Solid oxide inclusions refining from molten aluminium by barbotage

• Autorzy: Onopiak K. , Botor J.

Warianty tytułu

PL

Rafinacja ciekłego aluminium od stałych wtrąceń tlenkowych metodą barbotażu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Mechanism of removing oxide inclusions using inert gas flotation method based on water mineral processing systems was described. A selection of physicochemical data for calculation has been made. In the mechanism description many factors in the field of solid particle and gas bubble interaction in the molten aluminium phase were discussed, namely: bubble velocities and diameters, hydrodynamic conditions of the flotation process and its time connected parameters, probabilities of inclusion collision and adhesion to the bubble surface. A simple mathematical model describing the process of removing alumina inclusions from molten aluminium by barbotage was developed. The solid oxide particle removal efficiency in time was described based on hydrodynamic conditions. Influence of the refining gas bubble diameter was also discussed. Presented mathematical model of the solid inclusions flotation with experimental results acquired on an industrial plant was verified. The plant consists of: periodically working crucible furnace for aluminium melting, URO-200 rotary impeller, Prefil footprinter melted metal quality analyzer and scanning microscope. Oxygenated with air or oxygen by the use of URO rotary impeller liquid A0 aluminium was refined in specified time limits for flow rate of argon averaging 10, 15 and 20 dm3 min-1. Metal refining was performed for metal weight in the furnace from 180 to 250 kg, in the temperature range of 993–1023 K. Solid oxide removal efficiency was given by equation which is in keeping with adopted model i.e.: η = 100(1-exp(-0:00096t)) where t is refining time.

PL

W pracy scharakteryzowano mechanizm usuwania wtrąceń tlenkowych metodą flotacji w oparciu o zjawiska zachodzące w systemach wzbogacania i flotacji rud. Przeprowadzono selekcję danych fizykochemicznych oraz dobrano niezbędne dane do przeprowadzenia obliczeń. W opisie mechanizmu uwzględniono szereg czynników w zakresie oddziaływania stałego wtrącenia z gazowym pecherzykiem w fazie ciekłej, m.in.: prędkości wznoszenia i średnice pęcherzyków gazu; warunki hydrodynamiczne procesu i jego parametry czasowe oraz prawdopodobienstwa zderzenia i adhezji wtrącenia na powierzchni pecherzyka. Przedstawiono prosty model matematyczny procesu usuwania wtrąceń tlenku glinu z ciekłego aluminium metodą barbotażu. W wyniku przeprowadzonych obliczeń symulacyjnych, w uzależnieniu od warunków hydrodynamicznych, określony został stopień eliminacji stałych wtrąceń tlenkowych w czasie, jak również optymalna średnica pęcherzyków gazu rafinującego. Scharakteryzowany matematyczny model procesu flotacji stałych wtrąceń tlenkowych zweryfikowano z danymi doświadczalnymi uzyskanymi na stanowisku przemysłowym składającym się z: pracującego cyklicznie pieca tyglowego do topienia aluminium, rafinatora barbotażowego typu URO 200, aparatury PREFIL określającej jakość metalu oraz mikroskopu skaningowego. Utlenione powietrzem lub tlenem technicznym za pomocą rotora rafinatora URO ciekłe aluminium w gatunku A0, poddawane było rafinacji w określonych przedziałach czasu, dla natężeń przepływu gazu rafinującego – argonu, wynoszących 10, 15 oraz 20 dm3 min-1. Rafinacje metalu przeprowadzano dla wytopów aluminium o masie 180–250 kg, w zakresie temperatur 993–1023 K. Sprawność usunięcia stałych wtrąceń opisano równaniem w postaci zgodnej z przyjetym modelem η = 100(1 - exp(- 0,00096 t)), gdzie t jest czasem rafinacji.

Słowa kluczowe

EN

aluminium refining; oxide inclusions; barbotage; rotor; alumina oxide

PL

rafinacja; wtrącania tlenkowe; barbotaż; argon

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 51, iss. 3
• Strony: 443--450
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Onopiak K.

autor

Botor J.

• Institute of Nonferrous, 44-100 Gliwice, 5 Sowińskiego Str.

Bibliografia

• [1] J. Botor, Prace IMN Dodatek, 7 (1), 3 (1978)
• [2] G. K. Sigworth, T. A. Engh, Metali. Trans. B, 13B, 447 (1982)
• [3] W. Geller, Z. Metallkd. 35, 213 (1943)
• [4] R. D. Pelhke, A. I. Bement: Trans. AIME 224,1237 (1962)
• [5] J. Botor, Metal. Odlewn. 6, 21 (1980)
• [6] J. Botor, Aluminium 56, 519 (1980)
• [7] J. A. Dantzig, J. A. Clumpner, D. E. Tyler, Metali. Trans. B 11B, 433 (1980)
• [8] V. G. Levich, Physicochemical hydrodynamics, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, (1962)
• [9] A. G. Szekely, Met. Trans. B 7B, 259-270 (1976)
• [10] S. T. Johansen, A. Fredriksen, B. Rasch, Light Metals, 1203-1206(1995)
• [11] T. A. Engh, Principles of Metals Refining, Oxford University Press, Oxford (1992)
• [12] L. D avidson, E. H. Amick Jr., AIChE Journal 2, 337 (1956)
• [13] R. M. Davies, G. I. Taylor, Proc. Roy. Soc. A 200, 375 (1950)
• [14] F. Oeters, Metallurgy of steelmaking, Berlin, VSHD (1994)
• [15] A. V. Nguyen, H. J. Schulze, J. Ralston, Int. J. Miner. Process. 53, 225-249 (1998)
• [16] A. V. Nguyen, S. Kmet, Int. J. Miner. Process. 40, 155 h- 169 (1994)
• [17] A. V. Nguyen, S. Kmet Int. J. Miner. Process. 35, 205-223 (1992)
• [18] E. Gebhardt, M. Becker, S. Dorner, Aluminium, 31, 315 (1955)
• [19] Prospekt informacyjny firmy ABB Bomem Inc. urządzenie Prefil tester czystości ciekłego metalu
• [20] M. Nilmani.P. K. Thay.C.J. S imensen, Light Metals, TMS 939 (1992)
• [21] E. Myrbostadi in., Light Metals, TMS, 861 (1986)
• [22] J. Bildstein, I. Ventre, Light Metals, TMS 755-763, (1990)
• [23] J. Bildstein, J. M. Hicter, Light Metals, TMS, 1209 (1985)
• [24] J. M. Hicter, Light Metals, TMS, 1005 (1983)
• [25] R. Dumont, M. Litalien, P. Waite, Light Metals, TMS, 1077 (1992)
• [26] T. A. Engh, T. Pedersen, Light Metals, TMS, 1329-1344 (1984)
• [27] M. Saternus, J. Botor, Rudy Metale 48, 154-160 (2003)