способ получения магниево-кальциевых сплавов электролизом

Формула изобретения

Способ получения магниево-кальциевых сплавов, включающий электролиз расплавленного электролита, отличающийся тем, что в качестве расплавленного электролита используют отработанный электролит магниевого производства, содержащий, мас.%: КСl не менее 68, NaCl 12-24, MgCl₂ 4-9, CaCl₂ 0,7-2, при этом электролиз ведут при наложении переменного тока на постоянный при поддержании суммарной плотности тока, равной 0,3-0,8 А/см ², и уменьшении ее пропорционально снижению содержания магния и кальция в электролите, с получением сплава магний-кальций состава, мас.%: Mg 60-80; Са 20-40 и смеси хлоридов, содержащей, мас.%: NaCl 15-25; КСl 75-85; MgCl₂ 0,1-0,4; СаСl ₂ 0,04-0,2.

Описание изобретения к патенту

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.

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; MgCl₂ 4-9; CaCl₂ 0,7-2; при температуре 650-700°C и плотности тока 0,3-0,8 А/см². 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/см². 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; MgCl₂ 0,1-0,4; CaCl₂ 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.

Пример 1. Отработанный электролит магниевого производства, содержащий, масс.%: KCl 78; NaCl 15; MgCl₂ 5; CaCl ₂ 2; подвергали электролизу при температуре 700°C с межэлектродным расстоянием 5 см при катодной плотности постоянного тока 0,5 А/см². В результате получили сплав следующего состава, масс.%: Mg 63,9; Ca 36,1; и смесь солей, содержащую, масс.%: NaCl 18,8; KCl 80,9; MgCl₂ 0,1; CaCl₂ 0,2. Выход по постоянному току кальция и магния составил 79,8%.

Пример 2. Отработанный электролит магниевого производства, содержащий, масс. %: KCl 80; NaCl 15; MgCl₂ 3; CaCl ₂ 1,2; подвергали электролизу при температуре 700°C с межэлектродным расстоянием 5 см при катодной плотности постоянного тока 0,3 А/см², переменного 0,2 А/см². В результате получили сплав следующего состава, масс.%: Mg 72,1; Ca 27,9; и смесь солей, содержащую, масс.%: NaCl 17,4; KCl 82,27; MgCl₂ 0,23; CaCl₂ 0,1. Выход по постоянному току кальция и магния составил 81,2%.

Пример 3. Отработанный электролит магниевого производства, содержащий, масс.%: KCl 82; NaCl 16; MgCl₂ 1,5; CaCl₂ 0,5; подвергали электролизу при температуре 700°C с межэлектродным расстоянием 5 см при катодной плотности постоянного тока 0,1 А/см², переменного 0,4 А/см². В результате получили сплав следующего состава, масс. %: Mg 67,6; Ca 33,4 и смесь солей, содержащую, масс.%: NaCl₂ 0,95; KCl 79,05; MgCl₂ 0,2; CaCl₂ 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.