178999. lajstromszámú szabadalom • Eljárás rézötvözetek szennyezőinek eltávolítására
5 l'/8999 6 ce) egységesen alkalmazható rézötvözetek finomítására, és lehetővé teszi a szennyezők csökkentését a szabványokban meghatározott értékek alá. A találmány alapja az a felismerés, hogy a fenti cél maradéktalanul elérhető, ha olyan sokkomponensű szintetikus salaktakarót alkalmazunk, amelynek egyes komponensei a réz ötvözőivei (Zn, Sn, Pb) komplexet képeznek, de nem alkotnak komplexet, vagy csak kisebb koordinációs számú komplexet képeznek a szennyezőkkel. A találmány további alapja az a felismerés, hogy a szennyezőkeltávolítását megkönnyíti olyan segédötvöző felhasználása, amelynek legalább az egyik alkotó oxidja kisebb képződési termodinamikai normálpotenciállal rendelkezik, mint a finomítandó rézötvözet legnegatívabb alkotója oxidjának képződési termodinamikai normálpotenciáljánál. A találmány tárgya eljárás rézötvözetek szennyezőinek eltávolítására tűzi finomítás útján szintetikus salaktakaró és segédötvöző felhasználásával. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy szintetikus salaktakaróként alkálifémek és alkáliföldfémek oxidjait, továbbá réz, ólom és ón oxidjait, valamint szilícium, bór és foszfor oxidjait 2,5 :1 :1 és 1:1:2 közötti sztöchiometrikus arányban alkalmazzuk, és segédötvözőként szilíciumot és/vagy alumíniumot vagy e két fém közül egynek vagy mindkettőnek bór, foszfor, alkálifémek, alkáliföldfémek és ritka földfémek közül legalább eggyel képezett keverékét használjuk az eltávolítandó szennyezők súlyára vonatkoztatva 5—40 súly%, előnyösen 10—20 súly% mennyiségben. A komplexképződés lehetővé teszi a termodinamikai viszonyok olyan kedvező megváltozását, hogy a káros szennyezők elsalakulhatnak, míg az értékes ötvözőknek az erősebb komplexképződés miatt nincs lehetőségük elsalakulásra. Egyes szennyezők úgy távoznak el a rendszerből, hogy egyszerű cserebomlás révén kerülnek salakba, miközben helyettük a fémfürdőbe valamely értékes ötvöző kerül. Segédötvözőként előnyösen használhatunk például CuSi, AISi vagy CuAlSi ötvözetet. Ezen ötvözetek alkotói reagálnak a finomítandó rézötvözet levegőn való olvasztása során elkerülhetetlenül keletkező oxidokkal, és oxidjaik a többi szennyező oxidjával egyesülve elősegítik és meggyorsítják azok elsalakulását. így az egyensúlyi helyzet újabb szennyező oxidok keletkezésének kedvez, amit a segédötvözőbői képződött oxidok ismételten kimosnak, a folyamat tehát mindaddig folytatódik, amíg a szennyezők el nem salakulnak. A segédötvözőkomponensenként alkalmazott alumínium és szilícium előnye még az is, hogy a fémfürdő színét megváltoztatják, de eltávozásuk után annak eredeti színe visszatér. így a reakció befejeződését az ötvözet színe is jelzi. A találmány értelmében felhasznált szintetikus salaktakaró főbb tulajdonságai a következők: — olvadáspontja kisebb a finomítandó rézötvözet olvadáspontjánál, — viszkozitása 700 °C felett a rézötvözet megolvadásáig olyan, hogy az ötvözeten könnyen szétterül, de arról nem csepeg le, — felületi feszültsége olyan, hogy a rézötvözetet jól nedvesíti, így azt védi az oxidálástól, — szabad oxigén diffúziójával szemben nagy ellenállást tanúsít, — semleges vagy gyengén lúgos kémhatású, és így megakadályozza az igen értékes ón elsalakulását, — meggátolja az értékes Cu, Sn, Pb, Zn és Ni elsalakulását, ugyanakkor — olyan alkotót tartalmaz, amely cserebomlás révén biztosítja a szennyezők elsalakulását, miközben a fürdőbe csereként csak Cu, Sn, Pb vagy Zn kerülhet, — adott esetben olyan alkotót is tartalmaz, amely a szennyezőkkel vegyülve azok szublimációját elősegíti. Előnyös olyan szintetikus salaktakarót használni, melynek képlete Ca3Me2(Si04)3, ahol a Ca-nak sztöchiometrikusan legfeljebb 2/3 része egy másik alkáli-földfémmel vagy alkálifémmel, az Si02 -nek pedig sztöchiometrikusan legfeljebb 2/3 része B203- -mal vagy P205-tel helyettesíthető, míg Me jelentése Cu, Pb vagy Sn. A szennyezők eltávolításának az a mechanizmusa, hogy a szennyezők a szintetikus salaktakaró Me alkotójával helyet cserélnek, így pl. vas (Fe) esetében: Ca3Cu6(Si04)3 + 2Fe = = Ca3Fe2(Si04)3 + 6Cu. Ca3Pb3(Si04)3 + 2Fe = = Ca3Fe2(Si04)3 + 3Pb. Ca3Sn3(Si04)3 + 2Fe = = Ca3Fe2(Si04)3 + 3Sn. A szennyező tehát a salakba, helyette pedig a fürdőbe az ötvözet egyik hasznos alkotóeleme kerül, aminek folytán az ötvözet tisztább lesz. A reakció gyorsításához célszerű a fürdőt keverni. így például indukciós keverést alkalmazunk a villamos kemencénél, forgatást a forgódobos kemencénél stb. A találmány szerinti szintetikus salaktakaró nagy előnye az, hogy összetétele közel áll a nagy mennyiségben rendelkezésre álló olcsó nátronüvegéhez, így abból könnyen előállítható réz-, ólom- vagy ónszilikáttal — amelyek olcsó kohászati melléktermékek —, valamint szintén olcsó B203 vagy P2Os tartalmú ásványokkal való keveréssel. Az Si02-, É. P2Os-tartalomnak még az is a szerepe, hogy a szennyezők elsalakulásához szükséges komplex vegyületeket képezve, egyidejűleg megakadályozza az ötvözet értékes alkotóinak nagyobb mértékű elsalakulását. A találmány szerinti eljárásban felhasznált segédötvöző főbb tulajdonságai a következők: — legalább egyik alkotó oxidjának képződési termodinamikai normálpotenciálja kisebb a rézalapú hulladékban található legnegatívabb ötvöző képződési oxidjának termodinamikai normálpotenciáljánál. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
