Спосіб переробки склоплавильних апаратів, які відпрацювали свій ресурс

1 Спосіб переробки склоплавильних апаратів, які відпрацювали свій ресурс, що включає роздрібнення і очистку брухту від неметалевих фракцій, визначення осередненого елементного складу брухту, плавку матеріалу в індукційній печі в атмо Винахід належить до металургії благородних металів, зокрема до способів переробки відпрацювавши свій ресурс склоплавильних апаратів з металів платинової групи для використання цих металів, як жароміцних конструкційних матеріалів при виготовленні нових склоплавильних апаратів Воно може бути використано на підприємствах, які переробляють склоплавильні сосуди, тиглі і таке інше з платинових металів і сплавів та виготовляють ці вироби із заготовок, отриманих в результаті цієї переробки Відомий спосіб очищення благородних металів та їх сплавів, який містить в собі плавлення початкового (витратного) матеріалу у високочастотній індукційній печі в атмосфері кисню з подальшим охолодженням і повторним переплавом в інертній атмосфері індукційної печі [1] Цей спосіб не забезпечує отримання металів і сплавів необхідної чистоти при переробці брухту з благородних металів, в тому числі з платинових, які містять в собі значну КІЛЬКІСТЬ (1 - 3% і більше) домішок чорних і кольорових металів Відомий також спосіб очищення благородних металів та їх сплавів, який містить в собі плавлення вихідного матеріалу в високочастотній індукційній печі в атмосфері хлору при неперервному по сфері хлору при неперервному подаванні його на поверхню розплаву і одночасне видалення газуватих домішок хлоридів, подальшу рафінуючу переплавку, який відрізняється тим, що після роздрібнення апаратів здійснюють механічну, хімічну, ультразвукову очистку брухту від неметалевих фракцій з подальшою виплавкою зливків методом відкритої індукційної плавки, а після рафінуючої переплавки у вакуумно-дуговій печі здійснюють механічну обробку зливків, нагрівання і кування, хімічне освітлення поверхні отриманих прутків, модифікування поверхні прутків аргонодуговою переплавкою, а потім прокатку їх та/або волочіння 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що кування зливків здійснюють на чотирибойковій радіально-кувальній машині даванні його на поверхню розплаву і одночасного видалення газуватих домішок хлоридів і подальший рафінуючий переплав в інертній атмосфері індукційної печі [2] Відомий спосіб не забезпечує отримання металів і сплавів платинової групи при переробці склоплавильних апаратів відпрацювавши свій ресурс, які містять в собі значну КІЛЬКІСТЬ (2 - 5% і більше) домішок чорних і кольорових металів, а також неметалевих матеріалів В основу винаходу поставлена задача вдосконалити спосіб переробки склоплавильних апаратів, які відпрацювали свій ресурс, шляхом зміни і додання нових технологічних операцій, забезпечуючи отримання заготовок з металів і сплавів платинової групи більш високої чистоти по домішкам чорних і кольорових металів, а також неметалевих матеріалів Поставлена задача досягається тим, що у способі переробки склоплавильних, апаратів, які відпрацювали свій ресурс, який містить в собі роздрібнення та очистку брухту від неметалевих фракцій, визначення осередненого елементного складу брухту, плавлення матеріалу в індукційній печі в атмосфері хлору при неперервному подаванні його на поверхню розплаву і одночасного вида 00 со 47238 лення газуватих домішок хлоридів, подальший рафінуючий переплав, новим є те, що після роздрібнення апаратів здійснюють механічну і хімічну очистку брухту від неметалевих фракцій з подальшою виплавкою зливків методом відкритої індукційної плавки, а після рафінуючого переплаву у вакуумно-дуговій печі