20.12.2013
216.012.8d5c

СОВМЕЩЕННЫЙ КАРБОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛЬЦИЯ ИЗ КАРБОНАТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к металлургии, а именно к способу получения кальция, в режиме совмещенного карботермического восстановления карбоната кальция в вакууме. Способ включает приготовление шихты из карбоната кальция, преимущественно из химически осажденного мела или высококачественных отсевов при получении известняков, и углерода, преимущественно из оборотного графита, получаемого на конечной стадии совмещенного карботермического процесса. При этом исходную шихту брикетируют, помещают в печь и нагревают в вакууме ступенчато в одном аппарате в три стадии. На первой стадии проводят диссоциацию карбоната кальция в присутствии углерода при нагреве в диапазоне температур 600-700°C в течение 2-4 часов и остаточном давлении 40-50 Па с удалением монооксида углерода. На второй осуществляют синтез карбида кальция (CaC) при 1400-1500°C и давлении 100-150 Па с удалением монооксида углерода, на третьей - диссоциацию карбида кальция с получением элементарного кальция и графита при 1300-1400°C и давлении менее 10 Па. Технический результат изобретения заключается в повышении удельной производительности, сокращении технологических операций и использовании дешевого восстановителя - углесодержащих материалов. Экологический эффект изобретения заключается в отсутствии отходов - получающийся на последней стадии углерод представляет собой чистый графит и может быть использован по назначению или для получения исходной смеси - карбонат кальция + углерод. 1 табл.
Основные результаты: Способ получения кальция в режиме совмещенного карботермического восстановления карбоната кальция в вакууме, включающий приготовление шихты из карбоната кальция и углерода, брикетирование ее и нагрев в вакууме ступенчато в одном аппарате в три стадии, на первой из которых проводят диссоциацию карбоната кальция в присутствии углерода при нагреве в диапазоне температур 600-700°C в течение 2-4 ч и остаточном давлении 40-50 Па с удалением монооксида углерода, на второй - синтез карбида кальция (CaC) при 1400-1500°C и давлении 100-150 Па с удалением монооксида углерода и на третьей - диссоциацию карбида кальция с получением элементарного кальция и графита при 1300-1400°C и давлении менее 10 Па, при этом приготовление шихты ведут из карбоната кальция, преимущественно из химически осажденного мела или высококачественных отсевов при получении известняков, и углерода, преимущественно из оборотного графита, получаемого на третьей стадии совмещенного карботермического процесса.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к металлургии и касается способа получения кальция. Изобретение может быть использовано для получения щелочных и щелочно-земельных металлов, но преимущественно оно предназначено для получения кальция при использовании совмещенного карботермического способа восстановления. Способ состоит из трех стадий: диссоциации карбоната кальция в присутствие углерода с получением шихты оксид кальция - углерод; на второй стадии происходит синтез карбида кальция с последующим его разложением на третьей стадии на металлический кальций и углерод, причем все три стадии проводятся в одном цикле и в одном аппарате.

Наиболее близким, принятым за прототип, является Способ получения кальция и устройство для его получения (Патент Российской Федерации №2205241 от 15.03. 2002 г. Бюллетень изобретений №19 от 16 марта 2003 г).

Недостатком данного способа является использование в качестве восстановителя порошка алюминия, стоимость которого в настоящее время достаточно высока, его расход составляет 45-50 кг на кг получаемого кальция, и при этом доля восстановителя в себестоимости составляет более 40%.

Недостатком способа является также невозможность получения высоких извлечений кальция из исходного сырья. Процесс восстановления идет через образование все более бедных по кальцию алюминатов кальция. При этом кальций из более бедных алюминатов не может быть восстановлен из-за термодинамических ограничений. Теоретическое извлечение кальция при низкотемпературном процессе не превышает 65%, при высокотемпературном - не выше 75%. На практике извлечение не достигает 62-72%.

Недостатком способа является также повышенный расход алюминия за счет его частичного (5-6%) окисления диоксидом углерода при диссоциации карбоната кальция на первой стадии процесса восстановления.

Недостатком способа является также большой объем шлаков после алюминотермического восстановления, составляющий 1.5 т на т получаемого кальция, что снижает удельную производительность аппаратов восстановления и необходимость вывоза и утилизации шлаков

Известен способ получения кальция из технического карбида кальция (Доронин Н.А. Кальций. - М.: Госатомиздат, 1962. - 190 с).

