CZ203498A3 - Retortová pec k výrobě hořčíku - Google Patents

Description

(57) Anotace:

Retortová pec k výrobě hořčíku redukcí vsázky oxidického hořčíku, zejména dolomitického vápna, pomocí redukčního činidla, zejména ferosicilia, při teplotách minimálně 1000°C a ve vakuu je vytvořena jako horizontální komorová pec, která je známa pro výrobu koksu. Podle vynálezu je retortová komora /3/ opatřena obložením /30/ z plechu stěn ze žáruvzdorného materiálu /26/ a kondenzátory /9/ k sedimentaci kondenzovaného hořčíku, jsou vakuově těsně připojeny na plnicí otvory /7/. Jako retortovou pec k výrobě hořčíku lze použít horizontální komorovou koksovací pec po obložení její retortové komory /3/ vakuově těsným obložením /30/ z plechu a nasazení kondenzátorů /9/ na plnící otvory /7/. Kondenzátory /9/ jsou spojeny navzájem a se zdrojem /11/vakua pomocí vedení /10/ vakua. Obložení /30/ je vytvořeno z austenitické oceli, zásadité niklové slitiny a je opatřeno podélnými či příčnými výdutěmi /33/ k vyrovnání tepelné roztažitosti.

• · « ·

Retortová pec k výrobě hořčíku ττ p o u ž i tů—horizontál~ní—k-o mo r-e-ve '-k-o k sovo c-j—p-e-e-eO b 1 a s t........t e c h η i k v

Vynález se týká retortové pece k výrobě hořčíku redukcí vsázky oxidického hořčíku, zejména dolomitického vápna,., pomocí redukčního činidla, zejména ferosicilia, při teplotách minimálně 1000 °C a ve vakuu. Vynález se dále týká použití horizontální komorové koksovací pece.

Do,s a va dn í.........s t a v.......t echn i ky

Plně převažující podí1 světové výroby hořčíku se vyrábí elektrolytickým postupem z chloridu hořečnatého. Tento způsob ie velmi nákladný, poněvadž je potřebná velká spotřeba energie a vzniká problém vedlejších a odpadových produktů, Chlorid hořečnatý musí být proto nákladně chemicky zpracováván. Důsledkem toho je relativně vysoká cena hořčíku. ačkoliv se vyskytuje v dostatečném množství v horečnatých sloučeninách.

se externě ohřeje tlakem 10 mbar. Na pára, takže se

Je rovněž známé získávat hořčík pomocí termické redukce oxidu hořečnatého. který je hojně k dispozici v podobě dolomitického vápna (CaO MgO). Přitom se dolomitické vápno smísí s redukčním činidlem. které může sestávat z cenově přiměřeného ferosilicia, přednostně ve stochi ometrickém poměru 2:1 a umístí se do žáruvzdorné ocelové retorty. Ocelová retorta na reakční teplotu 1200 °C a vakuuje pod chladném konci retorty kondenzuje horečnatá získá kovový hořčík, Tento způsob, zvaný

Pidgeonův způsob, nedovoluje vysoké výtěžky, poněvadž je omezen velikostí retorty z důvodu žárupevnosti ocelové retorty při • · • · • · • · • · • · · · · ···· » · · ··· · ··· » · · · · · ·· ···· · »· ···· ··· • · ·· ·· · · ·· vysokých teplotách. Průmyslově používané trubkové retorty jsou dloube 3 m a mají vnitřní puruměr 27.5 m. Hospodárné použití ie při těchto malých výrobních kapacitách myslitelné pouze pro velmi č i 5 t v soec i áIni hořčík.

s t e iným i v reaktor sestává z zevnitř kupolí je hořčí ku hořčí ku poněvadž o b t ížně poněvadž podobného způsobu, výchozími materiály u. který je interně ohříván ocelové nádrže, která žáruvzdorným materiálem.

o d n í ma t e 1 n á .

me c ha n i z a c e možná. Kromě zvaného Bolzanův způsob, se se provádí s i 1 i k o t e r ni i c k á reakce proudem. Tento reaktor je vyložena v oblasti ohřevu Horní část reaktoru tvořená ochlazována, takže na stěnách kupole kondenzuje pára a na stěnách se usazuje hořčík. Kupole je k získání Také tento způsob je nehospodářný, zavážení a vyprazdňování reaktoru je jen toho není hospodárný elektrický ohřev.

neumožňuje využití ohřátých odpadních plynů.

