Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wstępne oczyszczanie ścieków z procesu termicznej rafinacji aluminium i ocena generowanych osadów

Rauckyte-Żak Terese

Przemysł Chemiczny

|

2021

|

T. 100, nr 9

822--825

PL

W instalacji o wydajności do 1,0 m³/dobę za pomocą utleniania (A) lub głębokiego utleniania (B) prowadzono wstępne oczyszczanie ścieków surowych (SS) powstających w procesie termicznej rafinacji aluminium. SS charakteryzowały się obniżonymi parametrami: EE (ekstrakt eterowy) i ZO (zawiesiny ogółem) 57,5-207,8 i 807,8-3188,6 g/m³, ChZT (chemiczne zapotrzebowanie na tlen) 3805,3 - 7011,2 g/m³ oraz zawartość metali ciężkich (MC), takich jak Cu 0,31-2,07, Mn 0,77-3,06, Ti 0,33-0,69 i Zn 1,01-3,42 g/m³. Uzyskano ścieki oczyszczone wstępnie (SW) metodami A lub B, charakteryzujące się takimi parametrami wskaźnikowymi, jak EE 66 - 82 lub 85-93%, ZO > 99%, ChZT 61-66 lub 67-72%. Ciśnieniowo odwodnione szlamy (OS) po wstępnym oczyszczaniu mieszano z cementem Górkal 40 i żwirem, uzyskując kompozycje SG. Próbki OS i zestalonych na powietrzu kształtek SG poddano ocenie, stosując TCLP (toxicological characteristic leaching procedure). Najniższą wymywalność MC< 0,1 mg/kg s.m., oznaczono w Ex(TCLP) z próbek SG zestalanych 28 dni i uzyskanych na bazie szlamów z wariantu, w którym zastosowano układ reagentowy H₃PO₄-KMnO₄ w pierwszym etapie wstępnego oczyszczania.

EN

Wastewater generated during the thermal refining of Al was pretreated in an industrial installation by oxidn. (3.5% KMnO₄) ordeepoxidn. (Fenton’sprocess). Pre-treated wastewater and pressure-dewatered sludge were mixed with cement and gravel to obtain air-solidified compositions. The content of heavy metals in the extracts from the samples solidified for 28 days was detd. according to the toxicological characteristic leaching procedure. The lowest leachability of heavy metals (Cu, Mn, Ti i Zn) < 0.1 mg/kg d.m. was obsd. in samples solidified from sediments pretreated with the H₃PO₄-KMnO₄ reagent system.

2

Determination of RTD Curves for Aluminium Refining Process Conducted in Batch Reactor – Physical Modelling

Saternus M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 4

1909--1914

EN

It is really hard to determine the phenomena occurring during aluminum refining process using argon blowing through the liquid metal in industrial conditions. The solution of such problem is physical modelling. This kind of modelling gives possibility to determine the level of dispersion of the refining gas in liquid metal. Especially in steel metallurgy RTD (Residence Time Distribution) analysis and visualization process with some colour tracer, which can give extra information about time of mixing are very popularly used. Because the modelling research (especially visualization) is pictorial, the research was conducted to check if it is possible to estimate quantitatively impeller working effectiveness basing on determination of the RTD curves. The examined object was model of URO-200 batch refining reactor. The RTD curves was registered and discussed for three different impellers and four different variants of processing parameters (rotary impeller speed: 300-500 rpm, and gas flow rate: 15-20 l·min-1). Additionally, the process of mixing of the inert gas with water as a modelling agent was enabled to be observed due to introduction of colour tracer (KMnO4). Results obtained from both measuring methods were graphically presented, compared and shortly discussed.

3

The Influence of Impeller Geometry on the Gas Bubbles Dispersion in Uro-200 Reactor – RTD Curves

Saternus M., Merder T., Pieprzyca J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2887--2894

EN

URO-200 reactor belongs to batch reactors used in refining process of aluminium and its alloys in polish foundries. The appropriate level of hydrogen removal from liquid aluminium can be obtained when the mixing of inert gas bubbles with liquid metal is uniform. Thus, the important role is played by the following parameters: flow rate of refining gas, geometry of the impeller, rotary impeller speed. The article presents the results of research conducted on physical model of URO-200 reactor. The NaCl tracer was introduced to water (modelling liquid aluminium) and then the conductivity was measured. Basing on the obtained results the Residence Time Distribution (RTD) curves were determined. The measurements were carried out for two different rotary impellers, flow rate equaled 5, 10, 15 and 20 dm3/min and rotary impeller speed from 250 to 400 rpm every 50 rpm.