Недостатком данного способа является использование технического карбида кальция, получаемого в руднотермических печах из обожженной извести металлургического класса, где содержание оксидов CaO+MgO не превышает 85-88%. Технического карбид кальция из такого сырья содержит до 25% примесей (в основном оксиды кальция и магния), что снижает удельную производительность аппаратов восстановления и нарушает технологический процесс.

Недостатком способа является также невозможность получения кальция высокой степени чистоты из-за прохождения побочных реакций с примесями, содержащимися в техническом карбиде кальция.

Недостатком способа является также необходимость предварительного выделения продуктов побочных реакций, что снижают извлечение кальция из карбида кальция за счет его потерь с отходами, также усложняет конструкцию конденсатора.

В основу изобретения поставлена задача создания способа получения кальция, позволяющего использовать более дешевый восстановитель, повысить удельную производительность, сократить количество технологических операций, снизить энергозатраты.

Поставленная задача решается таким образом, что приготовление шихты ведут из карбоната кальция, преимущественно из химически осажденного мела или высококачественных отсевов при получении известняков, и углерода в качестве восстановителя, преимущественно из оборотного графита, получаемого на конечной стадии, при этом исходную брикетируют и нагрев в вакууме проводят ступенчато в одном аппарате в три стадии, причем на первой стадии осуществляется диссоциация карбоната кальция в присутствии углерода при нагреве в диапазоне температур 600-700°C в течение 2-4 часов и остаточном давлении газов 40-50 Па с удалением монооксида углерода, на второй стадии - синтез карбида кальция (CaC2) при температуре 1400-1500°C и давлении 100-150 Па с удалением монооксида углерода, на третьей - диссоциация карбида кальция с получением элементарного кальция и углерода в виде графита при 1300-1400°C и давлении менее 10 Па.

Кальций является готовой продукцией, а углерод используется для подготовки шихты для первой стадии процесса, что на 50% снижает потребность в углероде.

Получаемый на последней стадии углерод обладает свойствами графита и при необходимости и при потребности может быть использован по назначению, как готовая продукция. Таким образом, совмещенный карботермический процесс получения кальция имеет только газовые выбросы, состоящие из преимущественно из диоксида углерода, и не имеет твердых отходов.

В таблице приведены конкретные примеры осуществления способа.

Состав шихты Стадии Температура, °C Давление, Па Время, час Извлечение Ca, %
1 CaCO3+4C 1 600-700 40-50 2
2 1400-1500 100-150 4
3 1300-1350 Менее 10 8 97

Способ получения кальция в режиме совмещенного карботермического восстановления карбоната кальция в вакууме, включающий приготовление шихты из карбоната кальция и углерода, брикетирование ее и нагрев в вакууме ступенчато в одном аппарате в три стадии, на первой из которых проводят диссоциацию карбоната кальция в присутствии углерода при нагреве в диапазоне температур 600-700°C в течение 2-4 ч и остаточном давлении 40-50 Па с удалением монооксида углерода, на второй - синтез карбида кальция (CaC) при 1400-1500°C и давлении 100-150 Па с удалением монооксида углерода и на третьей - диссоциацию карбида кальция с получением элементарного кальция и графита при 1300-1400°C и давлении менее 10 Па, при этом приготовление шихты ведут из карбоната кальция, преимущественно из химически осажденного мела или высококачественных отсевов при получении известняков, и углерода, преимущественно из оборотного графита, получаемого на третьей стадии совмещенного карботермического процесса.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 227 items.
10.01.2013
№216.012.18ee

Способ удаления титана из высокохромистых расплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для рафинирования от титана сталей и сплавов на железной основе, в частности для рафинирования ферросплавов хрома с различным содержанием углерода. В способе производят выпуск металла из печи в ковш, наводят на поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471874
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bca

Способ обработки канала алмазной вставки сопла

Изобретение относится к способу изготовления алмазных сопел, в частности к обработке струеформирующего канала алмазной вставки сопла для газо- и гидроабразивных устройств. Канал вставки сопла подвергают черновому шлифованию крупнозернистым алмазным микропорошком. Затем проводят окончательную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472608
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f25

Способ варки стекломассы и стекловаренная печь с барботированием слоя стекломассы

Изобретение относится к способу варки стекла и стекловаренной печи с барботированием слоя стекломассы. Техническим результатом изобретения является увеличение производительности печи, стабилизация физических свойств стекломассы, интенсификация процессов силикатообразования, осветления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473474
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2b43

Устройство для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке металлического расплава рафинирующим шлаком. Устройство содержит открытую снизу, частично погружаемую в металлический расплав, емкость, в которой установлена огнеупорная перегородка, образующая рафинировочную камеру,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476602
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b48

