Instalación y procedimiento para procesamiento en línea de metal fundido usando un reactivo salino en un desgasificador de caja profunda.

Un procedimiento para el procesamiento de un metal fundido, procedimiento que comprende las etapas de:

- hacer fluir de manera continua el metal fundido dentro y fuera de un compartimento; e

- inyección en el compartimento de manera continua de un reactivo salino fluidificado que comprende unasal de haluro y un gas inerte,

en el que el reactivo salino fluidificado es alimentado de manera continua a una velocidad de aproximadamente 0,57m3/h a aproximadamente 5,66 m3/h en el metal fundido; y

en el que la etapa de hacer fluir de manera continua el metal fundido dentro y fuera de un compartimento comprendela etapa de hacer fluir de manera continua el metal fundido dentro y fuera de un compartimento que tiene unarelación de profundidad estática a profundidad dinámica mayor que aproximadamente 0,5.

Instalación y procedimiento para procesamiento en línea de metal fundido usando un reactivo salino en un desgasificador de caja profunda

Campo de la divulgación

En una realización, la presente divulgación se refiere a un aparato y a un procedimiento para el procesamiento de un metal fundido que elimina el uso del gas Cloro (Cl2) . En otra realización, la presente divulgación se refiere a una metodología para la desgasificación de un metal fundido usando un reactivo salino para sustituir el gas Cloro (Cl2) .

Antecedentes

El documento WO 2006/109810 A1 se refiere a un procedimiento para el tratamiento de una aleación de aluminio fundido con un fundente sin sodio. El fundente sin sodio consiste en una masa de AlF3 del 80 al 95 %, KCI del 2, 5 al 10% y K2SO4 de 2, 5 al 10 % como componentes esenciales y como componente de equilibrio el 5% en total de otros cloruros, fluoruros y nitratos como máximo. El documento JP 07 207 373 A se refiere a un procedimiento para el tratamiento de Al fundido o de una aleación de Al. Para mejorar la limpieza de la aleación del Al fundido, se sopla un gas inerte en la aleación de Al usando una boquilla rotatoria.

El documento US 6 887 424 B1 describe un aparato para la desgasificación en línea para la eliminación de los gases en disolución sólida así como las inclusiones no metálicas del metal fundido en un recipiente para la desgasificación, en el que se introduce continuamente el metal fundido para la operación de desgasificación y desde el que se elimina continuamente el metal fundido desgasificado. Se coloca un dispositivo de difusión rotatorio en el recipiente para la desgasificación para la generación de burbujas de gas inerte que se difunden en el metal fundido, atrapando de ese modo los gases en disolución sólida así como las inclusiones no metálicas en las burbujas, las cuales se sacan a flote y se separan. Se proporcionan calentadores, que se prolongan, en un voladizo, desde una pared lateral del recipiente hasta una posición adyacente a la pared inferior del recipiente básicamente paralela a la pared inferior.

El documento US 6 375 712 B1 se refiere a un aparato y a un procedimiento para la eliminación de metales ligeros; sodio, litio, calcio y magnesio, a partir de aluminio virgen extraído a partir de una célula de reducción Hall Heroult usando LiF modificado o un electrolito de LiF+MgF2. El procedimiento se lleva a cabo en un crisol o en una estación intermedia entre las células y los hornos en un taller de fundición.

El documento WO 2007/048240 A1 describe un aparato y un procedimiento para la desgasificación en línea básicamente continua de aluminio y/o de las aleaciones de aluminio, en ausencia de cloro y a través de la inyección de al menos una sal de haluro metálico que incluye un halógeno y agua y un gas inerte, en una artesa de transferencia antes de la fundición.

Una operación de desgasificación en línea se hace normalmente mediante el soplado de un gas inerte apropiado que contiene algún porcentaje de gas Cloro (Cl2) . El gas Cloro forma una especie de pequeñas burbujas en el metal fundido. La desgasificación se hace generalmente en una operación continua justamente antes de la fundición, lo que se puede hacer en sí mismo de manera continua. Se inyecta una mezcla de gas inerte y de Cl2 (Cloro) en el metal fundido para tratar el metal fundido cuando fluye del horno al pozo de fundición. Mientras que el gas inerte puede eliminar de manera eficaz por sí solo el H2 (hidrógeno) disuelto por transferencia de masa, la eliminación de las impurezas alcalinas y alcalinotérreas (tales como sodio (Na) , litio (Li) y calcio (Ca) ) en el metal fundido requiere un reactivo químico tal como el Cl2, como se ha determinado mediante las reacciones químicas siguientes:

2Na + Cl2 - 2NaCl

y

Ca + Cl2 - CaCl2

El Cloro (Cl2) también puede mejorar la flotación y la eliminación de las inclusiones no metálicas, proporcionando una limpieza del metal mejorada.

Sin embargo, el uso de Cl2 gaseoso representa una cuestión medioambiental y de higiene industrial. El Cloro gaseoso también es una fuente de emisiones reguladas a la atmósfera. Además, debido a la naturaleza peligrosa del Cl2, también puede ser riguroso el almacenamiento, la conducción, la seguridad y los requisitos de entrenamiento. El Cl2, también puede causar una corrosión aumentada y un desgaste de otro equipamiento en una planta. De este modo, se puede desear la eliminación en línea de los metales alcalinos y alcalinotérreos del aluminio fundido y de sus aleaciones sin el uso de Cl2.