PL

Reaktor URO-200 jest reaktorem cyklicznym stosowanym powszechnie w Polsce do procesu rafinacji aluminium i jego stopów. Odpowiedni stopień usuwania wodoru z ciekłego aluminium uzyskuje się wówczas, gdy wymieszanie ciekłego metalu z pęcherzykami gazu obojętnego jest równomierne. Ważną rolę odgrywają takie parametry procesowe jak: natężenie przepływu gazu, kształt wirnika oraz prędkość obrotowa rotora. W artykule przedstawiono wyniki badań w oparciu o model fizyczny reaktora URO-200. Mierzono konduktywność roztworu wodnego (modelującego ciekłe aluminium), do którego wprowadzano znacznik NaCl. W oparciu o otrzymane wyniki wykreślono krzywe mieszania RTD (Residence Time Distribution). Pomiary prowadzono dla dwóch różnych wirników przy natężeniu przepływu gazu 5, 10, 15 i 20 dm3/min oraz przy obrotach wirnika 250, 300, 350 i 400 obr/min.

4

Process of solid oxide inclusions removal from liquid aluminium. Part 2

Onopiak K., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2006

|

R. 51, nr 8

478-483

EN

In the second part of the paper the following equations characterizing solid oxide inclusions removal from molten aluminium were analyzed. Only certain time parameters from the described in this paper have numerical solutions. These are the equations representing times of: bubble with inclusion collision time — tZ amounting to about a few tenths microseconds; film drainage time during collision — tWZ, which reaches a few hundred microsecond values; inclusion sliding over the bubble surface tP time varies approximately from 5 to 25 milliseconds. Total inclusion removal probability can be calculated by taking into account only the collision interception probability — PZS. Inertial collision probability PZB has meaning for large inclusions of above 100 mum in diameter. The adhesion probability PA amount to practically 100 % for all bubble — inclusion encounters. From the analyses of solid inclusions removal mechanism it is seen, that the application of as small as possible bubble diameter favors the higher inclusions removal efficiency. It can be explained via major adhesion of interfacial area in case of a high number of smaller bubbles. The presented analysis of complex inclusion removal mechanism based on equations used in mineral processing, was applied for formulation of solid oxides removal model. A few of the equations selected from the described analysis (part I and II of the paper), were utilized in the model. There, for practical reasons, an experimental equation characterizing inclusions removal efficiency eta, %, from liquid aluminium was adopted [14]:eta = 100(1 – exp(– 0,00096 t)), where: t — liquid aluminium refining time, s.

PL

W II części pracy analizowano kolejne zależności charakteryzujące mechanizm procesu usuwania stałych wtrąceń tlenkowych z ciekłego aluminium. Tylko niektóre z opisanych zależności czasowych posiadają proste rozwiązania. Są to równania opisujące czasy: zderzeń pęcherzyka gazu z wtrąceniem — tZ o wartościach w układzie tlenek glinu—ciekłe aluminium— —argon, około kilkudziesięciu mikrosekund; zaniku warstewki podczas zderzenia wtrącenia i pęcherzyka — tWZ, osiągający wartość kilkuset mikrosekund; poślizgu wtrącenia po powierzchni pęcherzyka — tP wynoszący od 5 do 25 milisekund. Prawdopodobieństwo całkowite usunięcia wtrąceń można wyznaczyć biorąc pod uwagę jedynie prawdopodobieństwo zderzenia się pęcherzyka z wtrąceniem wskutek przechwycenia stałego tlenku w strumieniu ciekłego metalu — PZS. Prawdopodobieństwa zderzenia pod wpływem bezwładności wtrącenia PZB mają znaczenie dla dużych wtrąceń o średnicach wyższych od 100mum. Prawdopodobieństwo adhezji PA wynosi praktycznie 100 % dla każdego przypadku zderzenia wtrącenia z pęcherzykiem gazu. Z dokonanych analiz elementów składowych mechanizmu usuwania stałych wtrąceń wynika, że zastosowanie pęcherzyków gazu o jak najmniejszej średnicy sprzyja wyższemu stopniu usunięcia wtrąceń, co można wyjaśnić bardziej rozwiniętą powierzchnią adhezji wtrąceń w przypadku dużej liczby mniejszych pęcherzyków. Przedstawioną analizę złożonego mechanizmu usuwania wtrąceń, zbudowaną w oparciu o zależności wykorzystywane w procesach wzbogacania i flotacji rud, wykorzystano do opracowania modelu usuwania stałych tlenków z ciekłego aluminium. Znalazły tam zastosowanie równania wyselekcjonowane z charakterystyki procesu przedstawionej w obu częściach niniejszej pracy. Tam też dla celów praktycznych przyjęto równanie doświadczalne charakteryzujące sprawność eta [%] usunięcia wtrąceń z ciekłego aluminium w postaci [14]:eta. = 100(1 – exp(– 0,00096 t)), gdzie: t — czas rafinacji ciekłego aluminium [s].-

