Способ футерования реторт для получения металлов и сплавов металлотермической восстановительной плавкой

Авторы патента:

C22B5/04 - алюминием, другими металлами или кремнием

Владельцы патента RU 2524408:

Иванов Захар Сергеевич (RU)
Буйновский Александр Сергеевич (RU)
Русаков Игорь Юрьевич (RU)
Софронов Владимир Леонидович (RU)
Макасеев Андрей Юрьевич (RU)

Изобретение относится к способу футерования реторт для получения металлов и сплавов металлотермической восстановительной плавкой. Способ включает установку съемной вставки в реторту с зазором между стенкой реторты и вставкой, загрузку материала футеровки в зазор между вставкой и стенкой реторты для получения футеровки реторты, извлечение вставки и установку реторты с полученной футеровкой в печи, при этом в качестве футеровки реторты используют жидкий шлак от предыдущей плавки, который отводят из печи через летку в другую реторту вне печи, предварительно подготовленную для его приема, а реторту, из которой слили шлак, извлекают из печи и футеруют с использованием жидкого шлака от предыдущей плавки для последующей плавки в печи для металлотермического восстановления, а вставка может состоять из нескольких частей. Изобретение позволяет уменьшить время производственного цикла плавки за счет отсутствия этапов остывания и извлечения шлака из емкости для проведения плавки и его дробления и возможность контролировать качество стенок футеровки на этапе заливки шлака с возможностью исправления возможных дефектов. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии, связанной с получением редких металлов и сплавов, например, для получения высокоэнергетических магнитов Nd-Fe-B, методом металлотермической восстановительной плавки.

Известен аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов [RU №2059007, С22В 5/04; опубл. 27.04.1996, бюл. №13], состоящий из бункера с загрузочной трубой и корпуса с охлаждающей рубашкой. Аппарат снабжен размещенным на нижнем конце загрузочной трубы полым пуансоном с торцевой частью, которая выполнена в виде пробки, извлекаемой внутрь загрузочной трубы, и запальным приспособлением, загрузочная труба выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а корпус с подвижным дном, при этом запальное приспособление размещено в пробке, а боковая стенка нижней части корпуса выполнена с полукольцевой прорезью для удаления продукта. После загрузки аппарата шихтой в нем инициируют реакцию кальциетермического восстановления. Образующийся в ходе реакции металл формируется в нижней части тигля, а расплав шлака располагается над металлом. После проведения плавки, не дожидаясь полного затвердевания (кристаллизации) шлака, в него опускают пуансон и, таким образом, из шлака предыдущей плавки формируют тигель с заданными геометрическими размерами для следующей плавки. Тигель остужают, грузят шихтой и процесс плавки повторяют.

Недостатком аппарата является невозможность его использования для проведения крупнотоннажных плавок (диаметр слитка 1 метр и более и высота 1 метр и более) из-за недоступности контроля качества стенок формируемого тигля (при большом диаметре футеровки возможны сквозные отверстия, раковины и другие дефекты в цилиндрической и донной стенках). Кроме того, большие габариты пуансона увеличивают его массу и усложняют механизмы подъема и опускания его.

Известен способ футерования реторт для получения металлов металлотермической восстановительной плавкой [RU №2034058, С22В 5/04, С22В 34/00, F27D 1/16; опубл. 30.04.1995], принятый за прототип. Способ включает 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, причем 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.

Недостатком данного способа является наличие дополнительных операций по охлаждению и измельчению охлажденного спека шлака, полученного от предыдущей восстановительной плавки.

Задачей изобретения является упрощение технологии изготовления тиглей заданного качества, предназначенных для проведения крупнотоннажных плавок.

Поставленная задача решается тем, что способ футерования реторт для получения металлов и сплавов металлотермической восстановительной плавкой включает установку с зазором съемной вставки в емкость для проведения плавки, загрузку футеровки в зазор и извлечение вставки, причем футеровкой является жидкий шлак, полученный от предыдущей металлотермической плавки, а вставка может состоять из нескольких частей.

