Спосіб безперервного рафінування магнію

1 Спосіб безперервного рафінування магнію сольовим розплавом хлоридів лужних, лужноземельних металів і магнію з наступним відстоюванням рафінованого магнію над шаром розплаву і періодичним коректуванням складу сольового розплаву, який відрізняється тим, що для рафінування використовують сольовий розплав, який додатково містить бромід натрію, температура плавлення сольового розплаву 450-650°С, а різниця густин розплаву та магнію 0,03-0,2 г/см3, причому співвідношення компонентів сольового розплаву має бути наступним, мас % МдСІ2 5,0-15,0 NaCI 15,0-50,0 СаСІ2 1,0-20,0 NaBr 0,1-10,0 CaF2 0,5-2,0 КСІ решта 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що коректування сольового розплаву здійснюють періодичним уводом порошкоподібних фториду кальцію і хлориду кальцію й заміною не більше 1/3 сольового розплаву О Винахід стосується металургії кольорових металів, а саме способів одержання рафінованого магнію Відомий "Спосіб безперервного рафінування магнію", пат України № 8612 С22В 9/10, оп ЗО 09 96р , вибраний нами у якості прототипу Даний спосіб включає рафінування магнію сольовим розплавом хлоридів лужних, лужноземельних металів і магнію з наступним відстоюванням магнію над шаром розплаву і періодичне коректування складу сольового розплаву Сольовий розплав містить слідуючі компоненти, мас % МдСІ2 -10,0, NaCI -15,0, СаСІ2 - 5,0, ВаСІ2 - 5,5, КСІ - решта, при цьому різниця густини сольового розплаву і магнію повинна бути не меньше 0,03г/см (ДИВ ВЯТКІН І П та інш Рафінування та лиття первинного магнію, М , Металургія, 1974р, с 42) Для підтримання цієї різниці використовують ВаСЬ, який забезпечує розділення металу та сольового розплаву тільки в тому випадку, якщо різниця температур складає не більше 20 - 25°С При більш високій температурі сольового розплаву зменшується його в'язкість І магній просякає в сольовий розплав, осідає в шламі, що приводить до втрати його при рафінуванні Так, як рафіную чий сольовий розплав при використанні цього способу є також струмопроводячим гріючим середовищем, перевищення вищевказаних температур неминуче, особливо в зоні вводу електродів, де, як правило, фіксуються місцеві перегріви розплаву солей Через підвищення рідкотекучості розплаву солей магній попадає в нижню зону печі в міжелектродний простір Присутність металу у міжелектродному просторі приводить до зміни електричного опору струмопроводячого середовища та до порушень роботи пічних трансформаторів Введення додаткової КІЛЬКОСТІ хлориду барію, як "обважнювача", недоцільно через його дефіцит і токсичність, що викликає погіршення екологічних показників процесу та підвищення витрат на виробництво рафінованого магнію Слід ВІДМІТИТИ, ЩО використання в процесі рафінування хлориду барію повністю виключає можливість утилізації відпрацьованого сольового розплаву у якості добавок при виробництві удобрень, а поховання великих мас цих ВІДХОДІВ ( на 1т ра фінованого металу створюється від ЗО до 50кг ВІДХОДІВ) приводить до забруднення навколишнього середовища При рафінуванні магнію краще у якості "обва (О 46122 жнювача сольового розплаву використовувати хлорид кальцію, але його треба додавати значно більше, чим хлориду барію Проте, надлишок хлориду кальцію в розплаві приводить до підвищення в'язкості та гігроскопічності сольового розплаву, та до підвищення втрат магнію зі шламом в результаті проходження слідуючих реакцій СаС12 + Н 2 О -> СаО + 2НС1Т CaO + MgCl 2 -^ З утвореним дисперсним оксидом магнію на дно апарату в шлам захоплюються і краплі металевого магнію В основу винаходу поставлено задачу скорочення втрат магнію при рафінуванні за рахунок певного підбору сполучення та співвідношення компонентів сольового розплаву Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі безперервного рафінування магнію шляхом відстоювання його над шаром сольового розплаву хлоридів лужних, лужноземельних металів і магнію та періодичного коректування складу сольового розплаву, сольовий розплав додатково містить бромид натрію, температура плавлення сольового розплаву 450 - 650°С, а різниця густин розплаву та металу 0,03 -0,2г/см3 Для цього використовують сольові розплави компоненти яких взяті в слідуючому співвідношенні, мас % МдСІ2 - 5,0-15,0, NaCI - 15,0-50,0, СаСІ2 - 1,020,0, NaBr - 0,1-10,0, CaF2 - 0,5-2,0, КСІ - решта Коректування складу сольового розплаву здійснюють періодичним уводом порошкоподібного фториду кальцію та зневоднених хлориду кальцію та броміду натрію, та заміною частини (не більше 1/3) розплаву солей свіжевиготовленим розплавом Для забезпечення різниці густин, що заявляється, в якості "обважнювача" сольового розплаву використовують хлорид кальцію та бромид натрію, яких для "обважнювання" розплаву потрібно більше, чим хлориду барію Велика КІЛЬКІСТЬ хлориду кальцію ( більше 20% мас) в розплаві приводить до підвищення гігроскопічності та в'язкості розплаву, та до росту втрат магнію зі шламом При