Для рафинирования расплавов на основе алюминия, защиты металла от окисления, минимизации потерь алюминия со шлаком, в расплав вводится 0,1…0,5 % флюсов от массы расплава. При переплаве низкосортного сырья (стружечных и шлаковых отходов алюминиевых сплавов, алюминиевой тары, металлолома), расход составляет от 1,0…3,0 % до 3,0…10,0 % от массы металлозавалки в зависимости от дисперсности и загрязненности шихты.
В результате исследований [1], сформулированы принципы подбора составов комплексных флюсов для обработки цветных сплавов:
При замешивании флюса в расплав огнеупорная составляющая создает на поверхности расплава покровно-защитный теплоизолирующий слой, препятствующий взаимодействию расплава и легкоплавких солей с печной атмосферой; сокращающий выбросы вредных веществ в атмосферу и обеспечивающий протекание реакций при требуемой температуре.
Кроме того, комбинированный флюс, обладает повышенной экологической чистотой: содержит минимальное количество солей 30 % от массы стандартных солевых флюсов, которые расходуются на рафинирование сплава, а остаточная летучая фракция в основной массе задерживается в охлажденных верхних слоях покрова; предохраняет рабочую зону печи от вредных испарений легирующих компонентов; общая загрязненность воздушной среды вредными летучими веществами при плавке цветных сплавов находится ниже ПДК [2, 3].
Эффективность такого подхода к разработке комплексных флюсов была подтверждена при выплавке вторичного сплава ЦАМ4-1 из низкосортного вторничного сырья [4].
Его применение позволило сократить расход электроэнергии при плавке на 8…10 %, сэкономить на 1 тонну выплавленного сплава 40…45 кг металла.
В настоящие время выполняются работы по отработке технологии обработки комплексными флюсами расплавов при переплаве низкосортного алюминиевого сырья.
В качестве шихтовых материалов использовался вторичный сплав АК12 и шлаковые съемы с печи, собранные при плавке этого сплава в цехе, при проведении лабораторных работ. Изучали влияние дисперсности и загрязненности шихты на эффективность рафинирования комплексным флюсом.
Плавку вели в печи сопротивления с шамотно-графитовым тиглем (марка АА30Т). Вначале наводили болото из вторичного сплава АК12, перегревали расплав до 720…740 °С и подавали отсортированные шлаковые съемы с печи на зеркало расплава постепенно погружая их в расплав. При полном расплавлении и достижении температуры 730 °С, в расплав вводили навеску комплексного флюса, постепенно замешивая его в расплав. Под образовавшимся покровом расплав выдерживали 10 минут. Снимали покровный слой и сливали расплав в изложницы. Результаты исследований представлены в таблице 1.
Вывод: Обработка расплава комплексным флюсом, позволяет извлечь из шлаковых съемов 70–85 % вторичного сплава, в зависимости от содержания
шлаков в съемах и степени их загрязнения, при этом расход комплексного флюса
Таблица 1.Результаты экспериментов
№ | Тип съемов | Кол-во флюса, % | Всего болота, кг / % | Всего съемов, кг | Выход вторичного сплава, кг | Выход вторичного сплава, % |
1 | 1 | 0,38/0,43* | 4,4/56** | 3,5 | 2,9 | 85 |
2 | 2 | 0,50/0,65 | 4,1/62 | 2,55 | 1,915 | 74 |
3 | 3 | 0,50/0,50 | 3,5/50 | 3,5 | 2,55 | 73 |
4 | 4 | 0,50/0,40 | 3,0/37 | 5,2 | 3,61 | 70 |
* — от металлозавалки / расход солей на съемы;
** — масса болота / % болота от металлозавалки.
на металлозавалку не превышает 0,50 %. Если исходить из расхода рафинирующих солей в составе флюса, на массу загружаемых шлаковых съемов он составляет 0,40…0,65 %, что позволяет говорить о достаточности болота на уровне 30…35 % от металлозавалки.