Способ карботермического получения сплава алюминия с кремнием

 

О П И С А Н И Е (и) 786919

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистимесмих

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) ЗаявлЕно 07.09.77 (21) 2525351/22-02 (23) Приоритет (32) 06 12 76 (51) М. Кл.

С 22 В 4/06 (31) 747999

Государственный комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (33) США (43) Опубликовано 07.12.80. Бюллетень № 45 (45) Дата опубликования описания 07.12.80 (53) ДК 669.71.018 (088.8) Иностранцы

Чарльз Норман Кочран, Ричард Альдо Милито (США) н Субодх Кумар Дас (Индия) (72) Авторы изобретения

Иностарнная фирма

"Алюминум Компани оф Америка (США) (71) Заявитель (54) СПОСОБ КАРБОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ

СПЛАВА АЛЮМИНИЯ С КРЕМНИЕМ

Изобретение относится к металлургии цвет ных металлов и сплавов, в частности к получению.сплавов алюминия с кремнием из материалов, содержащих окись алюминия и двуокись кремния.

Известен способ карботермического получения сплава алюминия с кремнием из материалов, содержащих окись алюминия и двуокись кремния, включающий постадийный нагрев смеси с углеродом с получением на первой стадии карбида кремния и окиси углерода, а на последней — сплава алюминия с кремнием (11.

Недостаток известного способа состоит в низком выходе компонентов сплава.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что первую стадию осуществляют при температуре

1500-1600 С, полученную смесь, содержащую карбид кремния, нагревают до температуры

1600-1900 С с получением оксикарбида алюминия и окиси углерода, после чего полученный карбид кремния и оксикарбид алюминия совместно нагревают до температуры !950—

2200 С с получением на третьей стадии сплава алюминия с кремнием и окиси углерода„при этом окись углерода первой стадии удаляют из эоны реакции без контакта с материалами второц и третьей стадий, а окись углерода второй стадии удаляют без контакта с материалами третьей стадии.

Исходная смесь может содержать 15-30 вес.% углерода.

На первой стадии целесообразно поддерживать соотношение двуокиси кремния и окиси алюминия в интервале от О,!5 до 1,1 по весу, предпочтительно от 0,7 до 1,0.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения сплава алюминия с кремнием

1а приготавливают смесь, содержащую двуокись кремния, окись алюминия и углерод. Содержание углерода в смеси должно составлять от

15 до 30 вес.%, предпочтительно от 19 до

28 вес.%. Для повышения экономичности про2п цесса весовое соотношение двуокиси кремния и окиси алюминия в смеси должно находиться в пределах от 0,15 до 1,1, предпочтительно от

0,7 до 1,0.

При осуществлении данного изобретения могут быть использованы материалы с низким

9 4

580 мин от начала процесса бып обнаружен третий максимум при температуре 2080 С, Количество окиси углерода соответствовало реакции 3. После охлаждения тигля и. анализа полученного продукта установлено, что получено 63 r сплава алюминия; кремнием.

Составитель п. Бадовский

Техред Ж, Кастелевич Корректор Н. Швыдкая

Редактор С. Титова

Заказ 8894/67 Тираж 694

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

П одни сное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 78691 содержанием окиси алюминия (от 8 до 35 вес.%) н с содержышем двуокиси кремния от 25 до

6 вес.%, например, анортозит, нефелин, даусо65 нит, боксит, латерит. Для установления указанного выше соотношения двуокиси кремния и

5 окиси алюминия исходный материал может быть подвергнут обогащению известными физическими или химическими методами.

Процесс получения сплава происходит в соответствии со следующими реакциями:

3Si0g 4 9 С = 3 SiC+6 СО (1)

2А1зОэ + 3 С = А1404С+ 2 СО (2)

А1, 04С +: 3SiC = 4 A1+ 3 Si+4СО (3)

Реакции 1, 2 и 3 осуществляют при температУРах 1500 — 1600 С, 1600-1900 С и 1950—

2200 С соответственно, При получении сплава в шахтной печи указанные температурные зоны располагаются сверху вниз, что обеспечивает вывод окиси углерода без прохождения ее через последующие высокотемпературные зоны.

Это позволяет повысить выход металла.

Пример. Апортозит в количестве 1500 г, содержащий 25% окиси алюминия и 55% двуокиси кремния (крупность — 25 меш) смешивали с 557 r глинозема (крупность — 100 меш), >

457 г прокаленного нефтяного кокса и 432 г каменноугольного пека. Смесь прессовали и о полученные брикеты прокаливали при 1100 С.

Глинозем добавляли к анортоэиту для регулирования соотношения между двуокисью кремния и окисью алюминия, которое составило в примере 0,89. Брикетированную смесь нагревали в графитовом тигле в индукционной печи в течение 562 мин, Температуру контролировали оптическим пирометром, Определяли также и объем выделяющейся окиси углерода. После

1!2 мин нагрева было обнаружено максимальное выделение окиси углерода при. температуре о

1580 С, что соответствовало прохождению реакции !, Через .276 мин от начала нагрева. был установлен второй максимум выделения ,окиси углерода при температуре 1780 С, что указывает на образование оксикарбида алюминия по реакции 2. Продолжили нагревание и через

Формула изобретения

1. Способ карботермического получения сплава алюминия с кремнием из материалов, содержащих окись алюминия и двуокись кремния, включающий постадийный нагрев смеси с углеродом с получением на первой стадии карбида кремния и окиси углерода, а на последней стадии — сплава алюминия с кремнием,отличающийся тем,что, с целью повышения эффективности процесса, первую стадию осуществляют при температуре

1500-1600 С, полученную смесь, содержащую карбид кремния, нагревают до температуры

1600-1900 С с получением оксикарбида алюминия и окиси углерода, после чего полученный карбид кремния и оксикарбид алюминия совместно нагревают до температуры 1950 — 2200 С с получением на третьей стадии сплава алюминия с кремнием и окиси углерода, при этом окись углерода первой стадии удаляют иэ зоны реакции без контакта с материалами второй и третьей стадий, а окись углерода второй стадии удаляют без контакта с материалами третьей стадии.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходная смесь содержит 15 — 30 вес.% углерода.

З.Способпопп.1и2, отличаюшийся тем, что на первой стадии поддерживают соотношение двуокиси кремния и окиси алюминия в интервале от 0,15 до 1,1 по весу, предпочтительно от 0,7 до 1 0.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Х 3758289, кл. 75 — 10, опублик. 1973 (прототип) ..