Podsta ta vynálezu

Problém vyplývající ze stavu techniky spočívá v tom, že není možná šetrná k životnímu prostředí a hospodárná výroba hořčíku. Poněvadž použití hořčíku jako lehkého slévárenského kovu, například v automobilovém průmyslu narůstá, existuje značná potřeba zlepšeného získávání hořčíku.

Uvedený problém se podle vynálezu vyřeší retortovou

DSCl která ie vytvořena jako vpředu uvedeneho typu, horizonzální komorová pec s alespoň jednou retortovou komorou umístěnou v podélném směru, která má stěny ze žáruvzdorného materiálu a je opatřena vakuum těsnícím, vnitřním obložením z plechu z kovu a rovněž nahoře ležícími plnícími otvory, s topnými komorami umístěnými oboustranně podél retortově komory a s kondenzátory k ochlazení hořčíkových par a usazení • · • · kondenzovaného hořčíku, které jsou vytvořeny k vakuum těsnícímu připojení na plnící otvory.

která jsou Přitom se ohří vány pouzí v a j i

Horizontální komorové pece, externě, isou známé k výrobě koksu, jednotky retortových pecí , které mohou být až 14 m dlouhé, 6 m vysoké a 0,3 až 0,6 m široké. Každý pecní element může přtom například pojmout 30 t uhlí. Zavezení retortové pece se provádí plnícími otvory na horní straně, zatímco vyráběný koks se vybírá při otevřených dveřích pomocí vykládacích strojů na čelních stranách pecních elementů. Takováto koks ovací zařízeni mají vysoký stupeň mechanizace, poněvadž mnoho deseti letí.

jsou vvvi jeny ji

Retortová pec podle vynálezu k výrobě hořčíku se podobá konstrukci známé koksovací pece, je však podle vynálezu modifikována k provedení termické redukce oxidu hořečnatého.

Pomocí obložení z těsná proti vakuu výr o bu hořčíku.

mění manipulace, která se osvědčila při výrobě koksu.

kovového plechu je retortová komora vytvořena takže je možné vytvořit vakuum potřebné pro

Kromě toho lze odebrat kondenzovaný hořčík pomocí kondenzátorů těsně proti vakuu připojených na plnící otvory, tak že se například mohou kondenzátory vyměnit. Kovem použitým pro obložení z kovového plechu přednostně je austenicka ocel nebo zásaditá niklová slitina, které jsou stabilní při teplotách potřebných pro redukční reakci, které °C, a také za podmínek vakua, přičemž plechu leží mezi 1200 °C a 1300 vypadávání obložení z stěny, za přednostně z plechu se zabránit tím, že uvnitř žárupevného vys oké teploty a zabránit vloženými může v neplněné obloženi z materiálu a umístěného na vnitřní straně za podmínek, vakua se může briketami. Vypadávání obložení horní části retortové komory plechu je v této části vedeno je přednostně je ukončeno nad krycí tvarovkou, která uzavírá retortovou komoru na její horní • · • · straně .

• · · · • · · · · « • φ · φφφ • · · φ · · I • · φ φ φ 4 ·· ·· ·· • φ · • · · « « · φ · • φ φ φ φ φ φ

Retortová pec podle vynálezu dovoluje použití Pidgeonova způsobu ve velmi hospodárné podobě. Hospodárnost se e š t ě zvýšit tím. že se pro produkci hořčíku používají existující, avšak již nepotřebné koksovaci pece, které jsou dodatečně opatřeny obložením z plechu podle vynálezu a jsou upraveny v, případně na plnících otvorech k ustavení kondenzáte r ů.

muz e i e š t ě

V přednostním provedení vynálezu jsou kondenzátory navzájem a se zdrojem vakua spojeny pomocí vedení vakua, Vakuace retortové komory nastává přes připojovací příruby na kondenzát ořech připojených na plnící otvory.

kondenzátory vytvořeny těsnému nasazení na těsnění plnících otvorů, představují v podstatě prodloužení plnícího otvoru, přičemž sraženina hořčíku se vytváří na vložce kondenzátoru, která je vyj í mate1ná.

Přednostně jsou k vakuově Přednostně

Stěny kondenzátoru jsou přednostně chlazeny vodou.

