СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ Российский патент 1995 года по МПК C22B61/00 C22B9/04 

Описание патента на изобретение RU2034079C1

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к получению скандия высокой чистоты.

Существуют следующие способы рафинирования редкоземельных элементов, в том числе и скандия: вакуумная плавка, зонная плавка, электролиз в твердом состоянии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ рафинирования скандия методом вакуумной дистилляции, при котором процесс испарения ведут из танталового тигля в вакууме 10-4 10-5 мм рт.ст. при 1650-1750оС.

Недостатком данного способа является получение дистиллята, имеющего дендритную структуру с весьма развитой поверхностью и содержащего значительные количества кислорода (0,2 мас.) и азота (0,03 мас.). Причиной является натекание воздуха в плавильную камеру, а также взаимодействие с кислородом и азотом в процессе разгрузки и хранения дистиллированного скандия ввиду его высокой химической активности и развитой поверхности дендритов.

Целью изобретения является повышение качества получаемого скандия.

Цель достигается тем, что в известном способе дистилляцию ведут при натекании в камеру печи не более 10 мкм рт.ст. л/сек, после завершения дистилляции тигель охлаждают до 1540-1570оС, камеру заполняют инертным газом, выдерживают 5-20 сек и вакуумируют.

Снижение натекания воздуха в камеру печи до 10 мкм рт.ст. л/сек, как показала практика, обеспечивает получение в процессе дистилляции конденсата скандия с содержанием кислорода 0,04-0,06 мас. и азота 0,006-0,008 мас. Заполнение камеры печи инертным газом приводит к резкому по сравнению с вакуумом возрастанию теплопередачи от тигля к дистилляту, находящемуся на водоохлаждаемом конденсаторе. В результате конденсат разогревается, происходит его подплавление (температура плавления скандия 1536оС) и слияние дендритов в монолитную массу, имеющую гораздо меньшую поверхность, а следовательно, и в меньшей степени подверженную взаимодействию с кислородом и азотом при дальнейшем охлаждении, разгрузке печи и хранении.

Нижний предел температуры охлаждения тигля 1540оС, при которой производится заполнение камеры инертным газом, обусловлен тем, что дальнейшее его снижение не обеспечивает поступления к конденсату тепла, достаточного для подплавления и образования монолитной массы.

Верхний предел температуры 1570оС обусловлен тем, что дальнейшее его повышение приводит к перегреву подплавленного скандиевого конденсата и стеканию его в тигель.

Нижний предел времени выдержки в инертной атмосфере, равный 5 сек, обусловлен тем, что дальнейшее его сокращение не обеспечивает достаточного прогрева конденсата для подплавления и образования монолитной массы.

Верхний предел времени выдержки в инертной атмосфере, равный 20 с, обусловлен тем, что дальнейшее увеличение его приводит к перегреву подплавленного конденсата и стеканию в тигель.

Эксперименты по прототипу и предлагаемому способу проводили в вакуумной печи сопротивления типа СШВЭ-1,25/25-2 с вольфрамовым нагревателем в вакууме 10-4 10-5 мм рт.ст. В качестве испарителя служил танталовый тигель ⊘ 80 мм. Загрузка чернового скандия в тигель составляла 250-300 г. Контроль натекания осуществляли с помощью вакуумметра ВИТ-3. Контроль за температурой осуществляли с помощью термопары ВР-5/20.

Результаты экспериментов по прототипу и предлагаемому способу приведены в таблице.

Как следует из приведенных данных, предлагаемый способ позволяет получать монолитный конденсат с содержанием азота и кислорода ниже известного в 3,2 и 4,3 соответственно. За пределами предлагаемых параметров наблюдается либо повышение содержания газовых примесей (опыты 8-10, 12), либо стекание конденсата в плавильный тигель, что неизбежно ведет к снижению извлечения в готовую продукцию.

Способ прошел промышленную проверку и рекомендован к внедрению на ПО ПГМК.

