Способ получения карбида металла и печь для его осуществления

Номер патента: 1048981

Автор: Зигфрид

ZIP архив

Текст

.0 СССРПИЙ Е ИЗОБР ОПИС К ПАТЕНТ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ(56) 1. Авторское свидетельсиво СССРЮ 194783, кл. С 01 В 31/36, 1962.2. Патент Великобритании В 1273763кл. С 01 В 31/30, 1972 (прототип)3 Патент СИИ 9 3684446,кл. 423-448, 1972 (прототип).(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА МЕТАЛЛА И ПЕЧЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1. Способ получения карбидаметалла, преимущественно карбидаалюминия, включающий агломерированиесмеси порошков оксида алюминия иуглеродсодержащего материала,:обаиг.:при косвенном наг;реве ипоследующую 3(5 Р С 01 В 31/30 у Р 27 ТЕНИЯ ы . термообработку нри нерперывном двикении агломератов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что с целью сокращения энергозатрат и обеспечения равномерности нагрева, на агломераты предвар рительно наносят слой углеродсодериащего материала и термообработку ведут при 1950-2050 фС пропусканием эЛектрического тока через агломераты.2, Печь для получения карбида металла, соцериащая вертикальную огнеупорную шахту с последовательно размещенными в ней камерой для обаига и высокотемпературной камерой с электродами, о т л и ч а ю щ а я,с я тем, что, с целью сокращения энергозатрат и обеспечения равномер- Е ности нагрева, в стенках камеры для обиига выполнены каналы для по- дачи газового теплоносителя высоко- температурная камера выполнена, расширяющейся книзу, один из электро" дов установлен в поду по центру иЯ другие - в боковых стенках высокотемпературной камеры.Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения карбидов из трудновосстанавливаемык окислов металлов, и может быть использовано для получе" ния карбида алюминия, являющегося 5 промежуточным продуктом для получения алюминия в металлургии.Известен способ получения карбидов из высокознтальпийных оксидов путем гранулироэания.аксида металла, окру О . жения его углеродсодержащим матери,алом и нагрева до температуры восстановления "в печах сопротивления13.,Недостатком этого способа является невозможность организации непре рывного процесса.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения карбида металла, включающий агломерирование порошкооб"О разной смеси оксида карбидообразукще" го материала с сажей или графитом, обжиг и восстановление агломератов до 1500-2100 С при косвенном нагреве и непрерывном движении их при введении нереакционноспособноса газа в поток агломератов и охлаждение проф дукта до температуры ниже 400 С23.Недостатком известного способа является большой расход электроэнергии, связанный с тем, что, при косвенном нагреве при восстановлении карбида имеет место рассеяние тепла из-за теплопроводности и нежелательное тепловое излучение.Наиболее близкой к предлагаемой печи является печь для термообработ"ки углеродсодержащих материалов, содержащая вертикалюную огнеупорную шахту с последовательно размещеннымив ней камерой предварительного нагре ва и обжига и высокотемпературнойкамерой с вертикальными электродами,устанрвленными в верхней части камеры 33Недостатками устройства являются 45неравномерность нагрева реакцИонной шихты, приводящая к неполному восстановлению, а также большой расходэлектроэнергии, связанный с вертин.кальным положение электродов, обеспе- очивающим нагрев в камере предварительного нагрева.Цель изобретения - сокращениеэнергозатрат и обеспечение равномерности нагрева. Поставленная цель достигается тем, что смесь оксида алюминия и . углеродсодержащего материала агломерируют, на агломераты наносят слой углеродсодержащего материала, под-60 вергают обжигу при косвеннбм нагреве и затем термообработке при 1950- 2050 С пропусканием электрического тока через непрерывно движущиеся агломераты. . 65 Отличие предложенного способазаключается в том, что предварительнона агломераты наносят слой углеродсодержащего материала и термообработку проводят при 1950-20,50 С путем пропускания электрического токачерез агломераты.