dioxide and powdered aluminum is due to the stoichiometric calculation:
3SiO2 (180 моль) + 4Al (108 моль) → 2Al2O3 (204 моль) + 3Si (84 моль)3SiO 2 (180 mol) + 4Al (108 mol) → 2Al 2 O 3 (204 mol) + 3Si (84 mol)
Отсюда видно, что в реакции участвуют 62,5 % диоксида кремния и 37,5% алюминия.From this it can be seen that 62.5% of silicon dioxide and 37.5% of aluminum are involved in the reaction.
Криолит в составе шихты необходим для создания восстановительной атмосферы обжига и смещения равновесия реакции в сторону образования готовых продуктов.Cryolite in the composition of the charge is necessary to create a reducing firing atmosphere and shift the equilibrium of the reaction towards the formation of finished products.
В процессе прессования, для эффективного протекания реакции, необходимо обеспечить тесный контакт микронных частиц диоксида кремния и алюминия.In the process of pressing, for the effective course of the reaction, it is necessary to ensure close contact of micron particles of silicon dioxide and aluminum.
Температура 800°С вполне достаточна для прохождения так называемой реакции в твёрдых фазах – по аналогии с процессом обжига цементного клинкера.The temperature of 800 ° C is quite sufficient for the so-called reaction in solid phases - by analogy with the process of firing cement clinker.
Таким образом, методом активного эксперимента удалось достичь 95 % перехода аморфного диоксида кремния в кристаллический кремний. Что подтверждают результаты рентгенофазового анализа (фиг. 1), приведенные на дифрактограмме спеченной кремнийсодержащей шихты (□ – пики Si; ◊ – пики Al2O3; ∆ – пики Al; ○ – пики Na3AlF6; ▼ – пики Na5Al3F14)Thus, by the method of active experiment, it was possible to achieve 95% of the transition of amorphous silicon dioxide to crystalline silicon. This is confirmed by the results of X-ray phase analysis (Fig. 1) shown on the diffractogram of a sintered silicon-containing mixture (□ - peaks of Si; ◊ - peaks of Al 2 O 3 ; ∆ - peaks of Al; ○ - peaks of Na 3 AlF 6 ; ▼ - peaks of Na 5 Al 3 F 14 )
Измельчение полученного спёка способствует увеличению площади его контакта с расплавом. Насыпной вес полученной шихты составляет 1,4-1,6г/см3, это незначительно меньше удельного веса расплавленного низкомодульного криолита, что даёт возможность создания механической смеси этих компонентов.Grinding of the resulting sinter helps to increase the area of its contact with the melt. The bulk density of the resulting charge is 1.4-1.6 g / cm 3 , this is slightly less than the specific gravity of molten low-modulus cryolite, which makes it possible to create a mechanical mixture of these components.
Целью второго этапа является максимальное усвоение полученной шихты в расплаве алюминия. Опытная плавка по получению заэвтектических силуминов с использованием шихты, приготовленной по вышеописанной технологии, проводилась в литейной лаборатории.The purpose of the second stage is the maximum assimilation of the resulting charge in the aluminum melt. Experimental melting to obtain hypereutectic silumins using a charge prepared according to the above technology was carried out in a foundry laboratory.
Процесс был организован следующим образом. Кремнийсодержащая шихта, загружалась в тигель из борсилицированного графита. Далее в тигель помещался твёрдый алюминий. После чего производилась его засыпка пятисантиметровым слоем криолита, откорректированным фтористым алюминием до температуры плавления 800°С (к.о. = 1,5). Плавка проводилась в индукционной печи при температуре 850–900°С. После расплавления металла, осуществлялось его интенсивное механическое перемешивание в течение 5 минут.The process was organized as follows. Silicon-containing charge was loaded into the crucible from borosilicated graphite. Next, solid aluminum was placed in the crucible. After that, it was backfilled with a five-centimeter layer of cryolite, corrected with aluminum fluoride to a melting temperature of 800 ° C (c.o. = 1.5). Melting was carried out in an induction furnace at a temperature of 850–900 ° С. After the metal was melted, it was intensively mechanically mixed for 5 minutes.
Кристаллический кремний, который образовался в результате реакций в твёрдых фазах при обжиге таблетки – плавно усваивается в расплаве алюминия. Оксид алюминия, полученный в результате этой же реакции, растворяется в криолите, а алюминий и кремний сплавляются и переходят в расплав.Crystalline silicon, which was formed as a result of reactions in solid phases during tablet firing, is smoothly assimilated in the aluminum melt. Alumina produced by the same reaction dissolves in cryolite, and aluminum and silicon fuse and go into a melt.
