FI91519B - Raaka-ainepuristeiden valmistusmenetelmä ja sen mukaan valmistetut raaka-ainepuristeet - Google Patents

Description

91519

Raaka-ainepuristeiden valmistusmenetelmä ja sen mukaan valmistetut raaka-ainepuristeet

Keksintö koskee menetelmää raaka-ainepuristeiden 5 valmistamiseksi, erityisesti piin tai piiseoksien valmistamiseen matalassa sähkökuilu-uunissa, jossa menetelmässä kvartsihiekkaa, paakkuuntumatonta hiilimateriaalia, mieluimmin kiviöljykoksia, ja pikeä sisältävää sideainetta sekoitetaan toisiinsa ja tästä lähtöseoksesta tehdään esi-10 puristeet ja esipuristeista muodostetaan lujittavalla lämpökäsittelyllä raaka-ainepuristeita. Tällaisia raaka-aine-puristeita valmistettaessa käytetään yleensä kvartsihiekkaa, jonka rakeisuusalue on 0,05 - 0,2 mm, jolloin rakei-suuskaistat ovat erilaisia tällä alueella. On selvää, että 15 ferropiitä valmistettaessa raaka-ainepuristeisiin voidaan lisätä myös hienojakoista rautaa tai hienojakoista rautaoksidia. Rauta tai rautaoksidi voidaan kuitenkin lisätä myös matalan sähkökuilu-uunin panokseen, mieluimmin kappaleina tai rakeina. Panos käsittää muuten raaka-ainepuris-20 teitä ja kvartsia. Keksintö koskee lisäksi tämän menetelmän mukaan valmistettuja raaka-ainepuristeita.

Edellä mainittua tyyppiä oleville raaka-ainepuris-teille asetetaan kemiallisessa ja fysikaalisessa suhteessa tiettyjä vaatimuksia. Näin ollen piitä valmistettaessa on 25 kemiallisessa suhteessa otettava huomioon (GB-patentti 2 084 122), että raaka-ainepuristeisiin voi niiden mennessä matalan sähkökuilu-uunin läpi muodostua lähinnä uunin yläosassa yhtälön

Si02 + 3 C = SiC + 2 CO

30 mukaan piikarbidia. Tätä varten erillisten raaka-ainepuristeiden kokonaishiilipitoisuus on säädettävä vastaavasti . Tällöin on yleensä kysymksessä ylistökiometrinen säätö (GB-patentti 2 150 128). Fysikaalisessa suhteessa on varmistettava, etteivät raaka-ainepuristeet hajoa, kun ne 35 menevät matalan sähkökuilu-uunin läpi ja nimenomaan suori- 91519 2 tettaessa pelkistys SiC:ksi, niin että matalan sähkökuilu-uunin alaosassa saadaan aikaan reaktio sulan kvartsin kanssa yhtälön

Si02 + SiC = 3 Si + 2 CO

5 mukaisesti. On selvää, että matalassa sähkökuilu-uunissa tapahtuu vielä muita reaktioita. Muun muassa uunin korkeissa lämpötiloissa muodostuu yhtälön

Si02 + C = SiO + CO

mukaan haihtuvaa piimonoksidia, joka menee osittain huk-10 kaan vaikuttaen tällöin haitallisesti tuotokseen ja lämpö-taseeseen.

Tunnetussa menetelmässä, johon keksintö perustuu (DE-hakemusjulkaisu 3 724 541), käytetään esipuristeita, joissa ei ole paakkuuntuvaa hiiltä, ja suoritetaan sideai-15 nebriketointi. Lämpökäsittely tapahtuu kuumennetussa kier-touunissa, jonka alaosaan on pantu niin paljon kvartsi-hiekkaa, että lämpökäsittely tapahtuu kvartsihiekkauppo-kerroksessa. Tämä onkin todettu hyväksi. Näin valmistetut raaka-ainepuristeet täyttävät kaikki vaatimukset matalan 20 sähkökuilu-uunin läpi mennessään ja varmistetaan, että edellä mainitut kemialliset toiminnot tapahtuvat hyvin rajattuina. Käyttöä edeltävään pitkäaikaiskäyttäytymiseen nähden tunnetun menetelmän mukaan valmistetuissa raaka-ainepuristeissa on kuitenkin parantamisen varaa. Niiden 25 mekaaninen lujuus vähenee niitä varastoitaessa ajan mittaan, joskus jopa haitallisella tavalla. Tämä johtuu siitä, että raaka-ainepuristeisiin pääsee ilmaa ja nimenomaan silloin, kun ne varastoidaan ulkona, myös vettä, mikä vaikuttaa haitallisesti sisäsidoksen sitoviin voimiin. Käyt-30 tötarkoitukseltaan samanlaisten raaka-ainepuristeiden kohdalla, jot-ka on valmistettu kuumabriketoimalla (DE-hake-musjulkaisu 3 009 808), tätä ei esiinny, mutta kuumabrike-tointi on kuitenkin suhteellisen kallista.