здійснюють механічну обробку зливків, нагрівання і кування, хімічне освітлення поверхні отриманих прутків, модифікування поверхні прутків аргоно-дуговим переплавом, а потім прокатку їх та/або волочіння Поставлена задача досягається також тим, що кування зливків здійснюють на чотирибойковій радіально-кувальній машині Спосіб переробки склоплавильних сосуд їв, відпрацювавши свій ресурс, який пропонується, здійснюється таким чином Склоплавильні апарати, сосуда, тиглі і таке інше з платинових металів і сплавів, які відпрацювали свій ресурс, спочатку піддають механічному розрізанню на шматки не більше 50 х 150мм Потім здійснюють механічну очистку шматків від скла і базальту Після цього здійснюють хімічну та ультразвукову очистку частин і деталей апаратів від скла і базальту Механічна очистка брухту здійснюється слюсарним інструментом Хімічна очистка брухту ґрунтується на спроможності лугів вступати в хімічну реакцію із залишками скла і базальту на поверхні брухту і утворювати сполуки, що легко змиваються водою Ультразвукова очистка брухту ґрунтується на спроможності ультразвукового опромінення відокремлювати від металу дрібні частки скла і базальту, які прилипли Попередньо очищений брухт платинових металів завантажують у керамічний тигель індукційної печі і здійснюють індукційну плавку металу Після здійснення всіх необхідних технологічних операцій метал зливають у виливниці і отримують зливки з металів платинової групи Впродовж плавки здійснюється відбирання проб для проведення ХІМІЧНОГО аналізу на вміст дорогоцінних металів Таким чином встановлюється фактична КІЛЬКІСТЬ дорогоцінних металів в брухті, отриманому від його здавальника Отриманий відкритою індукційною плавкою зливок завантажують в плавильний об'єм високочастотної індукційної печі Після ЦЬОГО ЗДІЙСНЮЮТЬ нагрівання металу до його повного розплавлення Індукційна піч обладнана спеціальним пристроєм (адаптером) для подавання на поверхню розплаву газуватого хлору і одночасного відкачування хлоридів домішок неблагородних металів (Fe, Cu, Pb, тощо) Процес афінування платини і платинових сплавів в атмосфері хлору ґрунтується на механізмі видалення домішок неблагородних металів з розплаву у вигляді хлоридів і конденсації цих сполук на охолоджених поверхнях Залишки хлору, який не прореагував, і продукти реакції у вигляді хлоридів неблагородних металів та інших газуватих продуктів поглинаються (нейтралізуються) в скрубері Благородні метали при температурі розплаву металу також взаємодіють з хлором, утворюючи хлориди Однак їх взаємодія значно менша, ніж неблагородних металів, при цьому хлориди благородних металів розпадаються (дисоціюють) і не потрапляють у скрубер В скрубері відбувається поглинання хлоридів домішок і залишків газуватого хлору Для нейтралізації хлоридів і хлору в скрубері застосовується розчин хлористоводневої кислоти (РН4) та гідроокису натрію (РН10) Скрубер має систему подачі, регулювання і контролю концентрації розчинів НСІ і NaOH Не дивлячись на те, що газуватий хлор подають на поверхню розплаву, виведення домішок здійснюється з всього об'єму розплаву завдяки повсякчасному перемішуванню розплаву індукційними струмами Після закінчення подавання хлору здійснюють продування трубопроводів, адаптеру і об'єму печі інертним газом (наприклад, аргоном) або повітрям, а розплавлений метал зливають у виливницю, де після його кристалізації отримують електрод для подальшого рафінуючого переплаву Отриманий електрод монтують в камері установки вакуумно-дутового переплаву, закривають камеру, відкачують з неї повітря, заповнюють камеру інертним газом (наприклад, аргоном), включають установку і здійснюють переплав методом нормальної направленої кристалізації