Патент на изобретение №2258095
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОНИОБИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам алюминотермического получения феррониобия. Предложен способ получения феррониобия (варианты). Способ включает стадийные загрузку и проплавление шихты, содержащей ниобиевый концентрат, натриевую селитру, известь, железную руду, алюминий и слив расплава продуктов плавки, при этом в качестве ниобиевого концентрата используют товарный ниобиевый концентрат, на первой стадии загружают шихту со скоростью 300-380 кг/м2мин, содержащую всю массу товарного ниобиевого концентрата и натриевой селитры, 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий в количестве 0,85-0,99 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия, на второй стадии загружают шихту в количестве 35-55% от массы пятиокиси ниобия в товарном ниобиевом концентрате первой стадии со скоростью 210-270 кг/м2мин, 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий в количестве 1,6-2,0 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия и перед сливом осуществляют выдержку расплава 0,1-0,6 времени проплавления шихты. Технический результат – повышение извлечения и повышение качества полученного сплава феррониобия. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.
.Изобретение относится к способу алюминотермического получения феррониобия, включающему стадийные загрузку и плавление шихты, содержащей ниобиевый концентрат, железную руду, натриевую селитру, алюминий и слив расплава продуктов плавки. Сущность изобретения: 1. На первой стадии загружают шихту со скоростью 300-380 кг/м2·мин, содержащую всю массу товарного ниобиевого концентрата и натриевой селитры, 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки, и алюминий в количестве 0,85-0,99 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия. На второй стадии загружают шихту в количестве 35-55% от массы пятиокиси ниобия в товарном ниобиевом концентрате первой стадии со скоростью 210-270 кг/м2·мин, 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминия в количестве 1,6-2,0 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия, и перед сливом осуществляют выдержку расплава 0,1-0,6 времени плавления шихты. 2. При использовании в составе шихты, товарного ниобиевого концентрата с попутным ниобиевым концентратом с содержанием пятиокиси ниобия 30-32% плавку ведут в три стадии. На первой стадии загружают шихту со скоростью 210-280 кг/м2·мин, содержащую всю массу попутного ниобиевого концентрата, 10-30% натриевой селитры от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий 0,8-0,92 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия. На второй стадии загружают шихту со скоростью 300-380 кг/м2·мин, содержащую всю массу товарного ниобиевого концентрата, 70-90% натриевой селитры от массы плавки, и алюминий в количестве 0,85-0,99 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия. На третьей стадии загружают шихту со скоростью 230-240 кг/м2·мин, содержащую 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий в количестве 1,6-2,0 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия и перед сливом осуществляют выдержку расплава 0,1-0,6 времени плавления шихты. Изобретение относится к металлургии, конкретно к способу алюминотермического получения феррониобия. Известен способ алюминотермического получения низкокремнистого феррониобия из технической пятиокиси ниобия, заключающийся в стадийной загрузке и плавлении компонентов шихты. На первой стадии загружают шихту состава: железная руда 560 кг, известь 170 кг и алюминий 140 кг, что составляет 0,75 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия. На второй стадии загружают шихту состава: пятиокись ниобия 1200 кг и алюминий 475 кг, что составляет 1,12 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия. На третьей стадии загружалась шихта состава: железная руда 205 кг, известь 170 кг и алюминий 73 кг, что составляет 1,01 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия. Недостаток способа: при использовании на плавке пятиокиси ниобия извлечение ниобия в металл составляет не более 92-93,5%. Это связано с тем, что на второй стадии алюминотермические реакции восстановления ниобия протекают при отсутствии оксидов железа в шихте с образованием тугоплавкого сплава и ухудшением условий протекания реакций восстановления. На третьей стадии проплавлялась шихта с низкой удельной теплотой процесса (16 ккал / г-·атом) и недостатком алюминия на довосстановление остаточных оксидов ниобия в шлаковом расплаве. Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ алюминотермического получения феррониобия из товарных ниобиевых концентратов (прототип), включающий стадийные загрузку и плавление шихты и слив расплава продуктов плавки. На первой стадии загружают шихту со скоростью загрузки 430 кг/м2 мин, состоящую из компонентов от общей массы на плавку: железная руда 51%, известь 67% и алюминий в количестве 1,0 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия. На второй стадии загружают шихту со скоростью 130 кг/м2 мин, содержащую всю массу товарного ниобиевого концентрата и натриевой селитры и алюминий в количестве 1,0 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия. На третьей стадии загружают остальную часть железной руды, извести и алюминий в количестве 1,59 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия со скоростью загрузки шихты 400 кг/м2 мин. Недостаток способа: низкое извлечение ниобия в металл 85-85,5% и повышенный износ магнезитовой футеровки плавильного горна. Это связано с тем, что на второй стадии проплавлялась ниобийсодержащая шихта низкой термичности с малой скоростью загрузки и повышенными тепловыми потерями с получением тугоплавкого ниобиевого сплава, что снижает тепловые условия восстановительных процессов плавки. Плавление шихты на первой и третьей стадиях плавки с высокой термичностью, сопровождающейся выбросами, и медленное плавление шихты на второй стадии увеличивают улет и угар компонентов шихты. Плавление с высокой термичностью шихты на первой стадии плавки ведет к перегреву получаемого сплава, разрушающего футеровку горна. Технический результат данного изобретения – повышение извлечения ниобия в металл и повышение качества сплава. Технический результат достигается по предложенному способу алюминотермического получения феррониобия, включающему стадийные загрузку и плавление шихты, содержащей ниобиевый концентрат, натриевую селитру, известь, железную руду, алюминий и слив расплава продуктов плавки: 1. В качестве ниобиевого концентрата используют товарный ниобиевый концентрат. На первой стадии загружают шихту со скоростью 300-380 кг/м2 мин, содержащей всю массу товарного ниобиевого концентрата и натриевой селитры, 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий в количестве 0,85-0,99 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия. На второй стадии загружают шихту в количестве 35-55% от массы пятиокиси ниобия в товарном ниобиевом концентрате в первой стадии со скоростью 210-270 кг/м2 мин, 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий в количестве 1,6-2,0 от стехиомерически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия, и перед сливом осуществляют выдержку расплава 0,1-0,6 времени плавления шихты. 2. При использовании в составе шихты товарного ниобиевого концентрата с попутным ниобиевым концентратом плавку ведут в три стадии: На первой стадии загружают шихту со скоростью 210-280 кг/м2 мин, содержащую всю массу попутного ниобиевого концентрата, 10-30% натриевой селитры от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий 0,8-0,92 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия. На второй стадии загружают шихту со скоростью 300-380 кг/м2 мин, содержащую всю массу товарного ниобиевого концентрата, 70-90% натриевой селитры от массы плавки, 30-70% железной руды от массы плавки и алюминий в количестве 0,85-0,99 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплав феррониобия. На третьей стадии загружают шихту со скоростью 230-240 кг/м2 мин, содержащую 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% от массы плавки и алюминий в количестве 1,6-2,0 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия, и перед сливом осуществляют выдержку расплава 0,1-0,6 времени плавления шихты. Пример 1 (прототип) Выплавка феррониобия внепечным алюминотермическим способом проводилась в промышленных условиях. В плавильный горн производились стадийная загрузка и плавление шихты с последующим сливом расплава