СОВМЕЩЕННЫЙ КАРБОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛЬЦИЯ ИЗ КАРБОНАТА Российский патент 2013 года по МПК C22B26/00 C22B5/10 

Описание патента на изобретение RU2501871C1

Изобретение относится к металлургии и касается способа получения кальция. Изобретение может быть использовано для получения щелочных и щелочно-земельных металлов, но преимущественно оно предназначено для получения кальция при использовании совмещенного карботермического способа восстановления. Способ состоит из трех стадий: диссоциации карбоната кальция в присутствие углерода с получением шихты оксид кальция - углерод; на второй стадии происходит синтез карбида кальция с последующим его разложением на третьей стадии на металлический кальций и углерод, причем все три стадии проводятся в одном цикле и в одном аппарате.

Наиболее близким, принятым за прототип, является Способ получения кальция и устройство для его получения (Патент Российской Федерации №2205241 от 15.03. 2002 г. Бюллетень изобретений №19 от 16 марта 2003 г).

Недостатком данного способа является использование в качестве восстановителя порошка алюминия, стоимость которого в настоящее время достаточно высока, его расход составляет 45-50 кг на кг получаемого кальция, и при этом доля восстановителя в себестоимости составляет более 40%.

Недостатком способа является также невозможность получения высоких извлечений кальция из исходного сырья. Процесс восстановления идет через образование все более бедных по кальцию алюминатов кальция. При этом кальций из более бедных алюминатов не может быть восстановлен из-за термодинамических ограничений. Теоретическое извлечение кальция при низкотемпературном процессе не превышает 65%, при высокотемпературном - не выше 75%. На практике извлечение не достигает 62-72%.

Недостатком способа является также повышенный расход алюминия за счет его частичного (5-6%) окисления диоксидом углерода при диссоциации карбоната кальция на первой стадии процесса восстановления.

Недостатком способа является также большой объем шлаков после алюминотермического восстановления, составляющий 1.5 т на т получаемого кальция, что снижает удельную производительность аппаратов восстановления и необходимость вывоза и утилизации шлаков

Известен способ получения кальция из технического карбида кальция (Доронин Н.А. Кальций. - М.: Госатомиздат, 1962. - 190 с).

Недостатком данного способа является использование технического карбида кальция, получаемого в руднотермических печах из обожженной извести металлургического класса, где содержание оксидов CaO+MgO не превышает 85-88%. Технического карбид кальция из такого сырья содержит до 25% примесей (в основном оксиды кальция и магния), что снижает удельную производительность аппаратов восстановления и нарушает технологический процесс.

Недостатком способа является также невозможность получения кальция высокой степени чистоты из-за прохождения побочных реакций с примесями, содержащимися в техническом карбиде кальция.

Недостатком способа является также необходимость предварительного выделения продуктов побочных реакций, что снижают извлечение кальция из карбида кальция за счет его потерь с отходами, также усложняет конструкцию конденсатора.

В основу изобретения поставлена задача создания способа получения кальция, позволяющего использовать более дешевый восстановитель, повысить удельную производительность, сократить количество технологических операций, снизить энергозатраты.

Поставленная задача решается таким образом, что приготовление шихты ведут из карбоната кальция, преимущественно из химически осажденного мела или высококачественных отсевов при получении известняков, и углерода в качестве восстановителя, преимущественно из оборотного графита, получаемого на конечной стадии, при этом исходную брикетируют и нагрев в вакууме проводят ступенчато в одном аппарате в три стадии, причем на первой стадии осуществляется диссоциация карбоната кальция в присутствии углерода при нагреве в диапазоне температур 600-700°C в течение 2-4 часов и остаточном давлении газов 40-50 Па с удалением монооксида углерода, на второй стадии - синтез карбида кальция (CaC2) при температуре 1400-1500°C и давлении 100-150 Па с удалением монооксида углерода, на третьей - диссоциация карбида кальция с получением элементарного кальция и углерода в виде графита при 1300-1400°C и давлении менее 10 Па.

Кальций является готовой продукцией, а углерод используется для подготовки шихты для первой стадии процесса, что на 50% снижает потребность в углероде.

Получаемый на последней стадии углерод обладает свойствами графита и при необходимости и при потребности может быть использован по назначению, как готовая продукция. Таким образом, совмещенный карботермический процесс получения кальция имеет только газовые выбросы, состоящие из преимущественно из диоксида углерода, и не имеет твердых отходов.

В таблице приведены конкретные примеры осуществления способа.

Состав шихты Стадии Температура, °C Давление, Па Время, час Извлечение Ca, % 1 CaCO3+4C 1 600-700 40-50 2 2 1400-1500 100-150 4 3 1300-1350 Менее 10 8 97

