EA014441B1

EA014441B1 - Шихта для получения сплава

Info

Publication number: EA014441B1
Application number: EA200900222A
Authority: EA
Inventors: Антон Яковлевич Дынин; Иван Васильевич Рябчиков; Юрий Владимирович Григорьев; Ринат Гилемович Усманов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Промышленная Компания "Новые Перспективные Продукты"
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2010-12-30
Also published as: EA200900222A1; WO2008007994A1

Abstract

Шихта для получения модификатора, содержащего щелочно-земельные металлы и кремний, включающая сульфатную руду, кварц, и/или кварцит, и/или кварцевый песок, в которую дополнительно введены борсодержащая руда (8-25% ВО) и фторсодержащий компонент в виде фторидов одного или нескольких элементов второй группы Периодической системы Д.И. Менделеева. Шихта предлагаемого состава позволяет получать сплав с более высоким содержанием щелочно-земельных металлов при высокой степени извлечения их из сырья, а также позволяет осуществить выплавку при минимальном количестве шлака.

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству комплексного сплава, содержащего щелочно-земельные элементы - Са, 8т, Ва. Предлагаемая шихта может быть использована на предприятиях, имеющих дуговые электрические печи.

Известна шихта для получения барийсодержащего сплава, состоящая из баритовой руды, кварцита, извести и кокса (А.С. 870476 СССР, опубл. 7.10.1981) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Баритовая руда10-40

Кварцит30-60

Известь1-13

Кокс остальное

Недостатком указанной шихты является чрезмерно высокое отношение Ва8О₄:81О₂ и наличие в ней извести, что приводит к снижению извлечения бария в сплав вследствие образования жидких силикатов кальция и торможения процесса восстановления металлов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является шихта для получения кремний-стронций-барийсодержащих сплавов (А.С. 348616 СССР, опубл. 23.08.1972), включающая сульфатную руду, кварцит, углеродистый восстановитель и железный металлолом при следующих соотношениях компонентов (вес.ч.):

Сульфатная руда	1,0-1,5
Кварцит	2,0-2,5
Углеродистый восстановитель	1,2-2,0
Железный металлолом	0,1-0,5

Недостатком этой шихты является относительно высокое отношение Ва8О₄:81О₂ или 8г8О₄:81О₂ и наличие в ней железного металлолома, что приводит к снижению содержания бария или стронция в сплаве вследствие активного разрушения карбида кремния железом, увеличения скорости схода шихты и снижения температуры в нижних зонах ванны печи. В результате значительная часть бария или стронция переходит в шлак, содержащий токсичные соединения (ВаО, Ва8 и др.), что ухудшает условия труда и экологическую обстановку.

Цель изобретения - разработка состава шихты для получения сплава с высоким содержанием щелочно-земельных металлов при высокой степени их извлечения из сырья и с минимальным количеством токсичного шлака.

Поставленная цель достигается тем, что в шихту, включающую сульфатную руду, материал, содержащий диоксид кремния, углеродистый восстановитель, согласно изобретению дополнительно вводят борсодержащую руду и фторсодержащий компонент, в качестве материала, содержащего диоксид кремния, используют кварц, и/или кварцит, и/или кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сульфатная руда	15-30
Кварц, и/или кварцит, и/или
кварцевый песок	45-55
Борсодержащая руда	0,1-3,0
Фторсодержащий компонент	1-6
Углеродистый восстановитель	остальное

Борсодержащая руда содержит 8-25% В₂О₃, а фторсодержащий компонент содержит хотя бы один фторид из группы одного или нескольких элементов второй группы Периодической системы Д.И. Менделеева. Наиболее предпочтительное соотношение количества различных фторидов во фторсодержащем компоненте является предметом ноу-хау.

