159051. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ferrotitán és egyéb metallotermikus úton előállított ferroötvözet gyártásánál a fémkihozatal növelésére
159051 3 keverékét, alumíniumdarát, revét és salakképző anyagot tartalmazó — : porkeverékkel töltesnek meg, majd az aluminotermikus reakciót könynyen gyulladó és nagy hőfejlesztő gyújtóporral. iniciálják. A reakció beindulása után — a reakció hevességének megfelelő ütemben — az elegy fennmaradt részét az üstbe adagolják. A reakció befejeződése után az üstöt hűlni hagyják, majd a salakot és a fémet a tűzálló béléssel együtt az üstből kiszedik. Az aluminotermikus ferrotitángyártás említett és világszerte alkalmazott technológiája során a titánkihozatal az 50%-ot nem haladja meg. Csak külön elegyelőmelegítéssel vagy robbanásveszélyes adalékok, pl. KCIO3 vagy BaÖ2 hozzáadásával lehet a titánkihozatalt valamivel magasabb értékre növelni. Ezt az alacsony fémkihozatalértéket egyrészt az okozza, hogy az elegyben levő TiCVnek alumíniummal történő redukálása során — az alábbi redukcióegyenletnek megfelelően — nehezen redukálható, alacsonyabb rendű titánöxldok képződnék. 2 Ti02 + 4/3 Al = 2 TiO + 2/3 A12 0 : , Fenti egyenletnek megfelelően a folyamat végeredményét a legalacsonyabb rendű titánoxid, tehát a TiO stabilitása szabja meg. Másrészt rendkívül rontja a titánkihozatalt az a tény, hogy a metallotermikus reakció végén adagolt elegyrészből redukálódó fémnek — a salak magas olvadáspontja és a szűk hőfokintervallumban hirtelen növekvő viszkozitása miatt — nincs elég ideje ahhoz, hogy a viszonylag vastag salakirétegen keresztül leülepedjen. Ez a fémmennyiség a salak alsó rétegében apró reguluszok alakjában található, és a salaktól szétválasztani nem lehet. Találmányunk lényege az a felismerés, hogy a metallotermikus reakció befejeződése után közvetlenül a salakfürdő felszínére ható lökésszerű hőközlés, úgynevezett „hősokk" következtében a magas A12 0 3 tartalmú salak viszkozitása az idő függvényében csak lassan növekszik, minek következtében hoszszabb idő áll rendelkezésre a metallotermikus redukció végső szakaszában képződő igen kis méretű fémcseppek koagulálására. A fémcseppek süllyedési sebességét a salakban a Stokesféle törvény szerint a nehézségi gyorsulás, a salak és fém közötti fajsúlykülönbség, a salak viszkozitása, illetve folyadéksúrlódása és a fémcseppek mérete befolyásolja. Amennyiben a metallotermikus reakció befejeződése után alkalmazott lökésszerű hőközlés következtében elegendő idő áll rendelkezésre a fémcseppek méretének növekedéséhez, a fémcseppek süllyedési sebességét négyzetes arányban befolyásoló tényezők hatása kerül előtérbe, vagyis a salakban maradó fémcseppek mennyisége csökken, tehát a, fémkihozatal emelkedik. A lökésszerű hőközlés következtében a salak hűlési sebessége — egy kísérleti üstben gyártott ferrotitánadagnál — az alábbiak szerint alakul: A salak hűtési sebessége: 10 15 30 35 40 45 50 55 60 65 Hagyományos technológia esetén 15,7 19,0 A találmány tárgyát képező eljárás esetén «.12,0 •„ ••,. 13,8 20 A találmány tárgyát képező eljárás esetén tehát a salak kritikus alsó harmadának hűlési sebessége 5,2 C°/perc értékkel csökken. A metallotermikus reakció befejeződése után alkalmazott lökésszerű hőközlésre az elegysúly 8—10%^-át 25 kitevő mennyiségű, 650—750 kal/g fajlagos hőhatású exotermikus keverék szükséges, melynek hatására pl. a ferrotitán gyártásánál a titánkihozatal 15—20%-kal emelkedik. A találmány tárgyát képező eljárás egy másik változatánál a lökésszerű hőközlést, az úgynevezett ,,hősokkot" a salak felső rétegének salakellenállás fűtéssel történő melegítésével állítjuk elő. A találmány tárgyát képező eljárást — összehasonlítva a hagyományos technológiával — az alábbi példákban mutatjuk be : 1. példa FeTi aluminotermikus gyártása a hagyományos technológia szerint. Elegyösszeállítás: Pörkölt ilmenit Rutil Al-dara Égetett mész Vasérc 1150 kg Az elegyösszeállításnak megfelelő arányban összemért elegyet gondosan összekeverjük. A keverék kb. 1/3-át az égetőkamrában elhelyezett tűzálló béléssel ellátott, kiizzított üstbe adagoljuk, majd gyújtópor segítségével az elegyet begyújtjuk. Az elegy fennmaradt részét a reakció sebességének megfelelő ütemben az üstbe adagoljuk. A teljes elegymennyiség beadagolása, illetve az aluminotermikus reakció befejeződése után a kocsira helyezett üstöt az égetőkamrából kihúz-700 kg 70 kg 314 kg 58 kg 8 kg 2 C/perc A salakréteg felső harmadában CVperc A salakréteg alsó harmadában