Сущность способа футерования реторт в следующем. В печи для металлотермического восстановления проводят плавку металла или сплава в емкости. Для первой плавки емкость футеруют порошкообразным материалом каким-либо известным способом, например, описанным в прототипе. После плавки образовавшийся металл или сплав сливают через отверстие в дне в металлоприемник, а шлак отводят из аппарата через специальную летку в другую емкость вне аппарата, идентичную емкости в печи. Емкость вне печи предварительно подготавливают для приема шлака. В нее соосно вставляют съемную вставку с требуемым зазором вдоль цилиндрической стенки и донной части. Наружная поверхность съемной вставки может быть любая, необходимая для получения внутренней формы футеровки, т.к. эта форма может влиять на качество проведения плавки. В процессе заливки шлака в зазор между съемной вставкой и емкостью, благодаря достаточным габаритам вставки, можно проводить мониторинг качества получаемой футеровки, например «просвечиванием» ультразвуком. В случае обнаружения дефекта (например, газовый пузырь) его можно удалить путем местного вибрирования или простукивания стенки вставки и (или) стенки емкости. Жидкий шлак выдавит образовавшийся газовый пузырь. После остывания футеровки до температуры кристаллизации шлака вставку извлекают из емкости, для облегчения этой операции вставку можно изготавливать из нескольких частей.

Емкость, из которой сливали шлак, извлекают из печи и начинают футеровать для следующей плавки, а емкость с полученной футеровкой загружают шихтой и с помощью грузоподъемного механизма устанавливают в печь для металлотермического восстановления.

Таким образом, используя предлагаемый способ футерования реторт, уменьшается время производственного цикла плавки за счет отсутствия этапов остывания и извлечения шлака из емкости для проведения плавки и его дробления. Заливка шлака происходит за достаточно короткое время, а качество стенок футеровки контролируется на этапе заливки шлака с возможностью исправления возможных дефектов.

1. Способ футерования реторты для металлотермической восстановительной плавки металлов и сплавов в печи, включающий установку съемной вставки в реторту с зазором между стенкой реторты и вставкой, загрузку материала футеровки в зазор между вставкой и стенкой реторты для получения футеровки реторты, извлечение вставки и установку реторты с полученной футеровкой в печи, при этом в качестве футеровки реторты используют жидкий шлак от предыдущей плавки, который отводят из печи через летку в другую реторту вне печи, предварительно подготовленную для его приема, а реторту, из которой слили шлак, извлекают из печи и футеруют с использованием жидкого шлака от предыдущей плавки для последующей плавки в печи для металлотермического восстановления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вставка выполнена из нескольких частей.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для алюминотермического получения ферромолибдена. Предложена шихта, мас.%: молибденовый концентрат 38,5-39,8, железный порошок 16,3-17,0, алюминий 14,3-14,8, известь 26,1-26,4, клинкер высокоглиноземистый молотый 3,1-3,4.

Способ переработки сульфидных медно-никелевых материалов, содержащих металлы платиновой группы // 2501867

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при переработке сульфидных медно-никелевых материалов, содержащих металлы платиновой группы, в частности при пирометаллургической переработке никель-пирротиновых концентратов, содержащих металлы платиновой группы.

Шихта и способ алюминотермического получения хрома металлического с ее использованием // 2495945

Группа изобретений относится к бихроматно-ангидридной технологии получения хрома металлического. Шихта содержит 56,5-57,3 мас.% окиси хрома, 24,2-25,4 мас.% алюминия, 8,4-8,6 мас.% натрия или калия бихромата, 2,8-4,3 мас.% хромового ангидрида, 2,55-2,65 мас.% гидроокиси кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, 0,40-0,45 мас.% соли поваренной, 0,9-1,1 мас.% концентрата плавиковошпатового, 1,4-1,7 мас.% извести с содержанием углерода не более 0,2 мас.% и 1,15-1,45 мас.% соответственно с содержанием углерода не более 0,5 мас.%.

