Контейнер для получения электрохимически активного губчатого железа

 

КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ , -; ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВНОГО ГУБЧАТОГО ЖЕЛЕЗА; содержащий корпус с ребрами ;На дне, расположенными с постоянным Шагом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью равномерного ускоренного прогрева и охлаждения шихты, а так же исключения окисления губчатого железа, контейнер снабжен крышкой с ребрами на внутренней поверхности, при этом ребра корпуса и крышки вы- . полнены концентрическими и.смещены друг относительно друга на 0,-0,6 .межреберного расстояния, а высота ребер на дне контейнера равна 1/31/3 ,5 высоты корпуса.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1027 2

3(59 С 21 В 13/00

ы Ы .ЛЫ(,. (.4 о и.ч., г;" ° .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4Риг, 11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЯ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3365809/22-02 (22) 17.12.81 . (46) 07. 07.83. 6юл N 25 (72) А.И.Иванов, А.П.Карасев, Л.А.Ка» ,расева, И.А.Пахомов и С.И.Полякова (71) Донецкий ордена Трудового Крас ного Знамени политехнический институт .(53) 669.,183.421(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 275094, кл; С 21 D 9/70, 1970:

2. Авторское свидетельство СССР:

N 527578, кл. F 27 B 9/30, 1976. (54)(57) КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ,, ЭЛЕКТРОХИИИЧЕСКИ АКТИВНОГО ГУВЧАТОГО

ЖЕЛЕЗА, содержащйй корпус с ребрами на дне, расположенными с постоянным шагом, отличающийся тем, что, с целью равномерного ускоренного прогрева и охлаждения шихты, а так же исключения окисления губчатого железа, контейнер снабжен крышкой с ребрами на внутренней. поверхности, при этом ребра корпуса и крышки вы- . полнены концентрическими и. смещены друг относительно друга на 0,4-0,6 межреберного расстояния, а высота ребер на дне контейнера равна 1/31/3,5 высоты корпуса.

2 2 чивает ускоренное восстановление шихты в тонком слое.

Целью изобретения является равномерный ускоренный прогрев и охлаждение шихты, а также исключение окисления губчатого железа в процессе охлаждения за счет образования ребрами последовательного ряда затворов песочного типа с наполнителем из восстанавливаемой шихты.

Поставленная цель достигается тем, что контейнер для получения электрохимически активного губчатого железа из.углеродсодержащей шихты, содержащий корпус с ребрами на дне, расположенными с постоянным шагом, снабжен крышкой с ребрами на внутренней поверхности, при этом ребра корпуса и крышки выполнены концентрическими и смещены друг относительно друга на 0;4-0,6 межреберного расстояния, а высота ребер на дне контейнера равна — -- — высоты кор3 3,5 пуса, Контейнер предназначен для получения электрохимически. активного губатого железа. Шихта для получения такого губчатого железа при восстановлении сажей превращается в металлическую губку, легко спекаемую, прилипающую к стенкам емкости. Объем готового продукта, по сравнению с исходным, увеличивается в 3 раза.

Готовый продукт должен обладать пористостью с сильно развитой формой частиц, и вместе с тем, необходимой низкой плотностью 0,5-0,7 г/смЗ, вместо 2,0-3,0 г/см З у порошков, применяемых в порошковой металлургии.

Для того, чтобы обеспечить эти требования при получении губчатого железа в лабораторных условиях и при малом производстве предложена конструкция контейнера с концентрическими ребрами на крышке и в камере с высотой 1/3-1/3,5 высоты рабочей камеры. Высота ребер обосновывается тем, что в процессе восстановления слой готового продукта увеличивается в 3 раза, а для обеспечения заданных свойств продукта необходимо переда вать тепло в процессе восстановления равномерно по всему слою материала.

Смещение ребер, составляющее 0,40,6 расстояния между ребрами одной детали, обеспечивает заданную толщину слоя обрабатываемого материала.

При расстоянии (0,4 (а для противоло. ложного ребра 0,6 ) не обеспечивае1 я

1 102722

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к емкостям для восстановления руды твер-. дым восстановителем (сажей) специаль. ного губчатого железа для изготовления электродов железоникелевых щелочных аккумуляторов.

