Способ получения металлов металлотермическим восстановлением

 

Со)оэ Советских

Социалистических

Республик

" )462338

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента— (51) Ч Кт С 22Ь 5/04

С 22b 53/00 (22) Заявлено 28.02.69 (21) 1308879/22-1 (32) Приоритет 28.02.68 (31) P 1583920.0 (33) ФРГ

Опубликовано 28,02.75. Бюллетень Хе 8

Дата опубликования описания 10.09.75

Гасударственный комитет

Совета Министрса СССР

ll0 делам изобретений и сткрытий (53) УД K 669.094.23 (088.8) < . 2) Авторы изобретений

Иностранцы

Рудольф Новак и Герхард Холланд (ФРГ) 3

).. (7l) Заявитель

Иностранная фирма

«Хеломет А. Г.» (Швейцария) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

МЕТАЛЛОТЕРМИЧ ЕСКИМ ВОССТАНОВЛ ЕН И ЕМ

Изобретение относится к области металлургии.

Известен способ получения металлов металлотермическим воссгановленпем их галогенидов при температуре выше температуры плавления получаемого металла с введением исходных веществ с необходимым для поддержания температуры процесса теплосодержанием, с образованием расплава галогенида металла-восстановителя и непрерывным выводом продуктов.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то. что восстановление проводят в закрытом реакционном пространстве, а галогенид восстанавливаемого метал,I3 и металл-восстановптель подают под расплав галогенида металла-восстановителя. -)то отличие позволяет повысить выход и степень чистоты металла.

Сущность способа заключается в следующем.

Галогенид восстанавливаемого металла и металл-восстановитель вводят в закрытый реактор с необходимым теплосодержанием и в таком количестве, чтобы обеспечить температуру процесса выше температуры плавления получаемого металла. Так как реактор закрыт, то образующийся галогенпд металлавосста|ювителя, нагретьш выше своей температуры испарения, может образовываться в газообразном состоянии до тех пор, пока давление пара не достигнет конденспрующего давления. соответствующего температуре восстановления. В этот момент образуется галогенид металла-восстановителя только в жидком состоянии, вследствие чего восстановление проводят при давлении пара образующегося расплава галогенида металла-восстановителя, к которому добавляются давление патo ра металлического расплава и давление газа. введенного в реактор, например аргона.

Вследствие большого родства металла-восстановителя и галогенов и при существующем давлении пара парцпальное давление суб15 галогенидов в пространстве над жидкостью расплава очень мало, из-за чего расплав галогенида состоит практически только пз галогенида металла-восстановителя. После установления равновесия паров опо остается по2 стоянным, и пар из реактора не удаляется.

Галогеннд металла, введенный в реактор, количественно превращается в металл.

П р и и е р 1. Закрытый реактор емкостью

2 л с двойными стенками из стали несколько раз обезгаживают, заполняют аргоном ii затем откачивают. Нижняя часть реактора высотой

300 мм покрыта слоем магниевой шпинели.

В эту нижнюю часть реактора через тангенциально расположенные графптовые трубы вводят жидкий горячий магний в количестве

462338

Предмет изобретения

2(1 сдактор Е. Шепелева Тсхрсд М. Семенов 11ор!)ситор Л. Брахнина заказ 2398 И зд. 1152 Тi(ðà)13 740 Пот(н Ясное

LlHIIl1ÏÈ Государственного комитета Совста Министров СССР о делам изобретений и открытий

Москва. >К-35, Раун)скан наб., д. 4/5,)() 3. (1111. ь,ост1)(В!ского 3 нрав.1сннЯ издательств, яолигра(1)и(! и кии)иной Topi овли

102 кг/час прп температуре 700 С и горячий пар тетрахлорида титана в количестве

46 мз/час 11ри температуре 220 С. При этом устанавливается температура реакции 1500 С.

THT3II образуется в твердом виде, а хлорид магния — в виде паров. Так как пары хлорида мапшя е могут улетучиваться,,!авле!(ие в реакторе растет до тех пор, пока парциальпое 1313aeIIIIe паров хлорида мап(ия 1!е достигнет 5 атм, после чего образуется только жидкий хлорпд магния и температура реакции возрастает до 1730 С. При этом титан расплавляется и с этого момента образуется тол ь ко ж и д I(. I I и Т I I T3 11. Ж и д к и Й х л о p! д м 3 Г I I I! 11 образует слой, расположеIIIIûé 113ä жидким тита(юм. Через двойные степки боковой поверхности, дна и крышки пропускают холодную воду для образования твердого слоя хлорида магния толщи!юй 7 — 8 M(31 113 cTcIIK3x и слоя титана толщи!юй 4 — 5 мм в нижней части реактора. Жидкий хлорид мапшя со скоростью 400 кг/час выводят через графитовую трубу, расположенную выше обшивки пз шпинели. Жидкий титан со скоростью 100 кг/час выводяг через охлажденную графитовую труоу из диа реактора. Жидкий TIIT311 можно удалять !1епрерывио (в виде IIHTH-каната), сливать в токе аргона плп в вакууме в охлаждаемый водой кокиль с получением тита(ювых блоков любой формы и величины.

Пример 2. В реактор, как в примере 1, со стальным корпусом, нижняя часть которого облицована шамотом, без фланца, емкостью 150 л, загружают 280 кг алюминиевой крупы, затем его закрывают и в течение 1 час добавляют 3440 кг расплавленного бромпда цинка, нагретого до 425 С. Температура реакции повышается до 500 С и все время поддерживается па этом уровне. Так как выделяющаяся теплота реакции составляет только 900 ккал/час, достаточно естественного охлаждения окружающей атмосферы.

В реакторе при 500 С устанавливается давление паров, равное 45 атм, и образуются два слоя: нижний представляет собой жидкий цинк, верхний — жидкий А! Вг,. Закрытый реактор охлаждают, вскрыва!от нпжшою часть и выгружают цинковый блок весом 1 т.

Способ позволяет осуществлять процесс со

100% -пым выходом металла. Применим оп

15 также для фторидов и йодидов, папример оерпллпя, хрома, гафпия, иридия, марганца, молибдена, иобия, тантала, тория и цирконпя.

Способ получения металлов металлотермическим восстановлением их галогенидов при температуре выше температуры плавления получаемого металла с введением исходных веществ с необходимым для поддержания температуры процесса теплосодержанием, с образованием расплава галогенида металлавосстановителя и непрерывным выводом продуктов, оттича)ощийся тем, что, с целью повыше!!ия выхода и степени чистоты металла, I3occT3IIo13ëåíèå проводят в закрытом реакциoIIIIoM пространстве, а галогепид восстаиавлпваемого металла и металл-восстановитель

35 подают под расплав галогенпда металла-восстановителя.