RU2739040C1

RU2739040C1 - Способ получения ферровольфрама на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии и рафинирования шлака

Info

Publication number: RU2739040C1
Application number: RU2019135677A
Authority: RU
Inventors: Чжихэ Доу; Тинань ЧЗАН; Янь Лю; Гочжи Лв; Цююэ ЧЖАО; Липинг НЮ; Дасюэ ФУ; Вэйгуан ЧЗАН
Original assignee: Нортистерн Юниверсити
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2020-12-21
Also published as: WO2018228141A1; CN107099718A; CN107099718B

Abstract

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении ферровольфрама алюминотермическим самораспространяющимся градиентом восстановления. Способ включает разделение сырьевых материалов, содержащих порошок оксидов вольфрама и железа и шлакообразующие компоненты, на несколько партий, помещение первой партии сырьевых материалов в реакционную печь, воспламенение размещенного поверх сырьевых материалов магниевого порошка для проведения алюминотермического восстановления с непрерывным добавлением партий сырьевых материалов до завершения реакции и получения высокотемпературного расплава, или упомянутые сырьевые материалы постепенно помещают в смеситель при постоянной скорости с постепенным добавлением алюминиевого порошка, перемешанные сырьевые материалы помещают в реакционную печь для проведения алюминотермического восстановления. Осуществляют теплоизоляционную выплавку посредством электромагнитного индукционного нагревания для получения шлака окиси базового алюминия верхнего слоя и легированного расплава нижнего слоя, осуществляют перемешивание и рафинирование полученного легированного расплава нижнего слоя путем его обдува рафинированным шлаком с помощью газа-носителя, охлаждают выплавленный высокотемпературный расплав до комнатной температуры. Изобретение позволяет повысить скорость восстановления вольфрама и железа из их оксидов и снизить энергопотребление процесса. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 пр.

Description

Техническая область

Данное изобретение относится к способу получения ферровольфрама, который конкретно относится к способу получения ферровольфрама на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии и рафинирования шлака

Уровень техники

Ферровольфрам является одним из важных ферросплавов в сталелитейной промышленности, вольфрам является основным элементом легированной инструментальной стали, который может значительно улучшить износостойкость и обрабатываемость стали. Вольфрам, образующий карбиды в стали, частично растворяется в железе и образует твердый раствор. Вольфрам может увеличить отпускоустойчивость, красностойкость, прочность и износостойкость за счет образования карбидов в стали. Он главным образом используется для плавки быстрорежущей стали, пресс-формы горячей ковки и т.д.. В настоящее время, основными методами плавки ферровольфрама являются агломерация, удаление железа и алюмотермия. Для метода агломерации используется открытая электрическая печь, которая может передвигаться по рельсовому пути, и отделена от верхней части корпуса печи, а углерод используется в качестве восстановителя. Сырьем в основном является очищенная вольфрамовая руда, пековый кокс (или нефтяной кокс) и шлакообразующие компоненты (боксит), Коэффициент извлечения вольфрама в данном методе низок. Метод удаления железа подходит для плавки ферровольфрама, содержащего 70% вольфрама с низкой температурой плавления. Кремний и углерод используются как восстановители, 75% ферросилиций и небольшое количество пекового кокса (или нефтяного кокса) используются для восстановительной плавки. Коэффициент извлечения вольфрама высок, однако потребление энергии при плавке также высоко. В алюмотермическом методе используется вторичный карбид вольфрама и железо в качестве сырья, алюминий используется в качестве восстановителя, для превращения вольфрама и железа в сырье ферровольфрама используется тепловая энергия сгорания углерода и алюминия в карбиде вольфрама, тем самым экономя большое количество электрической энергии и сокращая расходы. В то же время, поскольку примеси в карбиде вольфрама сырья намного ниже, чем примеси вольфрамового концентрата, качество продукта выше, чем у ферровольфрама, который изготовлен из вольфрамового концентрата. Частота восстановления вольфрама также выше, чем вольфрамового концентрата. Однако этот способ ограничивается источником сырья и не подходит для массового производства.

Основываясь на недостатке низкой скорости восстановления легирующих элементов, высоком энергопотреблении и ограниченности сырьевых источников в процессе подготовки ферровольфрама, данное изобретение предлагает новый способ получения ферровольфрама на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии и рафинирования шлака.

