PL10111B1 - Sposób przeróbki surowców, zawierajacych bardzo ogniotrwale tlenki. - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania oczyszczonych, bardzo ognio¬ trwalych tlenków lub produktów, zawiera¬ jacych takie tlenki, z materjalów zawiera¬ jacych wieksza liczbe tlenków, -jak np. bauksyty.Podlug tego sposobu stapia sie wymie¬ nione materjaly surowe przynajmniej z jednym materjalem zawierajacym siarke i z jednym przynajmniej srodkiem reduk¬ cyjnym, pirzyczem stosunek mieszaniny i warunki cieplne musza byc takie, aby je¬ den lub wiecej tlenków, zawartych w suro¬ wym materjale obok bardzo ogniotrwalych tlenków i zawarte tam tez ewentualnie tlenki zelaza oraz krzemu, zaleznie od swego charakteru chemicznego, wydziela¬ ly sie czesciowo przez redukcje, a czescio¬ wo wchodzily w nietlenowe zwiazki, wsku¬ tek czego powstaje ciecz zawierajaca siarczki i bardzo ogniotrwale tlenki. Spo¬ sób ten przeprowadza sie w elektrycznym piecu lukowym, np. w zwyklym piecu kar¬ bidowym, o luku mozliwie stale zaslonie¬ tym zaladowanym materjalem, aby unik¬ nac strat, dzieki ulatnianiu sie siarki w po¬ staci gazu, która jest zawarta w materjale, oraz strat wytwarzajacych sie siarczków.Dotychczasowe metody odsiarczania rud siarkowych w piecach elektrycznych o swobodnie plonacym luku nie zwracaly u- wagi na strate siarczków powstajacych w czasie procesu, jak np. CaS, gdy jako sro¬ dek odsiarczajacy stosowano CaO, ale to z tego powodu, iz dazono tylko do otrzy¬ mywania odsiarkowanego metalu, zuzelzas siarkowy uwazano za bezwartosciowy i bezuzyteczny odpadek/ Niniejszy wyna¬ lazek zas/stosujV zuzel iawierajacy sia;rke i tlenki jako materjal surowy glówny, a wiec nalezy unikac strat tych zwlaszcza siarczków, które powstaja przy przepro¬ wadzaniu ogniotrwalych tlenków w siarcz¬ ki, np. Al2 03 w Al2 S3; straty te sa male, jezeli praca odbywa sie przy oslonietym luku elektrycznym, Zuzel siarkowo-tlenowy, otrzymany ni¬ niejszym sposobem, moze byc uzyty np. (jezeli jego zawartosc tlenku sklada sie glównie lub calkowicie z tlenku glinku) jako surowiec do wyrobu stopów.Poniewaz przy ostyganiu zuzla tleno- wo-siarkowego jego zawartosc tlenowa w zasadzie wykrystalizowaje sie, wiec zuzel ten nadaje sie tez dobrze do wyrobu czy¬ stych lub oczyszczonych, bardzo ognio¬ trwalych tlenków, wzglednie do wyrobu wolnych od szkodliwych tlenków zwiazków tlenowych lub mieszanin ogniotrwalych tlenków, co sie odbywa w ten sposób, ze zawartosc siarki usuwa sie, np. przez dzia¬ lanie na skrystalizowany zuzel kwasami, alkaljami, woda lub para wodna.Jezeli zuzel tlenowo-siarkowy nie jest dostatecznie czysty, to mozna go przeto¬ pic, np. razem ze srodkami reduikcyjnemi i ewentualnie z innemi jeszcze dodatkami zawierajacemi siarke.Sposób ten nadaje sie szczególnie do wytwarzania tlenku glinowego, zwlaszcza tak czystego, jaki jest potrzebny do wy¬ robu metalicznego glinu zapomoca elektro¬ lizy. Poniewaz produktem nowego sposo¬ bu jest tlenek glinowy w postaci krysta¬ licznej, wiec moze on tez sluzyc do celów szlifierskich, np. do wyrobu krazków szlifierskich lub podobnych wyrobów.Tlenek glinu wytworzony tym sposobem nadaje sie tez bardzo dobrze do wyrobu ogniotrwalych cegiel.Nowy sposób jest równiez dobry do wytwarzania innych ogniotrwalych tlen¬ ków, np. krystalicznego tlenku magnezu, czystego lub z okreslona domieszka innych