СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛОАБРАЗИВНЫХ ОТХОДОВ МАГНИТНЫХ КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩИХ И НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛОАБРАЗИВНЫХ ОТХОДОВ МАГНИТНЫХ КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩИХ И НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ


RU (11) 2148661 (13) C1

(51) 7 C22B7/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99103829/02 
(22) Дата подачи заявки: 1999.02.16 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.02.16 
(45) Опубликовано: 2000.05.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Лякишев Н.П., Плинер Ю.П. и др. Алюминотермия, - М.: Металлургия, 1978, с.424. US 3669644 A, 13.06.72. FR 2160503 A, 03.08.73. DE 2614633 A1, 20.01.77. 
(71) Заявитель(и): ОАО Научно-производственное объединение "Магнетон" 
(72) Автор(ы): Беляев И.В.; Фомин В.В.; Стукалов В.Ф.; Белышев А.С.; Растегаев В.С. 
(73) Патентообладатель(и): ОАО Научно-производственное объединение "Магнетон" 
Адрес для переписки: 600026, г.Владимир, ул. Куйбышева 26, ОАО НПО "Магнетон" 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛОАБРАЗИВНЫХ ОТХОДОВ МАГНИТНЫХ КОБАЛЬТСОДЕРЖАЩИХ И НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ 

Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно магнитотвердых сплавов, содержащих железо, кобальт, никель в качестве основы, а также медь, алюминий, титан, ниобий, самарий. Окислительный обжиг металлоабразивных отходов производят в две стадии, между которыми осуществляют помол отходов до фракции не более 300 мкм и их магнитную сепарацию. Первую стадию обжига производят при температуре 900 - 1100°С в течение 1,5 - 3 ч, а вторую стадию - при температуре 900 - 1000°С в течение 1,0 - 1,5 ч. Перед проведением алюминотермического восстановления реакционные емкости вместе с загруженной в них реакционной смесью нагревают до 300-500°С, снижается содержание углерода и неметаллических включений в магнитных кобальтсодержащих и никельсодержащих сплавах, оказывающих вредное влияние на магнитные свойства и структуру магнитотвердых сплавов. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области металлургии сплавов, а именно магнитотвердых сплавов, содержащих железо, кобальт, никель в качестве основы, а также медь, алюминий, титан, ниобий, самарий.

Известен способ переработки (переплава) отходов постоянных магнитов, включающий расплавление отходов в индукционной печи, дополнительный нагрев расплава плазмой или электрической дугой до 1600-2100oC и выдержку в данном интервале температур 1-10 мин на каждую массовую долю алюминия в отходах [1] .

Недостатком способа является то, что он не позволяет перерабатывать металлоабразивные отходы шлифования постоянных магнитов и не обеспечивает необходимой чистоты сплава по углероду и неметаллическим включением.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является способ алюминотермического восстановления металлов из их сплавов [2, 3].

Способ включает сушку окислов металлов, при необходимости их дополнительный окислительный обжиг, смешивание окислов с шлакообразующими компонентами и алюминиевым порошком, проведение алюминотермического восстановления.

Данный способ позволяет перерабатывать металлоабразивные отходы шлифования сплавов, но не адаптирован к магнитотвердым сплавам и не обеспечивает необходимой чистоты сплава по углероду и неметаллическим включениям, оказывающим вредное влияние на магнитные свойства и структуру магнитотвердых сплавов.

Предлагаемое изобретение решает задачу снижения содержания углерода и неметаллических включений в магнитных кобальтсодержащих и никельсодержащих сплавах.

Поставленная цель достигается тем, что окислительный обжиг металлоабразивных отходов проводят при температуре 900-1100oC в две стадии, между которыми отходы подвергают помолу до фракции не более 300 мкм и магнитной сепарации. После этого отходы смешивают со шлакообразующими компонентами и алюминиевым порошком, загружают в металлические или керамические реакционные емкости, нагревают до 300-500oC и проводят алюминотермическое восстановление.

На первой стадии окислительного обжига происходит активное окисление входящих в состав сплава элементов: алюминия, титана, ниобия, а также присутствующего в металлоабразивных отходах углерода, который попадает туда главным образом из смазывающе-охлаждающих жидкостей, содержащих масла. Окисляются также железо, кобальт, никель и медь. Однако происходящие при выгорании органических веществ процессы спекания снижают интенсивность окисления и препятствуют удалению углерода из отходов.

Помол спекшихся отходов увеличивает поверхность соприкосновения частиц отходов с кислородом и процессы окисления на второй стадии окислительного обжига идут значительно более интенсивно. Это позволяет снизить содержание углерода в отходах до 0,03 - 0,05% и максимально окислить все входящие в состав сплава элементы.

Магнитная сепарация помолотых отходов позволяет снизить в них содержание частиц корунда с 50% до 3-5%.

Обожженные и отсепарированные порошкообразные шлифотходы смешивают с шлакообразующими компонентами и с алюминиевым порошком. Известь совместно с образующими при восстановлении оксидами алюминия образуют легкоподвижный шлак. Проходя через этот шлак, капли жидкого металла очищаются от неметаллических включений.

