[發明專利]生產鋁鈧合金的方法和實施該方法的反應器

有效

• 申請號: 201680022769.0
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN107532317B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: V·K·曼;V·V·平金;D·A·維諾格拉多夫;D·S·赫拉莫夫
• 申請（專利權）人: 俄鋁工程技術中心有限責任公司
• 主分類號: C25C3/06
• 分類號: C25C3/06;C22C1/02;C22C21/00;C22B21/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;肖軼

本發明涉及有色金屬冶煉，并且可用于在鋁工業生產環境中生產含有0.41重量％～4重量％的鈧的鋁鈧合金。所提出的方法通過以下方式進行：將鋁以及含有氟化鈉、氟化鉀和氟化鋁的鹽的混合物熔化，然后在連續供應氧化鈧時，同時進行鈧從其氧化物的鋁熱還原和所形成的氧化鋁的電解分解，其中鹽混合物熔體中氧化鈧的濃度保持在1重量％～8重量％。周期性地，移除至少一部分產生的合金，然后裝填鋁，并在供應氧化鈧的同時繼續進行合金生產工藝。還提出了通過所公開的方法生產鋁鈧合金的反應器。該方法能夠生產預定組成的鋁鈧合金，并在降低生產工藝溫度和能耗的同時確保高純度的最終產物和高水平的鈧回收。

技術領域

本發明涉及有色金屬冶煉，并且可用于在鋁工業生產環境中生產含有0.41重量％～4重量％的鈧的鋁鈧合金。據知鋁鈧合金在汽車、飛機構造和航空航天工業中有很大的需求，且對這種合金的需求逐年增長。

背景技術

已知一種生產鋁鈧合金的方法，所述方法包括制備兩個鋁批料(例如，在真空爐中)，并向其中一個批料添加含有氟化鈧、氟化鎂和氯化鉀的爐料。其后，在同時供應惰性氣體時將兩批金屬混合在一起(RU申請號2009134930,С22С1/03,27.03.2011)。

此方法的缺點包括其技術復雜性、鋁投配和使用真空或惰性環境。

已知一種通過添加有氧化鈧的NaF-AlF₃-Al₂O₃-LiF熔體電解而生產含0.20重量％～0.50重量％的鈧的鋁合金的方法(Proc.3^rd International Symposium on High-Temperature Metallurgical Processing,2012,243-250頁)。在電解期間，在至多1A/cm²的陰極電流密度和950℃的溫度發生鋁和鈧在鋁上的陰極沉積。

此方法的缺點包括使用占總熔體重量5％的昂貴的鹽——氟化鋰。

已知一種生產鋁鈧合金的方法，所述方法包括將包含氯化鉀、氯化鈉、鋁錐冰晶石(Na₅[Al₃F₁₄])和氧化鈧的裝料熔化，并保持其與來自所述裝料的液體鋁接觸(DegtyarV.A.,Polyak E.N.,Scandium Oxide Reduction from KCl-NaF-AlF₃-Sc₂O₃Melt,Russian Scientific and Technical ConferenceNew Materials and Technologies,Metallic Materials,Methods for Processing the Same,Synopsis,M:1994,102頁)。

所述已知方法的缺點是顯著形成氟氧化物(ScOF)(其為變成熔渣的不溶性鈧化合物)，這導致鈧損失和適宜產物的低產率(約60％)。

與提出的方法最接近的方法是通過添加了氧化鈧的冰晶石-氧化鋁熔體(NaF-AlF₃-Al₂O₃)電解而獲得鋁鈧合金和鈧含量為0.4重量％的母合金的方法(NonferrousMetals,1998,第7期,43-46頁)。

所述已知方法和要求保護的方法共有的特征是進行含有氟化鈉、氟化鋁和氧化鈧的熔體的電解，并進行鋁熱鈧還原。

該已知方法的缺點包括：相對高的工藝溫度(約1000℃)，用于鈧陰極沉積的額外電力消耗，合金成分損失相對較大，無法建立連續的合金制造工藝，因為在鋁熱反應期間形成的氧化鋁會在熔體泥化時并由此在熔體本身和鋁中積聚。