tlenków. Poniewaz otrzymany w ten spo¬ sób krystaliczny tlenek magnezu nie kur¬ czy sie przy wysokich temperaturach, tak jak tlenek magnezu bezpostaciowy, a wiec nadaje sie on szczególnie do wyrobu ogniotrwalych cegiel. Z innych tlenków dajacych sie otrzymac w postaci krysta¬ licznej, wedlug niniejszego wynalazku, mozna wymienie np, tlenek chromu i tle¬ nek cyrkonu.Poniewaz nowy sposób moze miec naj¬ lepsze zastosowanie do wytwarzania tlen¬ ku glinu, wiec jako przyklad zastosowa¬ nia nowej metody, dalszy szczególowy o- pis dotyczy wyrobu tlenku glinu.Jako materjal poczatkowy, zawieraja¬ cy AI2 0B moga miec zastosowanie roz¬ maite rudy zawierajace glinke, np. bauk- syt, szamota, skalen, lupek alunowy, lep- tyt, rózne gatunki glinki, np. glinki zawie¬ rajace wegiel, odpadki weglowe zawiera¬ jace Al2 03 i t. d.Jako materjal surowy, zawierajacy siarke i sluzacy do wytwarzania zuzla za¬ wierajacego oprócz tlenku glinowego takze siarczki, nadaja sie bardzo dobrze siarczki tak lekkich metali, jak np. Al2 S3, Ca S, Mg S, Ba S, jako tez i ciezkich; meta¬ li, jak np. Fe S, Cu2 S oraz inne materjaly zawierajace siarke, np. piryt, chalkopiryt, iskrzyk magnetyczny, blyszcz miedziany, blyszcz olowiany, jakkolwiek mozna tez uzyc siarczanów lub siarczków, np. Ca?SOv Ba S04.Jezeli sie uzywa materjaly zawieraja¬ ce siarke, takie jak np. piryt, który wydzie¬ la siarke juz przy stosunkowo niskiej tem¬ peraturze, to stosuje sie równiez dodatki, które przy tejze temperaturze moya siar¬ ke wiazac, np. wióry zelazne.Jako sirodki redukcyjne moga sluzyc prizy niniejszym sposobie np. koks, mial koksowy, antracyt, wegiel drzewny, we¬ glik wapnia i t. d. — 2 —¦•¦#¦ ilosc siarczku w zuzlu, zawierajacym tlenek glinowy i siarczki, mozna oczywiscie zmieniac w szerokich granicach. Najlepiej jest operowac zawartoscia siarczków 20— 40%, lecz w pewnych przypadkach zawar¬ tosc ta moze tez byc znacznie nizsza, np. do 13% i mniej. Gdy zawartosc siarcz¬ ków jest wieksza, to krysztaly staja sie wieksze, wiec jezeli duze krysztaly sa po¬ zadane, to zawartosc siarczków moze do¬ chodzic np. do 75% i wiecej. Wielkosc kry¬ sztalów mozna tez zmienic przez regula¬ cje szybkosci ostygania zuzla siarkowo- glinowego. Siarczków ciezkich metali i srodków redukcyjnych uzywa sie w takiej ilosci, aby czesc tlenku glinu przeszla w siarczek klinu. Jezeli materjaly surowe zawieraja jeden lub wiecej takich tlenków lub zwiazków, jak np. CaO, które w cza¬ sie procesu powoduja powstawanie siarcz¬ ków trudno rozpuszczalnych lub trudno rozkladajacych sie w wodzie, np. Ca S, to najlepiej mieszanine ladunku tak dobrac, zeby co najmniej % zawartosci siarki w o- trzymanym zuzlu tworzyly zwiazki latwo rozpuszczalne, wzglednie rozkladajace sie w wodzie, jak np. Ba S, Al2 S3, Mg S.Zanieczyszczenia, np. Si 02, Fe2 03, Fe Oi Ti 02 usuwa sie glównie prze re¬ dukcje, natomiast domieszke Ca O prze¬ prowadza sie w Ca S.Jako zasadniczy produkt otrzymuje sie zuzel, który zawiera glównie mieszani¬ ne Al2 03 i jednego lub kilku siarczków, np. Al2 S3, rozpuszczajacych w plynnym stanie tlenek glinu, który potem sie z te¬ zejacego zuzla wykrystalizowuje. Metale wydzielone przez redukcje daja stop, któ¬ ry stanowi produkt uboczny. Zuzel siarko- wo-glinowy oddziela sie latwo od równo¬ czesnie wytworzonego stopu. Spuszczanie metalu i zuzla moze sie odbywac jedno¬ czesnie albo tez mozna je spuszczac od¬ dzielnie, np. przez oddzielne otwory. Aby oddzielanie sie zuzla siarkowo-glinowego od stopu metali bylo calkowite, najlepiej spuscic cala zawartosc pieca do mieszal¬ nika lub innego zbiornika, gdzie stop i zu¬ zel moga sie dokladnie rozdzielic.Zuzel glinowo-siankowy przerabia sie po ochlodzeniu na Al2 03. Odbywa sie to np. w ten sposób, ze zuzel rozdrabnia sie, a nastepnie poddaje dzialaniu np. H2 SO^ HCl, HN0S albo kwasu octowego lub mieszaninie tych kwasów. Wtedy siarczek rozklada sie i rozpuszcza.Jezeli zuzel siarkowo-glinowy zawiera siarczki latwo rozkladajace sie i rozpu¬ szczajace w wodzie jak np. Al2 S3, Na2S i t. d., to poczatkowo .poddaje sie go dzia¬ laniu wody lub pary wodnej. Jezeli siar¬ czek sklada sie z Na2 S, K2 S lub Ba S, to przy dzialaniu woda przechodzi w roz¬ twór. Jezeli natomiast jest siarczkiem gli¬ nu Al2 S3, to pod dzialaniem wody wytwa¬ rza H2S i wodorotlenek glinu. Przeróbke zuzla glinowo-isiarkowego najlepiej jest u- skuteczniac w zamknietem naczyniu, za- opatrzonem w odprowadzenie powstajace¬ go siarkowodoru. Naczynie to moze byc równiez zaopatrzone w mieszadlo albo tez mozna uzyc naczynia wirujacego, podob¬ nego np. do mlyna kulowego, który moze zawierac kule. Wodorotlenek glinu mozna oddzielac od krysztalów Al2 03 prz&róbka w sortowmikach takich, jak lutnie ostro¬ slupowe, skrzynie w ksztalcie piramidy lub ostroslupowe, poczem oddzielone pro¬ dukty przerabia sie jeszcze celem doklad¬ niejszego rozdzielania i rozsortowania krysztalów Al2 03 podlug wielkosci na si¬ tach trzaskowych, udarowych lub obroto¬ wych. Krysztaly Al2 03 poddaje sie potem jeszcze dzialaniu kwasów lub alkaljów, ce¬ lem oczyszczania od zanieczyszczen takich np., jak Fe S. Oddzielony wodorotlenek glinu, po osuszeniu i ewentualnem wyza- zeniu, moze sluzyc ponownie do wytwa¬ rzania zuzla siarkowo-glinowego, albo tez do wyrobu czystego Al2 03 lub soli glino¬ wych.Metale, magnetyczne siarczki i t." d., — 3 —zamecgyisjwzaface krystaliczna mase tlen¬ ku glwwego, wzglednie wodorotlenek gli¬ nowy, mozna oddzielic znana metoda ma- gnetyczna l%ib elektrostatyczna.Podane ponizej przyklady wykonania niniejszego sposobu dokladniej wyjasnia¬ ja istote niniejszego wynalazku.Rauksyt, w razie potrzeby osuszony i wyzarzony, stapia sie w elektrycznym pie¬ cu z siarczkiem zelaza i z weglem, którego dodaje sie tyle* azeby wystarczyl do zre¬ dukowania kwasowych zwiazków bauksy- iu z zelazem, tytanem, krzemem i z 25% Al2 03. Zredukowane zelazo, krzem i tytan tworza ze soba stop, który opada na dno pieca. Zredukowany glin tworzy z Fe S— Al2 S3 i zelazo, które przechodzi w stop.Al, S3 rozpuszcza w sobie reszte Al2 03, zawartego jeszcze w bauksycie. Ilosc Fe S mozna tak dobrac, aby czesc zredukowa¬ nego glinu metalicznego pozostala w sto¬ pie. W ten sposób unika sie zbyt wielkiej zawartosci siarki w stopie. Stapianie naj¬ lepiej przeprowadzac w sposób ciagly.Przy opróznianiu pieca otrzymuje sie storp zelaza lub innego metalu i zuzel siarkowo- glinowy, z którego w czasie tezenia wykry- stalizowuje sie A/2 0S.Jako przyklad dalszy sluzy bauksyt kalcynowany, który takze stapia sie w elektrycznym piecu wraz z AI2 Ss i z srodkami redukcyjnemu, których daje sie taka ilosc, zeby wystarczyly nietylko do zredukowania Al2 03, lecz takze innych tlenków, jak Fe O, Si02 Ti02 