Сущность изобретения

Будучи направленным на существующие технические вопросы, данное изобретение обеспечивает один способ получения ферровольфрама на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии и рафинирования шлака, где WO₃, Fe₂O₃ используются в качестве первоначального сырья. В результате реакции получается высокотемпературный расплав, а щелочность и температуру плавления шлака регулируют добавлением шлака с высокой щелочностью для высокотемпературного расплава и проводят промывку и рафинирование шлака, в конце шлак удаляют для получения ферровольфрама. Техническое решение данного изобретения:

Способ получения ферровольфрама на основе восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермия и рафинирования шлака включает в себя следующие этапы:

(1) Для восстановления самораспространяющегося градиента алюминотермии используется один из следующих двух способов:

Первый способ: сырьевой порошок WO₃, Fe₂O₃, алюминиевый порошок и шлакообразующие компоненты разделяются на несколько партий. Первая партия сырья помещается в реакционную печь, воспламененный магниевый порошок от верхней части материала вызывает реакцию самораспространения, непрерывно добавляя сырье из других партий, до тех пор, пока реакция полностью не достигнет высокотемпературного расплава. Содержание алюминия в каждой партии сырья постепенно уменьшается с градиента 1,1~1,25 раза до 0,9~0,75 теоретическим стехиометрическим отношением реакции самораспространения алюминотермия, кроме того, общее содержание алюминия в сырье составляет 0.95~1.00 теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия.

Второй способ: смесь сырьевого порошка WO₃, Fe₂O₃ и шлакообразующих компонентов постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения, в то же время алюминиевый порошок постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения уменьшения градуировки, перемешанное сырье помещается в реакционную печь для проведения реакции самораспространения алюминотермия. Во всем процессе смешения и реакции не происходит перерывов, вплоть до того, пока все сырьевые компоненты не достигнут высокотемпературного расплава после полной реакции.

Среди них содержание алюминия в непрерывно поступающих материалах в реакционную печь уменьшается с 1,1-1,25 до 0,9-0,75 раза градиента с помощью теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия. Количество n градиентных изменений содержания алюминия во всем процессе удовлетворяет уравнению: n=(b-c) / a, где b обозначает наибольшее содержание алюминия, с обозначает наименьшее содержание алюминия, а обозначает коэффициент градиентного изменения содержания алюминия, при этом 0<a≤0,05, общее количество алюминия составляет 0,95-1,00 теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава, тем самым получая шлаки окиси базового алюминия верхнего уровня и легированный расплав нижнего уровня.

(3) В нижнем уровне обдувается рафинированный шлак для очистки и рафинирования перемешаного шлака.

(4) Выплавленный высокотемпературный расплав охлаждается до комнатной температуры, после удаления верхнего шлака получается ферровольфрам.

Далее, отношение массы сырьевого порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов, описанных в шаге (1), составляет 1,0:(0,2-0,49):(0,30-0,40):(0,07-0,39), зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm.

Далее, количество нескольких партий, описанных в шаге (1), ≥4.

Далее, объем первой партии, описанной в шаге (1), из общего объема составляет 10~30%.

Далее, параметр управления теплоизоляционной выплавки, описанной в шаге (2): частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1700-1800⁰C, время поддержания температуры 5-15min.

Далее, рафинированный шлак выполняется согласно одному из двух нижеперечисленных способов (3): ① согласно CaF₂ при отношении массы 10-25%, остаток CaO; ② согласно CaF₂ при отношении массы 10-25%, Na₂O при отношении массы 5-10%, остаток CaO;

Далее, параметр управления рафинированием смешанных шлаков, описанных в шаге (3): используется эксцентрическое перемешивание, эксцентриситет 0,2~0,4, объем добавления рафинированного шлака составляет 6-12% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 50-150rpm, температура выплавки 1700-1800⁰С, время выплавки 10-30min.

Далее, описанный ферровольфрам выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W70.0-85.0%, Al≤2.0%, O≤1%, остаток Fe.

Технический результат данного изобретения:

1. Данное изобретение выполняет самораспространение алюминотермия с помощью первой партии сырья, имеющего высокое содержание алюминия теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, в результате чего получается высокотемпературный расплав, что является благоприятным для последующих реакций сырья с низким содержанием алюминия. В тоже время «сначала высокое содержание алюминия затем низкое» гарантирует, что расплав находится в сильной восстановительной атмосфере, тем самым обеспечивая полное восстановление оксида металла и постепенно уменьшая коэффициент алюминия. Избыточный восстановитель в сочетании с ферровольфрамом в расплаве постепенно высвобождается и постепенно реагирует с оксидом вольфрама в последующем добавленном сырье с низким содержанием алюминия, тем самым эффективно уменьшая остаток алюминия в конечном продукте. Чем больше добавляется партий или чем меньше уменьшение градиента алюминия в непрерывно добавляемом сырье, тем меньше остаточная доля алюминия.