Obložení plechu může být tvořeno austenitickou ocelí jakož také zásaditou niklovou slitinou působení teploty a vakua. Přitom může obložení z plechu s předpětím na stěnách žáruvzdorného materiálu.

a je stabilní při být účelné zakotvit rotorové komory ze

Žáruvzdorný silikátového zdivá, a reakční teplotou materiál, přednostně tvořený ze nemá v teplotní oblasti mezi 600 °C prakticky žádnou tepelnou roztažnost.

Poněvadž toto neplatí pro obložení z plechu je výhodné opatřit toto obložení z plechu podélnými nebo příčnými výdutěmi

- 5 • · • · • · • ·

k vyrovnání tepelné roztažnosti přednostně nástřikového komory, umístěné u horizontální čelní straně, jsou vytvořeny vakuově pomocí pastovítého, těsnícího prostředku.

Dveře re tortové komorové Dece zpravidla na těsně uza v irate1ne .

od1évate1ného nebo

K zabránění odtoku nebo odkaoavání těsnícího prostředku jsou dveře nebo dveřní rám opatřeny kapsovitými segmenty k zachycení těsnícího prostředku.

Přehled.......obrázkůnavýkresech

Vynález je dále blíže objasněn na následujících příkladech provedení, schématicky znázorněných na výkresech. Na výkresech znázorňuje:

obr.	1	podé1ný	řez	retortovou	pecí podle	vynálezu,
obr.	2	s c hé ma t i c ký	pohled na dveře	na čelní	straně
		kapsoví tým i	segmenty pro těsnící	prostředek.
obr.	3	vertikál	η í	řez konden	z á t o r e m	nasazeným	na	plníc
		otvor,
obr.	4	pří č n ý	řez	retortovou	komorou	a sousední	t o pno'
		komorou	retortové pece	podle obr.	1 r
obr.	5	de t a i 1	A z	obr. 4,	který z	názorňuje	konstrukc
		žáruvzdorného materiál	u s obložením z plechu	z kovu

obr. 6 detail B z obr. 5, znázorňující tahový kotevní šroub.

• · • · • · • · • · • · · • · · · · « · · ·· ··

P ř i k. lady... pro ve d e η.i vyňal e ? u

Na obr. 1 je ρ a má spodní stavbu 2 a po

3. Retortová komora 3 uzavřena dveřmi 4, 5.

horizontální komorové umístěny neznázornéný zařízení vyvážecího stro t r n á ho r i z o n t á 1 η í celé d e 1 c e v y t v o ř e i e n a s v y c h o Pod dveřmi 4, pece 1 p o d s t a v c e v y vá ž e c í stroj.

i e .

komorová pec 1 , která nou retortovou komor u bou čelních stranách js ou umí sté ny vně

6. na nichž jsou případně dopravní

Retortová komora 3. má ve zobrazeném příkladu provedení plnící otvory 7, které jsou vytvořeny mezi krycími tvarovkami 3 .

Na plnící otvory 7 jsou nasazeny kondenzát ory 9, které jsou spojeny navzájem a se zdrojem .1...1.. vakua pomocí vedení .1.0 vakua.

že retortová komora 3 je jsou vyrobeny ze směsi přičemž horní část obr. 1 lze zjistit, naplněna briketami .1...2., které dolomitického vápna (CaO.MgO) a ferosilicia retortové komory 3 není vyplněna.

Obr. 2 znázorňuje půdorys dveří 4. 5 na čelní straně retortové komory 3. V protikladu k příslušným dveřím na koksovací peci musí být dveře 4, 5 na komorové peci 1 podle vynálezu provedeny vakuově těsné, takže musí být z vnéjšu dovnitř vytvořeno těsnění. Toho se například docílí tím, že je do těsnící spáry nastříkán, nalit nebo přednostně rozprášen těsnící prostředek 1...4., přičemž se těsnící prostředek 1.4 v pastoví té nebo tekuté formě musí nanášet v přebytku, tím těsnící prostředek 14 za působení podtlaku v retortové komoře .3. zateče z vnějšku do těsnicí spáry a za působení tepla se v retortové komoře 3, případné na dveřích 4, 5 vytvrdí • · · · · a vznikne tím těsnící účinek. Poněvadž oř i tom může v oblasti dveří 4.

vytékat nebo odkapávat těsnicí prostředek 14 v tekuté formě, i sou dveře 4, 5 opatřeny kapsoví tým i segmenty

13, pomocí kterých prostředek 14 .