Способ получения чистого ниобия // 2490347

Изобретение относится к области металлургии тугоплавких редких металлов, в частности к способу получения чистого ниобия. .

Способ силикотермического производства магния // 2488639

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к способу силикотермического производства магния. .

Способ получения титаноалюминиевого сплава из оксидного титансодержащего материала // 2485194

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке оксидного титансодержащего материала на титано-алюминиевый сплав. .

Способ переработки медьсодержащих шламов гальванических производств // 2484156

Изобретение относится к способам переработки техногенных отходов с извлечением тяжелых металлов и может найти применение при утилизации медьсодержащих шламов гальванических производств для получения товарного продукта в виде бронзы, а также шлаков, пригодных для использования в производстве стройматериалов и дорожном строительстве.

Способ переработки шлифотходов от производства постоянных магнитов // 2469116

Изобретение относится к способу переработки шлифотходов от производства постоянных магнитов Nd-Fe-B. .

Способ получения губчатого титана // 2466198

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу получения губчатого титана. .

Способ алюминотермического получения хрома металлического // 2430174

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для алюминотермического получения металлического хрома. .

Аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов в непрерывном режиме // 2532778

Изобретение относится к металлургии для получения редких и редкоземельных металлов методом кальцийтермического восстановления, в частности к аппарату для металлотермического получения металлов и сплавов. Аппарат имеет корпус, тигель с выпускным каналом и металлоприемник, при этом тигель установлен в корпус с зазором и образует шлаковую ванну со сливным и переливным патрубками, а металлоприемник выполнен в виде охлаждаемого кристаллизатора для непрерывной разливки. Обеспечивается возможность вести восстановительную плавку в непрерывном режиме, получая слиток в виде металлического прутка. Охлаждение в холодильнике способствует быстрой и направленной кристаллизации металла. Получаемый слиток имеет плотное строение и мелкозернистую структуру, отсутствуют усадочные раковины, поэтому его можно использовать без дополнительного переплава. 1 ил.

Способ получения губчатого титана и устройство для его осуществления // 2534482

Группа изобретений относится к цветной металлургии. Устройство содержит реторту с ложным днищем, оснащенную сверху крышкой с центральным патрубком и патрубком для подачи аргона, сливным устройством снизу и вибрирующим устройством, установленным в центральном патрубке. Вибрирующее устройство состоит из трубы с прикрепленной снизу реакционной камерой, с прикрепленным сверху вибратором и с патрубками подачи аргона и тетрахлорида титана в реакционную камеру. Реакционная камера выполнена из верхнего усеченного конуса с отверстием вверху и нижнего перевернутого усеченного конуса с отверстием внизу, скрепленных между собой основаниями посредством вставки. Согласно способу реторту с установленным в ней вибрирующим устройством герметизируют и заполняют аргоном с прогревом до 800°C, заливают жидкий магний, вибрирующее устройство заполняют аргоном, нагревают реторту до 850°C, загружают тетрахлорид титана в реакционную камеру и проводят восстановление тетрахлорида титана магнием под воздействием вибрации реакционной камеры с накоплением губчатого титана на ложном днище. Обеспечивается стабилизация восстановления тетрахлорида титана магнием и повышается качество реакционной массы. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Способ переработки медного гальваношлама // 2535110

Изобретение относится к переработке техногенных отходов. Готовят шихту путем смешивания медного гальваношлама с карбонатом натрия, хлоридом натрия и с углем или углем и касситеритовым концентратом. Проводят восстановление окисленных металлов шлама в реакционной емкости расплавлением шихты при температуре 1000-1100ºС в течение 1,5 ч. Полученный расплав охлаждают и отделяют затвердевший медный сплав от шлака. Обеспечивается повышение степени извлечения меди из шламов гальванического меднения, а также уменьшение количества примесей в составе чернового сплава. 2 табл., 3 пр.