Задачей предлагаемого решения является повышение технико-экономических показателей получения сплава, содержащего щелочно-земельные металлы, путем введения в шихту интенсифицирующих и корректирующих компонентов.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в том, что дополнительное введение борсодержащей руды и фторсодержащего компонента приводит к интенсификации процесса восстановления щелочно-земельных металлов вследствие снижения вязкости силикатных расплавов. Наряду с этим ионы фтора разрушают ковалентные связи в цепях 81-О-81, освобождая ионы кислорода О^2- и увеличивая активность оксидов, образующихся из соответствующих сульфатов.

Важным с точки зрения достижения поставленных целей является количество диоксида кремния в шихте. Увеличенное количество 81О₂ в шихте более 55% приведет к образованию тугоплавких и чрезмерно вязких стекол, торможению восстановления кремния и ухудшению условий образования силицидов щелочно-земельных металлов. Уменьшение количества диоксида кремния в шихте менее 45% приведет к образованию устойчивых сульфидов щелочно-земельных металлов и снижению степени извлечения их в сплав.

Нижние и верхние пределы содержания компонентов шихты выбраны, исходя из достижения ука

- 1 014441 занных положительных эффектов, что подтверждено опытными плавками, а также экономическими соображениями.

При проведении сравнительных испытаний известной и предлагаемой шихты определяют химический состав сплава, степень извлечения бария и стронция в сплав и кратность шлака. Силикобарий и силикостронций получают в дуговой печи мощностью 250 кВА. Продолжительность опытных плавок при испытании каждой шихты составляет не менее 3 суток. Состав шихты и результаты опытных плавок приведены в таблице.

Использование предлагаемой шихты позволяет увеличить содержание бария в сплаве с 23 до 48,7%, а степень извлечения бария из сырья с 46,8 до 94,0%. Количество образующегося шлака при получении силикобария уменьшается в 10-30 раз.

Использование предлагаемой шихты при производстве силикостронция позволяет увеличить содержание стронция в сплаве с 11,5 до 32,1%, а степень извлечения стронция из сырья с 27,8 до 85,7%. Количество образующегося шлака при получении силикостронция уменьшается в 8-20 раз.

№ опы та	Состав шихты, масс%
Баритовая руда	Целестиновый концентрат	Кварц	Кокс	Стальная стружка	Смесь фторидов	Борсодер жащая РУДа
1.	15		55	23,9		6	о,1
2.	30		45	21,0		1	3
3.	25		50	21,0		3	1
4.	13		60	22,5		0,5	4
5.	32		40	20,9		7	0,1
6.		15	55	23,9		6	0,1
Ί.		30	45	21,0		1	3
8.		25	50	21,0		3	1
9.		13	60	22,5		0,5	4
1(		32	40	20,9		7	0,1
Прототип
11\| 23	-	40	27,0	6	-	-
1? -	23	42	29,0	6	-	-
№ опыта	Химический состав сплава, %	Извлечение, %	Кратность шлака
Ва	8г	81	Ва	8т
1.	28,7		58,3	91,0	-	0,05
2.	48,7		45,0	93,7	-	0,03
3.	45,3		47,1	94,0	-	0,03
4.	20,9		65,4	85,3	-	0,08
5.	43,0		46,9	83,0	-	0,10
6.		18,0	50,3		79,8	0,06
7.		27,5	51,5		83,0	0,10
8.		32,1	54,0		85,7	0,08
9.		16,4	47,9		77,0	0,10
10.		23,9	51,0		74,3	0,15
Прототип
11.	23,0	-	50,3	46,0	-	1,о
12.	-	11,5	61,4	-	27,8	1,2

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Шихта для получения сплава, содержащего щелочно-земельные металлы и кремний, включающая сульфатную руду, материал, содержащий диоксид кремния, и углеродистый восстановитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит борсодержащую руду и фторсодержащий компонент, а в качестве материала, содержащего диоксид кремния, используют кварц, и/или кварцит, и/или кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, %:

Сульфатная руда 15-30 Кварц и/или кварцит и/или кварцевый песок 45-55 Фторсодержащий компонент 1-6 Борсодержащая руда 0,1-3 Углеродистый восстановитель остальное

Евразийская патентная организация, ЕАПВ

Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2