Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4022
.pdf
теоретическими требованиями, чтобы в результате реакции с низкоуглеродистым восстановителем,
например, кремнием, образовывались шлаки, очень богатые металлическими элементами, и до настоящего
времени наличие такого большого количества металла в шлаках представляло собой потери.
Однако с помощью данного изобретения из шлаков извлекаются практически все металлические элементы, за
исключением алюминия, кальция и магния. Поэтому при производстве сплавов, описанных в предыдущем
абзаце, мы используем большое количество кислородсодержащих металлосодержащих материалов в двух
основных целях: во-первых, для обеспечения достаточного количества металлосодержащих материалов для
реакции с кремнием во время реакции экстракции (реакция начинается и завершается путем приложения
независимой тепловой энергии, в отличие от экзотермически выделяемого тепла), и, во-вторых, для
обеспечения значительного избытка невосстановленных оксидов металлов для очистки металлической ванны
во время и после реакции с твердым восстановителем, т.е. для окисления и удаления нежелательных
количеств кремния и углерода, которые неизбежно попадают в металлическую ванну, когда используется
восстановитель на основе кремниевого сплава. Фактически, для этих двух целей мы используем
металлосодержащий материал в избытке, что обычно считается экономически нецелесообразным, и тем
самым ускоряем реакции.
Согласно изобретению, эта практика, вместо того чтобы быть расточительной, лишь расширяет возможности
для достижения экономии, поскольку неметаллические побочные продукты или шлаки, богатые
металлическими элементами, подвергаются восстановительному воздействию на первом этапе процесса, в
результате которого содержащиеся в них металлы извлекаются в виде кремниевых сплавов, которые
используются на втором этапе для реакции с рудами или другими подходящими металлоносными
материалами и извлечения из них извлекаемых металлов.
Для иллюстрации процедуры согласно изобретению мы приводим пример производства сплава
железо-хром-кремний и его использования в качестве восстановителя при производстве хромовых сплавов
всех типов и марок, при этом следует понимать, что печная технология может быть расширена, сокращена
или иным образом изменена по мере необходимости и целесообразности, и что могут быть включены другие
легирующие элементы, если их присутствие желательно: Во-первых, предпочтительно мы используем
электропечь, имеющую 70 хромосодержащий под и обжиг, в которой плавится шихта, состоящая из: (а)
хромосодержащего шлака, содержащего хронит или не содержащего его; (б) подходящего источника кремния
в виде диоксида кремния; (в) любого подходящего 75 углеродистого вещества, предпочтительно в количестве,
превышающем необходимое для завершения реакции, и (г) флюсов, которые выбираются и
пропорционируются по отношению к земному веществу в других компонентах шихты таким образом, чтобы в
результате реакции восстановления образовался конечный шлак, как определено выше, в частности, в статье
(4).
Металлическим продуктом является сплав железа, хлорида хрома и кремния, который служит
восстановителем, используемым на втором этапе процесса, а образующийся при этом шлак специально
адаптирован к требованиям цементной и смежных отраслей промышленности; 9:
Во-вторых, на этом этапе мы используем другую прямодуговую электропечь, имеющую безуглеродистую
подовую камеру и футеровку, при этом следует понимать, что в случаях, когда реакция происходит над
стальной ванной или ферромагнитной ванной с целью добавления к ней извлеченного металла, физическое
состояние и химический состав никелевой ванны в отношении фосфора, серы, кремния и углерода будут
пригодны для этой цели. Полученный на первом этапе процесса железохром-кремниевый сплав вводят в
реакцию с хромитом или соединением хрома путем непрерывного воздействия независимой тепловой
энергии, при этом восстанавливаемый хромосодержащий материал предпочтительно используют в таком
избытке по сравнению с требуемым количеством, чтобы было извлечено менее 40,0% содержащегося в нем
110 хрома. Очевидно, что этот избыток может быть уменьшен, если целью является добавление кремния к
извлеченным металлам. Подходящие и достаточные флюсы, такие как известь, флюорит 116 и бура,
используются вместе с вышеупомянутыми реакционноспособными материалами и добавляются к ним. При
необходимости реакцию проводят над металлической ванной, которая может быть покрыта обычным
неглубоким неокисляющим известковым защитным слоем, а количество хрома, которое необходимо добавить
в металлическую ванну, определяет количество используемого железохром-кремниевого восстановителя и
хромита 12d.