Растворение оксида алюминия в криолите связано с обменом ионами F- и О2- между анионами AlF6 3- расплавленного криолита и решёткой оксида алюминия. Катионы Al3+, принадлежащие криолиту, вырывают своим сильным полем анионы О2- из решётки глинозёма. В результате данного обмена целостность кристаллической решётки глинозёма нарушается и происходит его растворение. Таким образом, «растворителями» оксида алюминия в криолите являются катионы алюминия Al3+, входящие в криолитовые комплексы AlF6 3- и AlF4 -.Dissolution of alumina in cryolite is associated with the exchange of F - and O 2 - ions between the AlF 6 3 - anions of molten cryolite and the lattice of alumina. The Al 3+ cations belonging to cryolite pull the O 2- anions out of the alumina lattice with their strong field. As a result of this exchange, the integrity of the crystal lattice of alumina is violated and its dissolution occurs. Thus, the "solvents" of aluminum oxide in cryolite are aluminum cations Al 3+ , which are included in the cryolite complexes AlF 6 3- and AlF 4 - .
В ходе проведения лабораторных исследований в тигель, выполненный из боросилицированного графита, загружалось 780 г шихты (состоящей на 28 % из кремния, на 50 % из оксида алюминия и на 20 % криолита), 1000 г алюминия марки А7, а также 500 г криолита.In the course of laboratory studies, 780 g of a charge (consisting of 28% silicon, 50% aluminum oxide, and 20% cryolite), 1000 g of A7 grade aluminum, and 500 g of cryolite were loaded into a crucible made of borosilicated graphite.
В результате опытной плавки получен заэвтектический сплав весом 1230 г., содержащий более 16 % кремния, т.е. практически весь кристаллический кремний и алюминий от оксида алюминия из шихты перешли в расплав, что подтверждено результатами спектрального анализа.As a result of experimental melting, a hypereutectic alloy weighing 1230 g was obtained, containing more than 16% silicon, i.e. almost all crystalline silicon and aluminum from aluminum oxide from the charge passed into the melt, which is confirmed by the results of spectral analysis.
В результате опытной плавки был получен заэвтектический сплав (m = 1340 г) с содержанием кремния более 16 % (масс.), что подтверждается результатами оптико-эмиссионной спектроскопии (таблица 1).As a result of experimental melting, a hypereutectic alloy (m = 1340 g) was obtained with a silicon content of more than 16 wt%, which is confirmed by the results of optical emission spectroscopy (Table 1).
Таблица 1Table 1
Криолит от плавки сливали отдельно для вторичного использования.Cryolite from the smelting was poured separately for recycling.
Таким образом, опытным путём доказана возможность практически полного усвоения кремния из состава аморфного диоксида кремния в расплаве алюминия, и получения как сплавов нормируемых по содержанию кремния, так и заэвтектических лигатур для приготовления различных композиций с другими легирующими добавками.Thus, empirically proved the possibility of almost complete assimilation of silicon from the composition of amorphous silicon dioxide in an aluminum melt, and the production of both alloys normalized by the silicon content and hypereutectic ligatures for the preparation of various compositions with other alloying additives.
Существует ряд факторов, осложняющих получение силуминов с использованием аморфного микрокремнезёма путём его простого введения в алюминиевый расплав (аналогично растворению кристаллического кремния в алюминиевом расплаве):There are a number of factors that complicate the preparation of silumins using amorphous microsilica by simply introducing it into an aluminum melt (similar to the dissolution of crystalline silicon in an aluminum melt):
1) низкая площадь контакта порошка микрокремнезёма с расплавом [Pai B.C., Geetha Ramani, Pillai R.M., Satyanarayana KG. Role of magnesium in cast aluminium alloy matrix composites // Journal of Materials Science. – 1995. – Vol. 30. – P. 1903–1911];1) low contact area of the microsilica powder with the melt [Pai B.C., Geetha Ramani, Pillai R.M., Satyanarayana KG. Role of magnesium in cast aluminum alloy matrix composites // Journal of Materials Science. - 1995. - Vol. 30. - P. 1903-1911];
2) наличие газовых плёнок на поверхности частиц микрокремнезёма, препятствующих эффективному взаимодействию на границе раздела жидкой и твёрдой фазы [Gowri Shankar M.C. and Jayashree, P.K. and Kini, Achutha U and Sharma S. S. Effect of silicon oxide (SiO2) reinforced particles on ageing behavior of Al–2024 Alloy // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. – 2014. – Vol. 5 (9). – P. 15–21]; 2) the presence of gas films on the surface of microsilica particles, which prevent effective interaction at the interface between the liquid and solid phases [Gowri Shankar MC and Jayashree, PK and Kini, Achutha U and Sharma SS Effect of silicon oxide (SiO 2 ) reinforced particles on aging behavior of Al – 2024 Alloy // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. - 2014. - Vol. 5 (9). - P. 15-21];
3) присутствие в порошке 40–50 % (об.) воздуха, снижающего его плотность, теплоёмкость и теплопроводность.3) the presence of 40-50% (vol.) Of air in the powder, which reduces its density, heat capacity and thermal conductivity.