2. Данное изобретение, с помощью рафинирования смешанного шлака, регулирует основность и точку плавления добавленным рафинированным шлаком для осуществления тщательной химической реакции разделения металла от шлака, тем самым эффективно удаляя включения, такие как оксид алюминия; в то же время процесс термической термообработки полностью использует тепловую реакцию системы, что может значительно снизить потребление энергии в процессе производства. Кроме того, данное изобретение использует электромагнитный индукционный нагрев для выполнения теплоизоляционной выплавки перед перемешиванием шлака и его рафинированием с образованием верхнего слоя шлака на основе оксида алюминия и слоя расплава более низкого сплава, который может эффективно усилить процесс разделения металла от шлака.

3. Ферровольфрам, полученный данным изобретением, выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W70.0-85.0%, Al≤2.0%, O≤1%, остаток Fe, где содержание вольфрама высокое, содержание алюминия низкое, свойства стабильные.

Конкретные способы осуществления

В описании настоящего изобретения следует отметить, что в тех случаях, когда конкретные условия не указаны в примерах, они выполняются в соответствии с обычными условиями или условиями, рекомендованными изготовителем. Если используемый реагент или инструмент не указан изготовителем, то это обычный продукт, который можно приобрести на рынке.

Настоящее изобретение более подробно описывается ниже в связи с конкретными примерами осуществления, которые являются толкованиями, а не ограничениями изобретения.

Пример осуществления 1

(1) Восстановление самораспространяющегося градиента алюминотермии

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов в 1,0:0,28:0,33:0,07 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe2O3≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; сырье разделяется на 5 партий, соотношение алюминия в каждой партии составляет 1,20, 1,05, 1,0, 0,90, 0,85 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, кроме того общее содержание алюминия в сырье составляет 0,98 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, вес первой партии сырья составляет 20% от общей массы сырья. Первая партия сырья помещается в реакционную печь, воспламененный магниевый порошок от верхней части материала вызывает реакцию самораспространения, непрерывно добавляют сырье из других партий, до тех пор, пока реакция полностью не достигнет высокотемпературного расплава.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1800⁰С, время поддержания температуры 15min, осуществление разделения металла от шлака, тем самым получают шлаки окиси базового алюминия верхнего слоя и легированный расплав нижнего слоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака,среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 10%CaF₂, 90%CaO. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 6% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99,95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 50rpm, эксцентриситет 0,21, температура выплавки 1800⁰С, время выплавки 10min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 79,2%, Al 1,8%, O 0,8%, остаток Fe.

Пример осуществления 2

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃,Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,29:0,34:0,15 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃,≤2mm, зернистость порошка Fe2O3≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; сырье разделяется на 6 партий, соотношение алюминия в каждой партии составляет 1,20, 1,1, 0,95, 0,90, 0,85, 0,80раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, кроме того общее содержание алюминия в сырье составляет 0,97 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, вес первой партии сырья составляет 28,6% от общей массы сырья. Первая партия сырья помещается в реакционную печь, воспламененный магниевый порошок от верхней части материала вызывает реакцию самораспространения, непрерывно добавляют сырье из других партий, до тех пор, пока реакция полностью не достигнет высокотемпературного расплава.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1750℃, время поддержания температуры 10min, осуществление разделения металла от шлака, тем самым получают шлаки окиси базового алюминия верхнегослоя и легированный расплав нижнего слоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака,среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 20%CaF₂, 80%CaO. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 8% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 100rpm, эксцентриситет 0,33, температура выплавки 1750⁰С, время выплавки 20min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 78,1%, Al 1,5%, O 0,72%, остаток Fe.

