CZ367796A3 - Brikety jako přísada při metalurgických postupech, týkajících se zbytků s obsahem křemíku a postup jejich výroby - Google Patents

Description

Oblast vynálezu

Vynález se týká přísad, obsahujících křemík; P^ro tavné metalurgické postupy při výrobě železa a týká se hlavně úpravy zbytků s obsahem křemíků do formy briket a má význam z hlediska ekonomického i ochrany okolí jako výchozí bod ve vztahu k odstranění a použití těchto zbylých produktů s obsahem křemíků? ja^ vznikají při výrobě organosilanů přímou reakcí práškovaného křemíku s methylchloridem za přítomnosti katalyzátorů na podkladu mědi.

Dosavadní stav technik?/

Při výrobě organosilanů tzv. přímou reakcí, kdy křemík reaguje s methylchloridem se s výhodou předpřipr₈ví tzv. kontaktní hmota z práškovaného křemíku a částeček mědi a ta pak reaguje s organohalogenidem. Opotřebovaná kontaktní hmota se hromadí ve formě zbytku, obsahujícího křemík, a n^yíc kromě křemíku a mědi obsahuje další prvky, jako je hliník a železo. Pokud se chlorsilany, zvláště pak tri- a tetrachlorsilany připravují reakcí rozemletého nebo rozdrceného křemíku nebo ferrosilicia s plynným chlorem nebo plynným chlorovodíkem, hromadí se nečistoty, obsažené ve výchozím materiálu s obsahem křemíku, tedy hlavně železo a vápník, v reakčním zbytku, obsahujícím křemík. Zbytky obsahující křemík vznikají také při pochodech, kdy se v metalurgii používá křemík, jako je tomu například u prachu na filtru, jak se získá při drcení nebo semílání křemíku, kdy zbytky velikosti malých částeček s obsahem železa zbývají jako prach.

Výše uvedené zbytky, obsahující křemík a i případně další látky se dají jen velmi nákladným způsobem zpracovávat se zřetelem na zpětné získání cenných složek a zpravidla se ponejvíce

-2hromadí bez užitku na skládkách.

Britský pat.spis 0 287 934 A 2 Deactivation of spent

Silicon powder se právě týká skladování zbytků s obsahem křemíku, jak vznikají při výrobě chlorsilanů přímou syntézou či reakcí. Při řešení problému těchto zbytků, které ve styku s vodou reagují prudce a exothermně, je navrhováno stlačit takové zbytky s obsahem křemíku do formy tablet obsahujících velké množství organického pojivá. Prvým úkolem takového organického pojivá, hlavně ligninu, je postarat se o dostatečnou mechanickou pevnost tablet, takže nedojde k jejich lámání při další práci s nimi a při přepravě, dalším úkolem je pak krýt reaktivní částečky a chránit je před vlhkostí. S ohledem na snížení možnosti rozlomení mají být tyto částečky menší než 2 cm. Obvykle se připravují lisováním nebo aglomerováním směsi, jež vznikla smícháním zbytků s obsahem křemíku, pojivá a s výhodou vody o Tlakovou peletizaci lze provést obvyklým lisem, postupem podobným tabletování, válcováním, v mlýně na tabletování či použitím šnekového vytlačování, peletizaci aglomerováním lze pro vádět aglomerováním v rotačním bubnu, míchačce s přepážkami či v hnětači. Posléze se takto připravené zablety suší při 25O°C Podstata vynálezu

Tento vynález je zaměřen na ekonomické využití s přihlédnutím k ochraně životního prostředí, aniž by bylo třeba lisovat zbytky uvedeného typu s obsahem křemíku, aniž by bylo třeba je nákladně zpracovávat, ale použít takové zbytky přímo, pochopitelně upravené vhodným způsobem pro technické využití.

To se týká technických oborů, jako je výroba železa či ocele s obsahem křemíku, zvláště pak litiny v ktfpglovně za použití přísad, obsahujících křemík.

Při výrobě litiny v kuplovně se používají další slitinové prvky jako přísady se zřetelem na upravu kvality železa. Tyto slitinové prvky se přidávají buď se zřetelem na náplň tavné peci nebo do roztavené litiny po odpichu. A jako typické příklady takových prvků slitin lze uvést mezi jinými křemík. Obvykle se přidává ferrosilicium jako přísada s obsahem křemíku do roztaveného železa. Ale ferrosilicium je nákladný materiál.

-3Jako další prvky k přidání do náplně pece lze uvést měd, chrom a mangan, které se přidávají hlavně ve formě odpadu či sběru mědi, ferrochromu nebo ferromanganu.

Se zřetelem na ekonomické faktory a ochranu prostředí záleží technické řešení tohoto problému v zajištění přísady kjpoužití v tavící peci využitím řečených zbytků, obsahujících křemík.