Способ получения губчатого титана и устройство для его осуществления // 2547773

Группа изобретений относится к получению губчатого титана термическим восстановлением тетрахлорида титана жидким магнием. Устройство содержит реторту с ложным днищем, оснащенную крышкой с центральным патрубком и патрубком для подачи аргона, сливным устройством, и реакционную камеру. Реакционная камера размещена в реторте ниже уровня заливки магния, жестко прикреплена снизу к трубе, установленной в центральном патрубке и снабженной патрубками для подачи тетрахлорида титана и аргона в реакционную камеру. Реакционная камера состоит из верхней цилиндрической части с боковыми прорезями и прикрепленной к ней нижней части, выполненной в виде открытых снизу желобов с суженными книзу стенками и с поперечными перегородками, жестко связывающими стенки желобов. Согласно способу реторту вакуумируют, заполняют аргоном и одновременно прогревают, в реакционную камеру заливают жидкий магний, подают аргон до давления, превышающего давление в реторте на 20-40 гПа, и тетрахлорид титана и проводят восстановление с накоплением губчатого титана на ложном днище при скорости реакции восстановления выше скорости подачи тетрахлорида титана в реакционную камеру с образованием собственных колебаний давления в газовом объеме реакционной камеры. Обеспечивается повышение качества реакционной массы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ получения титана и устройство для его осуществления // 2549795

Предложен способ получения титана восстановлением его из тетрахлорида с применением жидкого тетрахлорида и дисперсного алюминия в качестве восстановителя. Процесс проводят в температурном диапазоне от -23°C до +137°C и массовом соотношении исходных тетрахлорида титана и алюминия не менее, чем 5,27 к 1,00 при интенсивном перемешивании. За счет использования высокодисперсного исходного алюминия и дисперсных продуктов - титана и трихлорида алюминия при относительном избытке жидкой фазы систему поддерживают в состоянии псевдоньютоновской жидкости. Устройство для реализации способа представляет собой плоскодонный конический реактор, установленный на магнитную мешалку и снабженный дозаторами подачи тетрахлорида и дисперсного алюминия, а также аппаратурой для разделения суспензий титана, трихлорида алюминия и тетрахлорида титана. Последний возвращают в реактор, а твердые фазы разделяют сублимацией и последующей конденсацией трихлорида алюминия. Порошкообразный титан направляют на дальнейшую переработку. Техническим результатом является упрощения технологии за счет снижения температуры. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ алюминотермического получения ферросплавов // 2549820

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов - феррохрома и ферротитана. Способ включает смешивание порошков исходных компонентов шихты, содержащей рудный концентрат и алюминий в качестве восстановителя, инициирование процесса горения, механическое отделение полученного литого ферросплава от шлаков. В шихту дополнительно вводят окислитель в количестве не более 15 мас.%, в качестве которого используют перхлорат щелочного металла, а в состав восстановителя вводят не более 15 мас.% магния или сплава алюминия с магнием, в количестве, достаточном для полного восстановления оксидов из рудных концентратов, причем суммарное содержание восстановителя в шихте составляет не более 30 мас.%, размещают шихту в емкости из графита или нитрида бора, инициирование процесса горения на воздухе с помощью вольфрамовой спирали. Изобретение позволяет снизить энергозатраты при высокой эффективности процесса, себестоимость и время процесса при сохранении высокой степени извлечения и чистоты целевого продукта. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Способ алюмотермического получения титана // 2559075

Изобретение относится к способу алюмотермического получения титана из его тетрахлорида. Восстановление ведут во встречных турбулентных потоках с дисперсным алюминием в инертном газе. При этом алюминий диспергируют и вводят в газовый поток в реактор при температуре 750-1100 К с его стехиометрической массовой долей по отношению к тетрахлориду, равной 0,19. После достижения максимального стационарного давления, окончания процесса восстановления и охлаждения реторты порошок полученного титана выпускают из реактора в связанное с ним приемное устройство. Затем аппаратуру промывают инертным газом для удаления из нее трихлорида алюминия с конденсацией последнего в твердое состояние при температуре 178-180°C, а инертный газ направляют вновь в систему. Техническим результатом является увеличение производительности процесса за счет повышения температуры, а также снижение затрат на процесс.1 табл.

