Исследование технологических факторов, повышающих выход годного металла при переплаве алюминиевых отходов

Приведены результаты исследований по выявлению наиболее эффективных технологий повышения выхода годного металла при переработке алюминийсодержащих отходов. Проанализированы особенности процессов выплавки алюминиевых сплавов с использованием комплексных методов печной и внепечной обработки шихтового материала, содержащего повышенное количество мелкого возврата и стружки. Исследования по определению влияния подготовки шихты и технологии переплавки алюминия на выход годного проведены в печах САТ-0,16 и ИАТ-0,4 на сплаве АК12М2. Экспериментально установлено, что порционная загрузка в печь САТ-0,16 по 20 кг брикетированной стружки, предварительно нагретой до 300– 400 °С, с последующим добавлением флюса (состав: NaCl – 50 %, KCl – 35 %, Na3AlF6 – 15 %) в количестве 3 % от металлозавалки является наиболее эффективной технологией и позволяет добиться выхода годного порядка 94 %. Изучение влияния технологии переплава на выход годного в печи ИАТ-0,4 показало, что наибольший эффект можно получить при загрузке садки (95 кг брикетированной стружки) частями по 2 кг в жидкую ванну массой 7 кг с порционной добавкой флюса (состав: NaCl – 62 %, KCl – 13 %, NaF – 25 %) в количестве 2 % от металлозавалки. Такая технология позволяет получить до 93,5 % годного металла. Проанализированы данные 10 серий по 5–9 плавок и приведены сравнительные результаты по определению выхода годного металла в зависимости от массы загружаемой брикетированной стружки в печь. Получена гистограмма изменения пористости образцов из сплавов АК12М2 и АК9 в зависимости от содержания стружки в шихте (от 0 до 45 %) при переплаве. Установлено, что при прочих равных условиях увеличение содержания стружки в шихте приводит к росту среднего балла по пористости, что свидетельствует о необходимости дополнительного рафинирования таких расплавов.

1. Потребление алюминия, основные потребители — Алюминиевая ассоциация. http://www.aluminas.ru/aluminum/in_the_world/ (дата обращения: 15.07.2020).

2. Деев В.Б., Пономарева К.В., Куценко А.И., Приходько О.Г., Сметанюк С.В. Влияние условий плавки алюминиевых сплавов на свойства и качество отливок, полученных по газифицируемым моделям. Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. No. 4. С. 39—45.

3. Nappi C. The global aluminum industry 40 years from 1972. World Aluminum. 2013. Р. 1—27.

4. Velasco E., Proulx J. Metal quality of secondary alloys for Al castings. Light Metals (The Minerals, Metals & Materials Society). 2006. P. 721—724.

5. Gesing R., Wolanski М. Recycling light metals from end-of-life vehicles. JOM. 2001. Vol. 53. P. 21—23.

6. Waite P. A technical perspective on molten aluminum processing. Light Metals. 2002. P. 841—847.

7. Leonard S. Aubrey, Dawid D. Smith, Luiz C.B. Martins. New product developments for aluminum cast houses. In: Aluminum cast house technology: Mater. 7-th Australian Asia Pacific Conf. (Australia, Hobart, 23—26 Sept. 2001). Warrendale: TMS, 2001. P. 23—43.

8. Neff D., Sigworth G., Gallo R. Melting and melt treatment of aluminum аlloys. Aluminum Sci. Technol. 2018. Vol. 2A. P. 143—164.

9. Ji-min Wang, Peng Xu, Hong-jie Yan, Jie-min Zhou, Shixuan Li, Guang-chen Gui, Wen-ke Li. Burner effects on melting process of regenerative aluminum melting furnace. Trans. Nonfer. Met. Soc. China. 2013. Vol. 23. No. 10. P. 3125—3136.

10. Nieckele A., Naccache M.F., Gomes S.P., Joao N.E. Combustion performance of an aluminum melting furnace operating with natural gas and liquid fuel. J. Brazil. Soc. Mech. Sci. Eng. 2010. Vol. 32. No. 4. P. 275—283.

11. Anyalebechi P.N. Critical review of reports values of hydrogen diffusion in solid and liquid aluminum and its alloys. Light Metals (The Minerals, Metals & Materials Society). 2003. P. 857—872.

12. Belov N.A., Alabin A.N. Energy efficient technology for Al—Cu—Mn—Zr sheet alloys. Mater. Sci. Forum. 2013. No. 765. P. 13—17.

13. Гаврилин И.В. Переплав алюминиевой стружки в литейных цехах. Литейн. пр-во. 1998. No. 8. С. 7—9.

14. Casatti R., Vedani M. Metal matrix composites reinforced by nano-particles: A review. Metals. 2014. Vol. 4. P. 65—83.

15. Badowsky M., Droste W. Hydrogen measurement practices in liquid aluminum at low hydrogen levels. Light Metals (The Minerals, Metals & Materials Society). 2009. P. 701—706.

16. Calvo-Dahlborg M. Structure of molten Al and eutectic Al—Si-alloy studied by neutron diffraction. J. Non-Cryst. Solids. 2013. Vol. 361. P. 63—69.

17. David H. DeYoung. Salt fluxes for alkali and alkaline earth element removal from molten. In: Aluminum cast house technology: Mater. 7-th Australian Asia Pacific Conf. (Australia, Hobart, 23—26 Sept. 2001). Warrendale: TMS, 2001. P. 99—113.

18. Грачев А.Н., Леушин И.О., Леушина Л.И. Схема ис- пользования промышленных отходов на литейных предприятиях. Литейн. пр-во. 2016. No. 8. С. 34—37.

19. Bel S., Davis B., Javaid A., Essadiqi E. Final report on refining technologies of aluminum. Report No. 2003- 21(CF). Canada, 2003. P. 1—3.

20. Velasco E., Nino J. Recycling of aluminium scrap for secondary Al—Si alloys. Waste Manag. Res. 2011. Vol. 29. No. 7. P. 686—693.

21. Yongxiang Yang, Yanping Xiao, Bo Zhou, Markus A. Reuter. Aluminium recycling scrap melting and process simulation. In: Sustainable developments in metals processing: Proc. John Floyd Int. Symp. (Australia, Melbourne, 3—6 July 2005). Carlton: AusIMM, 2005. P. 150—160.

22. Лютова О.В., Волчок И.П. Свариваемость вторичных алюминиевых сплавов. Литье и металлургия. 2013. No. 4. С. 45—50.