FI83095B - Medel foer att avlaegsna svavel ur smaelt jaern samt foerfarande foer framstaellning av medlet. - Google Patents

Description

! 83095 Väliaine sulan raudan vapauttamiseksi rikistä sekä menetelmä väliaineen valmistamiseksi

Keksintö koskee ainetta ja menetelmää aineen valmistamiseksi ja käyttämiseksi rautasulien rikin poistamiseksi masuunin ulkopuolella. Rautasulilla tarkoitetaan tässä raakarauta-ja valurautasulatteita.

Masuunin ulkopuolella, kuljetus- tai kaatoastiassa tapahtuva rikin poisto kuuluu sitä vastoin nykyiseen tekniikkaan Kalsiumkarbidiseokset ovat saavuttaneet rikinpoistoaineena suositun aseman, koska ne toimivat erittäin taloudellisesti poistaen raakaraudan rikin erittäin nopeasti ja johtavat alhaisiin rikin loppupitoisuuksiin. Eräs suosittu aine on seos, joka koostuu 20-90 paino-%:sta teknistä kalsiumkarbi-dia ja kalsiumkarbonaattia, mieluiten saostetussa muodossa, ja 2-20 paino-% hiilipölyä sekoitettuna siihen, jolloin hienojakoinen kalsiumkarbonaatti/hiilipölyseos tunnetaan nimellä diamidikalkki (DE-patentti 17 58 250).

Julkaisussa DE-AS 25 31 047 on menetelmä rikin poistamiseksi raakaraudasta, jossa rikinpoistoon käytetään kalsium-karbidia, kalkkityppeä tai kalkkia, jossa on osana 0,5-3,5 paino-% alumiini- tai magnesiumpulveria kalsiumyhdisteestä laskettuna.

US-patentissa 3 998 625 kuvataan rikinpoistoaine, joka koostuu yhdistelmästä kalkkia, magnesiumia ja muita aineita, kuten myös US-patentissa 4 266 969, jossa suositellaan kalkin lisäämistä hiilen ja jonkun ei-hapettavan kaasun kanssa.

Tunnetuilla aineilla on haittapuolena suuret erkanevat kuo-namäärät, jotka varsinkin suljetuissa senkoissa mutta myös avoimissa senkoissa saavat aikaan ei-toivottua kerrostumis- 2 83095 ta ja kuorettumista, sulkien siten sisäänsä huomattavia määriä rautaa, mikä johtaa melkoiseen raudan hukkaan.

On myös ehdotettu kalsiumkarbidin lisäämistä seokseen kalsiumkarbonaatin asemasta, jolloin siitä vapautuu vetyä sulan raudan länmössä (DE-patentti 22 52 796). Sellainen ri-kinpoistoaine ei kuitenkaan ole käytännössä osoittautunut luotettavaksi, koska vedyn erkaneminen ei ilmeisesti tapahtunut sillä tavoin, että olisi saatu aikaan kalsiumkarbidin jakautuminen rautasulaan.

Rikinpoistoaine valurautasulan käsittelyssä lisäämällä hiiltä, esim. bitumihiiltä, verihiilta, nahkahiiltä, mutta nämä tässä esitetyt hiililaadut eivät sisällä käytännöllisesti yhtään höyrystyviä ainesosasta (ks. nykyisen tekniikan taso julkaisusta DE-PS 17 58 250).

Oli siten olemassa tehtävä kehittää kalsiumkarbidin pohjalta rikinpoistoaine, joka yhtäältä ei tuota rautasulaan kuonaa muodostavia aineita, ja toisaalta tuottaa kalsiumkarbidin jakaantumiseen tarpeeksi suuren kaasumäärän, ja saavuttaa edullisilla kulutusarvoilla ja lyhyellä käsittelyäjal-la rikin alhaisen loppupitoisuuden.

Tehtävä ratkaistiin hienojakoisella aineella, joka puhalletaan rautasulan joukkoon juoksevassa muodossa kaasun avulla, ja joka koostuu teknillisestä kalsiumkarbidista ja eräästä kuivatusta hiilestä, jossa on vähintään 15 paino-% höyrystyviä aineosia, ja joka välittömästi rautasulaan joutuessaan vapauttaa vähintään 80 normaalilitraa kaasua/kg hiiltä.