Keksinnön tavoitteena on saada aikaan sellainen 35 menetelmä raaka-ainepuristeiden, nimenomaan piin tai pii- 3 91519 seosten valmistamiseen matalassa sähkökuilu-uunissa käytettävien raaka-ainepuristeiden, valmistamiseksi, jolla menetelmällä saadaan raaka-ainepuristeita, jotka täyttävät matalan sähkökuilu-uunin läpi mennessään kaikki vaatimuk-5 set fysikaalisessa ja kemiallisessa suhteessa ja joilla on lisäksi hyvä pitkäaikaiskäyttäytyminen, jolloin ne eivät menetä lujuuttaan myöskään niitä kuljetettaessa ja varastoitaessa ulkoilmassa.

Tähän tavoitteeseen päästään keksinnön mukaan si-10 ten, että pikeä sisältävänä sideaineena käytetään pien ja paakkuuntuvan hiilen muodostamaa sideaineseosta, jonka lämpötila on yli 100 - 200 °C, että kvartsihiekka ja paak-kuuntumaton hiilimateriaali sekoitetaan sideaineseokseen samalla lämpötila-alueella olevassa sekoituslämpötilassa 15 ja esipuristeet briketoidaan tässä sekoiteuslämpötilassa ja että esipuristeilla suoritetaan lämpökäsittely, jonka loppulämpötila on yli 450 °C. Keksinnön mukaisessa menetelmässä briketointi, jolla raaka-ainepuristeet valmistetaan esipuristeista, tapahtuu sideainebriketointina, 20 mikä on kivihiilibrikettejä valmistettaessa yleistä. Vaikka esipuristeissa onkin paljon kvartsihiekkaa, tällöin voidaan kuitenkin soveltaa jo tunnettua sideainebriketoin-titekniikkaa. Yleensä käytetään tavanomaisia briketointi-puristimia ja 1 - 2 t/cm2:n puristuspaineita.

25 On yllättävää, että edellä mainittua sideaineseosta käyttämällä ja noudattamalla samoin edellä mainittuja parametrejä näin valmistetut raaka-ainepuristeet vastaavat myös pitkäaikaiskäyttäytymiseltään kaikkia vaatimuksia. Näin on laita nimenomaan silloin, kun käytetään sideaine-30 seosta, joka on muodostettu pien ja hiilen seooksena. Pien ja hiilen seoksesta puhutaan keksinnön puitteissa silloin, kun piki ja paakkuuntuva hiili ovat tavallaan liuenneet toisiinsa, ja tällöin on tapahtunut molempien aineosien yhdentyminen uudeksi sideaineseokseksi. Tämä on helppoa 35 varsinkin silloin, kun käytetään riittävän hienojakoista 4 91519 hiiltä. On yllättävää, että keksinnön mukaan valmistetuissa raaka-ainepuristeissa pien ja hiilen seos ei ime herkästi ilmaa eikä kosteutta.

Keksinnön puitteissa on yksityiskohtien osalta 5 useita lisäkehitysmahdollisuuksia. Erittäin hyviin tuloksiin päästään esimerkiksi silloin, kun kvartsihiekka, paakkuuntumaton hiilimateriaali ja sideaineseos ovat lämpötilaltaan samanlaisia seoksessa ja käytetään mieluimmin noin 160 °C:n lämpötilaa.