Для проведения алюминотермического восстановления готовую реакционную смесь насыпают в реакционные емкости, нагревают до 300-500oC и поджигают.

В ходе реакции порошок алюминия восстанавливает железо, кобальт, никель и медь из их окислов. Реакция сопровождается выделением большого количества тепла. Образующийся при этом оксид алюминия, а также уже имеющиеся в смеси оксиды алюминия, титана и ниобия вступают во взаимодействие со шлакообразующими компонентами и образуют жидкоподвижный шлак. Капли жидкого металла проходят через слой шлака и скапливаются на дне реакционной емкости, образуя слиток. Шлак оказывается на поверхности жидкого металла. Нагрев смеси перед началом реакции до 300-500oC позволяет шлаку сохранить жидкоподвижность до полного выхода из него металла и газов, выделяющихся при затвердевании слитка.

Способ обеспечивает полное извлечение железа, кобальта, никеля и меди из металлоабразивных отходов, содержание углерода в сплаве не более 0,05% по массе и снижение индекса загрязненности сплава неметаллическими включениями по сравнению с прототипом на 10-15%.

Пример

Переработке подвергали металлоабразивные отходы магнитотвердых сплавов типа ЮНДКТ, полученные в результате шлифования постоянных магнитов корундовыми шлифовальными кругами на бакелитовой связке с использованием масляной смазочно-охлаждающей жидкости. Содержание углерода в металлоабразивных отходах по данным химического анализа составляло 0,17% по массе, содержание частиц корунда - 43% объемных. Отходы подвергали окислительному обжигу при температурах 800, 900, 1000, 1100, 1200oC в течение 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 часов в атмосфере воздуха. После этого спеченные отходы размалывали и просеивали через сито так, чтобы максимально размер частиц составлял 200, 300, 400 мкм. Полученный порошок подвергали магнитный сепарации и повторному окислительному обжигу при температуре 800, 900, 1000oC в течение 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 часов в атмосфере воздуха.

Содержание углерода в металлоабразивных отходах, обработанных по различным режимам окислительного обжига, определяли на экспресс-анализаторе АН-7529.

Результаты анализа приведены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, наименьшее содержание углерода в отходах получается при двухстадийном обжиге по режимам:

1 стадия - температура 900-1100oC, время обжига 1,5 - 3 часа,

II стадия - температура 900 - 1000oC, время обжига 1,0 - 1,5 часа с промежуточным помолом отходов между стадиями.

После обжига порошок охлаждали и смешивали с алюминиевым порошком с размером частиц 0,05 - 1,0 мм и шлакообразующими компонентами с размерами частиц до 0,3 мм.

Алюминиевый порошок вводили в количестве, необходимом для полного восстановления окислов железа, кобальта, никеля и меди. Шлакообразующие компоненты вводили в количестве, обеспечивающим образование легкоплавкого жидкоподвижного шлака.

Полученную реакционную смесь засыпали в реакционные емкости, нагревали вместе с емкостями до температуры 200, 300, 400, 500 и 600oC и поджигали при помощи специального запала. После загорания смеси начиналась реакция алюминотермического восстановления с образованием жидкоподвижного шлака. Реакция протекала последовательно, продвигаясь от верхних горизонтов реакционной емкости к нижним. После окончания реакции шлак еще некоторое время оставался жидким, позволяя газам выйти из кристаллизирующего сплава. В полученных слитках сплава определяли содержание углерода на анализаторе АН-7529. Загрязненность сплава неметаллическими включениями оценивали по металлографическим шлифам, определяя индекс загрязненности. Результаты приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что предложенный способ переработки металлоабразивных отходов магнитных сплавов позволяет по сравнению с прототипом уменьшить содержание углерода в сплаве до допустимых пределов, а также уменьшить загрязненность сплава неметаллическими включениями.

Кроме того, он более безопасен при работе в производственных условиях.

Источники информации:

1. Заявка N 93044752, МПК 5 C 21 C 5/52, бюл. N 25, 1996 г.

2. Плинер Ю. П. Сугульников С.И., Рубинштейн Е.А. Алюминотермическое производство ферросплавов и лигатур. М., 1963.

3. Лякишев Н.П., Плинер Ю.П. и др. Алюминотермия. Металлургия. М., 1978, с.424. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ переработки металлообразных отходов магнитных кобальтсодержащих и никельсодержащих сплавов, включающий окислительный обжиг металлоабразивных отходов, перемешивание их с алюминиевым порошком, шлакообразующих компонентами и проведение алюминотермического восстановления металлов из их окислов в реакционных емкостях, отличающийся тем, что, окислительный обжиг металлоабразивных отходов производят в две стадии, между которыми производят помол отходов до фракции не более 300 мкм и их магнитную сепарацию, причем первую стадию обжига производят при температуре 900-1100oC в течение 1,5-3 ч, а вторую стадию - при температуре 900-1000oC в течение 1,0-1,5 ч, а перед проведением алюминотермического восстановления реакционные емкости вместе с загруженной в них реакционной смесью нагревают до 300 - 500oC.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru