Способ приготовления шихты для производства алюминиево - кремниевых сплавов

 

Использование: область цветной металлургии, в частности технология производства сплавов цветных металлов путем карботермического восстановления Целью изобретения является увеличение электросопротивления и пористости окускованной шихты, а акже снижение капитальных и удельных затрат за смет упрощении процесса окусковывания шихты. Сущность: в качестве связующего используют смесь раствора алюмината натрия с каустическим модулем 1.5 - 1,7 и порошкообразных алюминийи кремнийсодержащих материалов. Массовая доля алюмината натрия в составе связующего составляет 5 - 25%, а массовое отношение шихты и связующего равно 1 : (0,3 - 0,8). 3 зп.флы, 1 табл.

(ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5055563/02 (22) 21.07.92 (46) 15.11.93 Бюл. Ия 41 — 42 (71) Малое научно-weдренческое предприятие

"Сибтерм" (72) Черняховский Л.В.; Клец В.Э.; Апончук А.В.; Мошков СА.; Крыса Э.С.; Лебедев В.Н.; Бастрыга И.M.;

Цербинин В.И. (73) Малое научно-внедренческое предприлтие

"Сибтерм" (64) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ

ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЕВΠ— КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ (57) Использование: область цветной металлургии, в (ю) RU (и) 2002827 С1 частности технология производства сплавов цветных мегаллов путем карботермического восстановпения. Целью изобретения является увеличение электросопротивленил и пористости окускованной шихты, а 1акже снижение капитальных и удельных затрат за счет упрощенил процесса окусковывания шихты. Сущность: в качестве связующего используют смесь раствора алюмината натрил с каустическим модулем 1.5 — 1,7 и порошкообразных алюминий- и креляийсодер>кащих л,атериапов. Мас— совая доля алюмината натрия в составе связующе— го составляет 5 — 25%, а массовое отношение шихты и связующего равно 1: (0,3 — 0,8). 3 зп.флы, 1 табл.

2002827

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии производства сплавов цветных металлов путем карботермического восстановления. Для выплавки алюмокремниевыx сплавов. в электрических дуговых печах применяют шихту, представляющую собой смесь рудной части шихты с восстановителем.

Современная технология предусматривает использование окускованной шихты, т.к, непрерывный процесс производства алюмокремниевых сплавов на мелких материалах затруднен из-за большого их выноса и значительного сопротивления шихты прохождению реакционных газов. 15

Существует несколько способов окусковывания мелких руд; агломерация, окатывание и брикетирование.

Известен способ получения окомкованной шихты, согласно которому кремнеземг- 20 линоземистое сырье и углеродсодержащий васстановитель смешивает со связующим, увлажняют и полученные комки сушат.

Недостатком способа является низкая пористость и слабая термическая прочность полученных комков.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ, согласно которому углеродистый восстановитель, 30 глинозем- и кремнеземсодержащее сырье смешивают со связующим, в качестве которого используют сульфитно-спиртовую барду, полученную смесь прессуют и сушат при температуре 200 — 250 С (1). 35

Известный способ имеет ряд существенных недостатков: высокая электропроводность, низкая пористость брикетов, а также значительные удельные и капитальные затраты на брикетирование шихты . 40

Целью изобретения является увеличение пористости и электросопротивления окускованной шихты, а также снижение капитальных и удельных затрат за счет упро- щения процесса окусковывания шихты. 45

Достигается это тем, что в способе приготовления шихты для производства алюмокремниевых сплавов, включающем дозирование и смешение алюмосиликатного сырья, углеродсодержащего восстанови- 50 теля и связующего, комкование полученной смеси и сушку, в качестве связующего используют смесь раствора алюмината натрия с каустическим модулем 1,5 — 1,7 и порошкообразных алюминий- и кремнийсодержащих материалов, причем количество раствора алюмината натрия в составе связующего поддерживают в пределах 5 — 25;ь к общей массе связующего, массовое отношение шихты и связующего принимают равным 1.0,3-0,8, а сушат окускованную шихту при температуре 25 — 250 С до удаления влаги, В качестве алюминий- и кремнийсодержащих материалов для связующего используют металлизированные шлаки производства кремния и алюмокремниевых сплавов, а также металлические кремний и алюминий.

Сущность изобретения поясняется следующим. Технико-экономические показатели производства алюмокремниевых сплавов в значительной степени зависят от качества окускованной шихты, которая должна обладать рыхлой, легкой, пористой и прочной структурой, а также иметь высокое электросопротивление.

Указанные качества окускованная шихта приобретает при использовании в качест ве связующего смесь раствора алюмината натрия с каустическим модулем, равным

1,5 — 1,7, и порошкообразных алюминий- и кремнийсодержащих материалов, при массовом соотношении неокускованной шихты и связующего, равном 1:0,3 — 0,8, и при количестве алюмината натрия в составе связующего. равного 5-25 Д к общей массе связующего.

Под каустическим модулем а» следует понимать отношение массовой доли N820;A!203 в г/дмэ или О, Выбор предела каустического модуля обусловлен тем, что при а»<1,5 снижается прочность окускованной шихты, При а»>1,7 наблюдается зашлаковывание металла за счет образования легкоплавких соединений. Каустический модуль, равный 1,5-1,7, обеспечивает такое количество избытка

NagO, которое необходимо для взаимодействия с алюминием и кремнием, имеющимся в металлизированных шлаках, по реакциям:

2НаОН+2АНБН20 2NaAI(OH)a+3I- (I), 2МаОН+251+2НгО - На О 2510з+ЗН (й).

Выделяющиеся в результате реакции (I, II) водород и пары воды вспенивают исходную массу, а полимеризующиеся бисиликат (li) и алюминат натрия (I) связывают частицы шихты, придавая ей прочную структуру. Нагревание при температуре 25 — 250 С способствует удалению влаги и затвердеванию, продукта, в результате чего образуется структура неорганического происхождения, напоминающая пенопласт..