Teknillisellä kalsiumkarbidilla tarkoitetaan tavallista kauppatuotetta, joka sisältää 65-85 paino-% CaC :a loppuosan ollessa pääosin kalkkia. Teknillisen kalsiumkarbidin määrä voi keksinnön mukaisessa aineessa liikkua laaoissa rajoissa. Muitten aineosien pitoisuudet liikkuvat sitä vastaavasti .

1; 3 83095 Käyttökelpoisimpana rikinpoistajana suositaan ainetta, joka sisältää 50-98 paino-% kalsiumkarbidia ja 50-2 paino-% hiiltä. Erityisen suosittuna sisältää aine 80-96 paino-% kalsiumkarbidia ja 20-4 paino-% hiiltä.

Keksinnön mukainen rikinpoistoaine voi sisältää lissäainee-na magnesiumia. Suosittuina pidetään sekoituksia, joiden pitoisuudet ovat 47,5-95,5 paino-% teknillistä kalsiumkarbidia, 50-2 paino-% hiiltä, ja 2-40 paino-% magnesiumia.

Edullisimmaksi hiiliainesosaksi valitaan hiililaatu, joka kuivattuna tuotteena pneumaattisesti rautasulaan syötet- 3 6 o täessä, so. kuumentumisnopeudella 10 -10 C/s vapauttaa noin 90 paino-% höyrystyvistä ainesosistaan vähemmässä kuin 60 sekunnissa, mieluiten alle 40 sekunnissa. Mitä suurempi osuus höyrystyviä ainesosia hiilessä on, sitä korkeampi on yleensä rikinpoistoaineen tehokkuus. Siksi käytetään erityisen mielellään hiiliä, joiden höyrystyvien ainesosien määrä on vähintään 25 paino-%. Käytetään mielellään hiiliä, jotka joutuessaan kuivina rautasulaan kehittävät välittömästi vähintään 150 normaalilitran kaasumäärän. Hiiliä, jotka täyttävät tämän ehdon, ovat erityisesti ruskohiilet, polttohiili, kaasupolttohiili, kaasuhiili ja rasvainen eli lihava hiili. (vrt. taulukko 1).

Jos tarkoituksenmukaiseksi osoittautuu, voi seoksena käyttää kahta tai useampaa suuren höyrystyvien ainesosien pitoisuuden omaavaa hiililajia.

Kuivatun hiilen kosteuspitoisuus on mieluiten alle 0,5 paino-% jotta estettäisiin asetyleenin muodostuminen reaktiossa kalsiumkarbidin kanssa. Sellaisia kuivuusasteita saadaan kaupan olevilla kuivauslaitteilla, kuten pyörrevirta-, lei-jutus- tai jauhatuskuivaimilla, kuten myös kuivaamalla tyh 4 83095 jössä yksinkertaisessa laitteessa, jossa kuivattavaa ainetta yksinkertaisesti kieritetään ympäri.

Käytettävän magnesiumin raekoon pitäisi olla pienempi kuin 1 mm. Parempana pidetään sellaisen magnesiumin käyttöä, joka on jo hienonnettu alle 500 ^um, erikoisen suositeltavaa on raekooltaan alle 350 ^um magnesium.

Voi osoittautua tarkoituksenmukaiseksi sekoittaa rikinpois-toaineen joukkoon 1-10 paino-% fluoriittia, jotta vaikutettaisiin edullisesti rikin poiston yhteydessä syntyvän kuonan ominaisuuksiin. Sekoitettavaksi määräksi sekoituksessa suositellaan 2-6 paino-% fluoriittia. Fluoriitin asemesta voidaan lisätä kuulamyllyn pölyä (alumiinivalmistuksen jäte), joka koostuu alumiinioksidista, jossa on jopa 30 paino-% alumiinia.

