электродуговой способ получения олова первой категории качества (сплав, близкий по составу к марке 04) из касситеритового концентрата

Формула изобретения

Электродуговой способ получения олова высокой чистоты из касситеритового концентрата, включающий расплавление однофазной электрической дугой прямого действия переменного тока окатышей касситерита со шлакообразующими добавками в графитовом тигле или кристаллизаторе, наведение шлаковой ванны, засыпку зеркала ванны молотым графитом, перевод процесса в электролитический режим, проведение восстановления олова в шлаковом расплаве пропусканием электрического тока, отличающийся тем, что при переходе на электролитическое восстановление род тока не изменяют, чего достигают простым замыканием верхнего электрода на графитовый слой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электродуговой металлургии и может быть использовано для получения сплавов, используемых в качестве припоев, а также легирующих добавок.

Известен способ получения олова, при котором подготовленный для плавки оловянный концентрат смешивают с углем и флюсующими добавками. Полученную шихту плавят в отражательных печах или печах электросопротивления большой емкости, где олово восстанавливают углем или окисью углерода в течение примерно 10 часов. При плавке концентратов с содержанием олова от 55 до 72 мас. % получают черновое олово 60-70 мас.%, а при плавке в шахтной печи получают более чистое олово с содержанием до 93 мас.% (Д.В.Беляев Металлургия олова. - М.: Металлургиздат, 960, с.96).

Недостатком этого способа является большая энергоемкость.

В качестве аналога можно также привести способ получения алюминия или магния, при котором алюминий получают электролизом расплавленного криолита, в котором растворен глинозем. Электролизер состоит из сварного металлического корпуса, футерованного внутри угольными блоками, в подовую часть с помощью шин подведен катод источника тока. Над корпусом подвешен угольный анод. Температура заливаемого криолита равна 1000^oС, что на 350^oС превышает температуру плавления восстанавливаемого электролизом металла. Электролит поддерживается в расплавленном состоянии за счет теплоты, выделяющейся при прохождении через него электрического тока. Жидкий алюминий оседает на дне подовой части электролизера. Магний получают электролизом расплавленных хлоридов магния, калия, натрия и кальция. Анодами служат графитовые плиты, катодами - стальные пластины. Так как плотность расплава электролита больше плотности магния, выделяющийся на катоде жидкий магний всплывает на поверхность. Электролиз протекает при температуре 700...750^oС, что на 50...100^oС превышает температуру плавления восстанавливаемого металла (А.М.Дальский. Технология конструкционных материалов. - М.: Машиностроение, 1985, с. 447).

В качестве прототипа принят способ, описанный в заявке Великобритании 1317888, предусматривающий получение тугоплавких металлов из руд, включающий расплавление электролита (шлаковой ванны) и проведение процесса восстановления пропусканием электрического тока. В качестве одного или обоих электродов используется плазма, электролизер охлаждается для кристаллизации гарнисажа на стенках из электролита. Этот способ позволяет получать металла виде покрытия (Применение плазменной технологии в цветной металлургии за рубежом: Обзорная информация ЦНИИ цветметэкономики и информации. - М., 1981. С. 48-49, GB, патент 1317888, кл. С 22 D 3/00, 1973).

Недостатком данного способа является то, что невозможно получить массивный продукт и процесс является низко производительным.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение скорости процесса выплавки олова и повышение чистоты получаемого продукта, не влекущее за собой последующее рафинирование.

Указанная задача решается тем, что при переводе процесса в электролитический режим род тока не изменяют, чего достигают простым замыканием верхнего электрода на графитовый слой. Это позволяет снизить энергоемкость, увеличить скорость процесса выплавки олова и повысить чистоту полученного продукта, исключающую последующее рафинирование, что практически сразу дает товарный продукт.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен вид сбоку электродуговой печи. Позиции на чертеже обозначают:

1. Графитовый тигель с меловой футеровкой;

2. Электрододержатель;

3. Регулировка вылета электрода;

4. Верхний графитовый электрод;

5. Нижний графитовый электрод-подставка;

6. Станина установки с электроизоляцией;

7. Слой графита на завершающей стадии плавки (гарнисаж);

8. Шлаковая ванна (расплав касситерита);

9. Металлический жидкий продукт.

Примеры реализации способа:

В ходе работы применяют оловянный концентрат следующего состава (см. таблицу 1).

Пример 1.

В предлагаемом способе получения олова навеску касситеритового концентрата смешивают с графитовой пылью (20%) и глиной (примерно такое же количество). Из этой смеси формируют окатыши диаметром 20-30 мм, которые просушивают при температуре 200^oС. Графитовым электродом 4 возбуждают дугу прямого действия (род тока переменный) в графитовом тигле 1 или кристаллизаторе с меловой футеровкой. Окатыши расплавляют в течение 10 минут, далее наводят шлаковую ванну 8, засыпают ее поверхность молотым графитом 7 и замыкают верхний электрод на графитный слой Электролиз ведут 3-5 минут без изменения рода тока. Заключительная фаза плавки представлена на чертеже.

Продукты плавки охлаждают в тигле и затем выбивают, при этом шлак легко отделяется от затвердевшего металла. В таблице 2 приведен состав полученного металла.

Пример 2.

В предлагаемом способе получения при изготовлении касситеритовых окатышей в состав добавляют по 10% графитовой пыли и глины, вдвое меньше по сравнению с предыдущим примером, а также 10% соды. Плавку ведут аналогично предыдущему примеру. В таблице 3 приведен состав полученного металла.

Пример 3.

В предлагаемом способе получения олова расплавляют окатыши касситерита с 10%-ными добавками глины и угольной пыли без добавки соды. Последующие действия полностью аналогичны предыдущим примерам. Состав металла приведен в таблице 4.

Пример 4.

В предлагаемом способе получения олова в днище (подине) тигля предусматривают летку для слива жидкого олова. Это усовершенствование позволяет устранить технологические требования охлаждения и выбивки продуктов. Остатки шлака удаляют в этом случае перевертыванием или наклоном тигля, для чего необходимо предусмотреть на участке тельфер с коромыслом и цепями, а также металлический захват тигля.