Способ переработки отвального сталеплавильного шлака // 2572438

Изобретение относится к переработке отвального сталеплавильного шлака. Способ включает грохочение с выделением негабаритных кусков шлака, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем, дробление на щековой дробилке, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем полученного после дробления продукта, дробление на центроударной дробилке и магнитную сепарацию. Полученный магнитный продукт, состоящий из оксида железа, оксида кремния и оксида кальция, измельчают в валковой дробилке до частиц размером 150-200 м2/кг и смешивают с порошком металлического алюминия. Полученную смесь подают в муфель и восстанавливают с образованием расплавленного металлического железа и жидкого расплава, состоящего из оксида алюминия, оксида кальция и оксида кремния. Упомянутый жидкий расплав сливают из муфеля в электролизную ванну с токопроводящей шиной, после чего сливают из муфеля, расплавленное металлическое железо, а в жидкий расплав в электролизной ванне вводят криолит и фтористый алюминий и растворяют их в расплаве с диссоциацией оксидов алюминия и кремния. В электролизную ванну опускают графитовый электрод и пропускают через расплав электрический ток с образованием под слоем расплава силумина. Обеспечивается извлечение металлического железа и силумина из отвального сталеплавильного шлака. 1 ил.

Шихта и способ алюминотермического получения сплава на основе хрома с ее использованием // 2599464

Изобретение относится к алюминотермическому получению сплава на основе хрома. Шихта содержит окись хрома, алюминий, окислитель в виде натрия бихромата и хромового ангидрида, гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, соль поваренную, известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, концентрат плавиковошпатовый и распыленный воздухом порошок железный. В смесительный барабан загружают натрия бихромат и гидроокись кальция с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, затем загружают окись хрома, алюминий, хромовый ангидрид, соль поваренную и известь с содержанием углерода не более 0,2 мас.%, перемешивают, ведут плавку полученной смеси в горне, при этом после проплавления 50-75% смеси в горн на поверхность расплава загружают железный порошок, за 2-4 минуты до окончания плавки на колошник загружают известь с содержанием углерода не более 0,5 мас.%, после плавки производят слив в изложницу 30-40% шлака для образования гарнисажа, а на оставшийся в горне жидкий шлак загружают концентрат плавиковошпатовый и после его растворения сливают шлак и металл под слой шлака в изложницу. Обеспечивается стабильность выхода качественного сплава на основе хрома с содержанием железа 5 мас.%. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

Способ изготовления предметов для гражданских и/или промышленных объектов на луне, марсе и/или астероиде // 2600577

Изобретения относится к способам изготовления предметов для гражданских и/или промышленных объектов на Луне, Марсе и/или астероиде. Способ включает этапы обеспечения оборудованием, выработку электричества с помощью фотоэлектрической панели, извлечение реголита из грунта с помощью экскаваторов, электростатическое или магнитное обогащение реголита, смешивание обогащенных минералов с алюминиевым порошком. В полученной смеси, помещенной в пресс-форму, инициируют реакцию самораспространяющегося горения с получением предметов желаемого размера и формы, подходящих для стыковки между собой. Для построения гражданских и/или промышленных объектов выполняют сборку полученных предметов путем их стыковки. Изобретение позволяет повысить эффективность производства гражданских и/или промышленных объектов, снизить время на проведение таких работ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.