Печь для получения карбида металла содержит вертикальную огнеупорную шахту с последовательно размещеннымы в ней камерой для обжига, встенках которой выполнены каналыдля подачи газового теплоносителя,и высокотемпературной камерой, выполненной расширякщейся книзу сэлектродами, один иэ которых установлен в поду по центру, а другие -в боковых стенках высокотемпературной камеры.. Отличие предлагаемой печи состоитв том, что в стенках камеры для обжига выполнены каналы для подачигазового теплоносителя, а высокотемпературная камера выполнена расширяющейся книзу, один из электродовустановлен в поду по центру, и другие - в боковых стенках высокотемпературной камеры,Нанесение на агломераты слоя углеродсодержащего материала позволяетосуществить Непосредственный нагревагломератов путем пропускания электрического тока через углеродсодержащее покрытие, при этом не происходит рассеивания и излучения тепла,что, позволяет сократить энергетические затраты на 20-30, Другая функция слоя - служить компактной прочной оболочкой, внутри котброй происходит процесс восстановления с образованием карбида. Этот процеес восстановления связан с существеннымиизменениями объема и массы, однакоблагодаря прочности обожженной угле;родной оболочки нагрев путем пропускания тока не нарушается, обеспечивает равномерность нагрева всейреакционной шихты с одной стороны ипозволяет вести. процесс строго при1950-2050 С, когда потери алюминияна испарение и образование газообразных субокислов алюминия минимальны.Расположение электродов в высокотемпературной камере печи позволяетосуществить непрерывность способа иравномерный нагрев агломератов.Осуществление предварительного нагрева за счет отходящих газов иэвысокотемпературной камеры, для чегов стенках камеры косвенного нагрева,выполнены каналы для подачи газовоготеплоносителя, позволяет сократитьрасходы электроэнергии.На чертеже представлена печь.дляполучения карбида металла, продольный разрез.Печь содержит вертикальную огнеупорную шахту 1 с последовательно1048981 ьа 2 п ат" Эс он нч 2 о м10 о аз с х К., 15 размещенными камерой 2 предварител ного нагрева и высокотемпературной камерой 3. В верхней части камеры размещена воронка 4 с коническим э вором 5 для подачи агломератов и наклонные окна б для вывода р акци ного газа, в камере 2 установлены патрубки 7 для подачи нагретого воздуха в нагревательный канал 8, выполненный в стенке 9 камеры 2. В стенке 9 выполнен канал 10 для удаления отходящих газов иэ нагрев тельного канала 8. Распределитель тазового потока с регулирующим кла паном 11 размещен в наклонных окна б камеры 2. Высокотемпературная ка мера 3 выполнена расширяющейся книзу, причем один электрод 12, изготовленный иэ злектрографита,и навинченный на водоохлаждаемый стержень13, расположен по центру камеры в ее поду. Боковые электроды 14 на водоохлаждаемых стержнях 15 размеще-. ны в боковых стенках высокотемпературной камеры 3. Камера 3 изнутри футерована слоем 16 каменного угля и теплоиэолирующим слоем 17 из керамического огнестойкого материала, а снаружи снабжена охлаждаемой водой о оболочкой 18, В нижней части высоко-, температурной камеры 3 выполнены каналы 19 для выгрузки продукта, выложенные изнутри огнеупорным материалом 20, Канал 19 сообщается с вибролотком 21.Предлагаемое устройство работает следукщим образом. , 35Смесь оксида алюминия с углерод- содержащим материалом в виде агломе-. ратов, заключенных в углеродсодержа-. щую оболочку, поступает через ворон- . ку 4 и затвор 5 и подается в каме р ру 2.В камере 2 агломераты обжигаются, коксуются, что сопровождается выделе нием газообразных продуктов. Вместе с восстановительным газом из высокотемпературной камеры 3, ко=орый. сос" тоит в основном из моноокиси углерода, газообразные продукты покидают . камеру 2 через наклонные окна 6 и магистраль 22. Часть смеси газов направляют в нагревательный канал 8. в стенках камеры 2, который служит средством косвенного нагрева этой камеры. По патрубкам 7 подают нагретый воздух в канал 8, где восста новительные газы сжигаются, за счет . Ы чего и осуществляется косвенный наг-. рев, температура в нижней части камеры 2 достигает 1300 С, Горячие отходящие газы оставляют канал 8 через канал 10 и направляются в теп-. 