RU2231419C1 - Способ получения гранул и порошков редких, радиоактивных металлов и их сплавов - Google Patents
Способ получения гранул и порошков редких, радиоактивных металлов и их сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231419C1 RU2231419C1 RU2002126332/02A RU2002126332A RU2231419C1 RU 2231419 C1 RU2231419 C1 RU 2231419C1 RU 2002126332/02 A RU2002126332/02 A RU 2002126332/02A RU 2002126332 A RU2002126332 A RU 2002126332A RU 2231419 C1 RU2231419 C1 RU 2231419C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crucible
- melt
- alloys
- chemical compounds
- rare
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности, к получению гранул и порошков редких, радиоактивных металлов и их сплавов. В предложенном способе, включающем получение из исходной шихты химических соединений редких, радиоактивных металлов в тигле плавильной печи металлического расплава путем восстановления химических соединений металлом-восстановителем, согласно изобретению из полученного металлического расплава удаляют или кристаллизуют шлаковый расплав, после чего полученный расплав сливают из тигля для диспергирования струи на капли, которые охлаждают и кристаллизуют, причем при получении гранул и порошков сплавов в исходную шихту вводят легирующие элементы в виде химических соединений, металлов, сплавов, взаимодействующих с металлом-восстановителем с образованием флюса. Обеспечивается повышение качества получаемых продуктов, сокращение количества отходов и увеличение срока службы оборудования. 5 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области металлургии и, в частности, к получению гранул и порошков редких, радиоактивных металлов и их сплавов.
Существует ряд способов получения металлических гранул и порошков, основой которых являются расплавление металла в печи, слив струи расплава через фильеру, диспергирование на капли, охлаждение и кристаллизация капель. Недостатками этих способов является необходимость применения в качестве исходного материала чистых металлов или сплавов, полученных из чистых компонентов, что значительно удорожает стоимость конечных порошков и гранул.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гранул (см. Э.Г.Раков и др. Процессы и аппараты производств радиоактивных и редких металлов. М.: Металлургия, 1993, с. 352-357), включающий получение в тигле плавильной печи металлического расплава путем восстановления химических соединений металлом-восстановителем. Недостатком данного способа является то, что полученные гранулы распределены в массе шлака и для их извлечения шлак необходимо измельчать и выщелачивать, что значительно усложняет и удорожает процесс. Кроме того, данный способ не позволяет получать гранулы заданного гранулометрического состава.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение числа технологических операций и энергозатрат при производстве гранул и порошков металлов и их сплавов за счет использования в качестве исходного сырья, из которого получают металлический расплав, химических соединений, но не чистых металлов, повышение качества получаемых продуктов, сокращение количества образующихся отходов и увеличение срока службы оборудования.
Технический результат достигается тем, что в способе получения гранул и порошков редких, радиоактивных металлов и их сплавов, включающем получение из исходной шихты химических соединений редких, радиоактивных металлов в тигле плавильной печи металлического расплава путем восстановления химических соединений металлом-восстановителем. Из полученного металлического расплава удаляют или кристаллизуют шлаковый расплав, после чего полученный расплав сливают из тигля для диспергирования струи на капли, которые охлаждают и кристаллизуют.
Легирующие элементы вводят в исходную шихту в виде химических соединений, металлов и сплавов, которые взаимодействуют с металлом-восстановителем с образованием флюса.
Получение металлического расплава осуществляют в герметичной индукционной печи с медным разрезным водоохлаждаемым тиглем, прозрачным для электромагнитного поля с перемещающимся внутри тигля медным водоохлаждаемым поддоном, а его слив - через сливные устройства, расположенные в верхней части стенки тигля и поддоне(патент РФ №2177132).
Металлический расплав сливают через вмонтированный в поддон индукционный плавильный узел с медным разрезным водоохлаждаемым тиглем, прозрачным для электромагнитного поля, и установленной внутри тигля фильерой с калиброванными отверстиями.
Шлаковый расплав удаляют при перемещении поддона вверх по сливному желобу, расположенному в верхней части стенки тигля.
Протекающие с выделением большого количества тепла металлотермические реакции позволяют исключить или значительно сократить энергозатраты на плавление. Легирующие элементы также целесообразно вводить в исходную шихту в виде более дешевых, чем чистые металлы, химических соединений, при условии, что они также восстанавливаются металлом-восстановителем. Наибольший эффект достигается тогда, когда образующийся при восстановлении легирующих элементов шлак является флюсом, снижающим температуру плавления шлака или улучшающим другие физико-химические свойства (вязкость, поверхностное натяжение и т.п.), обеспечивающие полноту разделения металлического и шлакового расплавов.