Při předběžném řešení tohoto problému je třeba vzít v úvahu některé parametry:

Zbytky, obsahující křemík, se mají použít ve formě briket, aniž prášících sniž poškozovaných vlhkostí, na které lze využít obecně techniku peletizování podle Britského pat.

287 934 A2 s využitím pojiva<, Ka druhé straně a se zřetelem na vysoké teploty v peci se nemá použít pojivo, jež by umožnilo briketám, aby se rozkládaly již v průběhu jejich vnášení do tavné dávky, jak to lze předpokládat v případě organických pojiv dle Britského patentu 0 287 934 A2. Místo toho naše brikety mají dosáhnout nejspodnějších částí dávky aniž by pukly a bez rozkladu, čímž zajistí vhodný operativní postup peci.

Dle toho má být výhodné slisování podílů do formy briket, dostatečně stálých se zřetelem na jejich tepelný a mechanický rozklad ·

Vše výše uvedené lze vysvětlit takto. Dávka, jež se má účastnit na tavbě, se přidá do horní části jCuplovny. Rozhodující vliv na kvalitu litiny je dán různými přísadami, které se s výhodou vmíchávají do vsázky s tím, že postup se realizuje například vážením všech jednotlivých jednotek vsázky. Jinak se přísady mohou vnášet následně jako vrstvy do nejvyšší části náplně vsázky. Horké plyny, které vznikají během tavení, stoupají povrchem kuplovny a předehřívají nápln v horní části pece, odkudž unikají jako odpadní plyn. Pokud se použijí například výtlačk_v ve formě briket jako přísada se zřetelem na úpravu kvality litiny s tím, že tyto výlisky sestávají částečně ze zbytků obsahujících křemík, pak se takové brikety nemají rozklá-4dat dříve, než dosáhnou' oblast tavení₀ Jinak lze očekávat dále uvedené nevýhody. Pokud se brikety rozkládají příliš brzy, pak se z nich uvolňují částečky křemíku ve formě malých částeček, takže část tamže obsaženého křemíku uniká spolu s odpadními plyny a pro další postup tavení je tak ztracena. Je třeba se dále obávat, že se ještě jiný podíl může uvolnit, ale neunikne, čímž tentí) velejemný materiál sníjří propusnost plynu v náplni, čímž se ruší rovnoměrný průtok plynu směrem vzhůru náplní, co£, nakonec vede k nerovnoměrnému přehřívání náplně, jež se má vytavit se zřetelem na celý průřez p©cí₀

Za předpokladu, že se použijí jako přísada pro výrobu železa brikety, obsahující křemík, je pochopitelné, že se přidají další látky a zvláště složky slitiny, které jsou nutné k dosažení plánované tavby železa nebo oceli přímou přísadou briket během briketovacího postupu, takže brikety posléze představují jediný zdroj přísady směsi, čímž se jeví přidávání dalších různých zdrojů být zbytečným.

Podle tohoto vynálezu se dosahuje tohoto výše zmíněného technického zisku podle charakteristických rysů nároku 1, totiž použitím briket obsahujících zbytky s obsahem křemíku, které, vyjádřeno v sušině hmoty, ^}3>ou složeny z 1 až 10% hmotnostních lepenky, 5 až 40% hmotnostních hydraulického cementu, až do 20% hmotnostních Částeček kovu nebo slitin kovů, přičemž zbytek tvoří podíly s obsahem křemíku.

Podle závislých nároků 2 až 4 obsahují brikety jako přísada do železa v kuplovnách s výhodou 2 až 5% hmotnostně lepenkových vláken, a 10 až 30% hmotnostně hydraulického cementu, s výhodou Portlandského, ačkoliv se může použít jakýkoli jiný cejfc^ment, například na podkladě kalciumsluminátu.

Podle tohoto vynálezu brikety mohou obsahovat další podíly slitiny, jako jsou kovové částečky mědi a/nebo slitin, jako je ferrosilicium, ferrochrom, ferromangan a pokud je to třeba, i další podíly slitiny_o ~5~

S překvapením se ukázalo, že podíl lepenkových vláken se projeví na dobré pevnosti výlisku briket, i když gement nebyl dosud tuhý, takže s briketami lze pracovat a použít je k předpokládanému účelu bezprostředně po tvarování.

Podle tohoto vynálezu se přxpava briket uskuteční smícháním složek, nejprve omokřením vodou ppotom tvarováním vzniklé vlhké hmoty použitím lisování podle některého ze známých postupů, přičemž výhodným postupem je briketování vytlačováním.

Míchání složek se může provádět nejprve za sucha s následným přidáním vody, nebo lze míchání uskautečnit přímo za přítomnosti vody. Celkový podíl vody se zřetelem na sušinu hmoty směsi činí 5 až 20% hmotnostně. Má se za to, že použitý materiál ze zbytků, obsahujících křemík, obvykle obsahuje již sám vodu<> Příklady obsahu vody ve zbytcích s obsahem křemíku jsou uvedeny v následující tabulce 1. Viz zde dále.

