СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ Российский патент 2001 года по МПК C22C1/06 

Описание патента на изобретение RU2167214C1

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к металлургическому способу выплавки медных сплавов из вторичного сырья.

Рост цен на тяжелые цветные металлы (катодные медь, никель, цинк и т.д.) привели к тому, что в настоящее время их выплавку проводят с вовлечением в состав большого количества дешевого вторичного сырья (низкосортных ломов и отходов). Это позволяет значительно понижать себестоимость продукции, а также способствует утилизации металлургического лома.

Обычно плавку сплавов тяжелых цветных металлов ведут под жидкими солевыми и твердыми покровными флюсами, химический состав которых либо полностью индифферентен к химическому составу сплава, либо способен создать над расплавом восстановительную атмосферу.

Так, латуни марок типа ЛС-59-1, Л63, Л70 выплавляют под солевыми покровными флюсами на основе солей типа NaCl и KCl, либо их смесей [1-4]; никелевые и медно-никелевые сплавы - под древесным углем [5, 6].

В результате обработки расплавов вышеназванными флюсами резко снижаются безвозвратные потери металла с угаром и шлаком по сравнению с процессом открытой (беcфлюсовой) плавки металла.

Однако данные флюсы не оказывают никакого влияния на содержащиеся в расплаве примеси. Наоборот, в ряде случаев они способствуют росту концентрации примеси в расплаве, восстанавливая их из шлака (например, древесным углем).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является флюс для обработки медных сплавов, содержащий, мас.%: NaCl - 15-25; криолит - 15-25; CaF2 - 5-15; Na2CO, - 8-10; торфяной кокс - 28-57 [7] . В описании к данному изобретению раскрыт технологический процесс выплавки медных сплавов с использованием флюса указанного состава. За счет высокой восстановительной способности флюса снижаются потери металла со шлаком, однако при этом не происходит рафинирования металла от содержащихся в нем примесей. В ряде случаев, особенно при переплаве вторичного сырья, получаемые слитки по своему химическому составу не отвечают требованиям ГОСТ. Для утилизации бракованных слитков металла требуется дополнительный переплав, что приводит к резкому снижению эффективности всей технологии в целом.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение степени рафинирования сплава от содержащихся в нем примесей таких металлов, как Si, Pb,Sn, Ni и др.

Технический результат достигается тем, что в известном способе выплавки сплавов на основе меди, включающем расплавление исходного сырья под слоем флюса, содержащего хлористый натрий, плавиковый шпат и соду кальцинированную, согласно изобретению, используют указанный флюс при следующем соотношении компонентов (мас.%):
NaCl - 20-25
CaF2 - 25-30
Na2CO3 - 45-50
В частном случае реализации изобретения расплав дополнительно выдерживают под слоем флюса, в который вводят углеродосодержащие отходы нефтехимического производства в соотношении по массе (50-100):1.

В другом частном случае реализации изобретения выплавку сплавов осуществляют при температурах кипения сплава.

В источниках научно-технической и патентной информации не обнаружено технических решений, содержащих признаки, аналогичные отличительным признакам заявляемого решения.

Сущность изобретения заключается в том, что осуществление процесса рафинирования металла обусловлено избирательным термохимическим взаимодействием компонентов флюса и примеси, содержащейся в расплаве. При этом заявляемые соотношения компонентов флюса обеспечивают снижение содержания примеси в расплаве до пределов, регламентированных ГОСТ.

Понижение указанных выше концентраций составляющих флюса нецелесообразно, поскольку приведет к изменению состава флюса и изменению его термохимической активности. Превышение верхних пределов концентраций компонентов флюса также нецелесообразно, поскольку приведет к удорожанию флюса.

Дополнительная выдержка расплава под слоем флюса с добавкой кусковых углеродосодержащих отходов в заявляемых соотношениях обеспечивает более глубокую его очистку от некоторых примесей за счет создания определенного количества локальных зон горения. Эти зоны являются зонами активного контакта между флюсом, жидким металлом и шлаком. В результате обеспечивается интенсивное перемешивание реагентов с их подводом в зону протекания термохимической реакции, а также вывод из нее продуктов термохимического взаимодействия с переводом примеси в шлак. Количественное содержание отходов нефтехимического производства во флюсе обусловлено эффектом наилучшей очистки расплава от примесей.

Проведение процесса при температурах кипения способствует также улучшению эффективности очистки расплава от примесей.