se může z a c hvt ávat o d t a k a i icí snici

Obr. 3 znázorňuje jako zvětšený detail A konstrukcí příkladného provedení ustaven v uložení 15, vytvořeném utěsněn těsněním 16. Uložení přizpůsobeným tvaru sestává v podstatě z plnícího otvoru 7, z obr. 1 kondenzátoru 9, který je na plnícím otvoru .7. a je 15 je tvořeno zešikmením pláště kondenzátoru 9. Kondenzátor 9 válcové stěny 17, pokračující v podstatě z je na svém volném konci uzavřena která krytem 18. Kryt 18 je v uzavřené poloze zablokován, což není znázorněno, a má očko 19 ke zvedání krytu 18. případně celého kondenzátoru 9 s uzavřeným, zablokovaným krytem 18. Ve válcové stěně 17 je vložena vložka 20, která má tvar obrácené postaveného poháru, na kterém se usazuje v podobě páry hořčík.

Vnitřní prostor válcové stěny 17 je připojen k vakuové připojovací přírubě pomocí vedení 21 22. K vakuové připojovací přírubě 22 je připojeno vedení 10 vakua, patrné na obr. 1.

Válcová stěna 1? je obepnuta vnější válcovou stěnou 2.3, která je opatřena vstupním hrdlem 24 a výstupním hrdlem 2.5. pro chladící vodu, pomoct které jsou válcová stěna 17 a tím i vložka 20 ochlazovány na teplotu maximálně 100 °C.

Obr. 4 znázorňuje topný systém pro retortovou komoru .3, který je zhotoven v provedení známém pro koksovaci pece.

Stěnv retortové komory jsou vytvořeny ze žáruvzdorného materiálu 26 a oddělují retortovou komoru .3 od na obou stranách sousedících topných komor 27. Do topných komor 27 se přivádí hořlavý plyn a do rekuperátoru předehřátý vzduch a to na více místech po délce topných komor 27. která jsou od sebe navzájem stejnoměrně vzdáleny. Spaliny pokračují přes horní odtahový otvor 28, který je tvořen žáruvzdornými prstenci 29. ven z komorové pece 1.

Retortová komora 3 je na vnitřní straně stěny ze žáruvzdorného materiálu 26 a na dně retortové komory 3 opatřena obložením 30. z plechu z kovu. Obložení 30 z plechu z kovu se plošně opírá na stěnách ze žáruvzdorného materiálu 26. Uložení na stěnách ze žáruvzdorného materiálu 2.6 je podpořeno naplněním retortové komory .3 briketami .12 .

V horní oblasti retortové komory 3, která není vyplněna briketami ..1.2, se obložení 30 z plechu z kovu stupňovitě rozšiřuje ven a v horní části 31 je vedeno uvnitř žáruvzdorného materiálu 2.6 k vyloučení vypadávání obložení 3.0. z plechu z kovu v oblasti. ve které nepůsobí na obložení 30 z plechu z kovu brikety 12 plnícím tlakem směřujícím ven.

Odtahové 32, který zakrývá otvory 28 jsou vedeny uvnitř šamotového krytu komorovou pec 1 mimo kondenzátory 9.

Obr. 5 znázorňuje ve zvětšeném znázornění detail A z obr. 1 konstrukce stěny ze žáruvzdorného materiálu .26, kterým přednostně je silikát, s obložením 30 z plechu z kovu. Stěny z žáruvzdorného materiálu 26 jsou smontovány ze žáruvzorných lícujících tvarovek 33. Obložení 3.0 z plechu z kovu je předepnuto tahem pomocí tahových kotevních šroubů 3 4. proti stěně ze žáruvzdorného materiálu 26, takže je zajištěno uložení obložení 30 z plechu z kovu na stěně ze žáruvzdorného materiálu 26 také tehdy, když je uvnitř retortové komory 3 vytvořeno vakuum a nastavena vysoká teplota.

• · • · • · • · » « » I • · ·· · · • · • · <

Poněvadž stěna ze žáruvzdorného materiálu 26. když sestává ze silikátu, nevykazuje mezi teplotami 600 °C a 1200 °C žádnou teplotní roztažnost a obložení 3 0 z plechu z kovu se naprotitomu za tepla značné rozpíná,. jsou z plechu z kovu vytvořeny vyduté 35, které svým zvětšením, případně zmenšením teplotní roztažnost obložení 30 z plechu z kovu.

v obložení 30 mohou vyrovnávat

Obr. 6 znázorňuje detail B na obr. 5. na kterém je na obložení 30 plechu z kovu při vařen čep 3 6 s vnitřním závitem

37, do kterého je našroubován závit

4, takže obložení 30 přišroubováním tahového tahového kotevního šroubu kotevního šroubu 34 ie z plechu z kovu přitaženo proti lícující tvarovce

33. tvořící stěnu ze žáruvzdorného materiálu 26.