S překvapením bylo zjištěno, že množství křemíku v litině, vyrobené s briketami podle tohoto vynálezu má stejně dobrý vliv z hlediska výtěžků za předpokladu přítomnosti křemíku v rozsahu 85%, jako je tomu v případě kusovité^o ferrosilicia místo briket. To znamená, že zde se není třeba obávat vypuzení nebo ztráty původně přítomných malých částeček materiálu povahy křemíku spolu s odpadními plyny, a to je důsledek včlenění částeček s obsahem křemíku do vláken lepenky a cementu, jak jsou v briketách.

Příklad

Brikety s obsahem zbytků s křemíkem, lepenkových vláken, portlandského cementu a vody se vyrobé použitím hydraulického lisuo Použitý tlak: 100 Mpa, teplota při lisování : teplota místnosti, briketová kokila má průměr 50 mra a výšku 20 mm. Před lisováním se různé složky výtečně promíchají použitím laboratorní míchačky (typ R02, Eirich, SRN).

Napětí v tlfeku takto získaných briket se měří za teploty místnosti bezprostředně po výrobě a pak znovu po vyhřátí briket na 1000°C v redukčním prostředí.

-6Různá složení a napětí v tlaku za nízké i vysoké

teploty,	to vše je uvedeno v	tabulce	lo
	T a	b u 1 k	a 1
Pokus čo	1	2 3	k	5	6	7

Zbytek s obsahem křemíku (sušina), % hmoto 77 57 72 69,5 67 69,5 69,5

Původní obsah vody ve zbytku s obsahem křemíku %, hmotnostně 11,2 11,2

11,2 17,7 17,7 15 8,7

Ferrosilicium, malé částečky, % hmotn_o — — — — — — 10

Pojivo, vlákna lepen-

ky, % hmotn.	3	3	3 3	3	3	3
Portlandský cement, % hmotno	20	40	25 27,5	30	27,5	27,5
Původní napětí v tlaku, Mpa	18,1	32,5	11,2 9,9	10,8	20,8	16,2
po zahřátí na 1000°C	15,6	10,4	4,4 4,4	4,4	10,5	7,7

Jak je to patrné z tabulky 1, mají testované brikety vynikající počáteční napětí v tlaku a dobrou hodnotu této veličiny po vyhřátí na 1.000°C_o Během testování při praktickém postupu se brikety nerozkládaly během doby, kdy je bylo možno pozorovat v horní části náplně kuplovny₀

-7Při pohledu na tabulku 1 je zde pouze jeden pokus, týkající se přidání další složky při míchání (pokus č.7).

Aniž bychom jakkoli omezovali rozsah tohoto vynálezu, kdy kterýkoli jiný kov Či slitina se může vmíchat do briket se zřetelem na úpravu či zlepšení kvality litiny nebo jakéhokoli jiného druhu železa či oceli, může sloužit uvedený příklad jako důklad dalších výhod podle tohoto vynálezu, kdy se mohou předávat další příměsi do briket, což pak ovlivňuje situaci natolik, že přidávání jiných zdroji/ takových příměsí je zbytečné. Navíc pak největší výhodou tohoto vynálezu je to, že se využijí levně zbytky s obsahem křemíku, které až dosud zůstávaly nevyužity a musily být skladovány nákladným způsobem jako zbytečný odpado

Claims (7)

120 00 Pn.}.,

PATENTOVÍ NÁROKY lo Brikety s obsahem zbytků, obsahujících křemík jako přísada při metalurgických postupech, obsahující 1 -e* 10% hmotnostně lepenkových vláken, 5 - 40% hmotnostně hydralického cementu, 0 - 20% hmotnostně částeček kovu, nejméně jednoho nebo slitiny kovu, přičemž zbytek tvoří pozůstatky s obsahem křemíku.

2o Brikety podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsah vláken lepenky činí 2 až 5% hmotnostně a obsah hydralického cementu 10 až 3ů% hmotnostn^ě

3. Brikety podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahují nejméně ještě měď a/nebo ferrosilicium a/nebo ferrochrom a/nebo řerromangan jako částečky kovu a/nebo slitiny kovu.

4o Brikety podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že jejich vnitřní průměr je asi 20 mm a výška asi 50 mm,

5 o Způsob výroby briket podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se složky smíchají a buď současně přitom nebo následně potom se přidá voda a z pastované směsi se tvarují brikety lisováním, s výhodou vytlačováním.

6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že se zřetelem na sušinu všech složek se použije voda v množství 5 až 20% hmotnostně při pastování, to se zřetelem na obsah vody ve zbylku, obsahujícím křemíko

7. Použití briket podle kteréhokoli z nároků 1 až 4 jako přísada při výrobě litiny v kuplovně.