Эти факторы координально усложняют усвоение микрокремнезёма расплавом алюминия, делая этот процесс сложным и экономически нецелесообразным.These factors fundamentally complicate the assimilation of microsilica by molten aluminum, making this process difficult and economically inexpedient.
Предлагаемое решение, по предварительной подготовке кремнийсодержащей шихты, в корне решают эту проблему и даёт возможность по использованию этого вида сырья для производства высококачественных силуминов.The proposed solution, for the preliminary preparation of a silicon-containing charge, fundamentally solves this problem and makes it possible to use this type of raw material for the production of high-quality silumins.
Соответствие условию патентоспособности «промышленная применимость» доказывается экспериментальными данными.Compliance with the condition of patentability "industrial applicability" is proved by experimental data.
Пример 1.Example 1.
Кремнийсодержащую шихту, приготовленную по выше описанной технологии, загружали в промышленную индукционную печь с поворотным тиглем объёмом 0,8 м3.A silicon-containing charge prepared according to the above described technology was loaded into an industrial induction furnace with a rotary crucible with a volume of 0.8 m 3 .
Масса загружаемой шихты – 520 кг.The mass of the loaded charge is 520 kg.
Содержание в шихте кристаллического кремния – 28 %.The content of crystalline silicon in the charge is 28%.
На поверхность шихты, загружали алюминий марки А7 массой 650 кг в виде мелко рубленной катанки.On the surface of the charge, A7 aluminum weighing 650 kg was loaded in the form of finely chopped wire rod.
Сформированный таким образом «пирог» плотно засыпали слоем низкомодульного криолита, откорректированного фтористым алюминием до температуры плавления 800°С (к.о. = 1,5).The "cake" formed in this way was densely covered with a layer of low-modulus cryolite, corrected with aluminum fluoride to a melting point of 800 ° C (c.o. = 1.5).
Подавали нагрузку на индуктор, плавно (в течение 45 минут) доводя температуру внутри тигля до 850–900°С.A load was applied to the inductor, smoothly (within 45 minutes) bringing the temperature inside the crucible to 850–900 ° C.
С появлением жидкой фазы, вводили в расплав импейлер из боросилицированного графита и осуществляли интенсивное перемешивание в течение 5 минут.With the appearance of a liquid phase, a borosilicated graphite impeller was introduced into the melt and intensive mixing was carried out for 5 minutes.
После отстаивания расплава и разделения фаз, с поворотного тигля сливали в отдельные футерованные ёмкости сначала криолит, затем металл.After settling the melt and separating the phases, first cryolite, then metal, was poured from a rotary crucible into separate lined containers.
Вес полученного сплава составил – 887 кг, что составляет 93 % от теоретически возможного.The weight of the resulting alloy was - 887 kg, which is 93% of the theoretically possible.
Содержание кремния в сплаве составило – 16 %, т.е. практически весь кремний (95,5 %) перешел в расплав.The silicon content in the alloy was - 16%, i.e. almost all silicon (95.5%) passed into the melt.
Пример 2.Example 2.
Условия проведения процесса аналогичны примеру 1, однако засыпка шихты низкомодульным криолитом не производилась.The process conditions are similar to example 1, but the charge was not backfilled with low-modulus cryolite.
Пример 3.Example 3.
Условия проведения процесса аналогичны примеру 1, однако рабочая температура получения силуминов составляет 700–750°C.The process conditions are similar to example 1, but the operating temperature for the preparation of silumins is 700-750 ° C.
Пример 4.Example 4.
Условия проведения процесса аналогичны примеру 1, однако время процесса составляло 30 минут.The process conditions are similar to example 1, but the process time was 30 minutes.
Результаты по каждому примеру приведены в таблице 2. The results for each example are shown in Table 2.