10 Alussa selostetussa jo tunnetussa menetelmässä (DE-hakemusjulkaisu 3 724 541) on lujittavassa lämpökäsittelyssä käytettävä kiertouunia, mutta keksinnön mukaan lämpökäsittely voidaan suorittaa myös muulla tavalla, esimerkiksi ketjuarinalla, joka menee vastaavan uunin tai 15 vastaavan kammion läpi ja jolle pannaan esipuristeita yhdeksi tai useammaksi kerrokseksi. Suositettavalle suoritusmuodolle on keksinnön mukaan myös tunnusomaista, että esipuristeet saavat lujittavan lämpökäsittelyin kiertouu-nissa. Lämpökäsittely tapahtuu hyvin varovasti, ja lopul-20 liset lujuudet ovat erittäin hyviä silloin, kun valmistetaan esipuristeita, joiden ominaispaino on saatu säätämällä sekoitussuhdetta ja tiheyttä kvartsihiekan tärypai-noa suuremnmaksi, ja kun nämä esipuristeet syötetään niiden lämpökäsittelyä varten kuumennettuun kiertouuniin, 25 jossa on niin paljon kvartsihiekkaa, että niiden lämpökäsittely tapahtuu kvartsihiekkauppokerroksessa. Kvartsihiekan lämpötila on mieluimmin 500 - 530 °C, ainakin kierto-uunin poistopään kohdalla. Kiertouuniin pannaan tällöin kvartsihiekkaa mieluimmin niin paljon, että sen tilavuus 30 on suurempi kuin kaksi kertaa esipuristeiden irtomassan vapaan tilan tilavuus. Muuten keksinnön mukaan voidaan soveltaa DE-hakemusjulkaisussa 3 724 541 julkistettua tekniikkaa.

Valmistuksen optimoimiseksi keksinnössä suositetaan 35 käytettäväksi sellaista sideaineseosta, jossa on siihen

II

5 91519 lähtöseokseen nähden, josta esipuristeet briketoidaan, vähintään 7 paino-% hiili- tai maaöljyperäistä pikeä, etenkin elektrodipikeä, ja vähintään 12 paino-% hienora-keista, paakkuuntuvaa hiiltä. Mieluimmin käytetään sel-5 laista sideaineseosta, jossa on 7 - 12 paino-% pikeä ja 12 - 14 paino-% hienorakeista, paakkuuntuvaa hiiltä. Läh-töseoksessa on mieluimmin 20 - 40 paino-% kvartsihiekkaa, sideaineseos ja loput kiviöljykoksia. Kvartsihiekan rakeisuus on mieluimmin 0,05 - 0,2 mm, ja kiviöljykoksin rakei-10 suus on mieluimmin alle 2 mm, jolloin ainakin 60 % koksista on rakeisuudeltaan alle 0,5 mm.

Keksinnön mukaan valmistetuille raaka-ainepuris-teille ominaisina piirteinä voidaan mainita niiden pitkäaikaiskäyttäytyminen ja myös niiden käyttäytyminen mata-15 lassa sähkökuilu-uunissa. Keksinnön mukaan lähtöseokseen sekoitetaan hienojakoisia mineraalimateriaaleja. Tällöin päästään sellaiseen raaka-ainepuristeiden aktivointiin, jonka vaikutus alkaa yli 1500 °C:ssa. Keksinnön mukaan valmistettuja raaka-ainepuristeita voidaan käyttää myös 20 kupu-uunissa valurautaa valmistettaessa nimenomaan pii- ja hiilimateriaalina. Keksintöä selostetaan lähemmin seuraa-vassa suoritusesimerkin avulla. Suoritusesimerkkiin liittyy graafinen esitys. Siinä on y-akseli, joka esittää raaka-ainepuristeiden puristuslujuutta, ja x-akseli, johon on 25 merkitty aika.

1) Raaka-ainepuristeiden valmistamiseksi matalassa sähkökuilu-uunissa pii- tai piiseoksien valmistusta varten ensimmäisessä kokeessa sekoitettiin toisiinsa 38 paino-% kvartsihiekkaa, rakeisuus 0,08 -30 0,25 mm, 50 paino-% kiviöljykoksia, rakeisuus 2 mm ja 12 paino-% elektrodipikeä, jonka lämpötila oli 160 °C.

Elektrodipien pehmenemispiste oli 90 °C Kainesin 35 mukaan. Sekoitustoiminnon päätyttyä tällöin valmistetun lähtöseoksen lämpötila oli 145 °C.

6 91519 Tästä lähtöseoksesta valmistettiin sen jäähdyttyä 105 °C:seen briketointipuristimella lähinnä pallon muotoisia esipuristeita, joiden halkaisija oli noin 2 cm, käyttämällä 1,5 t/cm2:n puristuspainetta. Esipuristeet pantiin 5 kiertouuniin kovettavaan lämpökäsittelyyn DE-hakemusjulkaisussa 3 724 541 yksityiskohtaisesti selostetulla tavalla. Valmistettujen raaka-ainepuristeiden pitkäaikaiskäyttäytyminen vastasi ulkoilmassa tapahtuneen varastoinnin jälkeen puristuslujuuteen nähden oheisen graafisen esityk-10 sen käyrää a). Puristeet vastasivat puristuslujuusalueella ennen käyrän a) laskemista matalassa sähkökuilu-uunissa fysikaalisessa ja kemiallisessa suhteessa kaikkia vaatimuksia .

