СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБАВЛЕНИЯ ПОРОШКА В ЖИДКОСТЬ
METHOD AND DEVICE FOR ADDING POWDER TO FLUID

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для добавления порошка в жидкость. Например, в алюминий добавляют фторид алюминия с целью удаления натрия, а в жидкий сплав добавляют легирующие элементы.
3
В литейном производстве удаление натрия из жидкого алюминия может происходить, например, на технологической линии между электролитической печью и копильной печью/плавильной печью. С помощью двигателя или пропеллера осуществляют перемешивание порошкового фторида алюминия (AlF) с целью получения тонкой дисперсии порошка в расплаве. Процесс является длительным (10-15 мин) и требует относительно больших вложений в оборудование. Температура расплава также часто является экономическим фактором, кроме того, в результате перемешивания может происходить попадание в расплав загрязняющих веществ с поверхности. Это также касается добавления легирующих элементов.
В настоящем изобретении предложены способ и устройство, отличительные признаки которых изложены в формуле изобретения.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения порошок добавляют при перемещении жидкого металла из электролитической печи в транспортировочный тигель или из транспортировочного тигля в копильную печь/ плавильную печь. В емкости, в которую перемещают металл, поддерживают пониженное давление, высасывают жидкий металл из источника подачи и подают его по отводной трубе, в которой в металл добавляют порошок, после чего металл с добавленным порошком по изогнутой трубе подают в емкость. В емкости предпочтительно установлена приемная труба для направления металла и порошка вниз ко дну емкости. Там металл и порошок вытекают из приемной трубы и перемешиваются с металлом, находящимся в емкости.
Доказано, что пониженное давление благоприятно влияет на способность порошкового фторида алюминия удалять натрий из жидкого алюминия.
В одном из вариантов осуществления, схематически показанном на приложенных чертежах, для добавления порошка в расплавленный металл при его перемещении, например, в емкость 12, например, в виде копильной печи или тигля из источника, например, в виде электролизера 14 предложено устройство, содержащее следующее оборудование:
емкость 1 для порошка, включающую:
дозатор 2 для дозирования количества порошка, выходящего из емкости 1 с порошком,
смесительную камеру 3 для порошка и транспортирующего порошок газа,
блок 4 регулирования для регулирования давления и количества добавляемого порошка;
конвейерную линию 5 для порошка и газа из смесительной камеры 3;
отводную трубу 6 для расплавленного металла, имеющую:
инжектор 7, установленный на отводной трубе 6,
зону 8 перемешивания в отводной трубе 6;
крышку 15 тигля 12;
колено 10 между отводной трубой 6 и крышкой 15 тигля;
всасывающий патрубок 13 для поддержания пониженного давления в тигле 12;
необязательно соединительную деталь 9 между отводной трубой 6 и коленом 10 на тигле 12;
необязательно приемную трубу 11 в тигле 12, соединенную с коленом 10.
Далее описан пример применения устройства согласно изобретению.
3
Емкость 1 для порошка наполняют порошком, например фторидом алюминия (AlF). С помощью дозатора осуществляют дозированную подачу порошка в смесительную камеру, а с помощью блока 4 регулирования подают транспортирующий газ, такой как аргон, азот или воздух, для принудительного перемещения порошка по конвейерной линии 5 и далее посредством инжектора 7 в отводную трубу 6, из которой порошок нагнетают в жидкий металл, протекающий вверх по отводной трубе 6. Нагнетание может происходить в одном направлении с потоком металла, в противоток или поперечно потоку металла. Отводная труба 6 может иметь одну или несколько зон 8 перемешивания, например, содержащих неподвижные элементы, которые создают завихрение и тем самым обеспечивают тщательное перемешивание расплавленного металла и порошка. В качестве альтернативы вокруг отводной трубы может быть создано магнитное поле.
Тигель 12 может иметь приемную трубу 11 для направления смеси расплавленного металла и порошка вниз в направлении дна тигля 12. Поскольку смесь вытекает из приемной трубы 11 и поступает в жидкий металл, уже находящийся в тигле 12, в расплавленном металле происходит перемешивание и возникают потоки, что с точки зрения металлургии благоприятно для эффекта, оказываемого порошком.
Кроме того, со дна тигля 12 может подаваться газ. В качестве альтернативы колено 10 на крышке тигля может быть герметизировано, когда расплавленный металл не протекает по отводной трубе 6, а газ может подаваться посредством соединительной детали 9 в направлении дна тигля 12 по приемной трубе 11. Газ вызывает образование пузырьков в жидком металле и тем самым перемешивание, в результате чего усиливается эффект порошка и улучшается процесс перемешивания. Эта подача газа может осуществляться, например, во время перемещения тигля 12 из электролизера в плавильную печь.
Наиболее важными преимуществами способа и устройства согласно изобретению являются:
продолжительность циклов не превышает обычную продолжительность отвода и перемещения;
низкие капитальные затраты по сравнению с известными способами и устройствами;
малая необходимая площадь, возможность легкой установки на существующих предприятиях;
возможность установки на тигле или транспортной тележке/тигле;
возможные выбросы дыма и пыли могут быть удалены с помощью существующей системы всасывания печи;
минимальные потери, вызываемые температурными колебаниями;
оптимальное использование порошка;
малый расход газа во время нагнетания.
Следует учесть, что упоминание жидкого алюминия и фторида алюминия в качестве порошка является только примером и не подразумевает какого-либо ограничения объема изобретения.