187645. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilicium alapú komplex ferroötvözetek előállítására
1 2 .187'645 A találmány Si-alapú komplex ferroötvözetek előállítására vonatkozik. A vaskohászatban a Si-alapú komplex ferroötvözeteket a nyersvas és az öntöttvas, valamint az acél ötvözésére, modífikálására, kéntelenítésére és dezoxidálására, valamint a karbon stabilizálására használják. A felsorolt feladatok megoldására a Si-alapú komplex ferroötvözetek csak akkor felelnek meg, ha a Fe és Si alapalkotókon kívül a kívánt cél elérésére alkalmas elemeket is tartalmazzák. Mivel ezek az elemek játsszák a főszerepet az elérendő cél megvalósításában, ezért a továbbiakban főalkotóknak fogjuk nevezni, és megkülönböztetésül (az ötvözetben mindig jelenlévő Fe és Si alapalkotóktól és az ötvözetben kismennyíségben jelenlévő C, P és S szennyezőktől, amelyeket nem jelölünk) zárójelbe tesszük. Az ötvözetben lévő főalkotók számától függően beszélhetünk:- egyalkotós Si-alapú komplex ferroötvözetekről, ilyenek pl.: FeSi(Ti); FeSi(Zr); FeSi(V); FeSi(Al); FeSi(Cr); FeSi(B); FeSi(Mn); FeSi(Mg); FeSi(Ca); FeSi(Ba); FeSi(Ce) stb.- kétalkotós Si-alapú komplex ferroötvözetekről, ilyenek pl.: a FeSi(Ti,Zr); FeSi(Zr.Cr); FeSi(Al,Cr); FeSi(Al,Ca); FeSi(Al,Ba); FeSi(Al,Ce); FeSi(Al,Mn); FeSi(Ti,Mn) stb.- háromalkotós Si-alapú komplex ferroötvözetekről, ilyenek pl.: a FeSi(Ti,Zr,Cr); FeSi(Al,Cr,Ca); FeSi(AI,Ca,Ba); FeSi(Al,Ca,Ce) stb.- négyalkotós Si-alapú komplex ferroötvözetekről, ilyenek pl.: a FeSi(Ti,Zr,Cr,Al); FeSi(Al,Cr,Ca, Ba); FeSi(Al,Zr,Ca,Ce) stb. A Si-alapú komplex ferroötvözetek előállítására az alant felsorolt módszerek ismeretesek:- a karbotermikus egyszakaszos módszer, amikor a Si és a főalkotók redukálása oxidjaikból karbontartalmú redukálószerrel történik;- a karbo- és karbidotermikus többszakaszos módszer, amikor a Si és/vagy a főalkotók egy részének redukálása oxidjaikból karbontartalmú redukálószerrel és SiC-al és/vagy a főalkotók másik részének karbidjait tartalmazó termékkel történik;- a szilikotermikus kétszakaszos módszer, amikor a főalkotót oxidjaiból a már kemencében előállított Si-al redukálják;- a sziliko-aluminotermikus háromszakaszos módszer, amikor a főalkotót oxidjából a már kemencében előállított FeSi-al és külön elektrolízis útján előállított Al-al redukálják;- az összeolvasztásos sokszakaszos módszer, amikor a FeSi-ot a külön-külön szakaszban előállított főalkotókkal olvasztják össze. A felsorolt módszerek közül általában az első, úgynevezett karbotermikus módszer bizonyult leggazdaságosabbnak. Egy sor Si-alapú komplex ferroötvözet gyártása során azonban jelentős mennyiségű salak is keletkezik, s adott esetben ez nemcsak a gazdaságosság akadályát állítja a módszerrel szemben, hanem ha a salak magas olvadáspontú és karbidos, ki sem folyik a kemencéből és a gyártást nem lehet tovább folytatni, vagy más betétre kell áttérni, vagy a kemencével le kell állni és újra indulni. Különösen nagy nehézségek lépnek fel akkor, ha a Sí-alapú komplex ferroötvözet gyártásához a nagy hamu- és kis kalóriatartalmú szeneket, az erőművi salakokat és pernyéket is fel kívánjuk használni. Ennek pedig különös jelentősége van, 5 mivel így rendkívül olcsó nyersanyagok igen nagy mennyiségének birtokába jutva, megteremthetjük a gyártás gazdaságosságának az alapját. A 675 085 sz. szovjet szabadalmi leírás pl. arról tudósít, hogy a leírásban közölt eljárással 29-42% 10 nagyolvasztói salakból, 50-59% nagy hamutartalmú kőszénből, 8-12% vastartalmú anyagból álló betétből FeSi(AlCa) kétalkotós Si-alapú komplex ferroötvözet állítható elő. Az eljárással azonban 1,5 kg nagyolvasztói salakból 3,2 kg kőszénből és „ 0,3 kg vasforgácsból csupán l kg 40-45% Si, 10-15% Al, 8-15% Ca, 25-35% Fe-tartalmú ötvözetet állítanak elő az elméletileg előállítható 1,61 kg helyett. A fémkihozatal csupán 62%-os, vagyis a fémtartalom 38%-a a salakba megy, ami azt jelenti, on hogy az eljárás során nagymennyiségű salak keletkezik. A 3 393 068 sz. amerikai szabadalmi leírás már arról tudósít, hogy a Si-alapú komplex ferroötvözet előnyösen állítható elő oly módon, hogy készítenek egy elsőtípusú pelletet vagy brikettet (a továbbiakban az egyszerűség kedvéért csak pelletet) a szilíciummá redukálandó szilíciumoxidnak legalább nagyobb részéből és az említett szilíciumdioxid redukálásához elegendő közepesen-erösen kokszolható szénből és egy második típusú pelletet a redukálandó ércnek legalábbis nagyobb részéből és az említett érc redukálásához elegendő közepesen-erősen kokszolható szénből, az említett két típusú pelleten előzetes hőkezelést végeznek, hogy az említett szén legalábbis részlegesen kokszolódjék és ezáltal cel- 35 lás, kokszolt alapanyagot képezzen és az említett első típusú és az említett második típusú pelleteket együttesen kohósítják kemencében, hogy a kohósítás az említett szilíciumot tartalmazó ferroötvözetet eredményezze. Az eljárás során tehát egyfajta, 0 de két típusú pelletből álló betétet kohósítanak, karbotermikus, egyszakaszos módszerrel. Az eljárás hátránya, hogy a pelletek villamosvezető-képessége a szén kokszosodása miatt nagy, s emiatt, - amint arról a szabadalmi leírás említést is 45 tesz - nem sikerül a kohósítást salakmentesen lefolytatni. A 676 634 sz. szovjet szabadalmi leírás szerint Si-alapú komplex ferroötvözet salakmentesen állítható elő szintén karbotermikus egyszakaszos mód- 50 szerrel, amelynek során a teljes mennyiségű karbonos redukálószert és a főalkotók oxidjait hordozó érceket összekeverve állítanak elő brikettet, amelyben a karbon 2,5-13-szorosan több, mint amennyi a főalkotók redukálásához szükséges, de 1,03-1,25- 55 szőr kevesebb, mint amennyi a betét valamennyi alkotó elemének redukálásához szükséges. Tehát a Si-ot is a brikettben lévő karbonos redukálószerrel redukálják. Az eljárás során így mindig csak egyfajta és egy- 60 típusú pelletből és kvarcitból álló betétet kohósítanak. Az eljárás hátrányai:- az eljárással elsősorban egyalkotós ötvözetek állíthatók elő, azonban már ezek között is van 65 olyan, amelyiket az eljárással nem lehet salakmen2
