NO139731B - Fremgangsmaate og innretning til kalsinering av kalkhydratformlegemer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en innretning til kalsinering av kalkhydratformlegemer, som anvendes som malmbe-standdeler i elektrotermiske kalsiumkarbidovner og fremstilles ved granulering eller brikettering av fuktig kalkhydrat, idet man beveger formlegemene på et bånd gjennom en oppvarmningssone, hvori det over båndet ved forbrenning av gasser frembringes høye temperaturer og under båndet avsuges flammegaseer, og idet man fortrinnsvis anvender et kalkhydrat som fremkommer ved omsetning av kalsium-karbid med vann til acetylen.

Det er kjent å kalsinere kalkhydrat og å tilbakeføre som returgods igjen i karbidprosessen (R.H. Hall, The Engeneering Journal, Desember 1951, side 1176 til 1182). Hvis kalkhydratet ikke fremkommer i stykker må det for dette '"formål på forhånd granu-leres eller briketteres (tysk patent nr. 913.534). For fremstilling av formlegemet inneholder kalkhydratet vanligvis 10 til 255? kjemisk ikke bundet vann.

Videre er det kjent at i kalkhydratformlegemene anriker det seg forurensninger som stammer fra karbidråstoffene, spesielt Si02 og Al20j.

Vanligvis gjennomføres kalsinering av kalkhydratformlegemet i dreierørsovner, imidlertid er det også allerede foreslått å gjennomføre kalsineringen på sugesinterbånd.

Kalsineringen kan såvel gjennomføres under anvendelse

av faste som også av gassformede brennstoffer, f.eks. kokseri- eller karbidovnsgass, under regulering og hindring av opptak av C02.

Disse kjente arbeidsmåter har imidlertid en rekke ulemper, således at f.eks. det anvendte kalkhydrat må renses for ved kalsineringen å hindre en sammensintring av kalkhydratformlegemene, som foruten til nedsettelse av gassgjennomtrengeligheten av et av slike formlegemer dannet sjikt også ville føre til en nedsettelse av det dannede kalks reaksjonsevne. Dessuten må de fuktige formlegemer forsiktig tørkes før kalsineringen for å hindre deres sammenfall ved oppvarmning. Betinget ved disse forholdsregler er ytelsen av de kjente arbeidsmåter utilfredsstillende.

Overraskende har det vist seg at kalsineringen av kalkhydratformlegemer lar seg gjennomføre med større romtidsut-bytter når man f.eks., slik det tilstrebes etter de kjente frem-gangsmåter ikke hindrer karbonisering ved egnede forholdsregler, men en spesiell arbeidsmåte tilveiebringer nettopp en forbigående overflatelig karbonisering. Dette oppnås idet man dekker de på båndet befinnende kalkhydratformlegemer med et sjikt av kalkstengrus og beveger formlegemene uten fortørkning umiddelbart gjennom oppvarmningssonen.

Derved foregår bevegelsen av de med et sjikt av kalkstengrus dekkede formlegemer med en slik hastighet gjennom oppvarmningssonen at kalksten og kalkhydrat ved å forlate denne sone er dekarbonisert resp. dehydratisert.

Hensiktsmessig gir man formlegemene en kuleformet eller rotasjonsellipsodisk form og fyller kalsineringsgodset på båndet i en høyde som avhenger av formlegemenes størrelse. Derved skal ved et volum av formlegemene på o 10-20 cm 3 laghøyden ut-gjøre 0,3-0,4 m, ved et volum på 20-30 cm 3 høyden 0,4-0,5 m og ved et volum på 30-40 cm høyden utgjøre 0,5-0,6 m. Det lønner seg videre å innføre kalkgrus med en kornstørrelse på 10 til 30 mm diameter, idet man tilpasser denne kornstørrelse omtrent til størrelsen av kalkhydratformlegemene. Kalkgrussjiktets høyde kan utgjøre inntil 50% av den samlede laghøyde. Kalkstengrus med et CaC03-innhold på minst 95% egner seg best for dette formål.

I oppvarmningssonen over kalsineringsgodset bør temperaturen hol-des mellom 1000 og 1200°C. Derved bør temperaturen i oppvarmnings-sonens første tredjedel ikke være mer enn 10% lavere enn temperaturen i siste tredjedel.

