Аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов в непрерывном режиме


 


Владельцы патента RU 2532778:

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

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.

 

Изобретение относится к металлургии для получения редких и редкоземельных металлов методом кальцийтермического восстановления. Аппарат можно использовать для получения других материалов, например, сплавов и лигатур, предназначенных для изготовления высокоэнергетических магнитов.

Известен аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов [RU №2059007, МПК6 C22B 5/04. Опубл. 27.04.1996, бюл. №12], включающий бункер с загрузочной грубой и корпус с охлаждающей рубашкой. Аппарат снабжен размещенным на нижнем конце загрузочной трубы полым пуансоном с торцевой частью, выполненной в виде пробки. Пробка извлекается внутрь загрузочной трубы и имеет запальное приспособление. Загрузочная труба выполнена с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, а корпус имеет подвижное дно. Боковая стенка нижней части корпуса выполнена с полукольцевой прорезью для удаления продукта.

Недостатками этого аппарата являются сложность конструкции и низкая производительность по готовому металлу, обусловленная периодическими режимами загрузки шихты и ведения процесса плавки.

Известно устройство для металлотермического получения редких и редкоземельных металлов, сплавов и лигатур на их основе [RU №2113520, МПК6 C22B 5/04, C22B 34/00, C22B 59/00. Опубл. 20.06.1998], принятое за прототип. Устройство содержит футерованный металлический тигель с выпускным каналом и пробкой, выполненной из компонента получаемого сплава или исходной шихты, электрозапал, а также дополнительную емкость, сообщенную в верхней части с выпускным каналом, а в нижней части - с металлоприемником, объем которого равен объему получаемого слитка. В данном устройстве металл заполняет металлоприемник, а шлак остается в дополнительной емкости.

Недостатком этого устройства является периодический режим ведения плавки.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке аппарата для металлотермического получения металлов и сплавов, работающего в непрерывном режиме.

Поставленная задача решается тем, что аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов имеет корпус, тигель с выпускным каналом и металлоприемник, при этом тигель установлен в корпус с зазором, который образует шлаковую ванну, а металлоприемник выполнен в виде охлаждаемого кристаллизатора для непрерывной разливки. Шлаковая ванна имеет сливной и переливной патрубки, а шихту загружают в аппарат в виде брикетов.

На фиг.1 изображено продольное сечение аппарата.

Аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов содержит цилиндрический корпус 1 с теплоизоляцией 2. В донной части корпуса коаксиально установлена подставка 3 из материала, устойчивого к фторидным средам и с низкой теплопроводностью, например силицированный графит. На подставке установлен тигель 4 с футеровкой 5 и выпускным каналом 6. Выпускной канал перекрыт (перед началом работы аппарата) пробкой 7. Между тиглем 4 и корпусом 1 расположена вертикальная кольцевая шлаковая ванна 8 с плоским дном 9. Подставка 3 соединяется с кристаллизатором 10, снабженным холодильником 11 и тяговыми роликами 12. В верхней части корпуса 1 установлен один или несколько питателей 13 толкательного типа с патрубком 14 для загрузки брикетов 15 из прессованной шихты. Шлаковая ванна имеет патрубок 16 для слива шлака и переливной патрубок 17. Корпус 1 аппарата имеет сдувочный патрубок 18.Сверху корпус закрыт теплоизолированной крышкой 19. Аппарат имеет сигнализатор 20 нижнего уровня расплавленного металла и сигнализатор 21 верхнего уровня расплавленного металла. Для инициирования плавки установлен электрозапал 22 на верхнем уровне 23 шихты (шихта графически на фиг.1 не показана). Сигнализатор 24 уровня предназначен для контроля уровня шлака в шлаковой ванне 8.

Аппарат работает следующим образом.

