RU2476614C2 - Способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта - Google Patents
Способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2476614C2 RU2476614C2 RU2011120569/02A RU2011120569A RU2476614C2 RU 2476614 C2 RU2476614 C2 RU 2476614C2 RU 2011120569/02 A RU2011120569/02 A RU 2011120569/02A RU 2011120569 A RU2011120569 A RU 2011120569A RU 2476614 C2 RU2476614 C2 RU 2476614C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cobalt
- melting
- reducing agent
- decarburization
- carbon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к технологии производства огневого кобальта в электродуговых печах постоянного тока. Способ включает плавку шихты из оксидов кобальта и углеродистого восстановителя, восстановление и обезуглероживание кобальта после полного расплавления. При этом плавку ведут при содержании углеродистого восстановителя в шихте 16-21 мас.%. Обезуглероживание проводят при силе тока в дуге, составляющей 90-95% от его максимального значения. При достижении концентрации углерода в кобальте 0,3% силу тока устанавливают максимальной и равной 6,3 кА. Техническим результатом является увеличение удельной производительности процесса и сокращение удельного расхода электроэнергии. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к заключительной операции технологии производства огневого кобальта в дуговых печах постоянного тока, состоящей из стадий плавки, восстановления и доводки металла.
Известен способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта, включающий операции плавки, восстановления и обезуглероживания кобальта, осуществляемый в электродуговых печах постоянного тока [1, 2]. Недостатками данного способа являются сравнительно низкая производительность процесса и повышенный расход электроэнергии на 1 т металлического кобальта.
Прототипом изобретения является способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта, когда операции плавки и обезуглероживания металлического кобальта [2] осуществляют при напряжении 300 В и силе тока в дуге 5,5 кА. При этом общая производительность процесса по металлическому кобальту составляет 0,260-0,285 т Со/ч, удельная производительность по шихте (смесь оксидов кобальта и восстановителя) 0,37-0,42 т/ч, удельный расход электроэнергии 1627-2311 кВт-ч/т. Содержание восстановителя в шихте плавки составляло 13-14%.
Задачей предлагаемого изобретения является оптимизация режимных параметров процессов плавки, восстановления, обезуглероживания, обеспечивающая:
- увеличение удельной производительности;
- сокращение удельного расхода электроэнергии.
Указанная задача решается тем, что плавку ведут при содержании углеродистого восстановителя в шихте 16-21% (по массе), а обезуглероживание проводят при силе тока в дуге, составляющей 90-95% от его максимального значения, причем при достижении концентрации углерода в кобальте 0,3% силу тока устанавливают максимальной и равной 6,3 кА.
Оптимальная концентрация восстановителя в шихте плавки и восстановления составляет 16-21% (по массе). Плавка и восстановление при концентрации восстановителя в шихте плавки менее 16% характеризуется относительно низкой удельной производительностью и более высоким удельным расходом электроэнергии. Это объясняется сравнительно низкой скоростью насыщения металлического кобальта углеродом, зависящей от исходного содержания восстановителя в шихте, соответственно и кинетически медленным процессом образования легкоплавкой эвтектики Со3С-Со (tпл=1319°С) с концентрацией углерода в кобальте 2,7%. Отсутствие жидкой ванны эвтектического состава увеличивает продолжительность плавки и восстановления, что приводит к снижению удельной производительности и увеличению расхода электроэнергии.
Восстановительная плавка при содержании восстановителя более 21% также снижает удельную производительность стадии плавления и восстановления и увеличивает расход электроэнергии. В этом случае образуются более тугоплавкие сплавы заэвтектического состава, содержащие >2,7% углерода. Поэтому продолжительность плавки и восстановления, расход электроэнергии возрастают, а удельная производительность снижается. Кроме того, избыточное количество углерода в металлической ванне увеличивает время последующей стадии обезуглероживания кобальта при доводке металла. В результате снижаются удельная производительность доводки и возрастают общая продолжительность получения огневого кобальта и расход электроэнергии.
Для сокращения продолжительности процесса обезуглероживания и удельного расхода электроэнергии силу тока в дуге при доводке металла устанавливают 90-95% от максимального значения Imax, а при достижении остаточной концентрации углерода 0,3% доводку осуществляют при максимальной силе тока, равной 6,3 кА.
Снижение токовой нагрузки менее 90% не в состоянии обеспечить разогрев расплава кобальта до температур, необходимых для эффективного проведения операций доводки (обезуглероживания). Поэтому удельная производительность доводки снижается. Повышение силы тока в дуге более 95% от максимального значения приводит к увеличению удельного расхода электроэнергии при практически постоянной удельной производительности. Обезуглероживание кобальта при величине Imax рационально осуществлять при остаточной концентрации углерода в кобальте 0,3%, когда полнота удаления углерода по реакции
С[СО]+2[O]Со=[Со]+CO2
определяется скоростью подвода восстановителя из объема расплава в реакционную зону. Обезуглероживание при силе тока более 95% от Imax соответствует наибольшему развитию конвективных потоков в расплаве и увеличивает скорость доставки углерода из глубины жидкой ванны в зону реакции. В этих условиях время обезуглероживания снижается, удельная производительность доводки возрастает и расход электроэнергии, в целом, уменьшается.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков, изложенных в пунктах формулы изобретения. Причиной данного обстоятельства являются различные кинетические закономерности макромеханизма восстановления закиси-окиси кобальта и обезуглероживания металла, проявляемые в зависимости от содержания восстановителя в шихте и силы тока в дуге.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна».
Заявляемый способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта отвечает всем критериям патентоспособности.
Предлагаемое для патентной защиты изобретение имеет изобретательский уровень, т.к. его сущность для специалиста, занимающегося пирометаллургией кобальта, никеля, явным образом не следует из известного уровня техники, т.е. не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого способа, а значит, и не может быть подтверждена известность отличительных признаков на указанный заявителем технический результат.
Восстановительную плавку оксидов кобальта и доводку металла (обезуглероживание) проводили в печи постоянного тока емкостью 3 т. Максимальная активная мощность составляет 1650 кВт. Рабочее напряжение 300 В, номинальная величина тока в дуге 5,5 кА. Мощность трансформатора 6750 кВа. Первичное напряжение трансформатора 6 кВ. Диапазон выпрямленных напряжений источника питания 0-460 В. Диапазон токов сводового электрода (катода) 0-6,3 кА. При выводе печи на максимальный режим ток нагрузки и напряжение дуги повышали до 6,0-6,2 кА и 250-280 В соответственно. По окончании плавки расчетного количества шихты и ее полного расплавления начинали операцию доводки (обезуглероживание). По ходу плавки и доводки контролировали время полного расплавления заданного количества шихты и доводки, расход электроэнергии, состав кобальта (содержание углерода), силу тока в дуге, массу огневого кобальта. Технико-экономические показатели плавки и доводки при различных режимах приведены в таблице.
Анализ данных таблицы свидетельствует о том, что наибольшая удельная производительность стадии плавки и восстановления достигается в плавках №№1, 5. Снижение удельной производительности по шихте наблюдается при содержании восстановителя за пределами граничных значений, например с 1,09 (№1) до 0,83 (№6) и 0,62 т/ч (№3). Наряду с этим плавки №№3, 4 характеризуются более высоким удельным расходом электроэнергии, соответственно 1773,1 (№6); 1240,7 (№3) кВт·ч/т.Повышенное содержание восстановителя в шихте в плавке (№2, 3) увеличивает продолжительность последующего обезуглероживания и приводит к уменьшению удельной производительности по кобальту на стадии доводки до 0,380 (№2); 0,383 (№3) т/ч. Операцию доводки в опытах 1-6 осуществляли при постоянной токовой нагрузке в ходе обезуглероживания 6,0 кА.
Процесс плавки и восстановления осуществляют при температуре ванны 1500-1550°С.
Плавка №7 соответствует оптимальному содержанию восстановителя в шихте плавки (16,9%) и силе тока в дуге на стадии доводки (обезуглероживание) 5,8 кА (92,1% от Imax). После достижения концентрации углерода в металле 0,3% для организации тепловых конвективных потоков, обеспечивающих равномерное распределение температур и концентраций реагентов в объеме расплава, величину тока в дуге устанавливали максимальной, равной 6,3 кА. Доводку осуществляли при температуре металла 1600-1650°С. Из данных таблицы видно, что этому электрическому режиму соответствует наименьший удельный расход электроэнергии в процессе обезуглероживания, составляющий 1334,6 кВт·ч/т Со.
По сравнению с прототипом удельная производительность по шихте (общая масса оксидов кобальта и восстановителя) в заявляемом способе повышается с 0,37-0,42 до 1,04-1,18 т/ч. Расход электроэнергии при этом снижается с 1627-2311 до 1068-1260 кВт·ч/т. Общая удельная производительность процесса, включая обезуглероживание и рассчитанная на 1 т огневого кобальта, увеличивается с 0,260-0,285 до 0,299 т/ч, а расход электроэнергии снижается с 3883 до 2990,1 кВт·ч/т Со.
1. Книсс В.А, Казаков П.В, Жуков В.П. // Цветная металлургия. 2003, №5. С.16-19.
2. Книсс В.А, Казаков П.В, Жуков В.П, Набойченко С.С. // Цветные металлы. 2004, №2. С.8-11.