Fortrinnsvis oppdeler man oppvarmningssonen i to fra hverandre adskilt oppvarmede områder og foretar oppvarmningen i første område i en atmosfære som er rikere på C02 en atmosfæren i siste område, idet sistnenvnte frembringes ved forbrenning av hydrogen eller hydrogenrike gasser. Således forbrennes f.eks. i første område av oppvarmningssonen karbonholdige gasser eller faste karbonholdige og på kalsineringsgodset strødd eller pådyset flytende brennstoffer. Båndhastigheten av oksygentilførselen på den ene siden og mengden og kornstørrelse av de faste brennstoff eller mengden av det flytende brennstoff på den annen side bør innstilles således i forhold til hverandre at det faste eller flytende brennstoff forbrenner i den del av oppvarmningssonen, hvori oppvarmes med karbonrik gass. Hensiktsmessig anvender man som karbonholdig gass karbidovnsgass, som faste brennstoffer kull, koks eller petrolkoks i en kornstørrelse på 1 til 6 mm, og som flytende brennstoff fyringsolje. I det siste område av oppvarmningssonen frembringes atmosfæren best ved forbrenning av hydrogen, jordgass, lett hydrokarboner eller en blanding av hydro-karbon og karbidovnsgass. Det har vist seg meget fordelaktig,

når man i den samlede oppvarmningssone over kalkstengrussjiktet innstiller en temperatur fra 1000 til 1200°C og laghøyden av formlegemene og kalkstengrusen samt de under båndet avsugede gassmeng-der og båndets hastighet innstilles 'således at de under båndet avsugde gasser har en midlere temperatur fra 300 til 400°C.

De under båndet frasugede varme gasser kan benyttes til tørking av våt koks som er bestemt til anvendelse som charge.

En ytterligere gjenstand for oppfinnelsen er en innretning til gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, slik den eksempelvis er vist på tegningen. ■-Denne innretning består av et bevegbart sugetrekkbånd 1, hvorover det er anbragt en renne 2 til påfylling av kalkhydratformlegemer og sett i båndets bevegelsesretning bak dette mot oversiden av båndet 1 rettede brennere 3 og hvorunder det begynnende i området for brennere 3 er anordnet gassavtrekksinnretning 4, idet det mellom rennen 2 for kalkhydratformlingene og brennerne 3 er anbragt en ytterligere renne 5 til påfylling av kalkstensgrus og de to renner er anordnet således at laghøyden av kalkhydratformlegemene og kalkstengrusen på sugetrekkbåndet 1 kan innstilles uavhengig av hverandre .

Det er fordelaktig når rennene 2 og 5 er utstyrt med skyvere 6 og 7, som kan stilles uavhengig av hverandre i deres avstand fra sinterbåndet 1.

En ytterligere fordelaktig utformning av innret-ningen ifølge oppfinnelsen består i at brennerne 3 er oppdelt i to, fra hverandre uavhengige brennersystemer 3a og 3b, som har fra hverandre adskilte brennstofftilførsler. Videre kan for tilsetning av kornformet brennstoff på kalstengrussjiktet mellom den annen renne 5 og brennerne 3 være anbragt et rør 8 således at

det kan beveges på tvers frem og tilbake i forhold til båndet 1

og ved hjelp av en fleksibel slange 11, over et cellehjul 9

står i forbindelse med en silo 10 for kornformet brennstoff.

Ved arbeidsmåten ifølge oppfinnelsen foregår overraskende en stabiliseringseffekt, som hindrer sammenfalling av de vannholdige formlegemer og derved en nedsettelse av gassgjennomtrengeligheten av kalsineringsgodset, hvilket ville vanskelig-gjøre innføringen av den for kalsineringen nødvendige varmemengde i godset. Således kan en fortørkning unngås og allerede ved begynnelsen av brennsonen kan det arbeides med en høy gasstempera-tur over båndet. I brennerens bakre del ved økende materialtempe-raturer karboniseres deretter det overflatelig karboniserte gods, som er lett tilgjengelig for flammegassene, spesielt når det her hersker CC^-fattig eller CC>2-fri atmosfære.

Den gode gassgjennomtrengelighet sikrer en jevn varmefordeling og hindrer lokal overopphetning og sammensintring av formlegemene. På den annen side oppnås at det på en kjølestrekning bak varmesonen kan tilsuges tilstrekkelig mengde kjøleluft, således at kalsinatet forlater båndet med en temperatur på 15 0°C.

