способ получения нормального электрокорунда

Формула изобретения

Способ получения нормального электрокорунда, в котором в печь порциями загружают сырую бокситовую шихту и ведут плавку, отличающийся тем, что вначале загружают порцию шихты с содержанием примесей оксидов железа, кремния, титана 10-30 мас.%, а сверху - порцию с содержанием указанных примесей 3-7 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к абразивной промышленности, а именно к получению нормального электрокорунда плавкой сырой бокситовой шихты.

Известен способ получения нормального электрокорунда, включающий плавку агломерированного боксита в присутствии углеродистого восстановителя в рудотермической печи, в котором загрузку шихты ведут порциями с первоначальной загрузкой 50-70% шихты от общего расхода ее на плавку [1].

Недостатком указанного решения является наличие дорогостоящего процесса агломерации шихты, стоимость которого превышает стоимость самой бокситовой шихты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ получения нормального электрокорунда плавкой сырой бокситовой шихты в присутствии углеродистого восстановителя [2]. Шихту загружают через равные промежутки времени. Плавку ведут 9-12,5 ч. Шихту загружают в печь одного состава.

Возможность использования сырой шихты устраняет дорогостоящую агломерацию шихты, что снизит стоимость электрокорунда, уменьшит трудозатраты при его получении. Однако при плавке сырой шихты одного состава процессы восстановления идут медленно и практически вся энергия используется на получение жидкой фазы. Процессы восстановления в жидкой фазе сопровождаются кипением за счет газовыделения.

Ускорить процессы восстановления за счет увеличения подводимой мощности не представляется возможным из-за выбросов расплава из ванны печи. Выдержка расплава по времени определяет кинетику восстановительных процессов и обогащение расплава оксидом алюминия.

При этом время работы печи с открытым зеркалом расплава достигает половины времени плавки и КПД печи составляет всего 0,55.

Отсюда основным недостатком наиболее близкого решения является значительный расход электроэнергии, обусловленный длительностью процесса плавки в связи с длительностью процессов восстановления оксидов в расплаве и низкой стойкостью узлов электрододержателей из-за длительного времени их эксплуатации при высоких температурах.

Задачей предлагаемого изобретения является сокращение расхода электроэнергии.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе получения нормального электрокорунда, в котором в печь порциями загружают сырую бокситовую шихту и плавят, согласно изобретению вначале загружают порцию шихты с содержанием примесей оксидов железа, кремния, титана 10-30 маc. %, а сверху - порцию с содержанием указанных примесей 3-7 маc. %.

В предлагаемом способе режим плавки ведут так, что тепло от горения дуги выделяется на нижней границе верхнего слоя загруженной шихты. За счет обогащения Аl₂О₃, поступающего из верхнего слоя в нижний, в расплаве бокситовой шихты происходит быстрое повышение температуры, не сопровождающееся процессом кипения. Содержание гидроксильной группы - ОН в верхней порции шихты позволяет поддерживать рыхлую структуру колошника и газоотделение идет по всей площади ванны печи и исключает выброс расплава наружу.

Кинетика процессов восстановления за счет высокой температуры ускоряется, происходит достаточно быстрое осаждение ферросплава с получением качественного слоя расплава электрокорунда. Масса загрузки верхнего слоя бокситовой шихты рассчитывается так, чтобы окончание процесса его полного расплавления совпало с полным окончанием протекания восстановительных реакций и осаждением ферросплавов. Так как содержание примесей в верхнем слое расплава аналогично их содержанию в конечном продукте - электрокорунде, то расплав не выдерживается, время работы печи с открытым зеркалом расплава не превышает 1/10 длительности плавки. КПД печи достигает 85%. Это ведет к экономии электроэнергии и снижению времени работы электрододержателей при высоких температурах.

Загрузка первой порции шихты с содержанием примесей оксидов железа, кремния, титана менее 10 маc. % ведет к необходимости использования для плавки дорогостоящего сырья, что увеличивает себестоимость электрокорунда. Загрузка с содержанием указанных примесей более 30 маc. % увеличивает затраты электроэнергии на процессы восстановления, что также увеличивает себестоимость.

Содержание указанных примесей в верхней порции менее 3 мас.% ведет к удорожанию сырья, увеличению себестоимости, содержание их более 7 маc. % потребует дополнительного времени работы на открытом зеркале, к увеличению удельного расхода электроэнергии, снижению КПД печи.

Способ получения нормального электрокорунда осуществляется следующим образом.

Сначала производят загрузку порции бокситовой шихты в количестве 50-90% от общей загрузки печи с содержанием примесей оксидов железа, кремния, титана 10-30 маc. %. Затем загружают порцию шихты в количестве 10-50% с содержанием указанных примесей 3-7 мас.% и ведут процесс полного расплавления шихты и осаждения ферросплавов, которые заканчиваются одновременно без потерь тепла.

По предлагаемому способу был получен нормальный электрокорунд марки 14А с химическим составом: Al₂O₃ - 93,53 мас.%, Fe₂O₃ - 0,5 маc. %, SiO₂ - 1,06 маc. %, TiO₂ - 2,3 мас.%, СаО - 0,74 маc. %, MgO - 0,52 маc.%.

Данные испытаний сведены в таблицу.

Как показали испытания, КПД печи в среднем увеличился на 20% по сравнению с известным способом.

Предлагаемый способ целесообразно применять в абразивной промышленности для получения нормального электрокорунда.

Источники информации

1. Патент 1710507 СССР. Способ получения нормального электрокорунда, М. Кл. С 01 F 7/30 от 07.02.92.

2. Патент 2171225 Россия. Способ получения нормального электрокорунда, М. Кл 7. С 01 F 7/30 от 27.07.2001.