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с известным показывает, что:

2002827

Соотно- Общая по- Удельное ш ение ристость, электриСвязующее

Способ ческое сопротивление

% шихты и свяэующего при

1200 С, Ом см

Сульфитноспи товая ба да

1: 0,02

31,8

Иэ0,1 1 вестный в качестве связующего используют смесь раствора алюмината натрия с каустическим модулем, равным 1,5 — 1,7, и порошкообразных алюминий- и кремнийсодержащих материалов; количество раствора алюмината натрия в составе связующего поддерживают в пределах 5-25% в общей массе связующего; массовое отношение связующего и шихты поддерживают равным 1:(0,3 — 0,8); окускованную шихту подвергают термической обработке при 25 — 250 С; в качестве порошкообразных алюминий- и кремнийсодержащих материалов используют металлизированные шлаки производства кремния и алюмокремниевых сплавов; в качестве порошкообразных алюминий- и кремнийсодержащих материалов используют металлические алюминий и кремний.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Анализ известных технических решений в данной и смежных областях показал, что отличительные признаки предлагаемого решения являются новыми и в совокупности с известными ранее позволяют получить окускованную шихту для получения алюмокремниевых сплавов, имеющую прочную пористую структуру материала, обладающего высоким (5 — 11 Ом см) удельным сопротивлением. Поэтому предлагаемая совокупность признаков соответствует критерию

"изобретательский уровень".

Пример. Для приготовления окомкованной шихты используют связующее, которое получают перемешиванием 85% металлизированного шлака и 15% алюминатного раствора (a,=1,7). При этом используют металлиэированный шлак следующего состава, мас,%: Si — 16,5; AI — 8,1; А!20з—

27,6; SIC — 35,8; S(Oz — 10,4: пр. — 0,6. Затем полученное связующее смешивают с шихтой в соотношении 0,4:1.

Состав используемой шихты следую5 щий, мас.%:

Каолин 34 5

Дистенсилл иман ит 18,6

Глинозем 15,4

Каменный уголь 18,9

10 Нефтяной кокс 12,6

Полученную шихтовую массу дозируют на конвейер, не брикетируя, и сушат при

250 С. Полученная окускованная шихта обладает высоким удельным сопротивлением, 15 равным 9,24 Ом см, а также хооошей пористостью — 47,4%.

Примеры экспериментов приведены в таблице.

Как следует из данных таблицы, пори20 стость и удельное сопротивление шихты растут с уменьшением отношения шихты и связующего. Однако ограничение нижнего предела (1:0,8) обусловлено отрицательным влиянием значительного увеличения пори25 стости, поскольку крупные поры увеличивают объем, но снижают массу шихты, т.е. снижают производительность печи. Верхний предел отношения (1:0,3) обусловлен улучшением показателей пористости по от30 ношению к известному. Кроме того. при массовой доле алюминатного раствора в составе связующего <5% в основном достигнуть лучших по сравнению с прототипом показателей пористости не удается.

Испытание полученной окускованной шихты на прочность показали, что при сбрасывании таких кусков на бетонный пол с высоты 2 м они выдерживают 14 — 19-кратное

40 сбрасывание. (56) Авторское свидетельство СССР

N 857283, кл, С 22 В 1/14, 1979.

2002827

Соотношение шихты и связующеОбщая пористость, Способ

Связующее

Удельное электрическое сопротивление

Кол-во сбрасываний с высоты

ro при

1200 С, Ом см

Шлаки, Алюминатн

Предлагаемый

v-p, %

20,4

2,11

1: 0,2

24,2

15

2,81

16 — 19

1,7

28,5

4,01

30,9

4,10

31,5

27,3

38,7

4,12

4,20

1: 0,3

4,89

6,08

8,00

16-19

1,7

43,6

49,3

54,1

8,40

31,0

5.83

1: 0,4

40,2

6,21

16-19

1,7

47,4

7,95

52,3

9,24

10,0

56,8

32,8

6,96

1: 0,8

45,6

7,88

1,7

16-19

51,8

9,70

56,7

60,2

34,5

48,7

55,8

60,1

11,25

11,88

7,12

1: 0.9

8.27

16-19

1.7

10,0

11,31

65,0

26,5

12,05

1: 0,2

3,98

1: 0,3

40,1

5,7

4 — 8

1,4

1 . 0,8

46,2

6,7

8,2

1: 0,9

52,4

28

5

28

5

28

97

72

97

72

97

72

97

72

97

72

Продолжение таблицы

2002827

Продолжение таблицы

Формула изобретения

Составитель О.Голыжникова

Редактор Е.Полионова Техред М.Моргентал Корректор M.Петрова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3217

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1. СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЕВО - КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ путем карботермического восстановления, включающий дозирование и - смещение алюминиево-силикатного сырья, углеродсодержащего восстановителя и связующего,, окомкование полученной смеси и сушку, отличающийся тем, что в качестве связующего используют смесь раствора алюмината натрия с каустическим модулем

1,5 - 1,7 и порошкообразных алюминий- и кремнийсодержащих материалов, причем массовую долю раствора алюмината натрия- поддерживают равной 5 - 25 j, к общей массе связующего, а массовое соотношение шихты и связующего состав5 ляет1: 0,3-0,8.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве алюминий- и кремнийсодержащих материалов для связующего используют металлизированные шлаки

10 производства кремния и алюминиевокремниевых сплавов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве алюминий- и кремнийсодержащих материалов используют металлические алюминий и кремний.

4. Спосрб по п.1, отличающийся тем, что сушку окускованной шихты осуществляют при 25 - 250 С,