Výkresy ukazují vzhledem ke stávajícím obložení 30 z plechu z plnící otvory 7.

že retortová pec podle vynálezu je koksovacim pecím modifikována pomocí kovu a ustavením kondenzátoru 9 na

Kondenzátor vyzdvihnut k získání l může být po ukončení cyklu zcela separovaného hořčíku. Je však také možné oddělit po otevření krytu 18 pouze vložku 20 a otevřeným krytem 18 kondenzátoru 9 po vybrání vložky 20 retortovou komoru 3 nově zavést. V tomto případě může být plášť kondenzátoru 9 více či méně pevně spojen s ostěmrn plnícího otvoru 7.

JUDr.Ota|jéLšyORČÍK

Claims (10)

1. ? ATENTOVE

   Retortová pec.k hořčíku, zejména redukcí vsázky oxidického vápna, pomocí redukčního při teplotách minimálně 1000 má konstrukci jako jednou ret ort ovou která je opatřena (26) a vnitřním vakuově plechu a rovněž nahoře ležícími s podél ret ortové komory (3) k omo ra m i ho řč í ko vvc h se tím, že s a 1 e s d o ň výrobě hořčí ku dolomitického činidla, zejména f eros i c i 1 i a °C a ve vakuu, vyznačující horizontální komorová pec komorou (3), vytvořenou v podélném směru stěnami ze žáruvzdorného materiálu těsným obložením (30) plnícími otvory (7) , oboustranně umístěnými topnými (9) k ochlazení kondenzátory sedimentaci kondenzovaného hořčíku, které (27) par a k jsou vakuově těsně připojeny na plnící otvory (7)
2. 2. Retortová pec podle nároku 1, vyznačující se tím, že kondenzátory (9) jsou spojeny navzájem a se zdrojem (11) vakua pomoci vedení (10) vakua.
3. 3. Retortová pec podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kondenzátory (9) jsou ustaveny vakuově těsně na těsněních (16) plnících otvorů (7).
4. 4. Retortová pec podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že obložení (30) z plechu je vytvořeno z austenitické ocel i .

   Retortová pec podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že obložení niklové slitinv.

   (30) plechu je vytvořeno ze zásadité

   Retortová pec podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že obložení (30) z plechu je ukotveno na stěnách ft · • ft • ft · · « • · I • ft ··

   -11retortové komory (3), vytvořené ze žáruvzdorného materiálu (26), spředepnutím.
5. 7. Retortová pec podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že ofožení (30) z plechu je opatřeno podélnými a/nebo příčnými výdutěmi (35) k vyrovnání tepelné roztažnosti.
6. 8. Retortová pec podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že vakuově těsné obložení (30) z plechu je umístěno v oblasti plnění rotorové komory (3) na vnitřní straně stěny tvořené ze žáruvzdorného materiálu (26), přičemž je v horní části (31) rotorové komory (3) vedeno uvnitř žáruvzdorného materiálu (26).
7. 9. Retortová pec podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím. že rotorová komora (3) je na své horní straně uzavřena krycí tvarovkou (8), přičemž obložení (30) z plechu je ukončeno nad krycí tvarovkou (8).
8. 10. Retortová pec podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že na čelní straně jsou umístěny dveře (4, 5), které jsou vakuově těsně uzavřeny pomocí pastovitého, licího nebo nástřikového těsnícího prostředku (14).
9. 11. Retortová pec podle nároku 10, vyznačující se tím, že dveře (4, 5) nebo segmenty (13) rámy dveří (4, 5) jsou opatřeny kapso v itými k zachycení odtékajícího nebo odkapávajícího těsnícího prostředku (14)
10. 12. Použití horizontální komorové koksovací pece jako retortovou pece k výrobě hořčíku podle nároku 1 až 11 po obložení retortové komory (3) vakuově těsným obložením (30) z plechu a nasazení kondenzátorů (9) na plnící otvory (7).