Способ обработки железорудных окатышей

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для упрочнения железорудных окатышей. Сформированные путем окомкования влажной шихты в окомкователях окатыши упрочняют обжигом. После обжига окатыши обрабатывают в импульсном магнитном поле прямоугольной формы, число импульсов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476607
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e15

Способ переработки низкосортных молибденитовых концентратов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки и разложения низкосортных молибденитовых концентратов с получением молибдата кальция, пригодного для выплавки ферромолибдена. Способ включает двустадийную обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477328
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.30c6

Комбинированный алмазный инструмент для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к алмазным инструментам, предназначенным для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой на входной части отверстия путем его отклонения от оси сверления. Инструмент содержит хвостовик и рабочую головку, установленную на конце...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478024
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.312d

Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке силикатных руд, отвалов, техногенных продуктов, преимущественно силикатных никелевых руд. Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд включает рудоподготовку руды дроблением, классификацией и сортировкой, биодеструкцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478127
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3132

Высокопрочный сплав на основе алюминия с добавкой кальция

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 100-150°С, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478132
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3138

Способ вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойного износостойкого покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия на режущем инструменте и может быть использовано в металлообработке. Наносят слой сложного нитрида титана-алюминия и слой нитрида хрома при вращении покрываемой подложки относительно распыляемых катодов. Между слоем сложного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478138
Дата охранного документа: 27.03.2013
Showing 1-10 of 229 items.
10.01.2013
№216.012.18ee

Способ удаления титана из высокохромистых расплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для рафинирования от титана сталей и сплавов на железной основе, в частности для рафинирования ферросплавов хрома с различным содержанием углерода. В способе производят выпуск металла из печи в ковш, наводят на поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471874
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1bca

Способ обработки канала алмазной вставки сопла

Изобретение относится к способу изготовления алмазных сопел, в частности к обработке струеформирующего канала алмазной вставки сопла для газо- и гидроабразивных устройств. Канал вставки сопла подвергают черновому шлифованию крупнозернистым алмазным микропорошком. Затем проводят окончательную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472608
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1f25

Способ варки стекломассы и стекловаренная печь с барботированием слоя стекломассы

Изобретение относится к способу варки стекла и стекловаренной печи с барботированием слоя стекломассы. Техническим результатом изобретения является увеличение производительности печи, стабилизация физических свойств стекломассы, интенсификация процессов силикатообразования, осветления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473474
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2b43

Устройство для обработки металлического расплава рафинирующим шлаком

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке металлического расплава рафинирующим шлаком. Устройство содержит открытую снизу, частично погружаемую в металлический расплав, емкость, в которой установлена огнеупорная перегородка, образующая рафинировочную камеру,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476602
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b48

Способ обработки железорудных окатышей

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для упрочнения железорудных окатышей. Сформированные путем окомкования влажной шихты в окомкователях окатыши упрочняют обжигом. После обжига окатыши обрабатывают в импульсном магнитном поле прямоугольной формы, число импульсов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476607
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e15

Способ переработки низкосортных молибденитовых концентратов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки и разложения низкосортных молибденитовых концентратов с получением молибдата кальция, пригодного для выплавки ферромолибдена. Способ включает двустадийную обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477328
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.30c6

Комбинированный алмазный инструмент для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к алмазным инструментам, предназначенным для получения отверстий с задней подрезкой и выточкой на входной части отверстия путем его отклонения от оси сверления. Инструмент содержит хвостовик и рабочую головку, установленную на конце...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478024
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.312d

Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке силикатных руд, отвалов, техногенных продуктов, преимущественно силикатных никелевых руд. Способ извлечения металлов из силикатных никелевых руд включает рудоподготовку руды дроблением, классификацией и сортировкой, биодеструкцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478127
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3132

Высокопрочный сплав на основе алюминия с добавкой кальция

Изобретение относится к области металлургии материалов на основе алюминия и может быть использовано при получении изделий, работающих под действием высоких нагрузок при температурах до 100-150°С, таких как детали летательных аппаратов, автомобилей и других транспортных средств, детали...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478132
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.3138

Способ вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойного износостойкого покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия на режущем инструменте и может быть использовано в металлообработке. Наносят слой сложного нитрида титана-алюминия и слой нитрида хрома при вращении покрываемой подложки относительно распыляемых катодов. Между слоем сложного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478138
Дата охранного документа: 27.03.2013

Похожие РИД в системе