В результате этой реакции и процесса мы получаем рафинированную хромосодержащую легированную сталь
вместе со шлаком, богатым хромом; и, наконец, мы используем этот хромосодержащий шлак для повторения
первого этапа или операции, таким образом, делая процесс циклическим. Отличительной особенностью
второго этапа является использование такого количества восстанавливаемого, то есть металлосодержащего
материала, что 60% или более содержащихся в нем оксидов перейдут в шлак или останутся в нем, вместо
того чтобы быть восстановленными.
Для обеспечения активной реакции на втором этапе процесса предпочтительно, чтобы
железо-хром-кремниевый восстановитель содержал кремний в количестве более 15,0% от агрегата. Данный
процесс включает использование более чем одного восстановителя в зависимости от сложности
производимого металла; таким образом, на втором этапе, то есть на этапе восстановления, легирования и
рафинирования, мы можем использовать железо-хром-кремниевые, железо-молибден-кремниевые и
подобные железо-кремниевые сплавы для взаимодействия с рудами или соединениями хрома.
Данный процесс также включает в себя использование в соответствующее время подходящих добавок для
эмитирования металлов, а также, при необходимости, добавок для дегазации и раскисления, а также шлаков.
Приведенный ниже конкретный пример иллюстрирует один из способов осуществления процесса, при этом
следует понимать, что не подразумевается никаких обязательств и ограничений в отношении деталей
процедуры, таких как, например, способ подготовки подходящего металлоносного материала для дальнейшей
обработки и печной технологии, или пропорциональное использование материалов, или тип и вид
используемой печи, а также того, что изобретение может быть иным образом использовано в процессах
производства «указанных сплавов» в рамках прилагаемых к настоящему документу пунктов формулы
изобретения.
Этот нагрев проводился в дуговой печи прямого действия, имеющей углеродистый под (расположенный
поверх теплоизоляционного материала) и графитированные углеродные электроды, поскольку было
желательно, чтобы электроды состояли из материала, химически восстанавливающегося по отношению к
шихте печи. Таким образом, частицы, падающие с электродов, увеличивали подачу восстановителей, но
очевидно, что с экономической точки зрения нецелесообразно допускать физический контакт угольных
электродов с шихтой печи после возникновения дуги, пока металл не начнет выделять кислород.
Содержание вредных соединений существенно снизилось.
Хромосодержащий материал, содержание которого слишком низкое для коммерческого использования, был
подготовлен для дальнейшей обработки путем простого измельчения, поскольку целью было определение
стоимости его непосредственного металлического продукта. В противном случае его бы промыли и, согласно
часто важной, но не обязательной особенности изобретения, предварительно выплавили в условиях, которые
частично извлекли бы железо, в то время как в основном его оксид хрома перелился бы в шлак, который
затем подвергся бы дальнейшей обработке. Анализ золота в хромосодержащем минерале показал: 17,38%
Cr; 9,92% Fe; 11,33% 8IO2; 31,94% AL0O; 0,96% CaO и 14,12% SG0, что для удобства расчетов было нанесено
на химическую диаграмму следующим образом: на 1000 г руды.
Эквивалентные веса. Базовый.
Грам-эквиваленты.
Кислота. С означает восстановление.
Cr 173,8 г. 17.3 10 Fe. 99,2 г. 28 3.54 SiO2 113,3 г. 15 7.5 AlO, 319,4 г. 17 18.79 CaO 9,6 г. 28 0.34 М/гO 141,2 г.
20. 7.05 26.18 7.5 Количество хромосодержащих минералов, кварца, алюминиевого флюса (который
представлял собой шлак от предыдущей плавки) и извести рассчитывалось в соответствии с «кислородным
соотношением» для образования полусиликатного конечного шлака характерного состава, указанного в
предыдущем списке статей, в частности в статье (4), при этом был включен достаточный избыток 9,5%
кремнезема, чтобы добавить более 25% кремния в металлическую ванну. В данном конкретном случае были
использованы следующие соотношения реакционноспособных материалов: 1000 единиц хромита, 764
единицы кварца и 453 единицы углеродистого вещества. Очевидно, что избыток кремнезема увеличится, если
целью является получение сплава, более богатого кремнием и, соответственно, менее богатого углеродом;
однако уже было установлено, что 105 относительно небольших количеств металлов, таких как 247,634,
содержащихся в восстанавливаемом хромистом минерале, могут быть почти полностью извлечены с
помощью изобретения, если они извлекаются одновременно с примерно 25% кремния.
Было рассчитано, что углеродсодержащее вещество (в данном случае состоящее из нефтяного кокса и
смолы) обеспечит избыток примерно в 50% по сравнению с теоретическими потребностями, поскольку было
установлено, что кажущийся чрезмерный избыток вызывает более активную реакцию без добавления
углерода в металлическую ванну, а также уменьшает расход электродов и минимизирует разрушение
углеродсодержащего пода печи и нижних боковых стенок.
Реакционные материалы измельчали, тщательно перемешивали и склеивали в брикеты такого размера,
который ускорял загрузку за счет смолы.
Использование более чем одного состава при брикетировании реактивных материалов не является
обязательным, однако не следует упускать из виду, что удельная плотность кремния значительно ниже, чем у
титана, и составляет менее половины плотности циркония, а также существует немалая склонность кремния к
расслоению, подъему на поверхность брикета и сгоранию в атмосфере.
3() Поэтому предпочтительно не включать металлосодержащие материалы в часть брикетов.
В качестве примера можно привести следующую методику работы печи в условиях высокой температуры:
Дуги зажигались на предварительно нагретом в печи алюминиевом шлаке, который засыпали лопатой. После
расплавления в печь периодически подавали брикеты, не содержащие руды, а затем брикеты, содержащие
руду. Как можно скорее подавали высокую мощность, печь нагревали для предотвращения отвода тепла, и
температуру загрузки печи поддерживали на уровне около 1700-1750 °C. Текучесть шлака регулировали по
мере необходимости с помощью добавок кремнезема, флюорита и буры. Когда образец шлака, по
светло-серому цвету и другим признакам, показывал, что он в значительной степени деметаллизирован,
добавляли порошкообразный кокс. Электроды опускали в шлак на несколько минут, и ток регулировали для
получения высокой температуры выпуска расплава.
Вследствие последнего добавления углерода конечный шлак имел средне-серый цвет, был плотным,
содержал 0,58% CrO и 0,46% FeO и обладал следующим химическим составом: В 1000 г шлака.
Эквивалентные веса. Основные грамм-эквиваленты. Уравнитель кислотности.
SiO2 Al2O, CaO 5[gO 11,7 10,6 6,2 Химический состав конечного сплава был следующим: Кремний Хром
Углерод Железо 24,600 48,200/ 0,40% (31,800% - не определено), а его физическая структура показана на
прилагаемых микрофотографиях, на которых: Рисунки 1 и 2 представляют собой две разные
микрофотографии структуры, полученной путем травления концентрированной соляной азотной кислотой и
увеличения в 100 раз.
На рисунке 3 представлен микроснимок, полученный методом травления пикриновой кислотой, с увеличением
диаметра.
На рисунке 4 представлена микрофотография части структуры, показанной на рисунке 8, но увеличенная в
800 раз по диаметру.
Под терминами «химические эквиваленты» и «эквиваленты» следует понимать молекулярные массы, которые
представляют собой отношение молекулярной массы к валентности. Следует также понимать, что слово
«известь» включает в себя оба флюсующих материала — известняк и негашеную известь. 95 Подробно
описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы
Соседние файлы в папке патенты