192916. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nikkeltartalmú ötvözet előállítására
2 192916 3 A találmány tárgya nikkeltartalmú ötvözet hulladékanyagból történő előállítási eljárása. A kohászatban használt egyik igen értékes ötvöző anyag a nikkel. Az acélgyártásban javítja a késztermék mechanikai tulajdonságait, növeli a hó, oxidáció- és korrózióállóságát, az öntészetben elősegíti a grafitképződést és stabilizálja a perlitet. A fémkohászatban különböző réz- és szuperötvözetek és a nukleáris ötvözetek alkotójaként játszik jelentős szerepet. A nikkel felhasználása részben nikkelfóm alakjában mint nikkel granulátum vagy nikkel katóda, részben különböző ferroötvőzetek alakjában ferronikkelként, ferronikkelkrómként történik. (Ferro Alloys Conference, Zürich 1977.) A fémnikkelt elBÔBorban erősen ötvözött acélokhoz, szuperötvőzetekhez, nukleáris célra szolgáló ötvözetekhez, amíg a nikkeltartalmú ferroötvőzeteket egyéb alacsonyan ötvözött szerkezeti acélokhoz, különböző vas- és acélöntvényekhez használják. Az utóbbi időben különösen megnőtt a nikkeltartalmú ferroötvőzetek felhasználási aránya az őssz-nikkel felhasználáson belül és jelenleg már a kohászat nikkel felhasználósának több mint a felét teszi ki. A felhasználási arány növekedésének több oka van. Egyrészt az új eljárások bevezetése lehetővé teszi a különleges acélok kemencén kívüli finomítását, különböző nikkel kombinációk alkalmazását, másrészt a konvertereknél a nikkel tartalmú ferroötvőzetek igen kedvező hőszabályozásra adnak lehetőséget (pl. elnyújtott hatású, szabályozott hűtés). A gazdasági szempontból a nikkeltartalmú ferroötvőzetek előnye, hogy elkerülhetők alkalmazásukkal a technológiai veszteségek és az ötvözetben lévő vas helyettesíti a sokszor szükséges nagytisztaságú vasat. (Industrie Minerale 1978. 79-84. old.) A nikkelt tartalmazó ferroötvőzetek előállítására jelenleg három alapvető eljárás ismeretes; 1. fémek, vagy ötvözetek összeolvasztása; 2. ércek vagy fémoxidok karbotermikus redukciója; 3. ércek vagy fémoxidok metallotermikus redukciója. (Dürrer -Volkert; Metallurgie der Ferrolegierungen, 1972. 453-513 oldal) Az ismert eljárások hátránya, hogy megvalósításukhoz drága kiindulóanyagok, költséges gyártási technológia, drága redukáló anyag és villamos energia szükséges. Hátrányként jelentkezik az alacsony fémkihozatal, a kapott ötvözet minőségi ingadozása és nem megfelelő tisztasága, különösen a 2., 3. esetben. Az utóbbi időben a figyelem az értékes ötvöző elemek, így a nikkel, gazdaságosabb gyártása és felhasználása felé irányul. A gazdaságosabb gyártás feltétele az olcsó alapanyag és n gazdaságos, korszerű gyártási eljárás. Célul tűztük ki, hogy a nikkelötvözetet igen olcsón, hulladékanyagból állítsunk elő. Kísérleteink során a nagymennyiségben tárolt és folyamatosan képződő lúgos akkumulátor hulladék masszáját, a pozitív pólust képező nikkel tartalmú masszát használjuk fel, a masszát magába foglaló lemezekkel együtt. A lúgos akkumulátorok pozitív pólusa (anódja) töltött állapotban nikkel (III) -hidroxidból és negatív pólusa finom eloszlású vasból áll, melyek acéllemezből készült rekeszekben helyezkednek el. Az elektrolit káliumhidroxid. Kisüléskor vas (Il)-hidroxid és nikkel (Il)-hidroxid keletkezik. Hasonlóképpen működik a nikkel-kadmium lúgos akkumulátor is. Eljárásunkban a nikkeltartalmú anódmasszát használjuk fel. Ez a massza - mint monoelegy - a szükséges redukáló anyagot is magába foglalja. Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy az általunk kidolgozott eljárás segítségével ki lehet küszöbölni az ismert eljárások fentiekben közölt hátrányait. Az eljárás lényege, hogy a nikkelt tartalmazó masszát, az azt magába foglaló fémlemezzel együtt tégelyek indukciós kemencében redukáljuk, oly módon, hogy a kemencében kialakított vasfürdő - mely adott eBelben tartalmazza az előállítani kívánt nikkeltartalmú ötvözet egyéb pl. króm, mangán vanádium stb. alkotóit is - biztosítja a masszából redukált nikkelnek a fürdőben történő veszteségmentes oldódását. A redukciós folyamathoz és az elegy előmelegítéséhez szükséges hő jelentékeny részét a lemezek indukciós hevítéséből és a redukció során képződő szén-oxidok elégéséből származó hó biztosítja. Tekintettel arra, hogy az akkumulátor massza feleslegben tartalmaz karbont, lehetőség van arra is, hogy adott esetben a pótlólagosan szükséges mennyiséget nikkel-oxidból (vagy az ötvözet egyéb alkotóját) redukálva állítsuk elő. Az általunk kidolgozott eljárás előnye, hogy lehetővé teszi a nikkelt tartalmazó akkumulátor hulladékoknak - mint olcsó szekunder nyersanyagoknak - gazdaságos feldolgozását indukciós kemencében. További előny az igen jó (99-99,8%-os) fémkihozatal. (A redukált nikkelt ugyanis a kemence alján lévő vasfürdő veszteség nélkül oldja.) Előnyének tekinthető továbbá az alacsony fajlagos villamosenergia felhasználás, mivel az elegyben lévő lemez indukciós hevítése és a redukció során keletkező CO elégetéséből származó hő biztosítja a szükséges energia jó részét. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