введеш хлориду кальцію в КІЛЬКОСТІ менше 1% не забезпечується необхідна різниця гущин сольового розплаву і металу В цьому випадку метал не утримується на поверхні робочого сольового розплаву, опускається частково на дно апарату, втрати його зі шламом підвищуються Крім того в рафінованому магнію зростає масова частка юну хлору (з 0,005 до 0,01%), що не відповідає вимогам до якості первинного магнію При нижньому значенні вмісту хлориду кальцію в сольовий розплав необхідно вводити бромид натрію Бромід натрію вводять для зниження гігроскопічності сольового розплаву в кількостях, що забезпечують основні умови - температуру плавлення розплаву в заданому інтервалі (450 - 650°С) і різницю густин сольового розплаву та магнію 0,03 - 0,2г/см3 Достатньою є добавка броміду натрію в КІЛЬКОСТІ 5 - 10%мас , при цьому зменшується масова частка хлориду кальцію в сольовому розпла ві, що приводить до зниження гігроскопічності та в'язкості розплаву, внаслідок чого скорочуються втрати магнію зі шламом При введені в розплав броміду натрію в КІЛЬКОСТІ менше 0,1%мас необхідно, ВІДПОВІДНО для досягнення потрібної густини, підвищувати вміст у розплаві хлориду кальцію до верхнього значення його вмісту Використання бромиду натрію в кількостях більших 10%мас недоцільно через те, що він дорогий та через відсутність подальшого ефекту зниження втрат магнію при рафінуванні Фторид кальцію є дестабілізатором утворення емульсії магнію в розплаві та вводиться в КІЛЬКОСТІ 0,5 - 2,0%мас для нейтралізації шкідливого впливу дисперсного оксиду магнію, який є стабілізатором емульсії магнію Фторид кальцію таким чином сприяє очищенню та злиттю крапель магнію, та зниженню втрат металу при рафінуванні Експериментальними дослідами встановлено, що при масовій частці фториду кальцію менше 0,5% відсутній ефект нейтралізації впливу дисперсного оксиду магнію, тоді, як при масовій частці більше 2,0% подальшого зниження втрат магнію зі шламом не спостерігається, але одночасно підвищується втрата фториду кальцію зі шламом внаслідок обмеженої розчинності його в сольовому розплаві, що пропонується, при прийнятих температурах рафінування Фторид кальцію одночасно насичує сольовий розплав хлоридом кальцію внаслідок обмінної реакції CaF2 + MgCl 2 -> СаС12 + MgF2 Діапазон концентрацій хлоридів магнію, натрію та калію вибраний виходячи з можливості максимального використання готових сольових розплавів, які, як відомо, застосовуються в виробництві магнію електролізом і з урахуванням забезпечення інтервалу температури плавлення сольового розплаву, що заявляється Спосіб здійснюється таким чином В піч заливають сольовий рафінуючий розплав, який містить хлориди лужних, луж-поземельних металів і магнію Сольовий розплав підігрівають до 720 - 730°С, заливають магній-сирець, підігрівають його до температури 700 - 720°С і відстоюють його над шаром сольового розплаву 0,3 - 0,5 години Сольовий розплав у печі періодично контролюють на вміст хлоридів магнію, натрію та кальцію, броміду натрію, фториду кальцію та окису магнію При поступовому забрудненні сольового розплаву домішками, що знаходяться в магнії (оксиди, нітриди та залізо), та від яких його очищують в процесі рафінування, проводять періодичне коректування складу сольового розплаву, для цього частину його (1/3) видаляють із печі та замість нього додають розплав хлоридів магнію, натрію та калію, а потім порошкоподібний фторид кальцію та зневодненні хлорид кальцію та бромід натрію Шлам, який накопичується, вибирають із печі та періодично контролюють в ньому вміст магнію металевого та окису магнію Дані, що характеризують вплив інгредієнтів сольового розплаву, приведені в таблиці 46122 № досліДУ 1 2 3 4 5 6 7 прототип МдСІ2 15,0 5,0 10,0 15,0 10,0 10,0 15,0 10,0 Масова частка компонентів сольового розплаву, % NaCI NaBr КСІ СаСІ2 CaF2 50,0 1,0 2,0 0,1 Решта 30,0 5,0 2,0 0,1 30,0 20,0 2,0 0,1 40,0 5,0 1,0 5,0 40,0 1,0 2,0 10,0 40,0 1,0 2,0 12,0 15,0 25,0 0,5 0,1 15,0 5,0 0,05 ДОСЛІДИ проведеш в лабораторній печі ретортного типу МІСТКІСТЬ реторти 30кг по магнію та 40кг по сольовому розплаву Концентрація оксиду магнію в сольових розплавах у всіх дослідах не перевищувала 0,3%мас Дані, що приведені в таблиці показують, що найменший вміст магнію в шламі зафіксовано при масовій частці хлориду кальцію 5,0 - 20,0 %мас , фториду кальцію 0,5 -2,0%мас та броміду натрію 5,0 - 10,0%мас (досліди 4,5), а саме в дослідах з ВаСІ2 5,5 Таблиця Вміст магнію у шламі, % 9,0 8,0 6,0 5,0 4,0 4,0 7,0 10,0 використанням способу, що передбачається винаходом Використання винаходу дозволить скоротити втрати магнію зі шламом приблизно в два рази Крім того поліпшуються екологічні показники процесу (за рахунок виключення використання хлориду барію) та витрати хлориду кальцію, а також трудові витрати, з'являється можливість утилізації відпрацьованого сольового розплаву, який не містить високотоксичного хлориду барію ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71