продуктов плавки. На первой стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: железная руда 185 кг, известь 20 кг и алюминий 60 кг со скоростью загрузки шихты 450 кг/м2 мин. На второй стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: товарный ниобиевый концентрат 1000 кг, натриевая селитра 115 кг и алюминий 305 кг со скоростью загрузки шихты 120 кг/м2 мин. На третьей стадии загружалась и проплавлялась шихта состава железная руда 180 кг, известь 10 кг и алюминий 100 кг со скоростью загрузки шихты 400 кг/м2 мин. Плавление шихты на первой и третьей стадиях протекало бурно с выбросами расплава, на второй стадии плавление ниобийсодержащей шихты протекало медленно. Извлечение ниобия на плавке составило 85,15%. Предлагаемый способ алюминотермического получения феррониобия опробован в промышленных условиях по изложенной технологии. Результаты плавок известного способа (пример 1) и предлагаемого (примеры 2-9) приведены в таблице 1. Пример 2 В плавильный горн производились стадийная загрузка и плавление шихты с последующим сливом расплава продуктов плавки. На первой стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: товарный ниобиевый концентрат 1000 кг, железная руда 210 кг, натриевая селитра 120 кг и алюминий 345 кг со скоростью загрузки шихты 320 кг/м2 мин. На второй стадии плавки загружалась и проплавлялась шихта состава: железная руда 170 кг, известь 40 кг и алюминий 115 кг со скоростью загрузки шихты 215 кг/м2 мин., делалась выдержка расплава в плавильном горне 3 мин и затем производился слив расплава продуктов плавки. Дальнейшее увеличение алюминия на второй стадии плавки нецелесообразно, так как снижается термичность плавления шихты и значительная часть алюминия переходит в металл, не участвуя в реакциях довосстановления оксидов ниобия в шлаковом расплаве. Извлечение ниобия в металл составило 92,3%. Пример 3 В плавильный горн постадийно загружалась и проплавлялась шихта с последующим сливом расплава продуктов плавки. На первой стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: товарный ниобиевый концентрат 1000 кг, железная руда 240 кг, известь 15 кг, натриевая селитра 120 кг и алюминий 385 кг со скоростью загрузки шихты 350 кг/м2 мин. На второй стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: железная руда 140 кг, известь 30 кг и алюминий 85 кг со скоростью загрузки шихты 240 кг/м2 мин. После 3 мин выдержки расплава в плавильном горне производился слив расплава продуктов плавки. Извлечение ниобия в сплав составило 94,7%. Дальнейшее повышение алюминия на первой стадии плавки увеличивает переход кремния и титана в сплав, снижая его качество. Пример 4 В плавильный горн постадийно загружалась и проплавлялась шихта с последующим сливом расплава продуктов плавки. На первой стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: товарный ниобиевый концентрат 1040 кг, железная руда 226 кг, известь 20 кг, натриевая селитра 125 кг и алюминий 385 кг со скоростью загрузки шихты 350 кг/м2 мин. На второй стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: железная руда 170 кг, известь 40 кг и алюминий 105 кг со скоростью загрузки 250 кг/м2 мин. После 3,5 мин выдержки расплава в плавильном горне производили слив расплава продуктов плавки. Извлечение ниобия на плавке составило 95,1%. Пример 5 В плавильный горн постадийно загружалась и проплавлялась шихта с последующим сливом расплава продуктов плавки. На первой стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: товарный ниобиевый концентрат 1000 кг, железная руда 215 кг, известь 10 кг, натриевая селитра 120 кг и алюминий 368 кг со скоростью загрузки шихты 360 кг/м2 мин. На второй стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: железная руда 165 кг, известь 30 кг и алюминий в количестве 102 кг со скоростью загрузки шихты 245 кг/м2 мин. После 3,5 мин выдержки расплава в плавильном горне производили слив расплава продуктов плавки. Извлечение ниобия в сплав составило 94,9%. Плавки (примеры 2-5) протекали спокойно на всех стадиях. После окончания плавления шихты на поверхности расплава в плавильном горне наблюдался «Кип», как результат глубинного довосстановления оксидов ниобия в шлаковом расплаве. На всех плавках получен стандартный низкокремнистый феррониобий марки ФНБ 58 (Ф). Извлечение ниобия в сплав составило 92,3-95,1%. При выплавке феррониобия в составе шихты использовался попутный ниобиевый концентрат и товарный ниобиевый концентрат. Пример 6 В плавильный горн производились стадийная загрузка и плавление шихты с последующим сливом расплава продуктов плавки. На первой стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: попутный ниобиевый концентрат 480 кг, известь75 кг,натриевая селитра 30 кг и алюминий 160 кг со скоростью загрузки шихты 240 кг/м2 мин. На второй стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: товарный ниобиевый концентрат 720 кг, железная руда 65 кг, натриевая селитра 90 кг и алюминий 247 кг со скоростью загрузки шихты 330 кг/м2 мин. На третьей стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: железная руда 120 кг, известь 25 кг и алюминий 73 кг со скоростью загрузки шихты 240 кг/м2 мин. После 4 мин выдержки расплава в плавильном горне производили слив расплава продуктов плавки. Извлечение ниобия на плавке составило 93%. Дальнейшее увеличение массы попутного ниобиевого концентрата в шихте снижает содержание ниобия и повышает содержание кремния и титана в металле, чем снижается качество сплава. Пример 7 В плавильный горн постадийно загружалась и проплавлялась шихта с последующим сливом расплава продуктов плавки. На первой стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: попутный ниобиевый концентрат 240 кг, известь 50 кг, натриевая селитра 16 кг и алюминий в количестве 80 кг со скоростью загрузки шихты 215 кг/м2 мин. На второй стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: товарный ниобиевый концентрат 960 кг, железная руда 93 кг, натриевая селитра 109 кг и алюминий 303 кг со скоростью загрузки шихты 325 кг/м2 мин. На третьей стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: железная руда 150 кг, известь 40 кг и алюминий 92 кг со скоростью загрузки шихты 240 кг/м2 мин. После 3,7 мин выдержки расплава в плавильном горне производили слив расплава продуктов плавки. Извлечение ниобия в металл составило 94,9%. Дальнейшее снижение попутного ниобийсодержащего продукта в шихте снижает экономическую целесообразность его использования. Пример 8 В плавильный горн производились загрузка и плавление шихты с последующим сливом расплава продуктов плавки. На первой стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: попутный ниобиевый концентрат 400 кг, известь 70 кг, натриевая селитра 26 кг и алюминий 135 кг со скоростью загрузки шихты 240 кг/м2 мин. На второй стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: товарный ниобиевый концентрат 800 кг, железная руда 120 кг, натриевая селитра 94 кг и алюминий 280 кг со скоростью загрузки шихты 345 кг/м2 мин. На третьей стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: железная руда 120 кг, известь 35 кг и алюминий 73 кг со скоростью загрузки шихты 230 кг/м2 мин. После 4 мин выдержки расплава в плавильном горне производили слив расплава продуктов плавки. Извлечение ниобия в металл составило 94,9%. Пример 9. В плавильный горн производились загрузка и плавление шихты с последующим сливом расплава продуктов плавки. На первой стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: попутный ниобиевый концентрат 430 кг, известь 60 кг, натриевая селитра 28 кг и алюминий 145 кг со скоростью загрузки шихты 220 кг/м2 мин. На второй стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: товарный ниобиевый концентрат 770 кг, железная руда 125 кг, натриевая селитра 97 кг и алюминий 270 кг со скоростью загрузки шихты 345 кг/м2 мин. На третьей стадии загружалась и проплавлялась шихта состава: железная руда 115 кг, известь 25 кг и алюминий 70 кг со скоростью загрузки шихты 240 кг/м2 мин. После 3 мин выдержки расплава в плавильном горне производили слив расплава продуктов плавки. Извлечение ниобия в металл составило 94,5%. Плавки (примеры 6-9) протекали спокойно. После плавления шихты на третьей стадии на поверхности расплава в горне наблюдался «Кип» в течение 3-4 мин, как результат глубинного довосстановления остаточных оксидов ниобия в шлаковом расплаве. Получен стандартный низкокремнистый феррониобий марки ФНБ 58 (Ф). Извлечение ниобия на плавках составило 93-94,9%. Технологическое отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что