Пример осуществления 3

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,32:0,34:0,35 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; сырье разделяется на 7 партий, соотношение алюминия в каждой партии составляет 1,20, 1,1, 1,0, 0,95, 0,925, 0,90, 0,85 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, кроме того, общее содержание алюминия в сырье составляет 0,95 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, вес первой партии сырья составляет 22,2% от общей массы сырья. Первая партия сырья помещается в реакционную печь, воспламененный магниевый порошок от верхней части материала вызывает реакцию самораспространения, непрерывно добавляют сырье из других партий, до тех пор, пока реакция полностью не достигнет высокотемпературного расплава.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1700℃, время поддержания температуры 5min, осуществление разделение металла от шлака, тем самым получают шлаки окиси базового алюминия верхнего слоя и легированный расплав нижнего слоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака, среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 25%CaF₂, 75%CaO. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 10% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 150rpm, эксцентриситет 0,4, температура выплавки 1700℃, время выплавки 30min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 76,8%, Al 0,86%, O 0,51%, остаток Fe.

Пример осуществления 4

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,41:0,36:0,36 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; смесь сырьевого порошка WO₃, Fe₂O₃ и шлакообразующих компонентов постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения, в то же время алюминиевый порошок постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скоростью течения уменьшения градуировки, перемешанное сырье помещается в реакционную печь для проведения реакции самораспространения алюминотермия. Во всем процессе смешения и реакции не происходит перерывов, вплоть до того, пока все сырьевые компоненты не достигнут высокотемпературного расплава после полной реакции. Среди них, содержание алюминия в непрерывно поступающих материалах в реакционную печь, уменьшается с 1,22 до 0,76 раз градиента с помощью теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, коэффициент градиентного изменения а составляет 0,005. Количество градиентных изменений содержания алюминия во всем процессе составляет 92 раз, кроме того, общее количество алюминия составляет 0,98 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1750℃, время поддержания температуры 10min, осуществление разделения металла от шлака, тем самым получая шлаки окиси базового алюминия верхнегослоя и легированный расплав нижнего слоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака, среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 10%CaF₂, 85%CaO, 5% Na₂O. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 6% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 100rpm, эксцентриситет 0.2, температура выплавки 1750℃, время выплавки 20min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 75,4%, Al 1,6%, O 0,72%, остаток Fe.

Пример осуществления 5

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,43:0,38:0,28 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; смесь сырьевого порошка WO₃, Fe₂O₃ и шлакообразующих компонентов постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения, в то же время алюминиевый порошок постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения уменьшения градуировки, перемешанное сырье помещается в реакционную печь для проведения реакции самораспространения алюминотермия. Во всем процессе смешения и реакции не происходит перерывов, вплоть до того, пока все сырьевые компоненты не достигнут высокотемпературного расплава после полной реакции. Среди них, содержание алюминия в непрерывно поступающих материалах в реакционную печь, уменьшается с 1,21 до 0,76 раз градиента с помощью теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, коэффициент градиентного изменения а составляет 0,003. Количество градиентных изменений содержания алюминия во всем процессе составляет 150 раз, кроме того, общее количество алюминия составляет 0,97 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1700℃, время поддержания температуры 10min, осуществление разделения металла от шлака, тем самым получают шлаки окиси базового алюминия верхнего слоя и легированный расплав нижнего слоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака, среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 10%CaF₂, 80%CaO, 10% Na2O. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 8% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 100rpm, эксцентриситет 0.36, температура выплавки 1700℃, время выплавки 20min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 74.5%, Al 1.1%, O 0.43%, остаток Fe.

Пример осуществления 6

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,45:0,38:0,29 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; смесь сырьевого порошка WO₃, Fe₂O₃ и шлакообразующих компонентов постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения, в то же время алюминиевый порошок постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения уменьшения градуировки, перемешанное сырье помещается в реакционную печь для проведения реакции самораспространения алюминотермия. Во всем процессе смешения и реакции не происходит перерывов, вплоть до того, пока все сырьевые компоненты не достигнут высокотемпературного расплава после полной реакции. Среди них, содержание алюминия в непрерывно поступающих материалах в реакционную печь, уменьшается с 1,16 до 0,82 раз градиента с помощью теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, коэффициент градиентного изменения а составляет 0,001. Количество градиентных изменений содержания алюминия во всем процессе составляет 340 раз, кроме того, общее количество алюминия составляет 0,98 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1700℃, время поддержания температуры 15min, осуществление разделения металла от шлака, тем самым получают шлаки окиси базового алюминия верхнегослоя и легированный расплав нижнего слоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака, среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 20%CaF₂, 75%CaO, 5% Na₂O. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 10% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 100rpm, эксцентриситет 0.4, температура выплавки 1750℃, время выплавки 30min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 72.1%, Al 0.71%, O 0.36%, остаток Fe.

