МеталлТех-Инжиниринг
о фирме услуги статьи контакты
Наши разработки


ШЛАКООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ПЛАВКЕ АЛЮМИНИЕВГО ЛОМА (в том числе и в роторных наклоняемых печах)



1. Активное окисление алюминия при плавке лома (по К. Шмитцу) начинается при температурах выше 770 о С

2. Если принять температуру газового факела на воздухе 1700 о С, то расчётное количество алюминия окислившегося при ударе факела пламени составит 1.332 кг/м2 . Вес 2-х мм листа алюминия площадью 1 м2 составляет 5.4 кг.

3. Для расплавления 5,4 кг алюминия с перегревом до 700 о С составит: 5.4 х 0,25 (- 17 – 700о С) = 967,95 ккал при теплотворной способности газа 8000 ккал на расплавление этого количества алюминиевого лома потребуется 967,95 / 8000 = 0,121 м3 природного газа.

4. Дополнительно, в результате горения такого количества газа образуется 120 г воды на 1 м3 газа, а на 0,1225 – 14,7 г воды и это приведёт к окислению алюминия по реакции:
2Al + 3H2 O = Al2 O3 + 3H2

54 – X

54 – 14,7 Х = 14,7 х 54/ 54 = 14.7 г Алюминия окислится дополнительно только за счёт паров воды в продуктах сгорания (0,27%).

При этом выделяется 31 кДж энергии на 1 г окислившегося алюминия, это чуть меньше тепла, образуемого при сгорании 1 л природного газа. Чем дисперснее частицы алюминия, тем меньшая необходима температура нагрева. Так, алюминиевый порошок, смешанный с выделяющими кислород веществами, начинает интенсивно гореть при температуре воспламенения 250–300 о С. Это широко используется в пиротехнике и производстве ракетного топлива. Распыленный же в воздухе алюминиевый порошок с размерами частиц менее 100 мкм способен образовывать взрывчатую смесь при комнатной температуре. . При этом температура в зоне реакции достигает 2 400 оС. Горению алюминия в дисперсной форме способствуют следующие факторы. Поверхность дисперсных частиц обладает повышенной реакционной способностью, обусловленной увеличенной долей несовершенств из-за дефектов решетки и примесей. Большое значение имеет также огромное выделение энергии вследствие большой удельной поверхности контакта металла с кислородом и невозможность ее отвода вглубь металла из-за малости размера частиц. В результате подъема температуры ослабляются защитные свойства окисной пленки.

Так, например, горение капель алюминиевого расплава происходит в шлаке, снятом с зеркала ванны печи. Исследования показывают, что в этом случае сгорают капли размером 1 мм и менее. Их доля достигает в шлаке 20–25%. Для сокращения потерь металла используют или быстрое охлаждение шлака до температуры 450 0С в среде инертного газа или прессование горячего шлака с применением установок ALTEK PRESS (а также их аналогов) для выжимания 10–20% алюминия и коагулирования капель в более крупные образования.

Горению алюминия в дисперсной форме способствуют следующие факторы. Поверхность дисперсных частиц обладает повышенной реакционной способностью, обусловленной увеличенной долей несовершенств из-за дефектов решетки и примесей. Большое значение имеет также огромное выделение энергии вследствие большой удельной поверхности контакта металла с кислородом и невозможность ее отвода вглубь металла из-за малости размера частиц. В результате подъема температуры ослабляются защитные свойства окисной пленки.

Расчётная скорость витания капель алюминия 6 м/сек (для капель d=2,4 мм). Время пребывания капель в потоке продуктов сгорания 4 м/сек : 6 = 0 67 сек. А скорость витания капель алюминия диаметром 1 мм равна 0,00236 м/сек, т.е. время пребывания капель в потоке продуктов сгорания от 4 : 0.0026 = 1695 сек до 1. : 0,0026 = 384 сек (6.4 мин)

За это время в случае избытка кислорода в дутье и водяного пара, а, следовательно, в атмосфере печи произойдёт окисление всех капель алюминия меньше 1 мм. Для предотвращения этого явления необходимо:
· Работать при теоретическом расходе воздуха, подаваемого в горелку (? = 1.02 для природного газа).
· Загружать в печь расчётное количество легко плавких солей.
· Принять меры по коагуляции мелких капель металла в шлаке в крупные для перевода их в ванну металла.
· Не перегревать полость печи выше 750 о С.
· Число оборотов печи держать в соответствии с видом лома.
· Прессовать тонкий (листовой) лом.
· Обеспечить быстрое погружение лома в ванну металла.


В. И. Гель



(c)2010-2017 ООО "МеталлТех-Инжиниринг" - Цветная металлургия