Keksinnön mukaisen rikinpoistoaineen valmistus tapahtuu siten, että kuivattu hiili annostellaan esimurskatun tai -jauhetun kalsiumkarbidin sekaan, ja seos hienonnetaan myllyssä haluttuun hienousasteeseen. Tällöin voi osoittautua tarkoituksenmukaiseksi työskennellä inertin kaasun suojassa mahdollisesti syntyvän asetyleenin poistamiseksi sekoitus-tai jauhinlaitteesta heti. Karbidi ja hiili voidaan myös jauhaa erikseen ja yhdistää myöhemmin.

Keksinnön mukaisen aineen ainesosat, magnesiumia lukuunottamatta, jauhetaan ja sekoitetaan voimakkaasti, kunnes vähintään 90 paino-% seoksesta on raekooltaan alle 200 um, mutta mieluiten 90 paino-% alle lOO^um ja 10-65 paino-% on raekooltaan alle 50 um. Pienet poikkeamat tästä ovat rikinpoistoteholle merkityksettömiä.

Eräässä suositussa valmistustavassa annostellaan magnesium aineeseen, joka koostuu kalsiumkarbidista ja kuivatusta hiilestä siten, että aine syötetään sulaan pneumaattisesti 5 83095 tasalaatuisena seoksena. Teknillisen kalsiumkarbidin pitoisuus suositellaan säädettäväksi 47,5-95,5 paino-%, erittäin suotavaksi pitoisuudeksi 66-86 paino-%, kuivatun hiilen pitoisuudeksi 50-2 paino-% ja hienorakeisen magnesiumin 2,5-40 paino-%, mieluiten 10-30 paino-%. Toisaalta on usein osoittautunut tarkoituksenmukaiseksi varastoida karbidi/-hiiliseos valmistamisen jälkeen erillään magnesiumista, juokseuttaa ne, ja yhdistää molemmat aineosat vasta syöttö-tai hapenpuhallusputkessa ja saattaa ne sulaan tällä tavoin. Tällaisen erillään juokseutuksen ja yhtaikaisen syötön (koinjektion) etuna on se, että voidaan käyttää suurempira-keista magnesiumia.

Keksinnön mukainen rikinpoistoaine puhalletaan juoksevassa muodossa syöttökaasumäärällä 3-30 normaalilitraa/kg ainetta niin syvälle rautasulaan kuin mahdollista. Tällöin on syöt-tömäärän oltava 10-100 kg ainetta/min, parhaiten työskennellään annostelemalla 30-80 kg rikinpoistoainetta/min.

Rikinpoistoaineen syöttökaasuna käytetään ensi sijassa ei-hapettavaa kaasua, kuten argonia tai typpeä yksinään, tai seoksena, tai kuivattua ilmaa.

Keksinnön mukainen rikinpoistoaine osoittaa keksinnön mukaisen menetelmän kanssa huomattavia etuja tähänastisiin aineisiin verrattuna. Näin ei hiili, lukuunottamatta vähäistä tuhkamääräänsä, tuo rautasulaan käytännöllisesti katsoen mitään kuonaa muodostavia ainesosia lisää. Täten keksinnön mukaista rikinpoistoainetta lisättäessä erkanee huomattavasti vähemmän kuonaa kuin käytettäessä kaasua vapauttavana aineena kalsiumkarbonaattia tai kalsiumhydroksi-dia.

Verrattuna tunnettuihin vetyä ja hiilidioksidia vapauttaviin aineisiin on hiilellä se etu, että se kehittää riittävän kaasumäärän välittömästi rautasulaan tullessaan, ja tä- 6 83095 ten saavutetaan käytänöllisesti katsoen täydellinen hienojakoisen kalsiumkarbidin ja magnesiumin sekoittuminen rau-tasulaan. Täten on keksinnön mukaisen aineen rikinpoisto-vaikutus verrattuna kalsiumkarbidipohjäisiin rikinpoistose-koituksiin ylivoimainen.