Пример осуществления 7

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,19:0,30:0,21 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; сырье разделяется на 5 партий, соотношение алюминия в каждой партии составляет 1,20, 1,05, 1,0, 0,90, 0,85 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, кроме того общее содержание алюминия в сырье составляет 0,975 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, вес первой партии сырья составляет 20% от общей массы сырья. Первая партия сырья помещается в реакционную печь, воспламененный магниевый порошок от верхней части материала вызывает реакцию самораспространения, непрерывно добавляют сырье из других партий, до тех пор, пока реакция полностью не достигнет высокотемпературного расплава.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1800℃, время поддержания температуры 15min, осуществление разделения металла от шлака, тем самым получают шлаки окиси базового алюминия верхнего слоя и легированный расплав нижнего слоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака, среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 10%CaF₂, 90%CaO. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 6% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 50rpm, эксцентриситет 0.36, температура выплавки 1800℃, время выплавки 10min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 84,1%, Al 1,68%, O 0,66%, остаток Fe.

Пример осуществления 8

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,22:0,31:0,16 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; сырье разделяется на 6 партий, соотношение алюминия в каждой партии составляет 1,20, 1,1, 0,95, 0,90, 0,85, 0,80раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, кроме того общее содержание алюминия в сырье составляет 0,965 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, вес первой партии сырья составляет 28,6% от общей массы сырья. Первая партия сырья помещается в реакционную печь, воспламененный магниевый порошок от верхней части материала вызывает реакцию самораспространения, непрерывно добавляют сырье из других партий, до тех пор, пока реакция полностью не достигнет высокотемпературного расплава.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1750℃, время поддержания температуры 10min, осуществление разделения металла от шлака, тем самым получают шлаки окиси базового алюминия верхнего слоя и легированный расплав нижнего слоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака, среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 20%CaF₂, 80%CaO. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 8% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 100rpm, эксцентриситет 0,4, температура выплавки 1750℃, время выплавки 20min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 83,5%, Al 1,2%, O 0,65%, остаток Fe.

Пример осуществления 9

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,27:0,33:0,18 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; сырье разделяется на 7 партий, соотношение алюминия в каждой партии составляет 1,20, 1,1, 1,0, 0,95, 0,925, 0,90, 0,85 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, кроме того общее содержание алюминия в сырье составляет 0,95 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, вес первой партии сырья составляет 22,2% от общей массы сырья. Первая партия сырья помещается в реакционную печь, воспламененный магниевый порошок от верхней части материала вызывает реакцию самораспространения, непрерывно добавляют сырье из других партий, до тех пор пока реакция полностью не достигнет высокотемпературного расплава.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1700℃, время поддержания температуры 5min, осуществление разделения металла от шлака, тем самым получая шлаки окиси базового алюминия верхнего слоя и легированный расплав нижнегослоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака, среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 25%CaF₂, 75%CaO. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 10% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 150rpm, эксцентриситет 0,32, температура выплавки 1700℃, время выплавки 30min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 82,6%, Al 0,72%, O 0,32%, остаток Fe.

Пример осуществления 10

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,27:0,33:0,18 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; смесь сырьевого порошка WO₃, Fe₂O₃ и шлакообразующих компонентов постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения, в то же время алюминиевый порошок постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения уменьшения градуировки, перемешанное сырье помещается в реакционную печь для проведения реакции самораспространения алюминотермия. Во всем процессе смешения и реакции не происходит перерывов, вплоть до того, пока все сырьевые компоненты не достигнут высокотемпературного расплава после полной реакции. Среди них, содержание алюминия в непрерывно поступающих материалах в реакционную печь, уменьшается с 1,2 до 0,78 раз градиента с помощью теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, коэффициент градиентного изменения а составляет 0,003. Количество градиентных изменений содержания алюминия во всем процессе составляет 140 раз, кроме того, общее количество алюминия составляет 0,98 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака, среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 10%CaF₂, 85%CaO, 5% Na2O. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 6% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 100rpm, эксцентриситет 0,38, температура выплавки 1750℃, время выплавки 20min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 81,3%, Al 1,43%, O 0,62%, остаток Fe.