60 лообменник для подогрева воздуха(ие показан). Распределение газового потока в нагревательный канал 8 и магистраль 22 регулируется клапаном 11. Из камеры 2 обоокенные твердыегломераты попадают,во внутреннююолость высокотемпературной камеры 3,лектрический ток для нагрева (востановления), переменный или постояный, регулируется таким образом,тобы обеспечить температуру 19500050 С. При этом в смеси порошковксида алюминия с углеродсодержащиматериалом под углеродной оболочкойбразуется карбид алюминия.Образовавшийся карбид алюминия,аключенный в оболочку из углерододержащего материала, выгружают поаналам 19 и вибролотку 21. Темпераура выхода составляет около 15001600 С. Вместо вибролотков могутприменяться дисковые устройства илишнековые транспортеры,. Выгрузкакарбида алюминия происходит при изоляции от воздуха.П. р и м е р. 100 ч.порошкообразной окиси алюминия с максимальнымразмером частиц 100 ммперемещаютс 24 ч. размельченного в порошокнефтяного кокса и, 46 ч, электродного пека с температурой размягчения 7 Э С, Смешивание производят в обог реваемом .смесителе при температуре примерно 180С. Иэ графита или порошка нефтяного кокса и пека на штамповочном прессе штампуют:короткие цилиндрические гильзы, служащие углеродсодержащим слоем для реакционной смеси.Запрессовку реакционной смеси в углеродсодержащую гильзу осуществляют при удельном давлении 5 Н/АР .Наружный диаметр гильз составляет 50 мм, толщина стенок - 4 мм, длина гильз - 100 мм. В одной гильзе содержится примерно 110 см свежей реакци- онной смеси, что соответствует при-. мерно количеству 200 г, Графитовые или углеродсодержащие оболочки, наполненные смесью из окиси алюминия, порошка нефтяного кокса и пека загружают в камеру обжига, которая имеет внутренний диаметр 1,5 м и высоту 8 м и обогревается газом снаружи, агломераты медленно перемещаются вниз и нагреваются до температуры примерно 1000 С, замеренной у нижнего выхода камеры обжига.В ходе процесса косвенного нагрева пековое связующее коксуется с образованием в остатке примерно 65 кокса. В смеси остаются 30 вес. ч. кокса из первоначальных 46 ч. пека. Таким образом, в результате коксования смесь содержит 65 вес. ч, окиси алюминия и 35 вес. ч. углерода.В нижней части высокотемпературной камеры агломераты нагревают до темпе ратуры порядка 1950-2000 фС. Электри-. ческий ток 50 КА с напряжением 60 В пропускают непосредственно через графитовые гильзы, служащие Материа1048 981 Составитель С. Буравоваактор Л. Алексеенко ТехредМ.Гергель Корректор Ь. Бутя Заказ 7953/60 Тираж 471 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва Ж, Раушска/5 филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул Проектная лом сопротивления и одновременнооболочной для реакцнонной смеси.Нагретые сопротивлением агломератыотдают свое тепло нецосредственнов реакционную смесь из окиси алюминия,и углеродов. Условия теплообраэования остаются почти неизменными,благодаря чему обеспечивается оптимальное теплопотребление и превращение вещества. Образовавшийся карбид алюминия, находящийся под слоем углеродсодержащего материала, в горячем состоянии выгружают из высокотемпературной камеры. Температура выхода 1500-2000 фС.Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить равномер ность нагрева при сокращении электроэнергии и непрерывной подаче реакци онной смеси.

Смотреть

Заявка

2979299, 28.08.1980

Ферайнигте Алнминиум-Верке АГ

ЗИГФРИД ВИЛЬКЕНИНГ

МПК / Метки

МПК: C01B 31/30

Метки: карбида, металла, печь

Опубликовано: 15.10.1983

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1048981-sposob-polucheniya-karbida-metalla-i-pech-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ получения карбида металла и печь для его осуществления</a>

Похожие патенты