Пример 1
Лом кремнистой латуни марки ЛК75-0,5 (табл. 1) массой 6000 г переплавляют в тигельной лабораторной печи. Лом загружают под слой расплавленного флюса составом ( мас. %); NaCl - 25; CaF2 - 25; Na2CO3 - 50. Плавку ведут в течение 2 ч при температуре 1100oC. Расплав анализируют на содержание меди, а затем разбавляют цинком для получения латуни марки типа Л63. После проведения процесса плавки с поверхности расплава снимают шлак, а оставшийся в тигле металл сливают в чугунную изложницу. После остывания металл и шлак взвешивают и анализируют на содержание основных компонентов сплава и примеси. Анализ металла проводят согласно действующим стандартам. Химический состав металла соответствует латуни марки ЛС 59-1 (табл. 1). Степень использования шихты составила 95% мас. (табл. 2). Потери металла со шлаком и угаром 1,2 и 3,3 мас.% соответственно.

Пример 2
Аналогично примеру 1 под флюсом следующего химического состава ( мас.% ): NaCl - 25; CaF2 - 30; Na2CO3 - 45 ведут переплав (1100oC) стружки (7000 г) кремнистой латуни марки типа ЛК 75-0,5. Плавку ведут в течение 30 мин. Затем снимают сухой шлак и во флюс вводят кусковой графит фракцией - 10+30 мм при соотношении массы флюса и массы графита 50:1 и выдерживают расплав в течение 1 ч. После этого в расплав добавляют катодной меди с целью получения томпака типа Л90. Образовавшиеся при плавке шихты шлак и металл анализируют на содержание основных компонентов сплава и примесей. Химический состав полученного металла соответствует сплаву типа томпак Л90. Степень использования шихты составила 98,2 мас. % (табл. 2). Потери металла со шлаком и угаром 0,5 и 1,3 маc.% соответственно.

Пример 3
Аналогично примеру 2 ведут выплавку латуни марки типа Л90 из латунного лома в течение 1 ч (табл. 1). По завершении процесса плавки снимают сухой шлак и во флюс добавляют нефтекокс при соотношении массы флюса и массы нефтекокса 100: 1. Расплав выдерживают около 1 ч. В результате получают слиток металла, химический состав которого соответствует химическому составу латуни марки типа Л70. Степень использования шихты составила 98,5 мас.%. Потери металла со шлаком и угаром 0,4 и 1,1 мас.% соответственно.

Пример 4
Аналогично примеру 3 ведут выплавку латуни марки типа Л90 при температуре кипения сплава в течение 2,2 часов. После проведения процесса плавки шихты степень использования шихты составила 98 мас.% (табл. 2). Потери металла со шлаком и угаром 0,3 и 1,7 мас.% соответственно.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает снижение содержания примеси в выплавляемых сплавах до пределов, регламентированных ГОСТ, что особенно важно при переплаве вторичного сырья.

Источники информации:
[1] . Гутов В.А., Лазарев В.В., Круковский Л.И., Суворов А.И., Вьюгин Л. Ф. Покровный флюс для плавки сплавов на медной основе. - Авторское свид-во СССР N 441318. Опубл. в БИ N 32, 1974.

[2]. Адонина Л.М., Артамонов В.А. Базилевский В.М., Брезгунов М.М., Ковалева Э. М. и др. Покровный флюс для плавки сплавов на медной основе. - Авторское свид-во СССР N 555158. Опубл. в БИ N 15. 1977.

[3] . Молдавский О.Д., Герасимова Я.С. О снижении потерь металла при выплавке латуней в индукционных канальных печах. - Цветные металлы. 1982. N 11, с. 71-72.

[4] . 3адиранов А.Н., Стрельцов Ф.Н. Способ получения сплавов на основе меди из вторичного сырья. - Патент РФ N 1836473. Опубл. в БИ N 31, 1993.

[5] . Орлова Л.М., Измайлов В.А. Состав и структура шлаков медно-никелевых сплавов. - Цветные металлы. 1990, N 1, с. 96-98.

[6] . Смирягин А. Л., Смирягина Н.А., Белова В.М. Промышленные цветные металлы и сплавы; - М. Металлургия, 1974, 488 с.

[7]. Косинцев В.А., Епанешникова Т.Р. Флюс для обработки медных сплавов. Авторское свид-во СССР N 1293238. Опубл. в БИ N 8, 1987.