Пример осуществления 11

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,27:0,33:0,18 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; смесь сырьевого порошка WO₃, Fe₂O₃ и шлакообразующих компонентов постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения, в то же время алюминиевый порошок постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения уменьшения градуировки, перемешанное сырье помещается в реакционную печь для проведения реакции самораспространения алюминотермия. Во всем процессе смешения и реакции не происходит перерывов, вплоть до того, пока все сырьевые компоненты не достигнут высокотемпературного расплава после полной реакции. Среди них, содержание алюминия в непрерывно поступающих материалах в реакционную печь, уменьшается с 1,19 до 0,77 раз градиента с помощью теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, коэффициент градиентного изменения а составляет 0,001. Количество градиентных изменений содержания алюминия во всем процессе составляет 420 раз, кроме того, общее количество алюминия составляет 0,96 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1700℃, время поддержания температуры 10min, осуществление разделения металла от шлака, тем самым получают шлаки окиси базового алюминия верхнегослоя и легированный расплав нижнего слоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака, среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 10%CaF₂, 80%CaO, 10% Na₂O. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 8% общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 100rpm, эксцентриситет 0,26, температура выплавки 1700℃, время выплавки 20min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 80.6%, Al 0.89%, O 0.38%, остаток Fe.

Пример осуществления 12

Согласно дозировке при отношении массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов CaO в 1,0:0,3:0,34:0,24 соответственно, их зернистость удовлетворяет: зернистость WO₃≤2mm, зернистость порошка Fe₂O₃≤0.2mm, зернистость алюминиевого порошка ≤2mm, зернистость шлакообразующих компонентов ≤0.2mm, зернистость компонентов; смесь сырьевого порошка WO₃, Fe₂O₃ и шлакообразующих компонентов постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения, в то же время алюминиевый порошок постепенно помещается в смеситель сырья с помощью равномерной скорости течения уменьшения градуировки, перемешанное сырье помещается в реакционную печь для проведения реакции самораспространения алюминотермия. Во всем процессе смешения и реакции не происходит перерывов, вплоть до того, пока все сырьевые компоненты не достигнут высокотемпературного расплава после полной реакции. Среди них, содержание алюминия в непрерывно поступающих материалах в реакционную печь, уменьшается с 1,12 до 0,84 раз градиента с помощью теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия, коэффициент градиентного изменения а составляет 0,0008. Количество градиентных изменений содержания алюминия во всем процессе составляет 350 раз, кроме того, общее количество алюминия составляет 0,96 раз теоретического стехиометрического отношения реакции самораспространения алюминотермия.

(2) С помощью нагрева электромагнитной индукции происходит теплоизоляционная выплавка для высокотемпературного расплава: частота электромагнитной индукции ≥1000Hz, температура выплавки 1700℃, время поддержания температуры 15min, осуществление разделения металла от шлака, тем самым получают шлаки окиси базового алюминия верхнего слоя и легированный расплав нижнего слоя.

(3) После падения 90% шлака окиси базового алюминия верхнего слоя, в нижнем слое обдувается рафинированный шлак, для очистки и рафинирования перемешанного шлака, среди которого рафинированный шлак состоит согласно следующему отношению массы: 20%CaF₂, 75%CaO, 5% Na₂O. Параметр управления: объем добавления рафинированного шлака составляет 10% от общего объема сырья, степень чистоты ≥99.95% аргона в качестве газа-носителя, скорость эксцентрического перемешивания 100rpm, эксцентриситет 0.38, температура выплавки 1750℃, время выплавки 30min.

Данный пример осуществления изготовления и получения ферровольфрама выполняется согласно химическому составу при процентном содержании массы: W 78,4%, Al 0,68%, O 0,24%, остаток Fe.

Следует понимать, что для обычных технических специалистов в данной области, усовершенствования и преобразования могут быть сделаны в соответствии с приведенным выше описанием, все подобные усовершенствования и преобразования подпадают под защиту настоящего изобретения.

