Процессы переработки солевых шлаков алюминиевого производства для получения порошкового материала с высоким содержанием алюмооксидных фаз

Обсуждаются результаты исследований процессов переработки солевых шлаков алюминиевого производства с целью получения порошкового материала с высоким содержанием алюмооксидных фаз, в том числе термодинамической оценки реакций гидролиза карбида и нитрида алюминия в процессе гидравлической обработки шлаков. Сообщается, что использование в составе рафинирующих флюсов малорастворимых в воде фтористых соединений, таких, как Na₃AlF₆, CaF₂, MgF₂, K₂ZrF₆ и др., осложняет переработку алюминиевых шлаков, предусматривающих операции выщелачивания солей водой. Рациональным решением представляется замена малорастворимых солей в рафинирующих флюсах фторидами натрия либо калия с более высокой растворимостью в воде. Показано, что порошковая смесь, полученная после гидравлической обработки алюминиевого шлака, представлена разнообразными формами структурных составляющих в виде пленок, оболочек, субмикрои наноструктур различной морфологии с участием различных типов наносоставляющих, в составе которой преобладают фазы неметаллических соединений, преимущественно керамических веществ, солей (корунда Al₂O₃, оксинитрида алюминия Al_2.85O_3.45N_0.55, нитрида алюминия AlN, хлорида натрия NaCl) и металлического алюминия. Указывается, что возможность образования эвтектических смесей керамических соединений оксида и оксинитрида алюминия, более легкоплавких по сравнению с чистыми оксидами и нитридами, необходимо учитывать при разработке технологий рециклинга солевых шлаков с целью получения керамических порошковых материалов с высоким содержанием алюмооксидных фаз.

1. Hong, Jian-ping. Process of aluminum dross recycling and life cycle assessment for Al‑Si alloys and brown fused alumina / Hong Jian‑ping, Wang Jun, Chen Hai‑yan [et al.] // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010. Vol. 20. P. 2155–2161.

2. Osoba, L. O. Review on Oxide Formation and Aluminum Recovery Mechanism during Secondary Smelting / L. O. Osoba, O. O. Blodun, S. I. Talabi // Journal of Casting and Materials Engineering. 2018. Vol. 2. Iss. 2. P. 45–51.

3. Owolabi, O. B. Review on Novel Application of Slag Fluxes and Salts in Metallurgical Industry / O. B. Owolabi, S. O. Adeosun, S. C. Aduloju [et al.] // American Journal of Chemistry and Materials Science. 2016. Vol. 3(1). 5 p.

4. Безотходная технология переработки алюминиевой стружки и шлаков в короткопламенной роторной печи / Л. В. Трибушевский [и др.] // Литье и металлургия. 2017. № 4 (89). С. 109–118.

5. Применение алюминиевых шлаков и продуктов их переработки в металлургическом производстве / Л. В. Трибушевский [и др.]. // Литье и металлургия 2021. № 4. С. 42–49.

6. Зинченко, В. Ф. Взаимосвязь кислотность‑основности, растворимости и способности к взаимодействию щелочных и щелочноземельных металлов / В. Ф. Зинченко // Вестн. ОНУ. Химия. 2014. C.12–17.

7. Reynolds, J. G. A Review of Sodium Fluoride Solubility in Water / J. G. Reynolds, J. D. Belsher // Journal of Chemical & Engineering. 2017. Vol. 62(6). P. 1743–1748.

8. Рафальский, И. В. Ресурсосберегающий синтез сплавов на основе алюминия с использованием дисперсных неметаллических материалов и интеллектуальные методы контроля металлургических процессов их получения / И. В. Рафальский. Минск: БНТУ, 2016. 308 с.

9. D.V. Prosvirnin, D. V. Effect of sintering methods and temperatures on porosity of the ceramics from aluminum oxinitride / . Prosvirnin, A. G. Kolmakov, M. D. Larionov [et al.] // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. No. 347. 6 p.