Способ футерования реторт для получения металлов металлотермической восстановительной плавкой

 

Изобретение относится к способу футерования реторт для получения металлов металлотермической восстановительной плавкой, включающему приготовление порошка футеровки, установку цилиндрической съемной вставки на металлоприемник, засыпку в зазор между корпусом реторы и съемной вставкой порошка футеровки, загрузку внутрь вставки реакционной шихты и извлечение вставки из реторты. Сущность: вставку перед установкой в реторту обертывают бумагой и оставляют ее в реторте после извлечения вставки, а в качестве порошка футеровки используют предварительно измельченный спек, полученный от восстановительной плавки.

Изобретение относится к металлургии, связанной с получением редких металлов методом металлотермической восстановительной плавки.

Известен способ футерования стальных реакционных реторт природным очищенным флюоритом и оборотным фтористым кальцием заданного гранулометрического состава [1] Недостатком способа являются большие трудозатраты на футерование реторт, большие затраты электроэнергии при сушке футеровки, наличие сушильных печей и низкий выход годных футерованных реторт из-за разрушения футеровки во время ее сушки, охлаждения и загрузки шихты в реторту.

Известен способ футерования стальных реторт огнеупорной футеровкой из оборотного фтористого магния [2] Фторидная футеровка готовится уплотнением сухого тонкоизмельченного фтористого магния. Распределение частиц порошка по размерам регулируется после рассева в заданных пределах, чтобы уплотненная или утрамбованная футеровка была достаточно прочна в работе.

Недостатками данного способа являются наличие отдельной схемы, включающей измельчение шлака, приготовление после рассева заданного гранулометрического состава частиц футеровки, применение встряхивающей машины большой единичной мощности, являющейся сильным источником вибрации и шума, и низкий выход годных футерованных реторт из-за разрушения футеровки при извлечении оправки и засыпки в футерованную реторту реакционной шихты.

Известен способ футерования реторт безводной окисью кальция, которую уплотняют путем вибрации [3] Недостатком этого способа является то, что он требует использования специальных устройств.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ футерования реторт для металлотермического восстановления [4] Способ изготовления стенок реакционной реторты заключается в том, что засыпка футеровки производится в зазор между корпусом реторты и съемной вставкой (трубой), а внутрь вставки послойно засыпается реакционная шихта.

По мере заполнения вставки шихтой, а зазора порошком футеровки, вставка вытягивается вверх и вынимается.

Недостатками указанного способа являются взаимное смешение порошка материала футеровки с реакционной шихтой при извлечении вставки, что приводит к снижению выхода металла в годный, высокая зашлакованность слитка выплавляемого металла, сложность технологического процесса в связи с необходимостью предварительной подготовки футеровки перед ее загрузкой в аппарат, измельчение, рассев на заданный гранулометрический состав, прокалка и др.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что вставку перед установкой в реторту обертывают бумагой (легкосгораемой пленкой и т.д.) и оставляют ее в реторте после извлечения вставки, а в качестве порошка футеровки используют предварительно измельченный спек, полученный от предыдущей восстановительной плавки.

В отличие от прототипа, наличие бумаги между засыпками футеровки и реакционной шихты после извлечения вставки исключает их взаимное смешение (проникновение), а использование предварительно измельченного спека от предыдущей восстановительной плавки в качестве порошка футеровки при наличии разделительной перегородки бумаги позволяет использовать порошок футеровки любого гранулометрического состава, тем самым резко упростить технологию ее приготовления, исключив пыльную операцию рассева, прокалку и т.д.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить извлечение в годный, уменьшить зашлакованность выплавляемого слитка, упростить и сократить цикл подготовки порошка футеровки.

Предварительное обертывание бумагой вставки и извлечение последней из подготовленной реторты к процессу, а также использование в качестве порошка футеровки предварительно измельченного спека от предыдущей восстановительной плавки являются существенными отличительными признаками, поскольку исключается взаимное смешение порошка футеровки и компонентов шихты, резко упрощается и сокращается цикл подготовки порошка футеровки.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить извлечение в годный, улучшить качество выплавляемого металла по содержанию неметаллических включений, что подтверждает изобретательский уровень предлагаемого технического решения.

П р и м е р. Восстановительная плавка проводится в стальной реторте диаметром 150 мм и высотой 350 мм, На дно реторты насыпается слой окиси кальция толщиной 40 мм, затем в стакан на слой окиси кальция устанавливается вставка в виде трубы, выполненная из жести диаметром 100 мм, предварительно обернутая бумагой. В пространство между стенкой, реакционной стальной реторты и вставкой, обернутой бумагой, загружается порошок окиси кальция (футеровка). В последующих плавках к оборотной окиси кальция добавляется предварительно измельченный спек (шлак) от предыдущей плавки с крупностью частиц от 0,01 до 5 мм. Внутрь вставки загружается реакционная шахта, например стружка кальция длиной 3-5 мм, толщиной 2-3 мм, трехокись молибдена, двуокись молибдена, с насыпной плотностью 1,0 г/см³. Стальную реторту с футеровкой и реакционной шихтой помещают в герметичную емкость из нержавеющей стали с внутренним диаметром 200 мм. Из реторты извлекают съемную вставку, при этом бумага остается в реторте.

Емкость закрывают, вакуумируют, заполняют аргоном. Инициирование плавки проводят с помощью электрозапала.

Результаты восстановительной плавки показывают, что извлечение в металл по предлагаемому способу увеличивается на 5% по сравнению с прототипом, слитки имеют ровную незашлакованную поверхность. При разборке плавки шлак от восстановительной плавки легко отделяется от сыпучей части футеровки, которая повторно используется в последующих плавках.

При использовании в качестве футеровки предварительно измельченного спека или шлака от предыдущей плавки футеровка также хорошо отделяется от шлака при сохранении высокого извлечения в слиток.

Формула изобретения

СПОСОБ ФУТЕРОВАНИЯ РЕТОРТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ МЕТАЛЛОТЕРМИЧЕСКОЙ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ПЛАВКОЙ, включающий приготовление порошка футеровки, установку цилиндрической съемной вставки на металлоприемник, засыпку в зазор между корпусом реторты и съемной вставкой порошка футеровки, загрузку внутрь вставки реакционной шихты и извлечение вставки из реторты, отличающийся тем, что вставку перед установкой в реторту обертывают бумагой и оставляют ее в реторте после извлечения вставки, а в качестве порошка футеровки используют предварительно измельченный спек, полученный от предыдущей восстановительной плавки.