Para conseguir una desgasificación eficaz, todos los aparatos de desgasificación deben repartir un determinado volumen mínimo de gas por kilogramo de metal. La desgasificación se puede llevar a cabo en un desgasificador de tipo artesa o de tipo caja profunda. Un desgasificador de tipo artesa es un desgasificador con una relación volumen estático/volumen dinámico al menos menor que el 50% de la relación del volumen estático/volumen dinámico de un desgasificador de caja profunda y es uno que conserva poco o ningún metal cuando se interrumpe la fuente de metal

después de que la operación de desgasificación se completa. En un desgasificador de tipo artesa en el que el tiempo de permanencia del metal en la región en la que se suministra el gas es básicamente menor que en los desgasificadores de caja profunda, la cantidad de gas que debe repartir cada inyector rotatorio es elevada y la capacidad de repartir una cantidad de gas adecuada determina la eficacia en el diseño de un inyector.

Se ha observado que en un desgasificador de tipo artesa con rotores de gas capaces de repartir un volumen de gas adecuado a un metal fundido de manera que los gases tienden a ser liberados de los rotores de una manera irregular provoca salpicaduras en la superficie del metal fundido y una ineficacia en la eliminación del gas disuelto. Algunos desgasificadores de tipo artesa usan varios inyectores de gas rotatorios relativamente pequeños a lo largo de la longitud de una sección de un artesa hasta conseguir el equivalente de un reactor de flujo continuo o pseudo "pistón" mejor que en un reactor de flujo bien mezclado o en un reactor contínuo de tanque agitado (CSTR) , que es característico de los desgasificadores de caja profunda. En un reactor de flujo de pistón ideal no hay mezcla y los elementos fluidos salen en el mismo orden en el que llegaron. Por lo tanto, un fluido que entra en el reactor en el tiempo t saldrá del reactor en el tiempo t + τ, en el que τ es el tiempo de permanencia en el reactor (E (t) = δ (t-τ) ) . Un reactor continuo de tanque agitado ideal se basa en la suposición de que el flujo en la entrada se mezcla completamente e instantáneamente en el volumen del reactor. El CSTR y el fluido de salida tienen composiciones idénticas y homogéneas en todo momento. Un CSTR ideal tiene una distribución del tiempo de permanencia exponencial ( (E (t) = (1/τ) e (-t/τ) ) .

Sin embargo, los desgasificadores de tipo artesa con una pluralidad de inyectores de gas rotatorios pequeños no son capaces de repartir grandes volúmenes de gas en forma de burbujas finas en el metal fundido sin irregularidades importantes del flujo de gas y no son adecuados para su uso en cualquier aplicación en la que se requiere un reparto de gas en forma de finas burbujas tan elevado. Las Figuras 1A y 1B ilustran que un desgasificador de caja profunda (tal como el Alcoa A622) es más eficaz para eliminar el Hidrógeno y las inclusiones de metal fundido que un desgasificador de tipo artesa (tal como el ACD) cuando se usa el cloro como un agente de desgasificación. Se espera la misma mejora cuando se sustituye el cloro por una mezcla de sal fundente. Por lo tanto, los desgasificadores de caja profunda se deben utilizar para reducir las salpicaduras en la superficie del metal fundido y para maximizar la eficacia del gas disuelto y la eliminación de la inclusión.

Sumario

La presente divulgación se refiere a un procedimiento para el procesamiento de un metal fundido en un aparato para el tratamiento en línea de metal sin el uso del gas Cloro (Cl2) que tiene un compartimento que contiene el metal fundido y un impulsor rotatorio sumergido en el metal fundido y un tanque de almacenamiento capaz de arrastrar o de contener un reactivo salino o fundente (los términos reactivo y fundente se usan de manera intercambiable desde el principio... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para el procesamiento de un metal fundido, procedimiento que comprende las etapas de:

- hacer fluir de manera continua el metal fundido dentro y fuera de un compartimento; e

- inyección en el compartimento de manera continua de un reactivo salino fluidificado que comprende una sal de haluro y un gas inerte,

en el que el reactivo salino fluidificado es alimentado de manera continua a una velocidad de aproximadamente 0, 57 m3/h a aproximadamente 5, 66 m3/h en el metal fundido; y en el que la etapa de hacer fluir de manera continua el metal fundido dentro y fuera de un compartimento comprende la etapa de hacer fluir de manera continua el metal fundido dentro y fuera de un compartimento que tiene una relación de profundidad estática a profundidad dinámica mayor que aproximadamente 0, 5.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el gas inerte es argón (Ar) y en el que el metal fundido es seleccionado del grupo que consiste en aluminio, aleaciones de aluminio, magnesio y aleaciones de magnesio.

3. El procedimiento de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la sal de haluro es seleccionada del grupo que consiste en cloruro de magnesio (MgCl2) , cloruro de potasio (KCI) , fluoruro de aluminio (AlF3) , cloruro sódico (NaCl) , cloruro cálcico (CaCl2) , fluoruro sódico (NaF) y fluoruro cálcico (CaF2) .

4. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de inyección de manera continua del reactivo salino comprende la etapa del transporte de manera continua del reactivo salino fluidificado en el metal fundido a través de un impulsor sumergido dentro del metal fundido.

5. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de inyección de manera continua de un reactivo salino fluidificado comprende la etapa de ajuste del caudal.

6. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de inyección de manera continua de un reactivo salino fluidificado comprende la etapa de inyección de manera continua del reactivo salino fluidificado con un caudal de aproximadamente 2, 83 m3/h a aproximadamente 4, 25 m3/h.

7. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que el reactivo salino fluidificado contiene una sal de haluro en una forma mezclada o en una forma fundida.

8. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el que el procedimiento comprende la etapa adicional anterior a la etapa de inyección:

- almacenamiento del gas inerte y de la sal de haluro en un tanque.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende adicionalmente la etapa de presurización del tanque a una presión de funcionamiento de aproximadamente 21 a 48 kPa.