Claims

1. Способ получения ферровольфрама, характеризующийся тем, что

(1) осуществляют алюминотермическое самораспространяющееся градиентное восстановление вольфрама и железа из их оксидов путем подготовки сырьевых материалов разделением сырьевых материалов, содержащих порошок WO₃, Fe₂O₃, алюминиевый порошок и шлакообразующие компоненты, на несколько партий, помещения первой партии сырьевых материалов в реакционную печь, воспламенение размещенного поверх сырьевых материалов магниевого порошка для проведения алюминотермического самораспространяющегося градиентного восстановления с непрерывным добавлением партий сырьевых материалов до завершения реакции и получения высокотемпературного расплава, при этом содержание алюминия в каждой партии сырьевых материалов постепенно снижают с 1,1-1,25 до 0,9-0,75 от теоретически необходимого по стехиометрии для проведения алюминотермического самораспространяющегося градиентного восстановления, при этом общее содержание алюминия в сырьевых материалах составляет 0,95-1,00 от теоретически необходимого по стехиометрии для проведения алюминотермического самораспространяющегося градиентного восстановления;

(2) осуществляют теплоизоляционную выплавку с получением высокотемпературного расплава посредством электромагнитного индукционного нагревания для получения шлака окиси базового алюминия верхнего слоя и легированного расплава нижнего слоя;

(3) осуществляют перемешивание и рафинирование полученного легированного расплава нижнего слоя путем его обдува рафинированным шлаком с помощью газа-носителя;

(4) охлаждают выплавленный высокотемпературный расплав до комнатной температуры, а после удаления верхнего слоя шлака получают ферровольфрам.

2. Способ получения ферровольфрама, характеризующийся тем, что

(1) осуществляют алюминотермическое самораспространяющееся градиентное восстановление вольфрама и железа из их оксидов путем подготовки сырьевых материалов, содержащих порошок WO₃, Fe₂O₃ и шлакообразующие компоненты, смешиванием до получения смеси, которую постепенно помещают в смеситель при постоянной скорости, с постепенным добавлением алюминиевого порошка в смеситель при равномерном понижении скорости, перемешанные сырьевые материалы помещают в реакционную печь для проведения алюминотермического самораспространяющеегося градиентного восстановления, при этом процесс смешивания и процесс алюминотермического самораспространяющеегося градиентного восстановления осуществляют непрерывно до тех пор, пока все сырьевые материалы достигнут высокотемпературного расплава после полной реакции, при этом содержание алюминия в непрерывно поступающих сырьевых материалах в реакционную печь уменьшают с 1,1-1,25 до 0,9-0,75 от теоретически необходимого по стехиометрии для проведения алюминотермического самораспространяющегося градиентного восстановления, при этом количество n градиентных изменений содержания алюминия во всем процессе удовлетворяет уравнению: n=(b-c)/a, где b - наибольшее содержание алюминия, с - наименьшее содержание алюминия, а - коэффициент градиентного изменения содержания алюминия, при этом 0<a≤0,05, причем общее количество алюминия составляет 0,95-1,00 от теоретически необходимого по стехиометрии для проведения алюминотермического самораспространяющегося градиентного восстановления;

3. Способ по п.1 или 2, в котором отношение массы порошка WO₃, Fe₂O₃, алюминиевого порошка и шлакообразующих компонентов на этапе (1) составляет 1,0:(0,2-0,49):(0,30-0,40):(0,07-0,39), зернистость упомянутых материалов составляет: порошок WO₃≤2мм, порошок Fe₂O₃≤0,2мм, алюминиевый порошок ≤2мм, шлакообразующие компоненты ≤0,2мм.

4. Способ по п.1, в котором количество партий на этапе (1) составляет ≥4.

5. Способ по п.1, в котором масса первой партии сырьевых материалов на этапе (1) составляет 10-30% от общей массы.

6. Способ по п.1 или 2, в котором этап (2) осуществляют при частоте электромагнитной индукции ≥1000Hz, температуре выплавки 1700-1800°C и времени выплавки 5-15мин.

7. Способ по п.1 или 2, в котором рафинированный шлак на этапе (3) имеет состав, мас.%: CaF₂ 10-25, CaO - остальное.

8. Способ по п.1 или 2, в котором рафинированный шлак на этапе (3) имеет состав, мас.%: CaF₂ 10-25, Na₂O 5-10, CaO - остальное.

9. Способ по п.1 или 2, в котором на этапе (3) используют следующие параметры управления рафинированием: используют эксцентрическое перемешивание, эксцентриситет 0,2-0,4, объем добавления рафинированного шлака составляет 6-12% от общего объема сырьевых материалов, в качестве газа-носителя используют аргон с чистотой равной или более 99,95%, скорость эксцентрического перемешивания составляет от 50 до 150 об/мин, температура рафинирования составляет 1700-1800°C, время выплавки 10-30 мин.

10. Способ по п.1 или 2, в котором ферровольфрам содержит, мас.%: вольфрам 70,0-85,0, алюминий 2,0 или менее, кислород 1,0 или менее и железо остальное.