Таблица 2table 2
Как видно из таблицы, наибольшее влияние на процесс восстановления кремния из аморфного микрокремнезёма оказывает использование в процессе низкомодульного криолита, откорректированного фтористым алюминием до температуры плавления 800°С (к.о. = 1,5), а также температура процесса (примеры 2,3). В примере 4 также наблюдается хорошая степень перехода кремния в алюминиевый расплав, однако в связи с сокращением времени процесса концентрация кремния в полученном сплаве не достигла максимального значения.As can be seen from the table, the greatest influence on the process of reducing silicon from amorphous microsilica is exerted by the use in the process of low-modulus cryolite, corrected with aluminum fluoride to a melting point of 800 ° C (c.o. = 1.5), as well as the process temperature (examples 2.3 ). In example 4, a good degree of transition of silicon into an aluminum melt is also observed, however, due to the shortening of the process time, the silicon concentration in the resulting alloy did not reach its maximum value.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134297A RU2754862C1 (en) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Method for producing silumins using amorphous microsilica |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134297A RU2754862C1 (en) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Method for producing silumins using amorphous microsilica |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2754862C1 true RU2754862C1 (en) | 2021-09-08 |
Family
ID=77670161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020134297A RU2754862C1 (en) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Method for producing silumins using amorphous microsilica |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2754862C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2010881C1 (en) * | 1991-12-29 | 1994-04-15 | Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод" | Process of producing aluminum-silicon alloys |
| JP3346010B2 (en) * | 1994-01-17 | 2002-11-18 | 株式会社神戸製鋼所 | Method for producing Al or Al alloy |
| RU2432411C1 (en) * | 2010-02-11 | 2011-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Procedure for production of alunimium-silicon alloy |
| RU2599475C1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Безотходные и малоотходные технологии" (ООО "БМТ") | Method of producing aluminium-silicon alloy in electrolyzer for aluminium production |
| US9657377B2 (en) * | 2011-05-20 | 2017-05-23 | Korea Institute Of Industrial Technology | Aluminum alloy and production method thereof |
| RU2683176C1 (en) * | 2018-02-15 | 2019-03-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of obtaining silumin |
-
2020
- 2020-10-20 RU RU2020134297A patent/RU2754862C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2010881C1 (en) * | 1991-12-29 | 1994-04-15 | Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод" | Process of producing aluminum-silicon alloys |
| JP3346010B2 (en) * | 1994-01-17 | 2002-11-18 | 株式会社神戸製鋼所 | Method for producing Al or Al alloy |
| RU2432411C1 (en) * | 2010-02-11 | 2011-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Procedure for production of alunimium-silicon alloy |
| US9657377B2 (en) * | 2011-05-20 | 2017-05-23 | Korea Institute Of Industrial Technology | Aluminum alloy and production method thereof |
| RU2599475C1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Безотходные и малоотходные технологии" (ООО "БМТ") | Method of producing aluminium-silicon alloy in electrolyzer for aluminium production |
| RU2683176C1 (en) * | 2018-02-15 | 2019-03-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of obtaining silumin |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102199713B (en) | Long-life and anti-decay Al-Si alloy grain refiner and preparation method thereof | |
| Kuz'min et al. | Obtaining of Al–Si foundry alloys using amorphous microsilica–Crystalline silicon production waste | |
| CN109536751B (en) | Method for producing magnesium-aluminum spinel by-product of magnesium-lithium alloy by aluminothermic reduction | |
| CN112593110B (en) | Preparation method of nano-carbide reinforced aluminum matrix composite welding wire | |
| CN101473053A (en) | Process for recycling aluminium alloy scrap coming from the aeronautical industry | |
| CN103276253A (en) | Low-cost Al-Ti-B refiner and preparation method thereof | |
| JP6185644B2 (en) | Process for producing tantalum alloys | |
| CN113136496B (en) | Based on metal oxides M x O y Preparation method of Al-M-B refiner | |
| Kuz’min et al. | New methods of obtaining Al–Si alloys using amorphous microsilica | |
| CN108439422B (en) | A kind of method for preparing titanium boride alloy by aluminothermic reduction | |
| RU2754862C1 (en) | Method for producing silumins using amorphous microsilica | |
| US3257199A (en) | Thermal reduction | |
| CN114294950B (en) | Setting and method for preparing aluminum-titanium-boron alloy refiner | |
| Hardmann et al. | Al-Ti-B Grain refining alloys from Al, B2O3 and TiO2 | |
| RU2683176C1 (en) | Method of obtaining silumin | |
| CN1183481A (en) | Low-silicon Ti-iron and its preparing method | |
| JPH0238545B2 (en) | ||
| CN87107133A (en) | From the aluminium scrap slag, reclaim the flux of metal | |
| RU2542191C1 (en) | Method of alloys manufacturing for aluminium alloys production | |
| CN118854075A (en) | A refining agent for improving the corrosion resistance and mechanical properties of aluminum-copper alloy and its application | |
| CN114427048B (en) | Aluminum-based grain refiner containing high-entropy boride and preparation method thereof | |
| RU2637545C1 (en) | METHOD FOR PRODUCING Al-Ti MODIFYING ALLOY | |
| US3951764A (en) | Aluminum-manganese alloy | |
| RU2150523C1 (en) | Method of aluminothermic refining of dust-like zinc dross fraction | |
| CN116555636B (en) | Intermediate alloy, preparation method and application thereof, and preparation method of reinforced alloy |