Похожие патенты RU2501871C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВСКРЫТИЯ ПЕРОВСКИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2012
  • Кулифеев Владимир Константинович
  • Кропачев Андрей Николаевич
  • Бидыло Алексей Петрович
  • Кропачева Екатерина Николаевна
RU2507278C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ 1999
  • Богачев Е.А.
  • Абдюханов И.М.
  • Тимофеев А.Н.
  • Абдюханов М.А.
RU2160705C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА КАРБИДА КРЕМНИЯ 2014
  • Нечепуренко Анатолий Сергеевич
  • Гарипов Олег Фаритович
  • Поженский Сергей Викторович
RU2574450C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ТЕХНИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ 2014
  • Константин Сергеевич
  • Дмитрий Константинович
  • Иванова Ольга Борисовна
  • Кириллов Михаил Анатольевич
  • Черевко Алексей Евгеньевич
RU2570153C1
Способ получения порошка карбида кремния 2022
  • Авров Дмитрий Дмитриевич
  • Андреева Наталья Владимировна
  • Быков Юрий Олегович
  • Латникова Наталья Михайловна
  • Лебедев Андрей Олегович
  • Шаренкова Наталья Викторовна
RU2791964C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК КАРБИДА ВОЛЬФРАМА 2009
  • Рощин Владимир Михайлович
  • Силибин Максим Викторович
  • Сагунова Ирина Владимировна
  • Шевяков Василий Иванович
RU2430017C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРА- И НАНОДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ТУГОПЛАВКИХ КАРБИДОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ IV И V ПОДГРУПП 2018
  • Касимцев Анатолий Владимирович
  • Табачкова Наталия Юрьевна
  • Шуйцев Александр Владимирович
  • Юдин Сергей Николаевич
RU2680339C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОВОЛОКОН КАРБИДА КРЕМНИЯ 2009
  • Севастьянов Владимир Георгиевич
  • Павелко Роман Георгиевич
  • Антипов Алексей Вячеславович
  • Ермаков Владимир Анатольевич
  • Симоненко Елизавета Петровна
  • Кузнецов Николай Тимофеевич
  • Каблов Евгений Николаевич
RU2393112C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОБЕЗЖЕЛЕЗНЕННОГО МАЛОФОСФОРИСТОГО МАРГАНЦЕВОГО ШЛАКА 2005
  • Хобот Владимир Иванович
RU2283352C1
Способ получения порошка карбида кремния политипа 4H 2022
  • Авров Дмитрий Дмитриевич
  • Андреева Наталья Владимировна
  • Быков Юрий Олегович
  • Латникова Наталья Михайловна
  • Лебедев Андрей Олегович
  • Висицкий Дмитрий Витальевич
RU2802961C1

Реферат патента 2013 года СОВМЕЩЕННЫЙ КАРБОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛЬЦИЯ ИЗ КАРБОНАТА

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу получения кальция, в режиме совмещенного карботермического восстановления карбоната кальция в вакууме. Способ включает приготовление шихты из карбоната кальция, преимущественно из химически осажденного мела или высококачественных отсевов при получении известняков, и углерода, преимущественно из оборотного графита, получаемого на конечной стадии совмещенного карботермического процесса. При этом исходную шихту брикетируют, помещают в печь и нагревают в вакууме ступенчато в одном аппарате в три стадии. На первой стадии проводят диссоциацию карбоната кальция в присутствии углерода при нагреве в диапазоне температур 600-700°C в течение 2-4 часов и остаточном давлении 40-50 Па с удалением монооксида углерода. На второй осуществляют синтез карбида кальция (CaC2) при 1400-1500°C и давлении 100-150 Па с удалением монооксида углерода, на третьей - диссоциацию карбида кальция с получением элементарного кальция и графита при 1300-1400°C и давлении менее 10 Па. Технический результат изобретения заключается в повышении удельной производительности, сокращении технологических операций и использовании дешевого восстановителя - углесодержащих материалов. Экологический эффект изобретения заключается в отсутствии отходов - получающийся на последней стадии углерод представляет собой чистый графит и может быть использован по назначению или для получения исходной смеси - карбонат кальция + углерод. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 501 871 C1

Способ получения кальция в режиме совмещенного карботермического восстановления карбоната кальция в вакууме, включающий приготовление шихты из карбоната кальция и углерода, брикетирование ее и нагрев в вакууме ступенчато в одном аппарате в три стадии, на первой из которых проводят диссоциацию карбоната кальция в присутствии углерода при нагреве в диапазоне температур 600-700°C в течение 2-4 ч и остаточном давлении 40-50 Па с удалением монооксида углерода, на второй - синтез карбида кальция (CaC2) при 1400-1500°C и давлении 100-150 Па с удалением монооксида углерода и на третьей - диссоциацию карбида кальция с получением элементарного кальция и графита при 1300-1400°C и давлении менее 10 Па, при этом приготовление шихты ведут из карбоната кальция, преимущественно из химически осажденного мела или высококачественных отсевов при получении известняков, и углерода, преимущественно из оборотного графита, получаемого на третьей стадии совмещенного карботермического процесса.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2501871C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛЬЦИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2002
  • Кулифеев В.К.
  • Миклушевский В.В.
  • Тарасов В.П.
  • Кропачев А.Н.
RU2205241C1
ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЭКСТРАКТОР 2022
  • Чирков Алексей Валерьевич
  • Наумов Андрей Александрович
  • Рукосуев Дмитрий Викторович
  • Краснов Дмитрий Григорьевич
RU2800097C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАБИЛЬНЫХ ОЛИГОМЕТИЛСИЛСЕСКВИОКСАНОВ 2022
  • Киреев Вячеслав Васильевич
  • Бредов Николай Сергеевич
  • Биличенко Юлия Викторовна
RU2799208C1
GB 2055785 A, 11.03.1981
СПОСОБ АДАПТАЦИИ РАДИОСИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ЗА СЧЕТ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОГО СИНТЕЗА СИГНАЛОВ 2021
  • Лисничук Александр Александрович
RU2775485C1
US 4240825 A, 23.12.1980.

RU 2 501 871 C1

Авторы

Кулифеев Владимир Константинович

Кропачев Андрей Николаевич

Божко Галина Геннадьевна

Елсукова Марина Анатольевна

Даты

2013-12-20Публикация

2012-06-29Подача