Способ футерования реторт

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик ()863691 (6() Дополнительное к авт. свид-ву— 51 М )(„з (22) Заявлено 291278 (21) 2704731/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

С 22 В 5/02

С 22 В 34/14

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 1509.81. Бюллетень No 34

Дата опубликования описания 150981 (>3) Ю) 66.043.1:

669 296 3 (088.8) Г.А.Ягодин, Ю.Ф. Коровин, С.A Шершн

В.П.Селезнев, З.Б .Мухаметшина, A.A .С.Л.Тулубцев и Ю.П.Шепелев (72) Авто(ы изобретения

Московский ордена Ленина и ордена

Знамени химико- технологический институт им.Д.И.Менделеева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ФУТЕРОВАНИЯ РЕТОРТ

Изобретение относится к металлур-" гии, связанной с получением редких металлов методом металлотермического восстановления.

Известен способ футерования реторт безводной, окисью кальция, которую уплотняют путем вибрации (1).

Известен способ футерования углеродистыми блоками с использованием связующего из органических материалов (2) .

Недостатками этих способов является то, что они требуют использования специальных устройств или связующих материалов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ футерования реторт для кальциетермического восстановления тетрафторида циркония, включающий засыпку слоя фтористого кальция между стенкой реторты и реакционной смесью (3).

Недостатком способа является сложность технологического процесса в связи с необходимостью предварительной осушки футеровки.

Цель изобретения — упрощение технологии процесса.

Поставленная цель достигается тем, что засыпку слоя ведут сухимизмельченным фтористым кальцием с размером частиц 0,03-0,50 мм или его смесью тетрафторидом циркония.

При этом тетрафторид циркония вводят в количестве 2-5 вес.% от общего веса.

Сущность способа заключается в том, что футеровку изготовляют путем засыпки сухого измельченного фтористого кальция с размером частиц 0,03-0,5 мм или его смеси с тетрафторидом циркония в количестве

2-5% вес. Укаэанный верхний предел размера частиц CaF обусловлен тем, что при большем размере частиц СаГ1 эффективность способа снижается. Нижний предел размера частиц CaF составлял 30-40 мк (пыль), т.е. используется не какая-то определенная уз2О кая фракция порошка, а о= сеивают лишь частицы с размерами, превышающими 0,5 мм.

Предельные количества ZrF4 (2 и 5 вес.%), вводимые во фтористый

25, кальций, определяют, исходя иэ условия достижения необходимой прочности футеровки. Футерование реторты осуществляется следующим спосо,бом: на дно тигеля насыпается слой

ЗО фтористого кальция необходимой выс з-.

8е3691 ты, затем вводится полая форма, опре деляющая толщину футеровнв, пространство между стенкой тигля и формой заполняется СaF, а внутренняя полость формы — реакционной смесью. после заполнения реторты форма. вынимается.

В процессе предварительного нагрева реторты с реакционной смесью до заданной температуры, при которой осуществляется инициирование реакции кальциетермического восстановления, на границе футеровки и реакционной смеси наблюдается повышение температуры выше температуры футеровки у стенки реторты, что объясняется взаимодействием материа- 15 ла футеровки с реакционной смесью.

Пои получении циркония такая реакция сопровождается образованием

CaZrF< (1п„= 1075 Сг, способствующего образованию на границе футе- 20 ровки и реакционной смеси плотного слоя, что обеспечивает эффективность предложенного способа.

Пример. Восстановление тетрафторида циркония металлическим кальцием проводят в графи овом тигле объемом 7,1 r. Наружный диаметр . тигля составляет 200 г1м,внутренний

150 мм,высота — 520 мм. В днище тигля толщиной 120 мм располагается металлоприемник, выполненный в форме усеченного конуса с верхним диаметром 100 мм, нижним 95 мм и высотой 65 мм. Внутренняя поверхность тигля покрывается защитным слоем фтористого кальция толщиной 0,40,6 мм, нанесенным методом плазменного напыления. Тигель, заполненный реакционной смесью, помещают в ге„— метичную реторту иэ нержавеющей стали с внутренним диаметром 250 мм 4g и высостой 700 мм. Реторту откачи,вают до остаточного давления 10 мм рт.ст., заполняют очищенным аргоном и помещают в шахтную электропечь. Инициирование восстанови- р5 тельной плавки проводят с помощью электроэапала при достижении в . середине шихты 600 С. После прохождения реакции восстановления тетрофторида циркония реторту охлаждают на воздухе до комнатной температуры и разбивают. Затем иэ тигля извлекают продукты реакции - металлический цирконий и фтористый кальций.

В качестве исходных продуктов используют тетрафторид цнркония, очищенный методом вакуумной сублимации, и стружку металлического кальция; нарезанную из слиткового металла на специальном станке в атмосфере аргона. Тетрафторид циркония имеет 40 насыпной вес 2,5 г/см, содержание кислорода в нем составляет 0,03 вес.Ф; азота 0,002 вес.%. Стружка кальция имеет длину 3-5 мм, толщину 2-3 мм, ее насыпной вес составляет 0,7 г/см 65 содержание кислорода равно 0,02 вес. азота 0,003 вес.Ъ. В тигель загружают 5 кг тетрафторида циркония и

2,5 кг кальция; объем шихты составляет 5 л, насыпной вес 1,5 г/см .

Избыток кальция сверх стехиометрически необходимого количества равен

4,5%. шихтовку тетрафторида циркония и кальция осуществляют вручную ! послойно засыпая в Тигель порошок и стружку.

В результате плавки получен слиток циркония весом 1893 кг. В нижней части тигля, у стенки, располагается не слившийся в металлоприемник цирконий, имеющий форму полого цилиндра (так называемая корона ).

Вес этого продукта составляет 547 кг.

Кроме того, из шлака извлечено 122 г циркония в виде корольков. Теоретический выход циркония для загрузки тетрафторида, равной 5 кг, составляет 2727,2 г. Выход циркония в слиток составляет 69,41%, в корону

20,06% и в корольки — 4,47%, общее извлечение циркония в металл равно

93,9%.

Слиток циркония анализируют на содержание кислорода, азота и углерода. Содержание кислорода в слитке

0,12 вес.-,àýîòà 0,01 вес.Ъ, углерода 0,18 вес;3.

Затраты времени на футерование реторты значительно снизились так, как нет необходимости сушить футеровку в, течение многих часов.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет упростить и значительно ускорить стадию подготовки реторты к процессу кальциетермического восстановления и существенно уменьшить расход фтористого кальция.

Формула изобретения

1. Способ футерования реторт для кальциетермического восстановления тетрафторида циркония, включающий засыпку слоя фтористого кальция между стенкой реторты и реакционной смесью, отличающийся тем., что, с целью упрощения технологии процесса, засыпку слоя ведут сухим измельченным фтористым кальцием с размером частиц

0,03-0, >0 мм. или его смесью с тетрафторидом пиркония.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что тетрафторид циркония вводят в количестве 2-5 вес.% от общего веса.

863691

Составитель О. Голыжникова

Редактор М.Циткина Техред Ж.Кастелевич Корректор Ю.Макаренко

Заказ 7707/42 Тираж.684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

r. Ужгород, ул..Проектная, 4

Филиал ППП Патент, Источники информации, принятые Во внимlHHEl при зкспертиэе

1. Патент СИА М 2785064, кл. 75-84, 1957.

2. Патент Японии М .51-24443, кл. 10 A 50, 1976.

3. Патент CMA Р 2906618, кл. 75-84.1, 1977.