5

Process of solid oxide inclusions removal from liquid aluminium. Part 1

Onopiak K., Botor J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2006

|

R. 51, nr 6

356-362

EN

In paper types of inclusions occurring in liquid aluminium, techniques of their removal by barbotage and molten metal quality assessment methods were characterized. High efficiency refining devices equipped with rotors such as AFD, Alpur, ASV, URO and SNIF allow to claim that barbotage by rotors is one from the most effective methods for solid and gaseous impurities removal. Among techniques of metal analyzing for inclusions presence especially favorable are these which facilitate testing the liquid metal samples in the process of production, i.e.: based on solid inclusion physical properties — e.g. ultrasonic technique and electric-sensing zone technique — LiMCA and filtration techniques - e.g. PREFIL. Mechanisms of liquid aluminium refining from solid inclusions and hydrogen are different but both impurities are removed from aluminium by inert gases (Ar or N2). Active gas admixture is possible, e.g. chlorine for alkalis removal (Li, Na). For oxide inclusion removal flotation is decisive factor. Rate of hydrogen removal from aluminium and its alloys is controlled by mass transport, especially in liquid metallic phase and heterogenic reaction on interfacial surface. From hydrodynamic factors the most important for description of liquid metal refining from solid inclusions are diameters and velocities of refining gas bubbles characterized by Davidson and Amick plus Davies and Taylor equations. Liquid aluminium film thickness hkr between sharp angular alumina and gas bubble surface amounts for hole formation model about 0.5 to 3mum. These values are a few times higher than those acquired for spherical inclusion (e.g. silica inclusion) — gas bubble system. It means that it is easier to get firm union between bubble and angular shape inclusion.

PL

W artykule scharakteryzowano rodzaje występujących w aluminium wtrąceń, sposoby ich usunięcia metodą barbotażu przy zastosowaniu rotorów oraz techniki kontroli jakości analizowanego metalu. Wysoka efektywność rafinatorów wyposażonych w rotory, takich jak AFD, Alpur, ASV, URO oraz SNIF, pozwala stwierdzić, że technika barbotażu przy użyciu wymienionych urządzeń jest jedną z najefektywniejszych w usuwaniu zanieczyszczeń stałych i gazowych. Pomiędzy metodami analizy metalu na obecność wtrąceń szczególnie korzystne są te, umożliwiające badanie na bieżąco próbek ciekłego metalu, tj.: analiza aluminium oparta na własnościach fizycznych stałych wtrąceń (np. LIMCA) oraz metody filtracyjne (np. PREFIL). Mechanizmy rafinacji wodoru i stałych wtrąceń są odmienne, lecz oba rodzaje zanieczyszczeń usuwa się z aluminium przy użyciu gazu obojętnego (Ar lub N2), z ewentualną domieszką gazu aktywnego, np. chloru dla usunięcia pierwiastków alkalicznych (Li, Na). O przebiegu procesu usuwania wtrąceń tlenkowych decyduje przede wszystkim czynnik flotacji stałych tlenków. O stopniu usunięcia wodoru z aluminium i jego stopów decydują zjawiska transportowe, szczególnie w fazie ciekłej oraz reakcja heterogeniczna na powierzchni międzyfazowej. Z czynników hydrodynamicznych najistotniejsze dla opisu przebiegu rafinacji ciekłego metalu od stałych wtrąceń są średnice i prędkości pęcherzyków gazu rafinującego, scharakteryzowane zależnościami Davidsona i Amicka oraz Daviesa i Taylora. Grubość hkr ciekłej warstewki aluminium między ostrokątnym wtrąceniem tlenku glinu, a powierzchnią pęcherzyka gazowego wynosi dla modelu formującego się otworu około 0,5 do 3mum. Są to wartości kilkakrotnie większe od otrzymanych dla modelu oscylacyjnego, charakteryzującego układ wtrącenie sferyczne (np. tlenek krzemu)—pęcherzyk gazu, co oznacza, że łatwiej jest uzyskać trwałe połączenie między pęcherzykiem a wtrąceniem o kształtach nieregularnych.