Verrattuna tunnettuihin yli 50 paino-%:n magnesiumpatoisiin rikinpoistoaineisiin, sisältyy keksinnön mukaiseen aineeseen se yllättävä etu, että rautasulan käsittelyaika vähenee vielä enemmän kuin mitä magnesiumin ja kalsiumkarbidin reaktiokyvystä oli odotettavissa. Keksinnön mukainen rikin-poistoaine sopii kuvatun sisäänpuhallusmenetelmän yhteyteen yhtä hyvin raakaraudan rikinpoistoon niin avoimissa kuin suljetuissakin senkoissa.

Toisaalta on taas sisäänpuhalluskaasun pieni tarve edullista. Aineen kokoomus takaa riittävän jakaantumisen, joten rikinpoistoaineelle saavutetaan korkeampi hyötysuhde.

Käytettäessä sekä keksinnön mukaista ainetta että menetelmää saavutetaan selvä rikinpoistoasteen nousu, sekä tarvitaan pienempi määrä rikinpoistoainetta, jotta saavutetaan sama rikinpoistovaikutus.

Käytettäessä keksinnön mukaista rikinpoistoainetta ovat rautasulan käsittelyä jän lyhyet, joten seurauksena on myös vähentynyt sulan jäähtyminen. Syntyvät kuonamäärät ovat pieniä, joten raudan hukka kuonan poiston yhteydessä on merkityksetöntä.

Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä lähemmin.

Taulukossa 2 on esitetty juoksevilla numeroilla 1 ja 2 ne tulokset, jotka saatiin nykyisillä kalsiumkarbidi- ja di-amidikalkkipohjäisillä rikinpoistoaineilla. Numero 10 on tunnettu rikinpoistoaine, jonka kokoomus on: 50 paino-% 7 83095 magnesiumia ja 50 paino-% kuulamylly-pölyä (Al^O^ -*a A1 ^ *

Numeroilla 3-9 ja 11-13 on ilmoitettu ne tulokset, jotka saatiin keksinnön mukaisesti kokoonpannuilla aineilla avoimessa senkassa.

Taulukossa 3 ilmoitetut tulokset ovat niitä, jotka saatiin suljetussa senkassa tapahtuneella rikinpoistokäsittelyllä alla 1-6 merkityillä seoksilla.

Työskenneltäessä sekä avoimella että suljetulla senkalla osoittautuu keksinnön mukainen aine perinteisiin aineisiin nähden ylivoimaiseksi.

Taulukossa 2 käytetyt lyhenteet tarkoittavat: S Raakarautasulan rikkipitoisuus alussa

A

S Raakarautasulan loppurikkipitoisuus käsittelyn F? jälkeen kg P-ainetta Käytetty määrä rikinpoistoainetta t raaka-t RR rautaa kohti.

α-arvo Tunnusluku rikinpoiston tehokkuudelle (osamäärä käytetylle määrälle rikinpoistoainetta ja alku- ja loppurikkipi-toisuuden erotus rautasulatteessa) x 100

CaD 8515 85 paino-% tekn. karbidia + 15 paino-% diamidikalkkia

Karbidi Teknillistä kalsiumkarbidia

Prosentit painoprosentteja β 83095

Taulukko 1 höyrystyviä hajotessa Kaasunkehitykseen ainesosia syntynyt kulunut aika s % kaasumäärä ______________(l/kg)_____

Pehmeä ruskohiili 50-60 450-550 7

Kova ruskohiili 45-50 375-450 8 polttohiili 40-50 350-450 30 kaasupoltto- hiili 35-40 275-350 30 kaasuhiili 28-35 200-275 40 rasvahiili 19-28 80-200 40-60 diamidikalkki 36-40 150-190 104

Edellä olevassa taulukossa olevat eri hiililaaduille ilmoitetut höyrystyvien aineiden määrät on otettu teoksesta Römpps Chemie-Lexikon, 8. Auflage 1983, Band 3, s. 2142.

Hajotessa syntynyt kaasumäärä l/kg on se kaasumäärä, joka poistuu hiilestä sen nopeasti kuumentuessa sulan raudan lämpötilaan.

j

Diamidikalkin höyrystyvillä ainesosilla ymmärretään karbonaatin hajaantuessa vapautuvaa CO^-määrää.

