187645. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilicium alapú komplex ferroötvözetek előállítására
1 187 645 2 tesen előállítani. Ilyen pl.: a FeSi(B), mivel a B203 igen alacsony olvadáspontja (723 °C) miatt előbb megolvad a brikettben, mielőtt még a bőr redukálódna. A brikettből kifolyó bóroxid a kvarcittal alacsony olvadáspontú salakot ad és ezért a salakképződés elkerülhetetlen, az eljárás az állítás ellenére ez esetben nem lesz salakmentes. Ezen kívül vannak olyan összetételű egyalkotós ötvözetek, amelyek egyáltalán nem állíthatók elő az eljárással. Ilyenek a nagy Cr- vagy Mn, de kis Si-tartalmú FeSi(Cr) vagy FeSi(Mn) ötvözetek. Hiszen az eljárás szerint a brikettben minimálisan 2,5-ször több karbonnak kell lenni, mint amennyi a főalkotó redukálásához szükséges, s ezzel a nagymennyiségű karbonnal Si-ot redukálnak. Ezt a nagymennyiségű Si-ot az ötvözet mindig tartalmazni fogja, ezért az igy meghatározott Si-tartalmú ötvözettől kisebb Si-tartalmú ötvözetet előállítani nem lehet.- a fentieken kívül már a kétalkotós ötvözetek előállításakor előjön az a hátrány, hogy a savképzö vagy amfoter és bázisképzö elem oxidját (pl.: Al203-at, és CaO-t) együtt tartalmazza a brikett, akkor ezen oxidok - mielőtt belőlük az A1 és Ca főalkotók redukálódnánának - reagálnak egymással és alacsony olvadáspontú, stabil vegyület képződik belőlük (a példa szerint 1455 °C-on olvadó 12 Ca0.7Al203 vegyület), amelyik kifolyik a brikettből, s a kvarcittal még alacsonyabb olvadáspontú (1200 °C) salakot alkotva igen nagymértékben megnöveli(k) a salakképződést. A főalkotók számának növelésével szaporodnak a brikettben lévő oxidok, s ezzel arányban a problémák is, melyek nem oldhatók meg, még a javasolt tizenháromszoros többletkarbon adagolásával sem. Erre bizonyíték a 648 635 sz. szovjet szabadalmi leírás, amely szerint a nagy hamutartalmú koksszal salakmentesen még FeSi-ot sem lehet gyártani, hogyan lehetne akkor Si-alapú komplex ferroötvözetet. A koksz hamuja, annak ellenére, hogy mennyisége lényegesen kevesebb, mint a brikettben lévő vegyes oxidtartalom, mégis megindítja a salakképződést, hát akkor hogy ne indítaná meg a brikett viszonylag magas, vegyes oxidtartalma. Ezért az eljárás alkalmatlan savképző és amfoter és bázisképző elemet vegyesen tartalmazó többalkotós Si-alapú komplex ferroötvözetek előállítására;- mivel az eljárás szerint a brikettben a karbon mennyisége lényegesen több, mint amennyi az oxidok redukálásához szükséges, ezért még akkor se lesz a brikett ellenállása nagy, ha az oxid nagy ellenállású, mert a fölös karbon koksz alakjában visszamarad és lecsökkenti a brikett ellenállását, ezáltal a betét ellenállását is. Kis ellenállású betétbe pedig nem fognak az elektródák mélyen merülni, emiatt a betétoszlopban az egyes zónák (kigázosodó, koksz- és karbidképző, redukciós zóna) összeszűkülnek és nem marad elég idő. sem az illóanyag eltávolítására, sem a koksz- és karbidképződésre. sem a redukcióra és ez salakképződéshez vezet;- az eljárással nem lehet a karbidtartalmú hulladékokat feldolgozni, pedig ezek feldolgozása jelentős költségcsökkentést tesz lehetővé, és ezzel az eljárás gazdaságosságának az alapját megteremthetjük. A találmány célja a nagy hamutartalmú szenek, az erőmüvi salakok és pernyék stb., a karbid-tartalmú hulladékok, mint olcsó nyersanyagok felhasználására, a költségek csökkentésére, az ötvözet minőségének javítására és választékának bővítésére, a betét villamos ellenállásának növelésére, az ismert eljárások hátrányainak kiküszöbölésére alkalmas Si-alapú komplex ferroötvözetek betétből villamos ívkemencében redukálással történő előállítására alkalmas eljárás kialakítása. A cél elérése érdekében kísérleteket végeztünk. Kísérleteink során azt találtuk, hogy a pellet nem tartalmazhat még önmagában sem olyan oxidot, amely megolvad mielőtt belőle az elem redukálódna, vagy az oxid karbiddá alakulna, mert kifolyik a pelletből és a kvarcittal még alacsonyabb olvadású eutektikumot alkotva lehetetlenné teszi a főalkotó és a Si kiredukálását az olvadékból, a salakképződés elkerülhetetlen. Kísérleteink igazolták, hogy szerencsére a fontos főalkotók közül csak egynek van ilyen tulajdonsággal rendelkező oxidja, és ez a bóroxid (B203), amely már 723 °C-on olvad. További kísérleteink során azt találtuk, hogy a pelletben nem lehet két olyan oxid sem - s ennek megfelelően a betétben darabos állapotban sem -, amelynek olvadáspontja külön-külön magas ugyan, de egymással egy vagy több alacsony olvadáspontú vegyületet és/vagy eutektikumot alkotnak. Azért nem, mert ezek létrejönnek még mielőtt az oxidokból az elemek kiredukálódnának, az olvadékból pedig az elemeket már nem lehet kiredukálni. Pl. a 2570 °C-on olvadó CaO-ot és a 2050 °C-on olvadó Al203-at, amelyeknek olvadáspontja külön külön magas, azonban az 1455 °C-on olvadó 12 CaO. 7A1203 összetételű vegyületet és az 1395 °C- on és az 1400 °C-on olvadó eutektikumokat hozzák létre, nem tartalmazhatja együtt egyetlen pellet sem, külön pelletnek kell tartalmazni a CaO-t és külön pelletnek az Al203-at még akkor is, ha a pelletben több a karbon, mint amennyi a pelletben lévő oxidok redukálásához szükséges. Más oxidokra is ugyanez vonatkozik. Az egyes oxidokat tehát csak a célszerűen kialakított egyes pelletiípusok tartalmazhatják. Kísérleteink igazolták, hogy bázisképző elemek oxidjai, vagy amfoter elemek oxidjai, vagy savképző elemek oxidjai egymás közt nem vegyülnek, ha olvadáspontjuk magas és eutektikumot is csak elvétve alkotnak, s ezek olvadáspontja is magas, ezért mielőtt megolvadnának karbidok fognak keletkezni belőlük, ha olyan pellet tartalmazza őket. amelyben a karbon valamivel több, mint amennyi az oxidok karbidokká történő átalakításához szükséges. A karbidok olvadáspontja szintén magas és nem is vegyülnek egymással, így ezeket a karbidokat oxidokkal bontva eredményül az oxid eleméi és a karbid elemét tartalmazó ötvözet képződik. A karbidot bontó oxid nem csak a SiO, lehel, hanem a főalkotók oxidjai is. sőt. amennyiben a főalkotó oxidja könnyebben redukálható mint a SiO,, ezen kiviil a főalkotó jól oldja a Si-ot és a többi főalkotót is. netán alacsony olvadáspontú fémvegyületel, vagy eutektikumot alkot ezekkel, akkor kifejezetten előnyös a szerepcsere a SiO, és a főalkotó oxidja közöli, annál is inkább, mert 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