Удаление или кристаллизация шлака перед сливом металлического расплава исключают попадание шлакового расплава в сливаемый металлический расплав и не загрязняют последний.
Применение индукционной печи с холодным тиглем для металлотермической реакции обусловлено длительным сроком службы печей такого типа (до 20 лет) и тем, что выплавляемые в них металлы и сплавы не загрязняются материалом тигля. Применение сливного устройства для расплава в виде индукционного плавильного узла с холодным тиглем также обеспечивает длительный срок его службы, а также, в силу практической безынерционности индукционного нагрева, позволяет оперативно регулировать температуру фильеры и сливаемого расплава в заданном диапазоне.
Экспериментальную проверку предложенного способа проводили в вакуумной индукционной печи с холодным тиглем диаметром 200 мм, медным водоохлаждаемым поддоном, который перемещается внутри тигля, и двумя сливными устройствами: в виде желоба - в верхней части стенки тигля, а также в поддоне в виде плавильного узла с холодным тиглем диаметром 40 мм со вставляемой в этот тигель фильерой с отверстиями различного диаметра.
Пример 1. В холодный тигель загружали порцию шихты, состоящей из тетрафторида урана и стружки металлического кальция, взятого с избытком 10 мас.% от стехиометрически необходимого, печь герметизировали и инициировали металлотермическую реакцию. После прохождения реакции, продукты плавки охлаждали до 1200°С, что приводило к кристаллизации шлака - фторида кальция (tпл.-1418°С), но не металлического урана (tпл.-1136°С). Температуру уранового расплава поддерживали на уровне 1200°С подачей энергии на индуктор холодного тигля. Далее подавали напряжение на индуктор сливного устройства в поддоне, разогревая фильеру и расплавляя пробку из закристаллизовавшегося уранового расплава. Урановый расплав стекал через фильеру диаметром 3 мм, попадал на вращающийся охлаждаемый диск и кристаллизовался в виде гранул.
Пример 2. Исходная шихта состояла из трифторида неодима, трихлорида железа и порошка бора, взятых в соотношении, необходимом для получения сплава Nd-Fe-B, и стружки металлического кальция, взятой с избытком 10 мас.% сверх стехиометрии для восстановления фторида неодима и хлорида железа до металлов. Введение в шихту железа в виде трихлорида железа приводило к образованию в процессе металлотермической реакции флюса - СаСl2, обеспечивающего получение легкоплавкого шлака при смешении с фторидом кальция, образующимся при восстановлении фторида неодима. После прохождения металлотермической реакции поддон перемещали вверх до полного слива шлакового расплава по желобу. Поддон возвращали в исходное положение, поддерживая индукционными токами температуру расплава неодим-железо-бор на уровне 1450°С. Далее подавали напряжение на индуктор сливного устройства в поддоне, разогревая фильеру и расплавляя пробку из закристаллизовавшегося уранового расплава. Расплав неодим-железо-бора стекал через фильеру диаметром 1 мм, попадал на вращающийся охлаждаемый диск и кристаллизовался в виде мелкодисперсного порошка.
Пример 3. Исходная шихта состояла из кристаллических порошков тетрафторида циркония и порошка металлического ниобия, взятых из расчета получения сплава цирконий - 2,5 мас.% ниобия, и стружки металлического кальция, взятой с избытком 5 мас.% сверх стехиометрии для восстановления фторида циркония до металла. Шихту нагревали в атмосфере аргона до 300°С и инициировали металлотермическую реакцию. Температура продуктов плавки составила 2000°С. После прохождения металлотермической реакции поддон перемещали вверх до полного слива шлакового расплава по желобу. Поддон возвращали в исходное положение, поддерживая индукционными токами температуру цирконий-ниобиевого расплава на уровне 1950°С. Далее подавали напряжение на индуктор сливного устройства в поддоне, разогревая фильеру и расплавляя пробку из закристаллизовавшегося уранового расплава. Цирконий-ниобиевый расплав стекал через фильеру диаметром 1 мм, попадал на вращающийся охлаждаемый диск и кристаллизовался в виде мелкодисперсного порошка.
Таким образом, приведенные примеры доказывают эффективность предложенного способа для получения гранул и порошков редких радиоактивных металлов и их сплавов.