Claims (1)
- Способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта в электродуговой печи постоянного тока, включающий плавку шихты из оксидов кобальта и углеродистого восстановителя, восстановление и обезуглероживание кобальта после полного расплавления, отличающийся тем, что плавку ведут при содержании углеродистого восстановителя в шихте 16-21 мас.%, а обезуглероживание проводят при силе тока в дуге, составляющей 90-95% от его максимального значения, причем при достижении концентрации углерода в жидкой ванне кобальта 0,3% силу тока устанавливают максимальной и равной 6,3 кА.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120569/02A RU2476614C2 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120569/02A RU2476614C2 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011120569A RU2011120569A (ru) | 2012-11-27 |
RU2476614C2 true RU2476614C2 (ru) | 2013-02-27 |
Family
ID=49121659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011120569/02A RU2476614C2 (ru) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2476614C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2595169C1 (ru) * | 2015-04-21 | 2016-08-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Способ получения кобальта с использованием горючих сланцев |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2618929A1 (de) * | 1975-05-30 | 1976-12-09 | Amax Inc | Verfahren zur herstellung von rohkupfer aus einem kupfer-eisensulfidkonzentrat |
US4857104A (en) * | 1988-03-09 | 1989-08-15 | Inco Limited | Process for reduction smelting of materials containing base metals |
US5662730A (en) * | 1994-12-08 | 1997-09-02 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method for pyrometallurgical smelting of copper |
JPH09316562A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-09 | Nikko Kinzoku Kk | 銅の乾式製錬法 |
RU2249055C1 (ru) * | 2003-08-18 | 2005-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" (ФГУП "ВУХИН") | Способ пирометаллургической переработки медьсодержащих материалов |
RU2359047C2 (ru) * | 2007-06-18 | 2009-06-20 | ООО "Институт Гипроникель" | Способ переработки медно-кобальтового окисленного сырья с получением черновой меди и сплава на основе кобальта |
-
2011
- 2011-05-20 RU RU2011120569/02A patent/RU2476614C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2618929A1 (de) * | 1975-05-30 | 1976-12-09 | Amax Inc | Verfahren zur herstellung von rohkupfer aus einem kupfer-eisensulfidkonzentrat |
US4857104A (en) * | 1988-03-09 | 1989-08-15 | Inco Limited | Process for reduction smelting of materials containing base metals |
US5662730A (en) * | 1994-12-08 | 1997-09-02 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method for pyrometallurgical smelting of copper |
JPH09316562A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-09 | Nikko Kinzoku Kk | 銅の乾式製錬法 |
RU2249055C1 (ru) * | 2003-08-18 | 2005-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" (ФГУП "ВУХИН") | Способ пирометаллургической переработки медьсодержащих материалов |
RU2359047C2 (ru) * | 2007-06-18 | 2009-06-20 | ООО "Институт Гипроникель" | Способ переработки медно-кобальтового окисленного сырья с получением черновой меди и сплава на основе кобальта |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
КНИСС В.А. и др. Восстановительная электроплавка оксида кобальта в печи постоянного тока. Цветные металлы, 2004, No.2, с.8-11. * |
КНИСС В.А. и др. Восстановительная электроплавка оксида кобальта в печи постоянного тока. Цветные металлы, 2004, №2, с.8-11. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2595169C1 (ru) * | 2015-04-21 | 2016-08-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Способ получения кобальта с использованием горючих сланцев |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011120569A (ru) | 2012-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2956874C (en) | Process for smelting lithium-ion batteries | |
KR101053220B1 (ko) | 철계 아모퍼스 소재의 제조 방법 | |
CN103484721B (zh) | 一种制备钛铁合金的方法 | |
CN100443603C (zh) | 利用含钛炉渣制备钛及钛合金的方法 | |
CN103045929A (zh) | 电铝热法生产钒铁的方法 | |
CN103160864B (zh) | 一种铌精矿熔盐电解制备铌铁合金的方法 | |
CN104498737A (zh) | 一种高温焙烧-弱磁选富集铌的方法 | |
CN103436699A (zh) | 一种微波硅热还原法生产低碳铬铁的方法 | |
CN105164285A (zh) | 用于从含有pgm的铬铁矿中回收pgm和铁铬合金的方法和装置 | |
RU2476614C2 (ru) | Способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта | |
CN114729417A (zh) | 直流电弧炉 | |
Allanore | Contribution of electricity to materials processing: Historical and current perspectives | |
CN103160863B (zh) | 一种铌精矿熔融氧化物电解制备铌铁合金的方法 | |
CN101368232B (zh) | 一种从钴铜铁合金中回收有价金属的方法 | |
CN102747231B (zh) | 一种用感应电炉处理铜浮渣的方法 | |
CN102268509A (zh) | 一种中频炉电弧炉双联冶炼方法 | |
WO2022248245A1 (en) | Recovery of nickel and cobalt from li-ion batteries or their waste | |
CN112746143A (zh) | 一种直流电弧炉无焦炭冶炼低碳铁合金的工艺 | |
RU2757772C2 (ru) | Способ прямого извлечения металлов из оксидных форм металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов и устройство для прямого извлечения металлов из различных форм в металлическую или другие оксидные фазы | |
CN102747232A (zh) | 一种用感应电炉处理铋精炼铜浮渣的方法 | |
CN102732732B (zh) | 一种用感应电炉贫化铅冰铜、铋冰铜的方法 | |
RU2476599C2 (ru) | Способ электродугового жидкофазного углетермического восстановления железа из оксидного сырья и устройство для его осуществления | |
RU2701919C1 (ru) | Способ выплавки ферросилиция | |
Liu et al. | Direct Alloying of Silicon in Liquid Steel by Molten Slag Electrolysis | |
Chung et al. | Sustainable recovery of rare earths elements from spent magnets using pyrometallurgical methods |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130521 |