Предварительно в тигле 4 формуют футеровку 5 из порошкообразного фторида кальция. Выпускной канал 6 закрывают пробкой 7, выполненной из компонента получаемого сплава или компонентов шихты, и заполняют тигель зернистым слоем шихты до уровня 23. Загруженный тигель ставят на подставку 3, устанавливают электрозапал 22, корпус 1 герметично закрывают крышкой 19 и заполняют инертным газом. Посредством электрозапала 22 инициируют реакцию восстановления. В результате металлотермической реакции в тигле образуется расплавленный металл и шлак. Шлак всплывает на поверхность металла, а металл накапливается в донной части тигля. Верхний уровень металла находится между сигнализаторами 20 и 21, проплавляет пробку 7 и начинает стекать по выпускному каналу 6 в кристаллизатор 10 с холодильником 11. Начинается процесс непрерывной разливки металла по известному в металлургической промышленности способу. Металлический слиток в виде стержня тяговыми роликами 12 направляется на участок резки (на фиг.1 не показан). Уровень металла в тигле 4 начинает снижаться до сигнализатора 20 нижнего уровня. Сигнализатор 20 дает управляющий сигнал на включение питателя 13. Питатель, совершая возвратно-поступательные движения, начинает грузить в тигель в непрерывном режиме шихту, предварительно спрессованную в брикеты 15. Брикеты выполняют функцию затвора и непрерывно подаются в аппарат так, чтобы в патрубке 14 постоянно находились брикеты, не освобождая его. Реакция восстановления происходит в непрерывном режиме, уровень образующегося металла поддерживается между уровнемерами: при достижении уровнемера 21 загрузка брикетов приостанавливается, а при снижении до уровнемера 20 - загрузка возобновляется. Уровень металла в тигле также можно регулировать скоростью вращения тяговых роликов 12. Образующиеся при плавке газы выходят из аппарата через сдувочный патрубок 18.

Непрерывная реакция восстановления идет при поддержании в тигле высокой температуры. Для выполнения этого условия без дополнительных тепловых источников используется тепло шлака. Жидкий шлак, образующийся в ходе непрерывной экзотермической реакции восстановления, сначала полностью заполняет тигель, а затем заполняет шлаковую ванну 8, из которой выходит через патрубок 16, образуя непрерывный поток, тем самым постоянно сохраняя высокую температуру снаружи тигля и поддерживая реакцию восстановления. Переливной патрубок 17 предназначен для нештатных ситуаций в случае переполнения шлаковой ванны. Использование брикетов шихты обусловлено безопасностью при эксплуатации аппарата, т.к. при непрерывной загрузке тигля мелкозернистой шихтой или в виде гранул, в составе которой находится металлический кальций, например шнеком, есть вероятность воспламенения потока шихты и выход пламени из аппарата через шнек.

Предлагаемый аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов позволяет вести восстановительную плавку в непрерывном режиме, получая слиток в виде металлических прутков требуемого диаметра и длины. 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. Конструкция аппарата позволяет избегать нештатные ситуации при эксплуатации.

Аппарат для металлотермического получения металлов и сплавов в непрерывном режиме, содержащий корпус, тигель с выпускным каналом и проплавляемой пробкой и металлоприемник, отличающийся тем, что он снабжен установленной в нижней части корпуса коаксиально ему подставкой, на которую установлен упомянутый тигель с выпускным каналом, питателями шихты и связанными с ними сигнализаторами уровней расплава и шлака, при этом тигель установлен в корпусе с зазором для образования шлаковой ванны в процессе непрерывной восстановительной плавки и соединен с металлоприемником, используемым в качестве охлаждаемого кристаллизатора для непрерывной разливки.



 

Похожие патенты:
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 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.

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.
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.%.
Изобретение относится к области металлургии тугоплавких редких металлов, в частности к способу получения чистого ниобия. .
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к способу силикотермического производства магния. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке оксидного титансодержащего материала на титано-алюминиевый сплав. .

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.
Изобретение относится к способу переработки шлифотходов от производства постоянных магнитов Nd-Fe-B. .
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу получения губчатого титана. .

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.

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.

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.

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.
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.

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.

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.
Наверх