в ниобийсодержащих частях шихты происходит совместное восстановление оксидов ниобия и железа, улучшающее условия восстановления ниобия. Плавление ниобийсодержащей шихты с количеством алюминия 0,8-0,99 от стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия снижает переход кремния и титана в сплав, при этом оксиды кремния связываются с оксидами кальция, присутствующими в составе шихты, образуя прочное соединение. Плавление на первой стадии попутного ниобиевого концентрата идет с образованием легкоплавкого железо-ниобиевого сплава, не разрушающего футеровку плавильного горна и облегчающего дальнейшее протекание восстановительных процессов ниобия. Рациональное распределение компонентов шихты в указанных соотношениях по стадиям плавки обеспечивает оптимальную удельную теплоту процесса 19-20 ккал / г-атом и высокую скорость плавления шихты с минимальными тепловыми потерями, что является решающим для поддержания оптимальной температуры алюминотермической плавки феррониобия и условий восстановления ниобия, а также повышения условий эффективного использования алюминия на стадии плавления ниобийсодержащей шихты за счет избыточной концентрации восстанавливаемых окислов по отношению к восстановителю, на последней стадии за счет глубинного восстановления оксидов ниобия в шлаковом расплаве. По предложенному способу извлечения ниобия в металл составило 92,3-95,1%, что на 7,2-10% выше извлечения по известному способу. Использование в составе шихты алюминотермической плавки товарного ниобиевого концентрата и нестандартного ниобиевого концентрата обеспечивает получение низкокремнистого феррониобия марки ФНБ 58 (Ф).
Формула изобретения
1. Способ алюминотермического получения феррониобия, включающий стадийные загрузку и проплавление шихты, содержащей ниобиевый концентрат, натриевую селитру, известь, железную руду, алюминий, и слив расплава продуктов плавки, отличающийся тем, что в качестве ниобиевого концентрата используют товарный ниобиевый концентрат, на первой стадии загружают шихту со скоростью 300-380 кг/(м2·мин), содержащую всю массу товарного ниобиевого концентрата и натриевой селитры, 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий в количестве 0,85-0,99 стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия, на второй стадии загружают шихту в количестве 35-55% от массы пятиокиси ниобия в товарном ниобиевом концентрате первой стадии со скоростью 210-270 кг/(м2·мин), 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий в количестве 1,6-2,0 стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия и перед сливом осуществляют выдержку расплава 0,1-0,6 времени проплавления шихты. 2. Способ алюминотермического получения феррониобия, включающий стадийные загрузку и проплавление шихты, содержащей ниобиевый концентрат, натриевую селитру, известь, железную руду, алюминий, и слив расплава продуктов плавки, отличающийся тем, что в качестве ниобиевого концентрата используют товарный ниобиевый концентрат с попутным ниобиевым концентратом с содержанием пятиокиси ниобия 30-32%, на первой стадии загружают шихту со скоростью 210-280 кг/(м2·мин), содержащую всю массу попутного ниобиевого концентрата, 10-30% натриевой селитры от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий в количестве 0,8-0,92 стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия, на второй стадии загружают шихту со скоростью 300-380 кг/(м2·мин), содержащую всю массу товарного ниобиевого концентрата, 70-90% натриевой селитры от массы плавки, 30-70% железной руды от массы плавки и алюминий в количестве 0,85-0,99 стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия, на третьей стадии загружают шихту со скоростью 230-240 кг/(м2·мин), содержащую 30-70% железной руды от массы плавки, 20-80% извести от массы плавки и алюминий в количестве 1,6-2,0 стехиометрически необходимого на восстановление элементов сплава феррониобия и перед сливом осуществляют выдержку расплава 0,1-0,6 времени проплавления шихты.
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 05.11.2007
Извещение опубликовано: 20.06.2009 БИ: 17/2009
NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.11.2009
Извещение опубликовано: 20.11.2009 БИ: 32/2009
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
