Технологический брикет для цветной металлургии и способ его изготовления

 

Изобретение относится к брикетам, содержащим отходы кремния, предназначенным для цветной металлургии, и к способам их изготовления. Технологический брикет включает отходы кремния, воду и дополнительно содержит крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.%: отходы кремния 94, крахмал 0,5, вода 5,5. При этом диапазон размеров частиц кремния составляет 0,1-3,0 мм. Способ его изготовления включает смешивание отходов кремния и воды и брикетирование смеси. При смешивании в отходы кремния добавляют крахмал, при этом воду используют в количестве 5,5% от массы смеси. Изготовленный брикет подвергают сушке. Сушку ведут при температуре 20-28^oС в течение 12-24 ч. Изобретение позволит получить механически прочный брикет простым и экономичным образом со 100% усвояемостью кремния при введении его в расплав. 2 с. и 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к брикетам, содержащим отходы кремния, предназначенным для цветной металлургии, и к способам их изготовления.

Преимущественно, предложенные брикеты найдут применение в производстве алюминиево-кремниевого сплава, используемого для пропитки карбид-кремниевых электронагревателей методом окунания их в расплав. В настоящее время при засыпке дробленого кремния в горячий графитовый тигель для производства алюминиево-кремниевого сплава, мелкая и пылевидная фракции поднимаются вверх и зашлаковывают устье горловины, в результате чего тигель выходит из строя. Поэтому фракция отходов кремния менее 3,0 мм в производстве не применяется.

Алюминиево-кремниевая лигатура содержит обычно 18-28% кремния. Кремний вводят в расплав в виде кусков величиной 20-50 мм. Отходы кремния (мелкая и пылевидная фракции) после дробления кремния обычно не используются и идут в отвал, что снижает использование кремния и повышает его потери. Введение в расплав мелкой фракции затруднено (Альтман М.Б. и др. Плавка и литье легких сплавов, М., Металлургия, 1969, 270).

В известном способе получения брикета, включающего кремнийсодержащие остатки, по патенту 2124058 (МПК С 22 С 1/242, 1998 г.), брикеты получают путем смешивания кремнийсодержащих остатков (которые формируются в виде пыли, получаемой при дроблении или разломе элементарного кремния) с картонной фиброй и портландцементом, последующего добавления в смесь воды и формированием из полученной пастообразной смеси брикетов посредством уплотнения под давлением.

В варианте по патенту 2124058, который взят за прототип, было предложено применять кремнийсодержащие остатки в качестве добавок для использования в плавильной печи при производстве чугуна, а также известен способ брикетирования кремнийсодержащих остатков с помощью прессования давлением.

Недостаток: изготовление таких брикетов требует специального оборудования для прессования компонентов и специального технологического процесса. Это усложняет и удорожает их производство.

Задачей предлагаемого изобретения является создание технологического брикета для использования в цветной металлургии, включающего отходы кремния (мелкой и пылевидной фракций) со 100% усвояемостью кремния при введении его в расплав и получение брикета эффективным и экономичным образом.

Поставленная задача решается тем, что технологический брикет для цветной металлургии, включающий отходы кремния и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.%: отходы кремния - 94, крахмал - 0,5, вода - 5,5, при этом размеры частиц кремния находятся в диапазоне от 0,1 до 3,0 мм.

Способ изготовления технологического брикета для цветной металлургии, включающий смешивание отходов кремния и их брикетирование, согласно изобретению, при смешивании в отходы кремния добавляют крахмал и воду, а после брикетирования производят сушку. Сушку ведут при t=20-28^oС в течение 12-24 ч.

При температуре менее 20^oС и времени сушки брикета менее 12 ч наблюдается высокая остаточная влажность, которая может привести к эффективному парообразованию. Это в свою очередь способствует выбросу металла из тигля, опасного для работающего персонала, и нарушению процесса пропитки электронагревателя. Кроме указанного наблюдаются большие затраты времени на сушку брикета.

При температуре более 28^oС и времени сушки более 24 ч клеящее вещество теряет свои свойства - клейкость данного вещества снижается, что приводит к изменениям в структуре брикета: возрастает пористость и рыхлость брикета; уменьшается его плотность. При маленькой плотности за счет большой пористости брикета из него выходит воздух, и начинается бурление металла, что отрицательно сказывается на технологическом процессе пропитки электронагревателей - поверхность электронагревателя получается неровной, в результате чего полученное изделие идет в брак.

Наличие в брикете отходов кремния с размером частиц в диапазоне от 0,1 до 3,0 мм обеспечивает возможность переработки мелкой и пылевидной фракций за счет 100% их использования и усвояемости. Введение крахмала для создания брикета позволит получить его простым образом. Крахмал при использовании брикета в расплаве выгорает и не оказывает отрицательного влияния на качество расплава.

Способ изготовления технологического брикета, включающий смешивание отходов кремния с вышеназванными размерами частиц, добавление при смешивании крахмала и воды и сушку при комнатной температуре в течение 12-24 ч позволяет получить его простым и экономичным образом.

Проведенные патентные исследования не выявили сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне, т.к. данное техническое решение не следует явным образом из существующего уровня техники.

Предлагаемое техническое решение может быть применено в цветной металлургии при производстве алюминиево-кремниевых сплавов. Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием), необходимыми для получения предлагаемых брикетов и их использования в промышленности.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется описанием конкретного выполнения технологического брикета и способа его изготовления.

В предлагаемом брикете используются отходы кремния с размерами частиц 0-3,0 мм. Массовая пропорция отходов кремния, крахмала и воды внутри брикета преимущественно составляет соответственно 94, 0,5, 5,5%. Крахмал, использующийся согласно изобретению, может выбираться из крахмалов любого вида и, в частности, из природных крахмалов, например кукурузы или пшеницы, и из природных крахмалов, обработанных известным в технике способом.

Ниже приводится пример изготовления брикетов согласно изобретению.

- В емкость вводят отходы кремния 9,4 кг, крахмала 50 г и воду в количестве - 550 г.

- Осуществляют смешивание до однородной массы.

- Формируют брикеты и выкладывают их для высушивания на поддон.

- Высушивание ведут при комнатной температуре 20-28^oС в течение 12-24 ч.

- Полученные высушенные брикеты упаковывают в коробку, удобную для транспортирования.

Брикеты, изготовленные данным способом, могут использоваться в цветной металлургии при производстве алюминиево-кремниевых сплавов в качестве единственного источника кремния или в сочетании с крупным кристаллическим кремнием. Усвояемость их в расплаве составляет 100%.

Предлагаемый способ изготовления технологического брикета позволяет простым и экономичным образом получить механически прочные брикеты, высушенные при комнатной температуре, т.е. снизить энергозатраты.

Формула изобретения

1. Технологический брикет для цветной металлургии, включающий отходы кремния и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит крахмал при следующем соотношении компонентов, мас.%: отходы кремния 94, крахмал 0,5, вода 5,5, при этом диапазон размеров частиц кремния составляет 0,1-3,0 мм.

2. Способ изготовления технологического брикета для цветной металлургии, включающий смешивание отходов кремния и воды и брикетирование смеси, отличающийся тем, что при смешивании в отходы кремния добавляют крахмал, при этом воду используют в количестве 5,5% от массы смеси, и изготовленный брикет подвергают сушке.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что сушку ведут при температуре 20-28°С в течение 12-24 ч.