6

Solid oxide inclusions refining from molten aluminium by barbotage

Onopiak K., Botor J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2006

|

Vol. 51, iss. 3

443-450

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.

7

Rafinacja aluminium w sposób ciągły: reaktor URC-7000

Saternus M., Botor J., Wężyk W., Stuczyński T.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 4

169-173

PL

Przybliżono proces rafinacji ciekłego aluminium i jego stopów w sposób ciągły. Przedstawiono krótką charakterystykę stosowanych w przemyśle reaktorów rafinujących działających w sposób ciągły, załączono schematy tychże reaktorów oraz zestawiono w tablicy parametry procesowe niektórych z nich. Przybliżono reaktor URC-7000 skonstruowany przez IMN-OML w Skawinie. Przedstawiono model matematyczny opisujący proces rafinacji aluminium (pozwalający obliczać końcowe stężenie wodoru po procesie rafinacji) wraz z niezbędnymi do obliczeń zależnościami kinetycznymi i termodynamicznymi.

EN

In the paper the base information about refining process of liquid aluminium and its alloys was presented. The short review of the main technological solution of continuous refining process was done. The schemes of some refining methods (MINT, DUFI, AFD, DMC, GIPS, continuous batch refining - IMN, Jetcleaner) with short characteristic and basic processing parameters were presented. For the special consideration was taken the reactor URC-7000 made in Skawina in IMN-OML. The review of mathematical models describing refining process of liquid aluminium was also presented. The equation for the calculation of final hydrogen concentration after refining process was shown. The analysis and selection of relationships for which we can calculated some necessary kinetics and thermodynamics parameters was carried out

8

Rafinacja aluminium i jego stopów gazami obojętnymi.

Saternus M., Bator J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2003

|

R. 48, nr 4

154-160

PL

Przedstawiono przegląd dotychczasowych badań nad procesem rafinacji aluminium gazami obojętnymi. Przedyskutowano kinetykę i mechanizm desorpcji gazów z ciekłych metali, zwłaszcza wodoru z aluminium. Scharakteryzowano istniejące modele matematyczne opisujące proces rafinacji aluminium gazami obojętnymi. Dokonano przeglądu metod rafinacji i reaktorów rafinacyjnych ze szczególnym uwzględnieniem sposobu wprowadzania gazu rafinującego i warunków hydrodynamicznych panujących w czasie rafinacji.

EN

Critical review of the research works on aluminium refining process by purge gases has been presented. The kinetic and mechanism of gases desorption from liquid metals, especially hydrogen from aluminium, are discussed. The characteristic of existing mathematical models describing aluminium refining process by purge gases is presented. Critical review of the refining methods and refining units was made including a method of refining gas introduction and hydrodynamic conditions during refining.

9

Rafinacja aluminium i jego stopów metodą flotacji i barbotażu.

Stuczyński T., Pierewicz L., Wężyk W.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

1998

|

R. 43, nr 11

661-662

PL

Rafinacja aluminium za pomocą gazu obojętnego i wirującej dyszy staje się coraz częściej stosowana w krajowych odlewniach metodą odgazowania i usuwania niemetalicznych wtrąceń z metalu. Przedstawiono zasady procesu wykorzystującego efekt barbotażu i flotacji. Omówiono zastosowanie przez Oddział Metali Nieżelaznych IMN w Skawinie w produkcji rozwiązań technicznych i doświadczenia z ich eksploatacji. Przedstawiono wpływ czystości i rodzaju stosowanych gazowych czynników rafinujących na uzyskiwane wyniki.

EN

Aluminium refining by the inert gas and rotating nozzle is the method for degassing and removing non-metallic inclusions from metal which is still more frequently used in the domestic foundries. The paper presents main principles of this process which employs the effects of barbotage and flotation. Technological solutions applied and experience gathered has been discussed. An effect of purity and type of the gaseous media on the process performance are presented.