СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИЕВО-КАЛЬЦИЕВЫХ СПЛАВОВ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ
METHOD FOR OBTAINING MAGNESIUM-CALCIUM ALLOYS BY ELECTROLYSIS

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению сплавов на основе магния, а также к переработке отходов магниевого производства.
Известен способ получения сплавов магния с кальцием и сплавов на их основе (RU 2035520, кл. C22C 1/02, C22C 24/00, опубл. 20.05.1995). Применение магния и кальция в чистом виде в качестве шихтовых материалов требует выполнению требований по хранению и транспортировке и соблюдения повышенных условий техники безопасности. Осуществление данного способа в вакуумной индукционной печи в атмосфере инертного газа значительно повышает трудоемкость процесса, а также требует применения дорогостоящего вакуумного оборудования.
Известны способы переработки отходов магниевого производства для получения противогололедного препарата (RU 2172331, кл. C09K 3/18, опубл. 20.08.2001), а также для получения минеральных удобрений (RU 2049724, кл. C05D 5/00, опубл. 10.12.1995). Основную часть отходов магниевого производства составляет отработанный электролит.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения магниево-кальциевых сплавов электролизом расплавленного электролита, содержащего хлориды калия и кальция и соединения магния и кальция (SU 1258886 A1, кл. C25C 3/36, опубл. 23.09.1986). В ванну электролита загружают оксид кальция в смеси с оксидом магния при содержании массы оксида кальция в смеси 8-22% и при поддержании расхода смеси в количестве 1,6-1,7 т/т получаемого магниево-кальциевого сплава. Процесс электролиза ведут при температуре 715-1000°C.
2
2
2
2
2
2
Отличием настоящего изобретения от наиболее близкого аналога является то, что электролизу подвергают отработанный электролит магниевого производства состава, масс. %: KCl не менее 68; NaCl 12-24; MgCl 4-9; CaCl 0,7-2; при температуре 650-700°C и плотности тока 0,3-0,8 А/см. В процессе электролиза происходит совместное катодное восстановление ионов магния и кальция, и образование сплава на поверхности электролита. Для предотвращения восстановления более электроотрицательных ионов калия и натрия плотность тока уменьшают пропорционально снижению содержания магния и кальция в электролите. При этом поддержание теплового баланса электролизера осуществляется подводом к шунтам ванны переменного тока такой величины, чтобы суммарная плотность (постоянного и переменного) токов равнялась 0,3-0,8 А/см. В результате электролиза получают магниево-кальциевый сплав и смесь солей NaCl и KCl состава, масс.%: Mg 60-80; Ca 20-40; и смеси хлоридов, содержащей, масс.%: NaCl 15-25; KCl 75-85; MgCl 0,1-0,4; CaCl 0,04-0,2. При этом данная солевая смесь пригодна для использования в качестве покровного флюса во вторичной металлургии алюминия, а также в качестве основы для производства покровно-рафинирующих флюсов.
2
2
2
2
2
Пример 1. Отработанный электролит магниевого производства, содержащий, масс.%: KCl 78; NaCl 15; MgCl 5; CaCl 2; подвергали электролизу при температуре 700°C с межэлектродным расстоянием 5 см при катодной плотности постоянного тока 0,5 А/см. В результате получили сплав следующего состава, масс.%: Mg 63,9; Ca 36,1; и смесь солей, содержащую, масс.%: NaCl 18,8; KCl 80,9; MgCl 0,1; CaCl 0,2. Выход по постоянному току кальция и магния составил 79,8%.
2
2
2
2
2
2
Пример 2. Отработанный электролит магниевого производства, содержащий, масс. %: KCl 80; NaCl 15; MgCl 3; CaCl 1,2; подвергали электролизу при температуре 700°C с межэлектродным расстоянием 5 см при катодной плотности постоянного тока 0,3 А/см, переменного 0,2 А/см. В результате получили сплав следующего состава, масс.%: Mg 72,1; Ca 27,9; и смесь солей, содержащую, масс.%: NaCl 17,4; KCl 82,27; MgCl 0,23; CaCl 0,1. Выход по постоянному току кальция и магния составил 81,2%.
2
2
2
2
2
2
2
Пример 3. Отработанный электролит магниевого производства, содержащий, масс.%: KCl 82; NaCl 16; MgCl 1,5; CaCl 0,5; подвергали электролизу при температуре 700°C с межэлектродным расстоянием 5 см при катодной плотности постоянного тока 0,1 А/см, переменного 0,4 А/см. В результате получили сплав следующего состава, масс. %: Mg 67,6; Ca 33,4 и смесь солей, содержащую, масс.%: NaCl 0,95; KCl 79,05; MgCl 0,2; CaCl 0,15. Выход по постоянному току кальция и магния составил 80,5%.
Описанный способ позволяет получить из отработанного электролита магниевого производства магниево-кальциевый сплав и солевую смесь для производства покровных флюсов, а также уменьшить солевые отходы и улучшить экологию окружающей среды.