Способ рафинирования металлов

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.03.77 (21) 2463421/22-02 iii65818() (51) М.К . с присоединением заявки №вЂ”

С 22 В 9/02

Гасуда астаеккик камктет ссса ее делан кзебретанкй в аткриткй (23) Приоритет —

Опубликовано 25,04.79. Бюллетень № 15 (53) УДК669.054 (088.8) Дата опубликования описания 26.о<- 7У (72) Авторы изобретения

А. В. Кайбичев, Б. М. Ленинских и С. Д, Григорьев

a5 ),, <," ° " " С (AQ (71) 3аявитель HHcTHT) металлургии Уральского научного центра А,(54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения особо чис тых металлов. .Известен споСоб рафинирования металлов, включаютций перегрев металлов выше температуры плавления, еремешявание расплава,: выдержку в среде инертного газа.

: В пространстве между металлом-анодом и противоположно заряженным электродом изменяют напряжение в пределах от. 10 до 3000 -В при ионной эмиссии примесей

0,01 — 3 А/сме из жидкого металла 111.

Указанный способ обеспечивает. удаление из жидкого металла кислорода, водорода, азота, серы, фосфора, углерода, кремния, однако оставляет беэ нзмененитг содержание поверхностно-активных примесей (например железа, меди, никеля, серебра) с выражей ными металлическимй свойствами.

ЦеЛью изобретення является повышение степени очистки жидкого металла от поверхностно-активных металлических примесей.

Это достигается тем, что сначала металл соединеняют с отрицательным полюсом до установления постоянного напряжения для, выбранной эмиссии.

На чертеже дан график изменения веса . жидкой меди и напряжения электрического поля при изотермических выдержках в условиях различной полярности (линия с крестиками — кривая изменения напряжения, 5 линия с кружками — кривая изменения веса).

Способ проверен в лабораторных услоВиях термогравиметрическим методом на примере рафинирования расплавов меди, сереб-

1о ра, железа, никеля, алюминия и кремния, Установка по термогравиметрии в электрическом поле имеет печь сопротивления с трубчатытл графитовым нагревателем, который позволяет перегреть металл выше температуры плавления в огнеупорном тигле иэ окиси бериллия и герметичном алундовом чехле. Металлический расплав находится в цейтре молибденового экрана. Сверху все, закрывают водоохлаждаемой крышкой с входными отверстиями и резиновыми уплот>о неннями, через которые осуществляется подвод постоянного тока к жидкому металлу, экрану и проводится продувка инертным газом через колонку нз молибденового стекла.

Изменение веса жидкого металла при изотер658!80

G,О92 0,079 -0,290 0,158 - G,01O

0,168 0,238 0,364 0,238 - 0,055

Си $495 2

1645, 2

0,031 0,270 - 0,252 0,400

1485

А 1325

1485

0,028 0,130 — 0,012 0,200

0,064 0,2ОО - О, 150 0,200 — 0,008

0,008 0,139 - 0,001 0,162

Fe 1655

G,ОООО

0,011 0,110 - 0,004 0,128

0,004 .0,165 - 0,018 0,220

1655

1655 4

-0,055 0,043 0,071 0,043

0,005

G,018 0,027 0,023 0,0336

» 0,004 0,017 .0,055 0,017

1655

G,ОО2

- О,ОЗЗ

3 мической выдержке в электрическом поле любой полярности определяют по растяжению отградунрованной вольфрамовой пружины с разрешающей способностью 0,01 г/мм прн отсчетах по катетометру КМ-8, Изотермическвя выдержка жидкой меди при отрицательном заряде в атмосфере гелия и температуре 1495 С способствует уменьшению веса за счет перехода ионой с поверхности в инертный гаэ. Повышение напряжения электрического поля со 100 до 130 В прн поддержании постоянного эмнссионного тоха 200 мА/см косвенно свндетельствует об удалении примесных ионов.

Это также согласуется с постепенным снижением скоростн уменьшения веса меди с

l5 10, г/см в 1 мнн до 1,5 10З г/см в

l мнн, которая прн последующей выдержке жидкой меди под отрицательным зарядом в электрическом поле прн 1645 Ñ становит:;ся постоянной 12 10З r/cd/ в f мнн. ÍåЗдесь же для сравнения помещены возможные изменения масс образцов, исходя только нэ ионного переноса тока согласно первого закона Фарадея. Сопоставление опытных и расчетных величин показывает, что ионная проводимость изменяется от ста до нескольких процентов. Чисто нонной проводимостью в атмосфере гелия обладают пары меди, высокая ионная проводимость у паров серебра. Низкая ионная проводн4 нзменность скорости уменьшения веса медн и .постоянного напряжения электрнчегкого поля можно обьяснить удалением только одних ионов меди, Пээтому постоянство напряжения н скорости уменьшения веса определяет необходимую продолжительность

S выдержки жидкого металла прн отрицательном заряде н время смены полярности с целью очистки в дальнейшем от металлондов н газов. Аналогичная картина наблюдалась на расплавах железа, никеля, серебра н алюминия.

В таблице прнведено иэмененне веса металлнческнх расплавов в электрическом поле прн изотермнческой выдержке в атмосфере гелия (продолжительность нзотермнческой выдержки определяется временем установления пдстоянного изменения веса, изменение веса рассчитывают по формуле 4 Р

= Р; — Pe где Р; — текущий вес; Po — исходный вес).

@ мость в гелии получена для паров железа, никеля.

Наличие ионной проводимости у паров ряда элементов в атмосфере гелия подтверждает воэможность эффективного использования электрического поля для рафинирования

SS жидких металлов от поверхностно-активных примесей. Способ позволяет снижать содержанне примесей теоретнческн до Нх полного удаления нэ жидкого металла.

658180

Формула изобретения

Способ рафинирования металлов, включающлй перегрев их выше температуры плавления, геремешивание расплава, выдержку в среде инертного газа, наложение электрического поля с подсоединением металла к положительному полюсу с изменением напряжения между поверхностью металла и отрицательным электродом от 10 до ЗООО В при ионной эмиссии примесей 0,01 — 3 А/смт из жидкого металла, отличающийся тем, что,с целью пов.,шения степени очистки жидкого металла от повсрхностно-активных металлических примесей, сначала. металл соединяют с отрицательным полюсом до установления постоянного напряжения для выбранной эмиссии.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 530071, кл. С 21 С.7/10, 1974.

Составитель K. Двикеввв

Редактор Т. Фадеева Текред О. Лугеваа Корректор О. Ковиискаа

Закаа 994/23 тр ПЕ йодввсиое

ЧНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130З5, Москва, Ж-35; Раушскаи иаб. д. 4/Ь

Филиал ППП Патеитэ, r. Ужгород, ул. Проектная. 4