К недостаткам любого контейнера относится неравномерность прогрева слоя порошка неподвижно расположен- 1О ного на дне контейнера и окисления, его при охлаждении, что приводит к получению продукта низкого качества, Известен песочный затвор шахтной печи, содержащий верхний и нижний желоба и нож, расположенный на крышке печи. Верхний желоб снабжен механизмом вертикального перемещения, установленным на шахте печи $ 1 3.

Недостатком этого затвора является то, что песок не предотвращает по тупление кислорода воздуха во внутренний объем контейнера, в результате чего полученная губка, окисляется и теряет электрохимически активные свойства, приобретенные в процессе восстановления материала.

Наиболее близким rio технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является контейнер для транспортировки порошков через проходную печь, содержащий корпус с ребрами, расположенными с постоянным шагом на внутренней поверхности.

Загруженный контейнер подают в проходную печь, где перемещают его

35 качением по поду печи.

При этом порошок перемешивается и равномерность его нагрева возрастает (2 J.

Недостаток известного контейнера состоит в том, что отсутствует герметизация внутреннего объема контейнера от проникновения кислорода-воздуха, что делает невозможным использование его для получения электрохимически активного губчатого железа, так как в процессе охлаждения губка будет окисляться.

Кроме того, в таком контейнере, благодаря тому, что он выполнен в 50 виде цилиндрического перекатывающегося тела, нельзя обрабатывать шихту для получения электрохимически активного губчатого железа которая при восстановлении превран ается в метал- 55 лическую губку, легко спекаемую, прилипающую к стенкам емкости, а продольное расположение ребер не обеспе.

1027222 равномерный подвод тепла, что может вызвать перегрев шихты и ее спекание, Исследованиями установлено, что электрохимически активное железо может быть получено при восстановлении обогащенной железной руды при

1000-1200 С в тонких слоях 13-15 мм при ограниченном времени прибывания свежевосстановленого порошка в зоне этих температур. Последнее связано >О с тем, что длительное воздействие вы. соких температур приводит к снижению электрохимической активности порошков.

Шихта имеет плохую теплопровод- 15 ность, поэтому для ускорения восстановления (с целью сохранения ее электрохимически, активных свойств ) необходимо восстановление проводить в тонких слоях, при высоких температу" 20 рах с обязательной передачей тепла во внутренние слоя шихты, например, с помощью металлических пластин, теплопроводность которых в несколько раз выше теплопроводности шихты. Увеличе 25 ние расстояния больше 0,6 приведет к нарушению равномерности прогрева шихты и снижению скорости восстановления.

Контейнер снабжен затвором, типа песочного, с наполнителем из шихты которая после восстановления выполняет -роль фильтра, удаляющего О из воздуха, всасываемого во внутрейний объем контейнера. В этом случае кислород проникающего воздуха идет на окисление фильтра и не попадает в контейнер, благодаря чему губка сохраняет свои электрохимические свойства, приобретенные в процессе восстановления.

На фиг. 1 изображен контейнер для получения химически активного губчатого железа, общий вид;.на фиг. 2— то же, вид сверху;

Контейнер для получения химичес-, ки активного губчатого железа содержит корпус 1 (фиг.1) с концентрически расположенными ребрами 2 (фиг.2) высота которых составляет 1/3-1/3,5 высоты корпуса. В корпусе 1 располо- 50 жена перегородка З,а на корпусе 1 съемно установлена крышка 4 (фиг. 1), образуя затвор, типа песочного в качестве наполнителя, в котором использована шихта для получения губчатого же- 55 леза.

Крышка 4 также снабжена концентрическими ребрами 5. Ребра 2 и 5 выполнены на равном расстоянии друг от друга, но ребро 5 на крышке расположено со смещением на 0,4-0,6 рас стояния между ними по отношению к ребрам 2, что составляет 25-30 мм.

Форма контейнера может быть круглой, прямоугольной и др.

Устройство работает следующим образом.

В корпус 1 контейнера засыпают обрабатываемый материал (шихту, порошок, гранулят) 6 ° Количество материала выбирают таким образом, чтобы высота его слоя не превышала уров. ня кольцевых ребер 2 корпу=а. Объем уплотнительного затвора, заполняют также равномерным слоем обрабатываемой шихты.