Claims (6)
1. Способ получения гранул и порошков редких, радиоактивных металлов и их сплавов, включающий получение из исходной шихты химических соединений редких, радиоактивных металлов в тигле плавильной печи металлического расплава путем восстановления химических соединений металлом-восстановителем, отличающийся тем, что из полученного металлического расплава удаляют или кристаллизуют шлаковый расплав, после чего полученный расплав сливают из тигля для диспергирования струи на капли, которые охлаждают и кристаллизуют.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении гранул и порошков сплавов в исходную шихту вводят легирующие элементы в виде химических соединений, металлов, сплавов.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что химические соединения легирующих элементов взаимодействуют с металлом-восстановителем с образованием флюса.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение металлического расплава осуществляют в герметичной индукционной печи с медным разрезным водоохлаждаемым тиглем, прозрачным для электромагнитного поля, с перемещающимся внутри тигля медным водоохлаждаемым поддоном, а его слив - через сливные устройства, расположенные в верхней части стенки тигля и поддоне.
5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что металлический расплав сливают через вмонтированный в поддон индукционный плавильный узел с медным разрезным водоохлаждаемым тиглем, прозрачным для электромагнитного поля, и установленной внутри тигля фильерой с калиброванными отверстиями.
6. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что шлаковый расплав удаляют по сливному желобу, расположенному в верхней части стенки тигля, при перемещении поддона вверх.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126332/02A RU2231419C1 (ru) | 2002-10-02 | 2002-10-02 | Способ получения гранул и порошков редких, радиоактивных металлов и их сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002126332/02A RU2231419C1 (ru) | 2002-10-02 | 2002-10-02 | Способ получения гранул и порошков редких, радиоактивных металлов и их сплавов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002126332A RU2002126332A (ru) | 2004-04-20 |
RU2231419C1 true RU2231419C1 (ru) | 2004-06-27 |
Family
ID=32846171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002126332/02A RU2231419C1 (ru) | 2002-10-02 | 2002-10-02 | Способ получения гранул и порошков редких, радиоактивных металлов и их сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2231419C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444475C1 (ru) * | 2010-07-29 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ конверсии отвального гексафторида урана в металлический уран |
-
2002
- 2002-10-02 RU RU2002126332/02A patent/RU2231419C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Э.Г.РАКОВ и др. Процессы и аппараты производств радиоактивных и редких металлов. - М.: Металлургия, 1993, с.352-357. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444475C1 (ru) * | 2010-07-29 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ конверсии отвального гексафторида урана в металлический уран |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109112319B (zh) | 用于核级不锈钢电渣重熔的渣料及采用该渣料进行电渣重熔的方法 | |
US7727502B2 (en) | Process for the production of medium and high purity silicon from metallurgical grade silicon | |
CN102112394B (zh) | 硅精制方法 | |
US4312849A (en) | Phosphorous removal in silicon purification | |
CN102464319A (zh) | 硅的冶金化学提纯方法 | |
US4256717A (en) | Silicon purification method | |
CN110578061A (zh) | 一种高纯稀土金属的电子束熔炼连续铸锭方法 | |
US4312848A (en) | Boron removal in silicon purification | |
JPS63153230A (ja) | 希土類と遷移金属とをベースとした純合金の金属熱還元による製造方法 | |
US4312847A (en) | Silicon purification system | |
US5174811A (en) | Method for treating rare earth-transition metal scrap | |
CN102112638A (zh) | 金属的精制方法 | |
RU2231419C1 (ru) | Способ получения гранул и порошков редких, радиоактивных металлов и их сплавов | |
CN108383122A (zh) | 一种超细多晶硅粉末回收再利用方法 | |
CN104480329A (zh) | 一种制备金属合金铸块的方法 | |
JPH01264920A (ja) | シリコン鋳造装置 | |
US4312846A (en) | Method of silicon purification | |
US4308245A (en) | Method of purifying metallurgical-grade silicon | |
US4297132A (en) | Electroslag remelting method and flux composition | |
JP2005343779A (ja) | 電子ビームを用いたスクラップシリコンの精錬装置 | |
US5087291A (en) | Rare earth-transition metal scrap treatment method | |
US4177059A (en) | Production of yttrium | |
RU2095440C1 (ru) | Способ получения металлов и сплавов | |
CN110923476A (zh) | 三步法生产高纯金属钒锭的方法 | |
JPH0641654A (ja) | マグネシウム製錬方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121003 |