Получения ферровольфрама алюминотермическим способом

(51) 22 27/04 (2006.01) 22 33/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к способу получения сплавов на основе тугоплавких металлов, а именно получение ферровольфрама алюминотермическим способом. Получение ферровольфрама алюминотермическим способом путем приготовления шихты,содержащей(77,6-81,6) мас. вольфрамитового концентрата, (17,4-19.4) мас. алюминииевого порошка, и (3,0-1,0) мас. флюсующей добавки в виде плавикового шпата, ее загрузку в горн, поджиг электроимпульсом и плавку в закрытом горне под давлением 5-7 атм. При этом извлечение вольфрама в сплав составляет 98-99.(72) Ксандопуло Георгий Иванович Байракова Ольга Степановна Байдельдинова Анна Николаевна Гассан Надежда Викторовна(54) СПОСОБ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОВОЛЬФРАМА 22225 Изобретение относится к способу получения сплавов на основе тугоплавких металлов, а именно получение ферровольфрама алюминотермическим способом. Известно получение ферровольфрама алюминотермическим способом,включающим приготовление шихты, содержащей шеелитовый концентрат (65 3) и алюминиевый порошок,добавление в шихту декстрина и сульфитно-спиртовой барды и ее брикетирование, смешивание брикетов с железной стружкой, загрузку брикетов с железной стружкой в открытый горн и плавку с помощью электродов, опущенных в горн, при этом поджиг смеси осуществляют зажиганием предварительно засыпанной на подину горна части приготовленной шихты. Извлечение вольфрама известным способом не превышает 97. (Алюминотермическое производство ферросплавов и лигатур/Ю.Л.Плинтер,С.И.Сучильников, Е.А.Рубинштейн//М. 1963 г., с. 143145). Недостатком известного способа является его сложность, высокая энергоемкость и пониженное извлечение вольфрама. Наиболее близким, техническим решением к заявляемому, является получение ферровольфрама алюминотермическим способом,включающим приготовление шихты, содержащей молибденовошеелитовый концентрат (60 3) и алюминиевый порошок, железную руду и известь, ее загрузку в открытый горн и плавку с помощью электродов,опущенных в горн, при этом поджиг смеси осуществляют зажиганием предварительно засыпанной на подину горна экзотермической смеси из концентрата и алюминия. Извлечение вольфрама известным способом не превышает 88 .(Производство ферросплавов/В.П.Елютин,Ю.А.Павлов, Б.Е.Алексеев//М.1957 г., с.244-245) Недостатком известного способа является его сложность, высокая энергоемкость и пониженное извлечение вольфрама. Задачей заявляемого технического решения является разработка упрощенного способа получения ферровольфрама на основе Казахстанского сырья. Техническим результатом заявляемого способа является повышенное извлечение вольфрама - 98-99 без энергетических затрат извне. Задача решается тем,что получение ферровольфрама алюминотермическим способом включает приготовление шихты, содержащей (77,681,6) мас. вольфрамитового концентрата, (17,4-19.4) масс. алюминиевого порошка, и (3,0-1,0) мас.флюсующей добавки в виде плавикового шпата, ее загрузку в горн, поджиг электроимпульсом, а плавку проводят в закрытом горне под давлением 5-7 атм. Отличительными признаком заявляемого технического решения является то, что в качестве вольфрамсодержащего концентрата используют вольфрамитовый концентрат (583), а в качестве флюсующей добавки - плавиковый шпат, поджиг 2 шихты осуществляют электроимпульсом, при этом плавку проводят в закрытом горне под давлением 5-7 атм. Использование вольфрамитового концентрата в заявляемом способе определено поставленной задачей. Вольфрамитовый концентрат следующего химического состава О 3 -58,00 ,21,20 ,МО - 7,10 , 2 - 1,70 , Со - 0,12 ,- 0,20 ,МоО 3 -1,09, получают из руды месторождения Караоба, Казахстан. Наличиев химическом составе казахстанского исходного сырья - в вольфрамитовом концентрате, - для получения ферровольфрама позволяет упростить заявляемый способ за счет сокращения компонентов исходной шихты - исключено введение железосодержащей составляющей, в отличие от известного способа. Использование плавикового шпата в способе получения ферровольфрама в качестве флюсующей добавки решают поставленную задачу - упрощение способа, в отличие от известного способа, в котором в данном качестве используют известь, т.к. известь необходимо готовить непосредственно перед использованием в силу ее химических свойств, а,следовательно, требуется специальное оборудование и дополнительные операции по приготовлению флюсующей добавки. Способ получения ферровольфрама алюминотермическим способом основан на способности выделять большое количество тепла в результате реакции оксидных систем с восстановителем, в данном случае алюминием, иначе,в основой способа являются экзотермические реакции. Однако, при алюминотермическом восстановлении оксидов, входящих в вольфрамитовый концентрат, в результате экзотермической реакции между оксидами и восстановителем, температура горения системы превышает температуру кипения алюминия. В следствие этого, процесс протекает во взрывообразном режиме с разбросом реагирующих веществ, что приводит к потерям и снижению выхода сплава и целевого металла. Кроме того, часть оксида вольфрама теряется за счет испарения. Триоксид вольфрама(3) начинает возгоняться при температуре 850 С, а промежуточный оксид 44 при температуре 800 С. Известно, что при горении триоксида вольфрама с алюминием, температура процесса очень высока, что вызывает испарение алюминия при кипении. Испарение оксида вольфрама и испарение алюминия создают избыточное давление при плавке заявляемой шихты в закрытом горне (Бабук В.