Kalksengruslaget danner dessuten av en annen grunn

et beskyttelsessjikt for det underliggende kalkhydrat. Så lenge CaCO-j dekarboniseres motvirkes en overopphetning ved den endo-terme prosess, som forløper ved 750 til 850°C. Der derved utrevne C02 kommer inn i det av kalkhydratformlegemet dannede sjikt og fortrenger her i eksoterm reaksjon kjemisk bundet vann. Ved siden av denne mekanisme til varmefordeling, hvorved det bevirkes en hurtig oppvarmning av sjiktet ved inngangen til brennesonen, ligger det i den overflatelige karbonisering av formlegemene en stabilisering, som hindrer en nedbrytning, sammenfalling eller sammensintring også ved sterkere oppvarmning. Formlegemenes sjikt beholder karakteren av en løs, god gassgjennomtrengelig lagring.

Ved en maksimaltemperatur av flammegassene som er begrenset ved sinterprosessen, som nedsetter reaksjonsevnen av kalsinatet og som ved sammenbakning nedsetter gassgjennomtrengeligheten av det av formlegemene på båndet dannede sjikt, er det ved inntreden i sjiktet på 1000 til 1100°C ved den maksimale gassgjennomtrengelighet sikret optimal innføring av varme og dermed størst mulig romtidsutbytte. En god gassgjennomtrengelighet av en lagring muliggjør i en viss grad å øke formlegemenes laghøyde og derved å oppnå en større oppholdstid og en bedre utnyttelse av varme-energien. Man kan forsterke den ønskede reversible karbonise-ringseffekt og derved samtidig erstatte varmeenergi fra varmgass med denne fra fastbrent stoff, når man på dekksjiktet av kalkstengrus, f.eks. påstrør grus av kornstørrelse 1-6 mm av koks eller petroleumkoks. Mengde og størrelse av grusen må være avstemt således på båndhastighet og oksygentilførsel at den er utbrent i varmesonens forreste del, hvori det oppvarmes med C-holdig gass. På denne måte kan det anvendes inntil 5% grus, referert til frem-stilt kalsinatmengde og dermed erstattes inntil 50% av varmeener-gien med faste brennstoffer.

Det fremskritt som er oppnåelig ved oppdeling av bren-neren i to fra hverandre uavhengige brennersystemer gjenspeiler seg best i den derved muliggjorte ytelsesøkning:

Oppvarmer man den samlede brennsone gjennomgående

med hydrogen, kan man på grunn av sammensintring av det av formlegemene dannede sjikt ved liten laghøyde bare suge så lite gass ved en så lav temperatur at gassen over sjiktet gjennom sjiktet, at det bare kan fremstilles 3,0 tonn kalsinat pr. time. Godset passerer dessuten kjølestrekningen delvis glødende.

Oppdeles derimot brennesonen i'"en forreste del,

hvori det forbrennes karbidovnsgass og en bakre del, hvori det forbrennes hydrogen, så fremstilles i samme innretning 7,4 tonn kalsinat pr. time.

Arbeides det dessuten med et dekksjikt av kalkstengrus som muliggjør fra begynnelsen av å arbeide over sjiktet med tilnærmet samme temperatur som ved brennsonens utgang, så økes derved ytelsen til 14,8 tonn kalsinat pr. time.

Et tilsvarende resultat oppnås når man i den forreste del av brennsonen delvis erstatter karbidovnsgass med koksgrus.

Fordelene som fremgår av arbeidsmåten ifølge oppfinnelsen sees av de i følgende eksempel sammenfattede forsøk.

Eksempel

Det ble anvendt et sugetrekksinterbånd av 1,5 m bredde. Brennsonens lengde utgjør 8,0 meter, lengden av den etterfølgende kjølesone 3,5 m. Kalkhydratformlegemene hadde omtrent rotasjons-ellipsoidisk form og et volum på gjennomsnittlig 28 cm"^. Kalkstengrusen har en diameter fra 18 til 25 mm.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte til kalsinering av formlegemer som anvendes som chargebestanddeler i elektrotermiske karbidovner og fremstilles ved granulering eller brikettering av fuktig kalkhydrat, idet man beveger formlegemene på et bånd gjennom en oppvarmingssone, hvori det over båndet ved forbrenning av gasser frembringes høye temperaturer og under båndet avsuges flammegassene, karakterisert ved at man dekker de på båndet befinnende kalkhydratformlegemer med et sjikt av kalkstengrus og beveger formlegemene umiddelbart gjennom oppvarmingssonen uten fortørkning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at man gir formlegemene en omtrent kuleformet til rota-sjonsellipsoidisk form og påfyller formlegemer og kalkstengrus på båndet i en høyde som avhenger av formlegemenes volum, idet lag-høyden ved et volum på 10-20 cm^ utgjør 0,3-0,4 m, ved et volum på 20-30 cm utgjør 0,4-0,5 m og et volum på 30-40 cm utgjør 0,5-0,6 m.

3. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 2, karakterisert ved at man anvender kalkstengrus med en kornstørrelse på 10 til 30 mm i diameter, idet man tilpasser denne kornstørrelse omtrent til størrelsen av kalkhydratformlegemene.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at høyden av kalkstensgrus-laget utgjør inntil 50% av den samlede laghøyde.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 til 4, karakterisert ved at det anvendes kalkstengrus med et CaCO^-innhold på minst 50%.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at man i oppvarmingssonen over kalsineringsgodset holder en temperatur mellom 1000 og 1200°C.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at temperaturen i oppvarmingssonens første tredjedel over kalsineringsgodset ikke: er mer enn 10% lavere i forhold til temperaturen i siste tredjedel.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at oppvarmingssonen er oppdelt i to fra hverandre adskilt oppvarmede områder og oppvarmingen i første område foretas.i en atmosfære som er rikere på,C02 enn atmosfæren i siste^amtåde, idet sistnevnte frembringes ls\f*å forbrenning av hydrogen eller hydrogenrike gasser.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at atmosfæren i første område av oppvarmingssonen frembringes ved forbrenning av karbonholdige gasser eller av faste karbonholdige og på kalsineringsgodset påstrødd eller pådyset flytende brennstoffer.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert ved at man innstiller båndhastigheten og oksygen-tilførselen på den ene side og mengde og kornstørrelse på det faste brennstoff eller mengden av flytende brennstoff på den andre side således mot hverandre at de faste eller flytende brennstoffer forbrenner i den del av oppvarmingssonen som oppvarmes med karbonrik gass.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, k a r ,a k t e r i-sert ved at det anvendes fast brennstoff i kornstørrelse 1-6 mm.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at det som kullstoffholdig gass anvendes karbidovnsgass, som faste brennstoffer kull, koks eller petrolkoks og som flytende brennstoff fyringsolje.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert ved at atmosfæren i siste område av oppvarmingssonen frembringes ved forbrenning av hydrogen, jordgass, lette hydrokarboner eller en blanding av hydrogen og karbidovnsgass.

14. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 13, karakterisert ved at man i den samlede oppvarmingssone over kalkstensgrussjiktet innstiller en temperatur fra 1000 til 1200°C og innstiller laghøyden av formlegemene og av kalkstengrusen, den under båndet frasugde gassmengde og båndets hastighet således at de under båndet avsugde gasser har en midlere temperatur fra 300 til 400°C.

15. Innretning til kalsinering ved fremgangsmåten ifølge krav 1, av formlegemer, som anvendes som charge i elektrotermiske karbidovner og fremstilles ved granulering eller brikettering av fuktig kalkhydrat, bestående av et bevegbart sugetrekkbånd (1), over hvilke det er anbragt en renne (2) til påfylling av kalkhyd ratformlegemer og sett i båndets bevegelsesretning, bak mot oversiden av båndet (1) rettede brennere (3) og hvorunder begynnende i området for brennere (3) er anordnet gassavtrekningsinnretninger (4),karakterisert ved at mellom rennen (2) for kalkhydratformlegemer og brennerne (3) er anbragt en annen renne (5) til påfylling av kalkstengrus og begge renner er anordnet således at laghøydene av kalkhydrat formlegemer og av kalkstengrus på sugetrekkbåndet (1) kan innstilles uavhengig av hverandre.

16. Innretning ifølge krav 15,karakteri sert ved at rennene (2) og (5) er utstyrt med skyvere (6) og (7) som kan stilles uavhengig av hverandre i sin avstand til sinterbåndet (1).

17. Innretning ifølge krav 15 eller 16, karakterisert ved at brennerne (3) er oppdelt i to, gjensidig uavhengige brennersystemer (3a) og (3b), som har fra hverandre adskilte brennstofftilførsler.

18. Innretning ifølge et av kravene 15 til 17, karakterisert ved at mellom annen renne (5) og brennerne (3) er det anbragt et rør {&)■ for tilførsel av kornformet brennstoff på kalkstengrussjiktet, så>ledes at det kan beveges på tvers av båndet (1) frem og tilbake og ved hjelp av en fleksibel slange (11) over et cellehjul (9) står i forbindelse med en silo (10) for kornformet brennstoff.