Электродуговой способ получения олова первой категории качества (сплав, близкий по составу к марке 04) из касситеритового концентрата

 

Изобретение относится к электродуговой металлургии и может быть использовано для получения сплавов, используемых в качестве припоев, а также легирующих добавок. В электродуговом способе получения олова высокой чистоты из касситеритового концентрата, включающем расплавление однофазной электрической дугой прямого действия переменного тока окатышей касситерита со шлакообразующими добавками в графитовом тигле или кристаллизаторе, наведение шлаковой ванны, засыпку зеркала ванны молотым графитом, перевод процесса в электролитический режим, проведение восстановления олова в шлаковом расплаве пропусканием электрического тока, при переходе на электролитическое восстановление осуществляют простое замыкание верхнего электрода на графитовый слой для сохранения рода тока. Изобретение обеспечивает повышение скорости выплавки олова и чистоты получаемого продукта без последующего рафинирования. 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к электродуговой металлургии и может быть использовано для получения сплавов, используемых в качестве припоев, а также легирующих добавок.

Известен способ получения олова, при котором подготовленный для плавки оловянный концентрат смешивают с углем и флюсующими добавками. Полученную шихту плавят в отражательных печах или печах электросопротивления большой емкости, где олово восстанавливают углем или окисью углерода в течение примерно 10 часов. При плавке концентратов с содержанием олова от 55 до 72 мас. % получают черновое олово 60-70 мас.%, а при плавке в шахтной печи получают более чистое олово с содержанием до 93 мас.% (Д.В.Беляев Металлургия олова. - М.: Металлургиздат, 960, с.96).

Недостатком этого способа является большая энергоемкость.

В качестве аналога можно также привести способ получения алюминия или магния, при котором алюминий получают электролизом расплавленного криолита, в котором растворен глинозем. Электролизер состоит из сварного металлического корпуса, футерованного внутри угольными блоками, в подовую часть с помощью шин подведен катод источника тока. Над корпусом подвешен угольный анод. Температура заливаемого криолита равна 1000^oС, что на 350^oС превышает температуру плавления восстанавливаемого электролизом металла. Электролит поддерживается в расплавленном состоянии за счет теплоты, выделяющейся при прохождении через него электрического тока. Жидкий алюминий оседает на дне подовой части электролизера. Магний получают электролизом расплавленных хлоридов магния, калия, натрия и кальция. Анодами служат графитовые плиты, катодами - стальные пластины. Так как плотность расплава электролита больше плотности магния, выделяющийся на катоде жидкий магний всплывает на поверхность. Электролиз протекает при температуре 700...750^oС, что на 50...100^oС превышает температуру плавления восстанавливаемого металла (А.М.Дальский. Технология конструкционных материалов. - М.: Машиностроение, 1985, с. 447).

В качестве прототипа принят способ, описанный в заявке Великобритании 1317888, предусматривающий получение тугоплавких металлов из руд, включающий расплавление электролита (шлаковой ванны) и проведение процесса восстановления пропусканием электрического тока. В качестве одного или обоих электродов используется плазма, электролизер охлаждается для кристаллизации гарнисажа на стенках из электролита. Этот способ позволяет получать металла виде покрытия (Применение плазменной технологии в цветной металлургии за рубежом: Обзорная информация ЦНИИ цветметэкономики и информации. - М., 1981. С. 48-49, GB, патент 1317888, кл. С 22 D 3/00, 1973).

Недостатком данного способа является то, что невозможно получить массивный продукт и процесс является низко производительным.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение скорости процесса выплавки олова и повышение чистоты получаемого продукта, не влекущее за собой последующее рафинирование.

Указанная задача решается тем, что при переводе процесса в электролитический режим род тока не изменяют, чего достигают простым замыканием верхнего электрода на графитовый слой. Это позволяет снизить энергоемкость, увеличить скорость процесса выплавки олова и повысить чистоту полученного продукта, исключающую последующее рафинирование, что практически сразу дает товарный продукт.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен вид сбоку электродуговой печи. Позиции на чертеже обозначают: 1. Графитовый тигель с меловой футеровкой; 2. Электрододержатель; 3. Регулировка вылета электрода; 4. Верхний графитовый электрод; 5. Нижний графитовый электрод-подставка; 6. Станина установки с электроизоляцией; 7. Слой графита на завершающей стадии плавки (гарнисаж); 8. Шлаковая ванна (расплав касситерита); 9. Металлический жидкий продукт.

Примеры реализации способа:
В ходе работы применяют оловянный концентрат следующего состава (см. таблицу 1).

Пример 1.

В предлагаемом способе получения олова навеску касситеритового концентрата смешивают с графитовой пылью (20%) и глиной (примерно такое же количество). Из этой смеси формируют окатыши диаметром 20-30 мм, которые просушивают при температуре 200^oС. Графитовым электродом 4 возбуждают дугу прямого действия (род тока переменный) в графитовом тигле 1 или кристаллизаторе с меловой футеровкой. Окатыши расплавляют в течение 10 минут, далее наводят шлаковую ванну 8, засыпают ее поверхность молотым графитом 7 и замыкают верхний электрод на графитный слой Электролиз ведут 3-5 минут без изменения рода тока. Заключительная фаза плавки представлена на чертеже.

Продукты плавки охлаждают в тигле и затем выбивают, при этом шлак легко отделяется от затвердевшего металла. В таблице 2 приведен состав полученного металла.

Пример 2.

В предлагаемом способе получения при изготовлении касситеритовых окатышей в состав добавляют по 10% графитовой пыли и глины, вдвое меньше по сравнению с предыдущим примером, а также 10% соды. Плавку ведут аналогично предыдущему примеру. В таблице 3 приведен состав полученного металла.

Пример 3.

В предлагаемом способе получения олова расплавляют окатыши касситерита с 10%-ными добавками глины и угольной пыли без добавки соды. Последующие действия полностью аналогичны предыдущим примерам. Состав металла приведен в таблице 4.

Пример 4.

В предлагаемом способе получения олова в днище (подине) тигля предусматривают летку для слива жидкого олова. Это усовершенствование позволяет устранить технологические требования охлаждения и выбивки продуктов. Остатки шлака удаляют в этом случае перевертыванием или наклоном тигля, для чего необходимо предусмотреть на участке тельфер с коромыслом и цепями, а также металлический захват тигля.

Формула изобретения

Электродуговой способ получения олова высокой чистоты из касситеритового концентрата, включающий расплавление однофазной электрической дугой прямого действия переменного тока окатышей касситерита со шлакообразующими добавками в графитовом тигле или кристаллизаторе, наведение шлаковой ванны, засыпку зеркала ванны молотым графитом, перевод процесса в электролитический режим, проведение восстановления олова в шлаковом расплаве пропусканием электрического тока, отличающийся тем, что при переходе на электролитическое восстановление род тока не изменяют, чего достигают простым замыканием верхнего электрода на графитовый слой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5