Похожие патенты RU2167214C1

название год авторы номер документа
ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ МЕДНЫХ СПЛАВОВ 1990
  • Измайлов В.А.
  • Фридлянский Р.М.
  • Орлова Л.М.
  • Сламатин В.И.
  • Никольский Л.А.
  • Гутов В.А.
  • Чувашов Ю.Н.
  • Суворов А.И.
  • Вьюгин Л.Ф.
  • Еремин О.С.
SU1795662A1
СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ И МЕДНЫХ СПЛАВОВ (ВАРИАНТЫ) 2005
  • Задиранов Александр Никитович
  • Ткалич Александр Михайлович
RU2307874C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОМАРГАНЦА 1999
  • Дигонский С.В.
  • Дубинин Н.А.
  • Тен В.В.
RU2148102C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ МЕДИ И МЕДНЫХ СПЛАВОВ 2002
  • Задиранов А.Н.
  • Козин Д.А.
  • Титова А.Г.
  • Кузьмин О.С.
  • Лащенко Д.Д.
  • Ершов Иван Иванович
RU2227169C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАГНИЕВОГО СКРАПА 1999
  • Кулинский А.И.
  • Агалаков В.В.
  • Бабин В.С.
  • Шумахер А.А.
  • Андреев Г.А.
RU2165467C1
ТИТАНОСОДЕРЖАЩАЯ ШИХТА ДЛЯ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОТИТАНА, СПОСОБ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОТИТАНА И СПОСОБ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНОСОДЕРЖАЩЕГО ШЛАКА В КАЧЕСТВЕ КОМПОНЕНТА ТИТАНОСОДЕРЖАЩЕЙ ШИХТЫ ДЛЯ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОТИТАНА 2012
  • Гильварг Сергей Игоревич
  • Григорьев Вячеслав Георгиевич
  • Кузьмин Николай Владимирович
  • Мальцев Юрий Борисович
RU2516208C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ 2001
  • Рыбкин С.Г.
RU2215802C2
ШИХТА И ЭЛЕКТРОПЕЧНОЙ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОБОРА С ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2013
  • Гильварг Сергей Игоревич
  • Кузьмин Николай Владимирович
  • Мальцев Юрий Борисович
RU2521930C1
ШИХТА И СПОСОБ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОТИТАНА С ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2015
  • Гильварг Сергей Игоревич
  • Кузьмин Николай Владимирович
  • Мальцев Юрий Борисович
RU2608936C2
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ 1999
  • Рыбкин С.Г.
  • Карпухин А.И.
RU2169201C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 167 214 C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к металлургическому способу выплавки медных сплавов из вторичного сырья. Сущность изобретения заключается в том, что процесс выплавки сплава осуществляют под слоем флюса состава, мас.%: NaCl 20-25; CaF2 25-30; Na2CO3 45-50. При этом заявляемые соотношения компонентов флюса обеспечивают снижение содержания примеси в сплаве до пределов, регламентированных ГОСТ. Выплавку сплава можно проводить под флюсом с добавкой углеродсодержащих отходов нефтехимического производства, а также при температурах кипения сплава, обеспечивается повышение степени рафинирования сплава от содержащихся в нем примесей металлов. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 167 214 C1

1. Способ выплавки сплавов на основе меди, включающий расплавление исходного сырья под слоем флюса, содержащего хлористый натрий, плавиковый шпат и соду кальцинированную, отличающийся тем, что используют указанный флюс при следующем соотношении компонентов, мас.%:
NaCl - 20 - 25
CaF2 - 25 - 30
Na2CO3 - 45 - 50
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплав дополнительно выдерживают под слоем флюса, в который вводят углеродсодержащие отходы нефтехимического производства в соотношении по массе (50 - 100) : 1.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что выплавку сплавов осуществляют при температурах кипения сплава.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2167214C1

Флюс для обработки медных сплавов 1985
  • Косинцев Виктор Андреевич
  • Епанешникова Тамара Рамазановна
SU1293238A1
Покровный флюс для плавки сплавов на медной основе 1973
  • Гутов Валерий Александрович
  • Лазарев Виктор Васильевич
  • Круковский Леопольд Игнатьевич
  • Суворов Анатолий Иваович
  • Вьюгин Леонид Федорович
SU441318A1
Покровный флюс для плавки сплавов на медной основе 1975
  • Адонина Людмила Михайловна
  • Артамонов Виктор Андреевич
  • Базилевский Виктор Мамертович
  • Брезгунов Михаил Михайлович
  • Ковалева Эмма Михайловна
  • Клочко Вера Алексеевна
  • Орлов Александр Васильевич
  • Первушова Татьяна Константиновна
  • Серебренников Владимир Николаевич
SU555158A1
ПОКРОВНЫЙ ФЛЮС ДЛЯ ВЫПЛАВКИ МЕДНЫХ СПЛАВОВ 1971
  • Изобретени Э. М. Ковалева, Е. А. Яфаева, В. М. Базилевский, Г. М. Волкогон, В. А. Артамонов, Ф. Г. Орлова, Л. М. Адонина Т. К. Акарычева
SU418543A1
Флюс для медных сплавов 1986
  • Косинцев Виктор Андреевич
  • Епанешникова Тамара Рамазановна
  • Курова Валентина Ильинична
SU1395685A1
GB 1434932, 12.05.1976
СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР 1992
  • Камень Емельян Давыдович
  • Борячек Владимир Владимирович
  • Дударев Николай Владимирович
  • Янченко Виктор Викторович
  • Гулин Вячеслав Алексеевич
RU2033580C1

RU 2 167 214 C1

Авторы

Симонов В.Н.

Вьюгин Л.Ф.

Гутов В.А.

Еремин О.С.

Задиранов А.Н.

Даты

2001-05-20Публикация

2000-07-28Подача