ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ЖЕЛЕЗОАЛЮМИНИЕВЫЙ ТЕРМИТ
PELLETISED IRON-ALUMINIUM THERMIT

Изобретение относится к области термитной сварки. Изобретение также может применяться для процессов, связанных с получением чистого железа из его оксидов.
Известен состав термита, состоящий из алюминия 65-75%, оксида железа 15-25% и графита 7-15% [1].
Однако данный состав характеризуется высокой температурой зажигания, малым выходом термитного металла и затруднениями при отделении шлака.
В качестве наиболее близкого прототипа заявленного изобретения принят алюминиевый термит, содержащий алюминий 20-22%, окись-закись железа 60-63% и окись алюминия 15-20% [2].
Недостатком такого состава является плохое фазоразделение металла от шлака.
Техническим результатом, на решение которого направлено настоящее изобретение, является улучшение фазоразделения металла от шлака и увеличение выхода чистого металла.
Требуемый технический результат достигается тем, что железоалюминиевый термит, содержащий алюминий 21-23% и оксид железа 72-74%, по предложению авторов, получают формированием термитной смеси в виде гранул, при этом он содержит синтетическое связующее нитроцеллюлозу в количестве 2-6% и флюс Nocolok в количестве 0,3-1,0%.
Предлагаемый состав гранулированного железоалюминиевого термита используется для получения металла в установках, предназначенных для поджигания термита снизу. Гранулирование существенно увеличивает газопроницаемость термитной смеси и при поджигании снизу не дает форса пламени и исключает разброс термитной смеси и продуктов ее сгорания.
Для приготовления термита используют порошки алюминия и оксида железа в массовом соотношении 1:3. Массовая доля связующего (на сухой вес) составляет 2-6%, а массовая доля флюса - не более 1% от общей массы термита.
Для приготовления термита используют 10% раствор нитроцеллюлозы в ацетоне, который смешивают с порошками алюминия, оксида железа и флюса. После частичного испарения растворителя из полученной смеси изготавливают гранулы размером 5-7 мм методом протирания через сетку, которые высушивают до полного удаления растворителя.
Для получения гранул необходимо введение в шихту нитроцеллюлозы в количестве не менее 2 массовых процентов.
Содержание связующего в количестве от 2% до 6% в гранулах исходной шихты не оказывает существенного влияния на скорость реакции, однако с увеличением его содержания скорость немного возрастает.
Введение связующего в количестве более 6 массовых процентов не является целесообразным, если не ставится задача получения гранул особой прочности.
В таблице 1 приведены примеры композиций термита с указанием ингредиентов, входящих в их состав.
Таблица 1
Примеры композиций термита
СоставСвойство
Композиция №1
Композиция №2
Композиция №3
Композиция №4
Алюминий, %
21
23
22
23
Оксид железа, %
73
74
73
72
Нитроцеллюлоза, %
5,7
2,3
4,3
4,0
Флюс Nocolok, %
0,3
0,7
0,7
1,0
Массовая скорость горения, г/с
4,7
4,1
4,4
4,0
Горение гранулированного железоалюминиевого термита с использованием в качестве связующего нитроцеллюлозы отличается спокойным протеканием реакции и отсутствием разброса исходной смеси и продуктов реакции.
На фиг.1 показано влияние содержания нитроцеллюлозы на массовую скорость горения гранулированной термитной шихты.
4
6
Флюс Nocolok представляет собой эвтектическую смесь фторалюминатов калия KAlF и KAlF и применяется для пайки алюминиевых сплавов.
Содержание флюса существенно влияет на скорость горения, снижая ее с увеличением содержания флюса. Количество флюса не должно превышать 1%, поскольку это существенно увеличивает вероятность остановки реакции. Рекомендуемое содержание флюса - 0,5% от массы шихты.
На фиг.2. показано влияние содержания флюса Nocolok на массовую скорость горения гранулированной термитной шихты.
Помимо влияния на скорость реакции флюс Nocolok снижает температуру зажигания, улучшает процесс фазоразделения и увеличивает выход чистого металла.
Предложенная совокупность существенных признаков не известна из доступных источников информации уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста по термитной сварки, и может быть серийно воспроизведена в производстве, то есть соответствует критериям патентоспособности.
Литература
1. А.С. СССР №508362, опубл. 17.10.1973, кл. B23K 23/00.
2. А.С. СССР №475234, опубл. 10.04.1972, кл. B23K 23/00.