Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2476035

(19)

RU

(11)

2476035

(13)

C1

(51) МПК H05B7/18 (2006.01)

C22B5/10 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 18.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011128760/02, 12.07.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

12.07.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 12.07.2011

(45) Опубликовано: 20.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2238824 С1, 27.10.2004. RU 2311225 С1, 27.11.2007. RU 2368667 С2, 27.09.2009. DK 155332, 02.06.1982.

Адрес для переписки:

143000, Московская обл., г. Одинцово, ул. Говорова, 7, кв.22, А.В. Шеленину

(72) Автор(ы):

Шеленин Андрей Валерьевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Шеленин Андрей Валерьевич (RU)

(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ ОКСИДОВ

(57) Реферат:

Способ восстановления металлов из оксидов относится к технологиям восстановления металлов из неорганических оксидов, при котором осуществляют приготовление гомогенной смеси из ультрадисперсных порошков оксида металла и углерода, подачу приготовленной смеси под давлением в высокотемпературную, формируемую струей плазмотрона зону в шахте, разложение оксида металла с образованием углекислого газа, который выводится через верхние фурмы шахты, а готовый продукт в виде ультрадисперсного порошка металла выводится через летки в нижней части шахты. Способ позволяет снизить энергозатраты при восстановлении металлов из оксидов и обеспечивает снижение содержания примесей в готовом продукте при прямом извлечении металлов из оксидов в непрерывном технологическом процессе.

Изобретение относится к технологиям восстановления металлов из неорганических оксидов.

Для восстановления необходимо разрушить энергии внутримолекулярных связей. Количественно такие связи хорошо изучены и являются справочными величинами [1]. На практике наиболее распространенной технологией восстановления является углеродная, когда выделяемая при окислении углерода энергия (395 кДж/моль) разрушает внутримолекулярные связи в молекулярных частицах, находящихся в зоне «горения» углерода. В частности, для разрушения внутримолекулярных связей в магнетите (FeO·Fe 2 O 3 ) требуется затратить энергию в количестве 1117 кДж/моль.

Для улучшения производственных характеристик применяется футеровка реакционной части доменных печей углеродистым материалом [2], комбинированное дутье с топливными добавками [3], подача через дополнительные фурмы кислорода и природного газа [4], газогенератор, соединенный каналом с шахтой в нижней ее части [5], электропечь с использованием полых и сплошных углеродных электродов [6], плазмотрон с электродами, выполненными в виде соосно расположенных с зазором между ними графитовых труб [7], расплавление оксидов железа окислительной плазменной струей смеси кислорода с природным газом. Дополнительно, за срезом сопла плазмотрона подают природный газ, при конверсии которого образуются водород и пироуглерод [8].

Наиболее близким аналогом является технология плазмохимического восстановления металлов, описанная в работе [9]. Установка включает загрузочный бункер с оксидом металла, зону высокотемпературного разложения сырья струей плазмотрона (реактор), осадительные камеры и фильтры, снабженные устройством встряхивания для выгрузки восстановленного металлического порошка. Недостатком данной технологии является высокая энергоемкость процесса, требующего постоянной работы плазмотрона, а плазмообразующая струя должна быть восстановительной, например водородной.

Задачей изобретения является снижение энергозатрат при восстановлении металлов из оксидов.

Техническим результатом изобретения является возможность восстановления металлов из оксидов с использованием дешевого окислителя - тонкодисперсного угольного порошка, смешанного в необходимом стехиометрическом соотношении с тонкодисперсным порошком оксида металла.

Технический результат достигается тем, что шихта готовится в виде гомогенной смеси ультрадисперсных порошков оксида металла с углеродом и подается в высокотемпературную зону расплава (разложения) оксида. Освобождаемый из оксидов кислород связывается с углеродом, и образующийся углекислый газ выводится затем из процесса через фильтр. «Зажигает» процесс плазмотрон, оксид металла разлагается и освобождаемый кислород окисляет углерод (тонкодисперсный угольный порошок) и в дальнейшем необходимая температура поддерживается выделяемым теплом (4900 кДж/кг).

Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором 1 - емкость, в которой содержится гомогенная смесь ультрадисперсных порошков оксида и углерода в необходимом для данного оксида стехиометрическом соотношении, 2 - плазмотрон, инициирующий высокотемпературную зону в канале 3. За этим каналом расположена емкость 4 с фильтром 5 и форсункой 6. Порошок металла выводится через канал 7.

Технология реализуется следующим образом.

Под действием разрежения, создаваемого форсункой 6, смесь

тонкодисперсных порошков оксида металла и угля поступает в канал 3, плазмотрон 2 «зажигает» оксид и в дальнейшем температура в канале поддерживается окислением углерода. Углекислый газ через фильтр 5 выводится из процесса, а металлический порошок накапливается в бункере 4 и выводится через канал 7.

Источники информации

1. Константы неорганических веществ: справочник / Р.А.Лидин, Л.Л.Андреева, В.А.Молочко. - М.: Дрофа, 2008 г.

2. RU 2133291, опубл. 20.07.1999.

3. RU 2086657, опубл. 10.08.1997.

4. US 5100313, опубл. 31.03.1992.

5. RU 2095710, опубл. 10.11.1997.

6. RU 2121518, опубл. 10.11.1998.

7. RU 1387423, опубл. 10.03.1997.

8. RU 2371490, опубл. 27.10.2009.

9. RU 2238824, опубл. 27.10.2004 (Прототип).

Формула изобретения

Способ восстановления металлов из оксидов, включающий приготовление гомогенной смеси ультрадисперсного порошка оксида металла и тонкодисперсного угольного порошка, подачу приготовленной смеси под давлением в высокотемпературную зону, формируемую струей плазмотрона, сопло которого встроено под углом в канал, примыкающий к шахте, последующее разложение оксида металла с образованием расплава оксида металла и углекислого газа, который подают в верхнюю часть упомянутой шахты и выводят из нее через фурмы для выпуска газа, а готовый продукт в виде восстановленного металла выводят через летки в нижней части шахты.

РИСУНКИ