Способ карботермического получения сплава алюминия с кремнием Советский патент 1980 года по МПК C22B4/06 

(54) СПОСОБ КАРБОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВА АЛЮМИНИЯ С КРЕМНИЕМ

I

Изобретение относится к металлургии цвет ных металлов и сплавов, в частности к получению -сплавов алюминия с кремнием из материалов, содержащих окись алюминия и двуокись кремния.

Известен способ карботермического получения сплава алюминия с кремнием из материалов, содержащих окись алюминия и двуокись кремния, включающий постадийный нагрев смеси с углеродом с получением на первой стадии карбида кремния и окиси углерода, а на последней - сплава алюминия с кремнием (1.

Недостаток известного способа состоит в 1шзком выходе компонентов сплава.

Цель изобретения - повышение зффективности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что первую стадию осуществляют при температуре 1500-1600° С, полученную смесь, содержащую карбид кремния, нагревают до температуры 1600-1900°С с получением оксикарбида алюминия И окиси углерода, после чего полученный карбид кремния и оксикарбйд алюминия совместно нагревают до температуры 1950- 2200° С с получением на третьей стадии сплава

алюминия с кремнием и окиси углерода, этом окись углерода первой стадии удаляют из зоны реакции без контакта с материалами второй и третьей стадий, а окись углерода второй стадии удаляют без контакта с материалами третьей стадии.

Исходная смесь может содержать 15-30 вес.% углерода.

На первой стадии целесообразно подцерядавать соотношение двуокиси кремния и окиси

10 алюминия в интервале от 0,15 до 1,1 по весу, предпочтительно от 0,7 до 1,0.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения сплава алюминия с кремнием приготавливают смесь , содержащую двуокись

IS кремния, окись алюминия и углерод. Содержание углерода в смеси должно составлять от 15 до 30 вес.%, предпочтительно от 19 до 28 вес.%. Для повышения экономичности процесса весовое соотношение двуокиси кремния и

20 окиси алюминия в смеси должно находиться в пределах от 0,15 до 1,1, предпочтительно от 0,7 до 1,0.

При осуществлении данного изобретения могут быть использованы материалы с низким

25 содержаишем окиси алюминия (от 8 до 35 вес.% н с содержаюгем двуокиси кремния от 25 до 65 вес.%, например, анортозит, нефелин, даусонит, боксит, латерит, )ля. установления указанного выше соо1ношеш1я двуокиси кремния и окиси алюминия исходный материал может быть подвергнут обогащению известными физическими или Х11мическими мeтoдa ш. Процесс получения сплава происходит в соот ветствии со следующими реакциями: SSiOj + 9С 3SiC + 6 СО(1) SAljOg + ЗС 2 СО (2) -Ь; 3SiC 4 А1 + 3 Si +4СО (3) Реакции 1, 2 и 3 осуществляют при темпера турах ISOO-1600° С, 1600-1900°С и 19502200° С соответственно. При получении сплава в шахтной нечи указа1шые температурные зоны располагаются сверху вниз, что обеспечивает вывод окиси углерода без прохождения ее через последующие высокотемпературные зоны. Это позволяет повысить выход металла. Приме р. Анортозит в количестве 1500 содержащий 25% окиси алюминия и 55% двуокиси кремния (крупность - 25 мещ) смешивали с 557 г глинозема (крупность - 100 меш 457 г прокаленного нефтяного кокса и 432 г каменноугольного пека. Смесь прессовали и полученные брикеты прокаливали при 1100 С. Глинозем добавляли к анортозиту для регулирования соотнощения между двуокисью кремния и окисью алюминия, которое составило в примере 0,89. Брикетированную смесь нагревали в графитовом тигле в индукшюнной печи в течение 562 мин. Температуру контролировал оптическим пирометром. Определяли также и объем выделяющейся окиси углерода. После 112 мин нагрева было обнаружено максимальное выделение окиси углерода при. температуре , что соответствовало прохождешю реакции 1. Через.276 мин от начала нагрева. был установлен второй максимум выделения .(жиси углерода при температуре 1780°С, что укадьшает на образова1ше оксикарбида алюмини по реакции 2, Продолнсили нагревание и через 80 мин от начала процесса был обнаружен третий аксимум при температуре 2080° С. Количество киси углерода соответствовало реакции 3, После охлаждения тигля и анализа полученного продукта установлено, что получено 63 г сплава алюмишш, кремнием. Формула изобретения 1. Способ карботермического получения сплава алюминия с кремнием из материалов, содержащих окись алюминия и двуокись кремния, включающий постадийный нагрев смеси с углеродом с получением на первой стадии карбида кремния и окиси углерода, а на последней стадии - сплава алюминия с кремraieM, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, первую стадию осуществляют при температуре 1500-1600 С, полученную смесь, содержащую карбид кремния, нагревают до температуры 1600-1900°С с получением оксикарбида алюминия и окиси углерода, после чего полученный карбид кремния и оксикарбид алюлиния совместно нагревают до температуры 1950-2200°С с получением на третьей стадии сплава алюминия с кремнием и окиси углерода, при этом окись углерода первой стадии удаляют из зоны реакции без контакта с материалами второй и третьей стадий, а окись углерода второй стадии удаляют без контакта с материалами третьей стадаи, 2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что исходная смесь содержит 15-30 вес.% углерода, 3,Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что на первой стадии поддерживают соотношение двуокиси кремния и окиси алюми}шя в интервале от 0,15 до 1,1 по весу, предпочтительно от 0,7 до 1,0. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США N 3758289, кл, 75-10, опублик. 1973 (прототип), .