термитная смесь для формирования гранул, используемых для окислительного рафинирования железоуглеродистых сплавов

Классы МПК:C12C7/00 Приготовление сусла вообще
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-10-03
публикация патента:

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при проведении окислительного рафинирования железоуглеродистых сплавов с получением эффективных реагентов. Термитная смесь включает нитрат калия, железосодержащие отходы в виде опилок, стружки и отходов производства дроби, бигхаузную пыль со степенью окисления Fe+2, Fe+3 при следующем соотношении компонентов сухой массы, мас.%: нитрат калия 58-63; железосодержащие материалы 26-34; бигхаузная пыль 8-11. Инициирование СВС-процесса в грануле позволяет проводить термообработку гранул без подвода внешних источников энергии. 1 табл.

Формула изобретения

Термитная смесь для формирования гранул, используемых для окислительного рафинирования железоуглеродистых сплавов, включающая железосодержащий материал, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит нитрат калия, при этом в качестве железосодержащего материала используют дисперсные отходы в виде опилок, стружки, отходов производства дроби, а также бигхаузную пыль со степенью окисленности Fe+2, Fe+3 при следующем соотношении компонентов сухой массы, мас.%:

Нитрат калия58-63
Железосодержащие материалы26-34
Бигхаузная пыль 8-11

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при проведении окислительного рафинирования железоуглеродистых сплавов. Окислительное рафинирование - самый распространенный способ очистки металлов от примесей. Он применяется при получении сплавов на основе Fe, Cu, Ni, Pb и др. Основная идея метода - окисление вредных и излишних примесей и перевод их в виде оксидов в оксидную или газовую фазу, которая не растворяется в металле [1]. Окислителями при реализации процесса окислительного рафинирования стали являются: железная окалина (Fе3 O4) и железорудные окатыши, содержащие FeO, Fе 2О3, Fе3O4. В этих соединениях железо присутствует в двух- и трехвалентной форме. Валентность железа обуславливает окислительную способность оксида железа. К предлагаемой термитной смеси наиболее близка смесь [2], содержащая железоуглеродистый сплав и оксидный материал при следующем соотношении, % (мас.):

Железоуглеродистый сплав 50,0-99,5
Оксидный материал 0,5-50,0

При этом закись железа и окись железа в оксидном материале взяты в соотношении соответственно (0,01-6,0): 1,0.

А также смесь [3], включающая FeO, Fе2О3, Fе3O4, при следующем соотношении компонентов, % (мас.): (FеО+Fе2O3+Fе3O 4):СаО:СаF2=1,000:(0,400-0,290):(0,029-0,040).

Недостатком указанных окислителей является низкая окислительная способность, что приводит к повышенному расходу реагента на тонну выплавляемой стали. Кроме того, на термообработку окатышей необходимы большие энергетические затраты.

Предлагаемые окатыши содержат железо в шестивалентной форме, что позволит снизить расход реагента в 2-3 раза. Инициирование СВС-процесса в грануле позволяет проводить термообработку гранул без подвода внешних источников энергии.

Термитная смесь включает нитрат калия, железосодержащие отходы (опилки, стружка, отходы производства дроби), бигхаузная пыль. Компоненты имеют следующее соотношение, % (мас.):

Нитрат калия58-63
Железосодержащие отходы26-34
Бигхаузная пыль 8-11

Полученную смесь необходимо увлажнить до пластичного состояния. Посредством скатывания во вращающихся чашах (грануляторах) или барабанах-окомкователях из полученной смеси формируются гранулы. Далее гранулы повергаются сушке. Для инициирования экзотермической реакции гранулы слегка смачивают любыми продуктами перегонки нефти и поджигают. Инициирование СВС-процесса возможно также любым известным способом. В результате химической реакции образуется феррат калия (K2FеO 4) и диоксид азота (NO). Скорость реакции можно изменять, увеличивая или уменьшая в заданных пределах количество бигхаузной пыли. Бигхаузная пыль является отходом производства - улавливается при плавке чугуна и стали в электрических дуговых печах, она состоит главным образом из оксидов железа (II и III), которые также являются окислителями Fe-C сплавов. В результате воздействия высокой температуры экзотермической реакции гранулы спекаются. Полученный феррат калия содержит железо в шестивалентной форме, что определяет высокую эффективность его использования в качестве окислителя.

В результате исследований был определен состав смеси, который обеспечивает получение феррата калия. Экспериментальные данные представлены в таблице.

№ опытаКоличество нитрата калия, % (мас.) Количество железосодержащих отходов, % (мас.) Количество бигхаузной пыли, % (мас.) Количество феррата калия от общей массы гранул, %
1 6226 120
2 5931 1088,5
3 5932 988,5
4 6530 5-
5 6131 891,5
6 5833 987
7 5827 150
8 6032 890
9 6630 4-
10 6428 80
11 5933 888,5
12 5729 140
13 5434 120
14 5832 1087
15 5627 170

Анализ данных таблицы позволяет сделать вывод о том, что если содержание (мас.%) какого-либо компонента в термитных смесях выходит за рамки заявленного, то есть для нитрата калия 58-63; для железосодержащих отходов 26-34; для бигхаузной пыли 8-11, то в составе получаемых гранул феррата калия либо нет (опыты № 1, 7, 10, 12, 13, 15), то есть исходные вещества в реакцию не вступают; либо вследствие бурно протекающей реакции гранулы разрушаются (опыты № 4, 9).

Таким образом, предлагаемый состав термитной смеси позволяет получать эффективные реагенты для рафинирования железоуглеродистых сплавов, решая при этом проблему утилизации дисперсных отходов машиностроения и металлургии.

Источники информации

1. Рыжонков Д.И. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия. - 1989. - 390 с.

2. Патент РФ № 2092571 - 1997 год.

3. Патент РФ № 2088675 - 1997 год.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2480518

patent-2480518.pdf

Класс C12C7/00 Приготовление сусла вообще

способ получения пивного сусла -  патент 2529714 (27.09.2014)
способ получения пивного сусла -  патент 2527070 (27.08.2014)
способ затирания -  патент 2524413 (27.07.2014)
способ пивоварения -  патент 2524118 (27.07.2014)
способ приготовления напитка, получаемого брожением -  патент 2495922 (20.10.2013)
способ производства светлого пива -  патент 2492218 (10.09.2013)
способ фазоселективного экстрагирования пивного затора и установка для фазоселективного экстрагирования пивного затора -  патент 2477309 (10.03.2013)
способ пивоварения -  патент 2475526 (20.02.2013)
способ производства светлого пива "наbeerлин" -  патент 2441064 (27.01.2012)
бункер для пивной дробины -  патент 2427619 (27.08.2011)
Наверх