Переплав металу в інертній атмосфері дозволяє додатково очистити метал від газових домішок (О2, СІ2) Отриманий в результаті рафінуючого вакуумно-дугового переплаву зливок піддають механічній обробці Для цього зливок встановлюють у патрон токарного верстата і здійснюють механічну обробку зливка шляхом зняття верхнього шару металу Потім ЗЛИВОК, ЯКИЙ пройшов механічну обробку, нагрівають до температури кування і проковують на прутки квадратного поперечного перерізу з розмірами 10x10 12x12мм В процесі кування на молоті, пресі або чотирьохбойковій радіально-кувальній машині (РКМ) при контактах бойків зі зливком (заготовкою) із дорогоцінного металу поверхня прутка, який отримується, забруднюється матеріалом, з якого виготовлені бойки (Fe, Ni, тощо) Кування на чотирьохбойковій радіально-кувальній машині має перевагу у порівнянні з куванням на молоті або пресі Кування на РКМ здійснюється значно швидше, ніж на молоті і пресі, при меншому часі контакту бойків з металом, який деформується Тому при куванні на РКМ вноситься менше забруднень у дорогоцінний метал, який обробляється Для повнішого видалення шлаків з прутків після ХІМІЧНОГО освітлення поверхні передбачена операція модифікування шляхом аргоно-дугового переплаву поверхні цих прутків за допомогою аргоно-дугового пальника Модифікування здійснюють на глибину 3 - 5мм Отримані після модифікування прутки з платини або сплавів платини піддають прокатці для отримання стрічки, листа, а також волочінню для отримання дроту, а потім трубок Потім з отриманих заготовок виготовлюють нові склоплавильні сосуду, філь'єрні живильники, зливні пристрої, тиглі і тому подібні вироби Спосіб, який заявляється, забезпечує підви 47238 щення чистоти кінцевого продукту - склоплавильних апаратів - за рахунок більш високої чистоти по домішкам чорних і кольорових металів, а також неметалевих матеріалів заготовок, які отримуються, нової технологічної схеми переробки склоплавильних апаратів, відпрацювавши свій ресурс Приклад Склоплавильні апарати, які відпрацювали свій ресурс, із сплаву ПлРд-20 спочатку піддали механічному розрізанню на шматки не більше 50 х 150мм Потім З ДОПОМОГОЮ слюсарного інструменту здійснили механічну очистку шматків від скла, а потім ультразвукову очистку Перед ультразвуковою очисткою шматки склоплавильних апаратів вміщують в спеціальну ванну з водою 3 допомогою ультразвукового генератору УЗГ-2-4М, випромінювальна головка якого вмонтована в дно ванни, здійснюють опромінювання ультразвуком частин і деталей апаратів, встановлюючи послідовно частоти 19, 19,5, 20, 21, 22кГц Обробку ультразвуком шматків склоплавильних апаратів на кожній частоті здійснюють 20 хвилин Хімічну очистку частин склоплавильних апаратів здійснюють таким чином В реактор з неіржавіючої сталі МІСТКІСТЮ Зл засипають до 2 / 3 об'єму натрійний луг Вміщують реактор з натрійним лугом в шахтну піч і нагрівають Підвішують частини апаратів в цій же печі на ніхромовому дроті і після розплавлення натрійного лугу занурюють їх у цей розплав Після витримування частин склоплавильних апаратів в розплаві натрійного лугу протягом 15 хвилин їх вилучають з шахтної печі і вміщують у витяжну шафу, а шахтну піч вимикають Потім З ДОПОМОГОЮ пробивача вибивають з філь'єр залишки скла, охолоджують частини апаратів під витяжною вентиляцією і промивають охолоджені частини в теплій воді Після ЦЬОГО ДЛЯ освітлення поверхні частини апаратів занурюють в концентровану гарячу соляну кислоту на 10 хвилин Попередньо очищений брухт із сплаву ПлРд20 завантажують в керамічній тигель установки індукційної плавки "ІПСТ-100", розробленої на підприємстві "Рубін", і проводять виплавку зливків методом відкритої індукційної плавки з