177050. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kétvegyértékű mangán oxidját tartalmazó érc redukálására
3 177050 4 ban is önálló művelet, amely mintegy kétszeres beszerzési árat jelent a kohóalumínium tömbhöz viszonyítva. A szilárd keverékben lejátszódó reakció nem tökéletesen megy végbe, ily módon a végtermék maximum 85-90% mangántartalmú. A folyamat során képződő Ca0-Al203-Si02 komponensekből álló salak 1400-1600°C olvadáspontú, kedvezőtlen hígfolyósságú, ezért sok fémregulust zár magába a megdermedés után. A fémkihozatal alig éri el a 80%-ot. A salak kedvezőtlen tulajdonságai a kétvegyértékű mangán oxidjait tartalmazó ércek hagyományos redukálásakor azért alakulnak ki, mert a szilárd elegyben a sztöchiometriai aránynál 80—90%-kal nagyobb alumíniumtartalom a redukálás során képződő CaO—Al2 O3 —Si02 komponenseket tartalmazó salak összetételét a 2045 °C olvadáspontú Al2 O3 koncentráció ifelé tolja el, s ezáltal a salak olvadáspontja és viszkozitása előnytelenül megnövekedik. A hagyományos pirometallurgiai eljárással 1000 kg mangánérchez 500-600 kg alumíniumport vagy darát kevernek és ebből 600-650 kg 85—90% tisztaságú mangánfémet nyernek. A találmány lényege az a felismerés, hogy a hagyományos pirometallurgiai eljárás hátrányai csökkenthetők, tehát a gyártás gazdaságossága, a nagyobb termelékenység és a mangán kihozatál növelhető, a mangánfém minősége javítható és a redukáláshoz szükséges alumínium mennyisége és fajlagos költségei csökkenthetők, ha a 3 MnO + 2 A1 = Al2 03 + 3 Mn reakció folyékony halmazállapotú, hagyományos tüzelőanyagokkal külön-külön megolvasztott betétalkotók elegyítésével megy végbe egy legalább 250 °C-ra előmelegített edényben. A találmány szerint elektromos, olaj- vagy földgáztüzelésű, a reakció körülményei között semleges bélésű, célszerűen grafittégely vagy döngölt karbon bélésű tégelykemencékben hulladék vagy tömb alumíniumot és kétvegyértékű mangán oxidjait tartalmazó érc-égetett mész keveréket egyidejűleg, de külön-külön megolvasztunk, majd az alumíniumot legalább 250 °C-ra előmelegített a reakció körülményei között semleges bélésű, célszerűen grafittégelybe vagy karbonbélésű üstbe csapoljuk és a megolvasztott mangánérc-égetett mész keveréket az üstben tartózkodó folyékony alumíniumra ráöntjük. A mangánérc-égetett mész keverékben az égetett mész mennyisége a mangánérc súlyának 1,5-3,0%-a. A folyékony alkotók elegyítésekor a mangánoxid redukciója az adagsúlytól függően 2—10 perc alatt végbemegy. Megszilárdulás és lehűlés után az üstöt kibuktatjuk és a mangánfémet, amely a fajsúly szerint az üst alján helyezkedik el, a salaktól elválasztjuk. A Ca0-Al203—Si02 komponenseket tartalmazó salak 1200-1400 °C olvadáspontú és a redukció során olvadáspontja felett 400-500 °C-al képes túlmelegedni. Ennek folytán viszkozitása kedvezően alakul és a fémregulusok könnyen leülepedhetnek az edény aljára. A fémkihozatal 90% fölé emelhető. A salak kisebb olvadáspontja azzal magyarázható, hogy a találmány szerinti eljárásnál a fajlagos alumínium felhasználás csak mintegy fele a hagyományos módszerének, tehát a salak A1203 tartalma is kevesebb, ami az előzőekben megadott kisebb olvadáspontot eredményezi. A fajlagos alumínium szükséglet: 1000 kg mangánoxidra 260-280 kg alumínium, amellyel 680-700 kg 95% feletti tisztaságú mangánfém redukálható ki. A találmány szerinti eljárás előnye, hogy hulladék alumínium felhasználásával kiküszöbölhető a költséges alumíniumpor vagy dara használata. Az alumínium olvasztás során az oxidálódás megakadályozására fedősó-keveréket kell használni. Ilyen sókeverékek az öntészeti Kézikönyv, Műszaki Kiadó, Budapest, 1964. 814. oldalán levő táblázatban találhatók. További előnyök a jobb mangánkihozatal, a reakció során a sztöchiometriai arányok tökéletesebb megközelítése és a nagyobb tisztaságú mangánfém biztosítása. Jelentősen növelhető a gyártás termelékenysége is. összességében mintegy 50%-os gyártási költségcsökkenés érhető el. 1. példa 30 kg dúsított urkúti oxidos mangánérc, valamint 0,5 kg égetett mész keverékét és 7,5 kg alumínium-hulladékot olajtüzelésű, illetve elektromos ellenállásfűtésű tégelykemencékben egyidejűleg, de külön térben megolvasztottunk. A folyékony alumíniumot előmelegített grafíttégelybe csapoltuk, majd a kemence buktatásával ráöntöttük a megolvadt mangánérc-égetett mész keveréket. A reakció 2,5 perc alatt zavarmentesen lejátszódott. A tégelyt 30 perc elteltével kiürítettük. Ürítés után a tégely falazata sérülésmentes volt. A mangánfém összetétele: 97,3% Mn, 0,35% C, 0,04% P, 0,5% Al, 1,81% Fe. A fémkihozatal 93,8%-os volt. 2. példa 29% urkúti és 69% csiaturi dúsított mangánérc, valamint 2% égetett mész keverékből összesen 150kg-ot és 40 kg alumínium-hulladékot egyidejűleg megolvasztottunk az 1. példában szereplő tégelykemencékben. A folyékony alumíniumot karbonbélésű előmelegített üstbe csapoltuk, majd ráöntöttük a folyékony mangánérc-égetett mész keveréket. A reakció 4,0 percig tartott és nyugodt lefolyású volt. Az üstöt 40 perc elteltével a falazat sérülése nélkül kibuktattuk. A kapott mangánfém összetétele: 96,4% Mn, 0,4% C, 0,05% P, 0,8% Al, 2,35% Fe. A fémkihozatal 95,2%-os volt. Szabadalmi igénypont: 1. Eljárás kétvegyértékű mangán oxidjait tartalmazó érc redukálására alumíniummal 1,5-3,0% ége-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