А., Белов В.П.,Шелухин Г.Г./ Особенности горения частиц алюминия в составе смесевых конденсированных систем при низких и высоких давлениях// ФГВ, т. 17, 3, 1981.,с.26-31). Известно также, что избыточное давление газа и перегрузка подавляют разброс веществ при горении высокоэкзотермических смесей и позволяют получить высокий выход целевых продуктов, близкий к расчетному (Коликова Л.Д., Беляев А.Ф./ЖФК, т. 34,вып. 11, 1950 г., с.1302-1311), (Юхвид В.И., 22225 Боровинская И.П., Мержанов А.Г./ Влияние Давления на закономерности плавящихся гетерогенных систем// ФГВ, т.19, 3, 1983 г., с.30-32). Таким образом, существенный отличительный признак - плавка в закрытом горне под давлением,позволяет достичь технического результата повышенное извлечение вольфрама,которое составляет 98-99 . Давление 5-7 атм для проведения плавки подобрано экспериментально. При давлении меньше 5 атм, скорость химических реакций увеличивается,соответственно разбрызгивание увеличивается и потери увеличиваются. Предельное давление - 7 атм необходимо и достаточно для достижения технического результата. Кроме того,закрытый горн снижает теплопотери экзотермической реакции, при этом нет необходимости в дополнительных затратах электроэнергии для повышения температуры при проплавлении шихты, в отличие от известного способа, в котором с этой целью в шихту опускают электроды. Поджиг шихты сверху обусловлен конструкцией для осуществления заявляемого способа. Количественное соотношение компонентов шихты рассчитывают общепринятым способом, при этом количество алюминия рассчитывают на все оксиды,присутствующие в концентрате, исходя из степени их восстановимости (Алюминотермическое производство ферросплавов и лигатур/Ю.Л.Плинтер,С.И.Сучильников, Е.А.Рубинштейн//М. 1968 г с. 175). Способ получения ферровольфрама алюминотермическим способом выполняют следующим образом. Компоненты шихты (77,6-79,6) мас. вольфрамитового концентрата, (17,4-19,4) мас. алюминиевого порошка, и (3,0-1,0) мас. плавикового шпата тщательно перемешивают и засыпают в горн, крышку которого плотно закрывают. Спиралью сверху осуществляют поджиг шихты,инициируя экзотермические реакции в ней. Давление в горне при горении шихты составляет 5-7 атм. После прохождения плавки, остывшие продукты реакции охлаждают, выгружают из горна и разделяют на сплав и шлак. Результат анализа сплава и шлака показал, что извлечение вольфрама в сплав составляет 98-99 . Пример 1. Исходным сырьем для реализации способа при получении ферровольфрама ФВ 70 используют вольфрамитовый концентрат (3 58,00 ) ТОО Караоба 2005 Компоненты шихты 77,6 кг вольфрамитового концентрата, 19,4 кг алюминиевого порошка, и 3,0 кг плавикового шпата тщательно перемешивают в бегунковом смесителе, засыпают в горн и закрывают крышкой, которую фиксируют захватами и прижимают винтом. Крышка снабжена манометром и системой поджига. Поджиг осуществляют нихромовой спиралью посредством электроимпульса. В результате экзотермических реакций, протекающих между компонентами шихты в горне развивается температура, необходимая и достаточная для ее проплавления. В горне поддерживают давление в 5 атм. По окончание плавки, остывшие продукты реакции охлаждают, выгружают из горна и разделяют на сплав и шлак. Проведенный анализ сплава и шлака методом РСА показывает состав сплава -74,00-15,80 М -0,60 Мо - 0,89- 0,10- 1,8- 0,70 состав шлака -0,20-0,527,80- 1,18-1,80- 0,70- 2,42 . При этом извлечение вольфрама в сплав составляет 99. Выполнение примера 2, 3 таблицы 1 выполняют аналогично примеру 1. Состав шихты, маВольфрамитовый Алюминиевый концентрат порошок 77,6 19,4 81.6 17,4 80,0 18 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Извлечение вольфрама, Плавиковый шпат 3 5 99,0 1 7 98,0 2 6 98,5 вольфрамитовый концентрат, а в качестве флюсующей добавки - плавиковый шпат, поджиг шихты осуществляют электроимпульсом, при этом плавку проводят в закрытом горне под давлением 5-7 атм при следующем соотношении компонентов шихты, мас.Вольфрамитовый концентрат 77,6-81,6 Алюминиевый порошок 17,4-19,4 Плавиковый шпат 3,0-1,0 Способ алюминотермического получения ферровольфрама путем - приготовления шихты,включающей вольфрамсодержащий концентрат,алюминиевый порошок и флюсующую добавку,загрузку шихты в горн, поджиг и плавку,отличающийся тем,что в качестве вольфрамсодержащего концентрата используют Верстка Жомартбек Ж.Е. Корректор Мадеева П. А.