Похожие патенты RU2034079C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ 1992
  • Готовчиков Виталий Тимофеевич[Ru]
  • Данилов Виктор Васильевич[Kz]
  • Зрячев Анатолий Николаевич[Ru]
  • Качур Леонид Исаакович[Ru]
  • Кузнецов Юрий Владимирович[Kz]
  • Малинин Александр Александрович[Kz]
  • Смагина Клара Ивановна[Kz]
  • Тишин Александр Николаевич[Kz]
  • Яковлев Александр Васильевич[Kz]
RU2034080C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СКАНДИЯ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ 1992
  • Готовчиков Виталий Тимофеевич[Ru]
  • Данилов Виктор Васильевич[Kz]
  • Зрячев Анатолий Николаевич[Ru]
  • Качур Леонид Исаакович[Ru]
  • Кузнецов Юрий Владимирович[Kz]
  • Малинин Александр Александрович[Kz]
  • Смагина Клара Ивановна[Kz]
  • Тишин Александр Николаевич[Kz]
  • Яковлев Александр Васильевич[Kz]
RU2034075C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ 1992
  • Готовчиков Виталий Тимофеевич[Ru]
  • Данилов Виктор Васильевич[Kz]
  • Зрячев Анатолий Николаевич[Ru]
  • Качур Леонид Исаакович[Ru]
  • Кузнецов Юрий Владимирович[Kz]
  • Малинин Александр Александрович[Kz]
  • Смагина Клара Ивановна[Kz]
  • Тишин Александр Николаевич[Kz]
  • Яковлев Александр Васильевич[Kz]
RU2034077C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ 1992
  • Готовчиков Виталий Тимофеевич[Ru]
  • Данилов Виктор Васильевич[Kz]
  • Зрячев Анатолий Николаевич[Ru]
  • Качур Леонид Исаакович[Ru]
  • Кузнецов Юрий Владимирович[Kz]
  • Малинин Александр Александрович[Kz]
  • Смагина Клара Ивановна[Kz]
  • Тишин Александр Николаевич[Kz]
  • Яковлев Александр Васильевич[Kz]
RU2034072C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ 1992
  • Готовчиков Виталий Тимофеевич[Ru]
  • Данилов Виктор Васильевич[Kz]
  • Зрячев Анатолий Николаевич[Ru]
  • Качур Леонид Исаакович[Ru]
  • Клюшников Михаил Иванович[Kz]
  • Кротков Василий Вячеславович[Kz]
  • Михеенков Геннадий Владимирович[Kz]
  • Теплов Юрий Алексеевич[Kz]
  • Цветков Сергей Алексеевич[Kz]
RU2034071C1
Способ получения металлического скандия высокой чистоты 2020
  • Брылёв Дмитрий Александрович
  • Шевердяев Максим Сергеевич
  • Морозов Иван Александрович
  • Небера Алексей Леонидович
RU2748846C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ 1992
  • Готовчиков Виталий Тимофеевич[Ru]
  • Данилов Виктор Васильевич[Kz]
  • Качур Леонид Исаакович[Ru]
  • Карсканов Акиндин Геннадьевич[Kz]
  • Клюшников Михаил Иванович[Kz]
  • Кротков Василий Вячеславович[Kz]
  • Молочков Андрей Анатольевич[Kz]
  • Теплов Юрий Алексеевич[Kz]
  • Цветков Сергей Алексеевич[Kz]
RU2034076C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ 1992
  • Готовчиков Виталий Тимофеевич[Ru]
  • Данилов Виктор Васильевич[Kz]
  • Жигалов Николай Александрович[Kz]
  • Зрячев Анатолий Николаевич[Ru]
  • Качур Леонид Исаакович[Ru]
  • Клюшников Михаил Иванович[Kz]
  • Кротков Василий Вячеславович[Kz]
  • Теплов Юрий Алексеевич[Kz]
  • Цветков Сергей Алексеевич[Kz]
RU2034078C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ 1992
  • Данилов В.В.
  • Зрячев А.Н.
  • Качур Л.И.
  • Клюшников М.И.
  • Кротков В.В.
  • Молочков А.А.
  • Теплов Ю.А.
  • Цветков С.А.
  • Чуглазов Н.С.
RU2034073C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУПЕРСПЛАВОВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, ЛЕГИРОВАННЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ 2014
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Мин Павел Георгиевич
  • Сидоров Виктор Васильевич
  • Вадеев Виталий Евгеньевич
  • Калицев Виктор Ананьевич
  • Каблов Дмитрий Евгеньевич
RU2572117C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 034 079 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ

Использование: изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к получению металлического скандия высокой чистоты методом дистилляции чернового металла помещенного в тигель из тугоплавкого металла в вакууме 10-4-10-5мм рт.ст. при 1650-1850°С. Сущность: процесс ведут при натекании воздуха в камеру печи не более 10 мкм/рт.ст. л/сек, после завершения дистилляции тигель охлаждают до 1540-1570°С, камеру заполняют инертным газом, выдерживают 5-20 с и вакуумируют. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 034 079 C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКАНДИЯ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ, включающий дистилляцию чернового скандия, размещенного в тигле из тугоплавкого металла в вакууме 10-4 10-5 мм рт.ст. при 1650 1850oС и конденсацию, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемого скандия, дистилляцию ведут при натекании воздуха в камеру печи не более 10 мм рт.ст. л/с, а после дистилляции тигель охлаждают до 1540 1570oС, камеру заполняют инертным газом, выдерживают 5 20 с и вакуумируют.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2034079C1

Наумкин О.П
и др
Очистка металлического скандия методом дистилляции
Сб.Металловедение легких сплавов
М.: Наука, N 41, 1965 г., с.51-53.

RU 2 034 079 C1

Авторы

Готовчиков Виталий Тимофеевич[Ru]

Данилов Виктор Васильевич[Kz]

Зрячев Анатолий Николаевич[Ru]

Качур Леонид Исаакович[Ru]

Кузнецов Юрий Владимирович[Kz]

Малинин Александр Александрович[Kz]

Смагина Клара Ивановна[Kz]

Тишин Александр Николаевич[Kz]

Яковлев Александр Васильевич[Kz]

Даты

1995-04-30Публикация

1992-01-28Подача