Kaasunkehitykseen kulunut aika ilmoittaa, missä ajassa (sekunneissa) noin 90 % koko kaasumäärästä on vapautunut.

Claims (23)

1. Hienojakoinen, kalsiumkarbidipohjäinen aine rikin poistamiseksi sulasta raudasta, joka aine puhalletaan sulan raudan joukkoon kaasun avulla juoksevana, tunnettu siitä, että se koostuu pääasiallisesti teknillisestä kal-siumkarbidista ja kuivatusta hiilestä, joka sisältlää vähintään 15 paino-% haihtuvia ainesosia ja kehittää sulan raudan lämpötilassa vähintään 80 normaalilitraa kaasua/kg.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aine, tunnettu siitä, että se sisältää 50-98 paino-% kalsiumkarbidia ja 50-2 paino-% hiiltä.

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen aine, tunnettu siitä, että se sisältää 80-96 paino-% kalsiumkarbidia ja 20-4 paino-% hiiltä.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että hiilen kuumennusnopeudella 3 6 o 10 -10 C/s sulan raudan lämpötilaan noin 90 paino-% höyrystyvistä ainesosista vapautuu lyhyemmässä ajassa kuin 60 sekunnissa, mieluiten lyhyemmässä kuin 40 sekunnissa.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että hiilen höyrystyvät ainesosat hajoavat sulan raudan lämpötilassa vähemmässä kuin 10 s:ssa.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi magnesiumia .

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen aine, tunnettu siitä, että se sisältää 67,5-95,5 paino-% kalsiumkarbidia, 50-2 paino-% hiiltä ja 2,5-40 paino-% magnesiumia. 10 83095

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen aine, tunnettu siitä, että pitoisuudet nousevat kalsiumkarbi-dilla 66-86 paino-%:iin, kuivatulla hiilellä 20-4 paino-%:iin ja hienorakeisella magnesiumilla 10-30 paino-%:iin.

9. Yhden tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että hiili rautasulaan joutuessaan vapauttaa vähintään 150 normaalilitran kaasu-määrän .

10. Yhden tai useamman edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että kuivatun hiilen kosteuspitoisuus on vähemmän kuin 0,5 paino-%.

11. Yhden tai useamman edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että kuivattu hiili sisältää vähintään 25 paino-% höyrystyviä ainesosia.

12. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että hiili on jotain ruskohiiltä .

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen aine, tunnettu siitä, että hiili valitaan ryhmästä, joka käsittää polttohiilen, kaasupolttohiilen ja kaasuhiilen.

14. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että vähintään 90 paino- % sekoituksesta on raekooltaan alle 200^um.

15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että vähintään 90 paino-% sekoituksesta on raekooltaan aLle lOO^um ja 40-65 paino-% raekooltaan alle 50 uni. 11 83095

16. Yhden tai usemman edellisen patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että sekoitus sisältää 1-10 paino-%:n suuruisen osan fluoriittia.

17. Yhden tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että sekoitus sisältää 2-6 paino-% fluoriittia.

18. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-17 mukaisen aineen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että hiili kuivataan, siihen annostellaan esimurskattu kalsiumkarbidi, ja seos jauhetaan myllyssä haluttuun hienousasteeseen.

19. Menetelmä rikin poistamiseksi sulasta raudasta, tunnettu siitä, että yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-17 mukainen aine puhalletaan sulan raudan joukkoon juoksevassa muodossa syöttökaasumäärällä, joka on 3-30 normaalilitraa kaasua/kg ainetta.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine puhalletaan sulaan rautaan syöttönopeudella 10-100 kg/min.

21. Patenttivaatimuksen 19 tai 20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttökaasuna käytetään ainakin jotain ei-hapettavaa kaasua ryhmästä: typpi, argon, maakaasu j a propaani.

22. Patenttivaatimusten 19-21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienojakoinen magnesium ja karbidi-hiiliseos varastoidaan erillään, juokseutetaan ja yhdistetään sen jälkeen syöttö- tai hapenpuhallusputkessa.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiumin määrää seoksessa vaihdellaan ajoittain sisäänpuhalluksen aikana. i2 83095