Высота слоя уплотнительной шихты

7 составляет не менее 3/4 высоты канала затвора. Корпус 1 закрывают крышкой 4 и устанавливают в печь (не показано).

По мере нагрева контейнера кольцевые ребра, находясь в шихте, обеспечивают равномерный прогрев шихты по объему, сокращая тем самым время восстановления и пребывания свежевосстановленного материала в зоне высоких температур, а уплотнительная (в затворе ) восстанавливается и выполняет роль фильтра.

После полного восстановления шихты контейнер извлекается из печи и охлаждается. При этом восстановленная шихта затвора предотвращает проникновение О 2 воздуха, всасываемого во внутренний объем контейнера, так как кислород проникающего воздуха идет на окисление фильтра.

Охлаждение продукта проводят до температуры не выше 70 С. Время охлаждения не должно превышать 60 мин.

Исследования проводились на электропечи в окислительной атмосфере.

Скорость и качество восстановления руды сажей зависят от следующих параметров: температура печи; время нагрева; толщина слоя шихты; конструкции контейнера.

Из условий большей производительности температура рабоч< го пространства печи была выбрана максимально возможная — 1150 Г, время восстановления - 30 мин. Толщи на слоя шихты в контейнера - 15 мм, что соответствовало удельной э:зс1 узке 2,42,6 г/см2, время охлажц ия губки

60 мин. Варьированием <.труктив5 102722 ных изменений контейнера в частности формой и размерами ребер, достигался оптимальный характер восстановления.

Качество погучаемого продукта оце" нивалось визуально по цвету в процес се работы и по эластичности, а затем закаэчиком выборочно,. путем специального анализа (3 содержания железа, химическая активность, емкость).

Визуальная оценка хорошо совпадала 10 с объективной, Поскольку в печи сохранялась окислительная (воздушная ) атмосфера, то были приняты меры против окисления содержимого контейнера

Удовлетворительные результаты были 35 получены при использовании контейнера с уплотнительным затвором, заполненным восстановительной.шихтой.. Состав шйхтй - 883 руды и 123 сажи.

Опытами установлено,что попереЧ- 20 ный разрез содержимого контейнера . после выдержки его в печи .можно разделить на слои: восстановленный нормальный слой; не восстановленный слой. восстановленный спеченный слой, 25

Толщина. невосстановленного слбя уменьшается с уменьшением веса загрузки и увеличения времени восстанов; ления.

При уменьшении веса загрузки тол-. щина восстановленного слоя, ко пра" вило, не растет; а иногда. уменьшается, хотя исходный материал - невосстановленный слой - еще имеется.

В тех случаях когда невосстановленный слой исчез или уменьшился до

3"4 мм наблюдается спекание наружных слоев губки.

Качество губки (ее восстановленной части ) no данным объективного анализа ухудшается с уменьшением Toh) щины невосстановленного слоя, причем весьма заметно., 2

Таким образом, полное восстановление исходного продукта сопровождается ухудшением качества конечного продукта, поддержание качества ко-: нечного продукта на должном уровне приводит к недовосстановлению. Это является специфическими особенностями материала, главными вз которых являются следующие: низкая теплопроводность шихты; эндотермичность процесса; изменение агрегатного состояния с изменением.при этом физи-. ческих свойств.

Задача заключается в том, что изменить "массивность" в теплотехническом смысле, т.е. добитьея тако. го положения, при котором прогревание шихты шло бы сравнительно равномерно по объему, и в качестве решения были использованы ребра, размещенные на дне и крышке контейнера.

Ребра обладают меньшим тепловым сопротивлением чем шихта, и как показали опыты, передают в глубинные слои заметное количество тепла. Испытывались контейнеры с ребрами различной высоты и различного расстбяния между ними.

Специфические свойства и способы получения железного порошка в тонких слоях позволяют использовать предлагаемый контейнер для получения железного порошка с заданными физикохимическими свойствами.

В результате полупромышленных испытаний получена губка высокого качества за счет равномерного нагрева шихты по объему и исключения контактирования. с окружающим воздухом в процессе ее охлаждения, Предлагаемый контейнер может найти применение в лабораторных испытаниях спекаемости порошков. 1027222

Составитель А.Савельев

Редактор Г.Волкова Техред Т Фанта Корректор В. Гирняк

Закаэ 4675/29 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проек-ная, 4