2) Toisessa kokeessa sulatettiin 1 paino-osa ko-15 keessa 1) mainittua elektrodipikeä ja 1,8 paino-osaa paak- kuuntuvaa hiiltä, jonka rakeisuus oli 80 %:sesti 0,1 - 0,2 mm, noin 160 °C:ssa pien ja hiilen seokseksi. Ensimmäinen koe toistettiin käyttämällä 18 % tätä pien ja hiilen seosta ensimmäisessä kokeessa käytetyn elektrodipien asemesta, 20 mutta muuten samoissa olosuhteissa, kunnes saatiin lopulliset raaka-ainepuristeet. Graafisen esityksen käyrä b) havainnollistaa ulkoilmassa tapahtuneen varastoinnin jälkeen pitkäaikaiskäyttäytymistä puristuslujuuteen nähden.

3) Kolmannessa kokeessa koe 2 toistettiin esipu-25 risteiden valmistukseen saakka. Esipuristeet kovetettiin kuitenkin samaa käsittelyaikaa ja -lämpötilaa käyttäen ketjuarinalla. Käyrä c) esittää näin valmistettujen raaka-ainepuristeiden puristuslujuutta.

Käyrien a), b) ja c) keskinäinen vertailu osoittaa 30 selvästi keksinnön mukaisella menetelmällä saadut parannukset .

Claims (11)

91 51 9 7

1. Menetelmä raaka-ainepuristeiden valmistamiseksi, erityisesti piin tai piiseoksien valmistamiseen matalassa 5 sähkökuilu-uunissa, jossa menetelmässä sekoitetaan toisiinsa kvartsihiekkaa, paakkuuntumatonta hiilimateriaalia, mieluimmin kiviöljykoksia, ja pikeä sisältävää sideainetta ja tämä lähtöseos briketoidaan esipuristeiksi ja esipuris-teista muodostetaan lujittavalla lämpökäsittelyllä raaka-10 ainepuristeita, tunnettu siitä, että pikeä sisältävänä sideaineena käytetään pien ja paakkuuntuvan hiilen muodostamaa sideaineseosta, jonka lämpötila on yli 100 -200 °C, että kvartsihiekka ja paakkuuntumaton hiilimate-riaali sekoitetaan sideaineseokseen sekoituslämpötilassa, 15 joka on samalla lämpötila-alueella, ja esipuristeet briketoidaan tässä sekoituslämpötilassa ja että esipuristeet pannaan lämpökäsittelyyn, jonka loppulämpötila on yli 450 °C.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että käytetään sideaineseosta, joka on muodostettu pien ja hiilen seoksena.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kvartsihiekalla, paakkuuntu-mattomalla hiilimateriaalilla ja sideaineseoksella on . 25 seoksessa sama lämpötila.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään noin 160 °C lämpötilaa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mene-30 telmä, tunnettu siitä, että esipuristeet pannaan kiertouunissa lujittavaan lämpökäsittelyyn.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan esipuristeita, joiden ominaispaino on sekoitussuhteen ja tiheyden säätä- 35 misestä johtuen suuremi kuin kvartsihiekan tärypaino, ja 8 91519 että nämä esipuristeet syötetään niiden lämpökäsittelyä varten kuumennettuun kiertouuniin, jossa on niin paljon kvartsihiekkaa, että esipuristeiden lämpökäsittely tapahtuu kvartsihiekkauppokerroksessa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiertouuniin pannaan niin paljon kvartsihiekkaa, että kvartsihiekan tilavuus on suurempi kuin kaksi kertaa esipuristeiden irtomassan vapaan tilan tilavuus.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että käytetään sideaine-seosta, joka muodostettiin siihen lähtöseokseen nähden, josta esipuristeet briketoidaan, käyttämällä vähintään 7 paino-% pikeä, joka on hiili- tai maaöljyperäistä pikeä, 15 erityisesti elektrodipikeä, ja vähintään 12 paino-% hieno-rakeista, paakkuuntuvaa hiiltä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään lähtöseosta, jossa on 20 - 40 paino-% kvartsihiekkaa, sideaineseos ja loput 20 kiviöljykoksia ja mahdollisesti aktivaattoreita.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään kvartsihiekkaa, jonka rakeisuus on 0,05 - 0,2 mm, ja kiviöljykoksia, jonka rakeisuus on alle 2 mm, vähintään 60 %:ssa alle 0,5 mm.

11. Raaka-ainepuristeet, tunnetu t siitä, että ne on valmistettu jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukaisella menetelmällä. li 9 91519