Разработка технологии совместного электровыделения сплавов Al-Sc в расплавленных солях

Abstract

С развитием робототехники, автомобиле- и судостроения, аэрокосмиче-ской промышленности резко возрос спрос на сплавы и композиционные матери-алы на основе алюминия. Востребованными полупродуктами являются алюмо-скандиевые лигатуры, которые могут применяться для модифицирования суще-ствующих и создания новых алюминиевых сплавов. В настоящее время высокая себестоимость производимых сплавов и лига-тур А1-Sc ограничивает объем их использования. Обусловлено это тем, что су-ществующие технологии получения сплавов и лигатур Al-Sc включают алюмо-термическое восстановление солей скандия под слоем солевого флюса при тем-пературе около 900 °С. В качестве сырья используются относительно дорогой фторид скандия и алюминий, получаемый электролизом криолит-глиноземного расплава. Таким образом, стоимость получения и транспортировки алюминия и фторида скандия включаются в себестоимость производимого сплава Al-Sc. По-мимо этого, существенным недостатком является необходимость периодической замены или регенерации солевого флюса, используемого при получении сплава. Это вызывает невозвратные потери ценного скандийсодержащего компонента и удорожание конечного продукта. Экономически более выгодным представляется электролизное получение лигатур Al-Sc из более дешевого скандийсодержащего сырья - Sc2O3. Такой спо-соб исключает операции охлаждения, транспортировки и повторного нагрева по-лученного чистого алюминия, а также не требует дополнительного реактора для производства лигатур А1-Sc. Однако и данная технология обладает рядом суще-ственных недостатков, среди которых высокая температура процесса (950-960°С), низкая степень извлечения скандия, высокие энерго- и ресурсозатраты. Цель работы: Исследовать возможность совместного электровыделения сплава Al-Sc в расплавах, содержащих LiF. Объект исследования: электрохимическое получение металлов. Предмет исследования: совместное электровыделение сплава Al-Sc. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1) анализ научно-технической литературы по совместному электровыделе-нию сплавов Al-Sc в расплавленных солях; 2) проведение эксперимента по совместному электровыделению сплавов Al-Sc в расплавленных солях; 3) проведение расчетов технико-экономических показателей электроли-зера; 4) анализ технико-экономических показателей при совместном электровы-делении сплава Al-Sc; 5) сравнительный анализ технико-экономических показателей электролиза алюминия относительно совместного электровыделения Al-Sc; 6) привести технологические рекомендации для совместного электровыде-ления Al-Sc.