отриманням зливку масою до 15кг В процесі плавки працівником хімічної лабораторії здійснюється відбирання проб для проведення ХІМІЧНОГО аналізу на вміст дорогоцінних металів У виплавленому зливку вміст дорогоцінних металів був таким Пл 78,0%, Рд - 18,52%, а також 3,48% - домішки Fe, Cu, Ni, Pb та неметалеві матеріали, переважно Si, а також оксиди, карбіди, графіт і таке інше Після отримання зливку методом відкритої ін дукційної плавки з вмістом домішок 3,5% провели пірометалурпйний афінаж отриманого платинородієвого сплаву Афінування здійснювали на установці відкритої індукційної плавки ІПСТ-100 із застосуванням адаптера розробки підприємства "Рубін", системи дозованої подачі хлору, яка містить в собі мембранний вентиль та ротаметри типу РМ Подавання хлору здійснювали з стандартного балону типу Е-40 Для поглинання і нейтралізації газуватого хлору і хлоридів використовували скрубер "Міллера" Об'ємна витрата хлору становила 0,25м3/година Подавання хлору здійснювали протягом 43хвил не знижуючи температуру металу, після чого продули аргоном адаптер і плавильний об'єм печі Розплавлений метал злили у виливницю, де після його кристалізації отримали електрод для подальшого рафінуючого переплаву Отриманий електрод змонтували в камері установки вакуумно-дугового переплаву "Катод" і здійснили переплав металу в атмосфері аргону Зливок, отриманий вакуумно-дуговим переплавом, обточили на токарно-гвинторізному верстаті, знявши верхній шар металу завтовшки 4мм Потім обточений зливок із сплаву ПлРд-20 нагріли до температури 820°С і прокували на чотирьохбойковій радіально-кувальній машині зусиллям 1,25Мн, розробленій на підприємстві "Рубін", на прутки перерізом 10 х 10мм Після цього здійснили хімічне освітлення поверхні отриманих прутків з допомогою концентрованої гарячої соляної кислоти Прутки після цього піддали модифікуванню шляхом аргоно-дугового переплаву поверхні цих прутків, використовуючи апарат аргоно-дугового зварювання "ВДУЧ" Потім з цих прутків методами прокатки на двохвалковому стані і волочіння на волочільному стані, розробленому підприємством "Рубін" , виготовили металопродукцію з платинородієвого сплаву листи, трубки та ІНШІ заготовки З отриманої металопродукцм виготовили нові склоплавильні сосуди Контроль отриманих прутків з очищеного дорогоцінного металу на вміст домішок неблагородних металів і неметалевих вкраплень проводили спектральним методом Чистота металопродукцм, отриманої у спосіб, який патентується, становила 99,97мас % Для порівняння переробку брухту склоплавильних апаратів провели у відомий спосіб Чистота сплаву становила 99,83мас % Приклади здійснення способу наведені у таблиці Таблиця Приклад Вміст ДОМІШОК неблаЧистота городних металів у ВИХІДНОГО вихідному матеріалі сплаву, мас (Fe, Cu, Pb, Ni) мас % % Вміст ДОМІШОК неблагородних металів після виконання технологічних операцій по очистці сплаву (Fe, Cu, Pb, Ni) мас % Чистота отриманого сплаву, мас % Відомий (прототип) 3,15 96,11 0,15 99,83 1 3,48 95,26 0,002 99,97 Примітки Відповідає вимогам ГОСТ 47238 2 3,12 96,02 0,001 З таблиці видно, що при обробці брухту склоплавильних апаратів приблизно з однаковим вмістом домішок неблагородних металів і неметалевих матеріалів, КІЛЬКІСТЬ ДОМІШОК, ЯКІ ЛИШИЛИСЯ В ме талі після переробки за технологією, яка патентується, менша, а чистота отриманого сплаву вища, ніж за відомою технологією Використання заготовок з платинових сплавів більш високої чистоти 99,99 дозволяє збільшити ресурс роботи склоплавильних апаратів Джерела інформації 1 Патент Российской Федерации №2033447, кл С22В11/02, 1991 2 Патент Украины №32339А, кл С22В11/02, 2000, Бюл №7-11 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71