i t. d. A12 03, zawarty w bauksycie, rozpuszcza sie przy- tetn w siarczku i w czasie tezenia wykry- stalizowuje sie. Oprócz tego otrzymuje sie stop zelaza. Aby krzem tern pewniej .prze¬ szedl w stop mozna do ladunku dodac np. wióry zelazne.Jezeli oddzielony wodorotlenek glinu ma byc ponownie uzyty jako surowiec do wyrobu zuzla siarkowo-glinowego, to do¬ brze jest zbrykietowac go ze srodkami re- dukcyjmenai i w razie potrzeby dodac od¬ powiednie spoiwo. Najlepiej l^rykiety te po¬ tem osuszyc i wypalic przed, zaladowaniem do pieca. Zwlaszcza jezeli ^ie uzyska 4uza zawartosc siarczka w zuzlu s*a*tewo-gii- nowym, to najlepiej wszystkie inne mate- rjaly zawierajace tlenki zbrykietowac wraz ze srodkami redukcyjnemi. Materjal zawierajacy siarke mozna . zbrykietowac razem lub tez ladowac go nie.Zuzle glinowo^Markowe, zawieraja 4u- zy procent siarczków ulegajacych latwo rozkladowi w wodzie, jak np. Ai2 S3 ivh Mg S, przyczem rozkladaja sie 4p£ie Juz w wilgotnem powietrzu, wydzielajac siarko¬ wodór. Z tego powodu korzystnie jest w pewnych przypadkach uzywanie do wyro¬ bu zuzla siarkowo-glinowego takich mate- rjalów surowych zawierajacych siarke, którychby zuzel zawieral znaczniejsza ilosc siarczków, w celu uczynienia zuzla odporniejszym na dzialanie wilgoci zawar¬ tej w powietrzu. Do tego jcelu moga slu¬ zyc siarczki wapnia lub baru, przyczem siarczek b^ru jest odpowiedniejszy od siarczka wapnia, który bardzo trudno roz¬ puszcza sie w wodzie. Zawartosc ^wago¬ wa) Ba S w zuzlu siaxkowD-glinowym naj¬ lepiej jest tak dobrac, zeby byla ona rów¬ na lub wieksza od zawartosci siarczków ia- two rozpuszczalnych w ugodzie (np.Al2 S3/, Potrzebna zawartosc Ba S osiaga sie np. przez bezposredni dodatek Ba S lub barytu. Dzialajac potem na zuzel wio¬ da otrzymuje sie roztwór siarczka baro¬ wego, który przerabia sie nastepnie aa czyste zwiazki baru.Zawartosci siarczków ciezkich metali (np. Fe SJ w zuzlu siarkowo-glinowym moz¬ na zapobiec, ze wzgledu na latwoplynnosc materjalów, zawierajacych takie siarczki przez to1 ze przed spuszczeniem zawartosci pieca utrzymuje sie niska warstwe niesto¬ pionego ladunku pieca.W tym celu mozna tez zmieniac stosu¬ nek ladowanej mieszaniny w ten sposób, — 4 —aiefay ladunki narzucane do pieca na krat¬ ki czas przed jego opróznianiem nie za¬ wieraly wcale lub bardzo malo rud siarcz¬ kowych PL

Claims (16)

1. Z as trzezeni a pat e n t o we, 1. Sposób przeróbki surowców, zawie¬ rajacych tlenki, pomiedzy któremi jeden lub kilka jest bardzo ogniotrwalych, przy- czem materjaly te stapia sie razem z ma- terjalami zawierajacemu siarke i srodki redukcyjne, znamienny tern, ze przeprowa¬ dza sie go w elektrycznym piecu luko¬ wym, którego elektrody sa otoczone woko¬ lo przerabianym materjalem, aby uniknac strat siarki przez jej uchodzenie z gazami, oraz ze stosunek mieszaniny ladowanych materjalów oraz warunki cieplne tak sie reguluje, aby zawarte w materjale tlenki, przedewszystkietm zawarte w nim ewentu¬ alnie tlenki zelaza i krzemu, ulegly calko¬ witej lub czesciowej redukcji, wzglednie przeszly w beztlenowe zwiazki, przyczem wytwarza sie zuzel, zawierajacy siarczki i bardzo ogniotrwale tlenki (zuzel siarko- wo-tlenowy) pochlaniajacy tlenki pozostala w materj ale surowym, podczas gdy meta¬ le, pochodzace ze zwiazków zawartych w materj ale surowym i zredukowanym w czasie procesu, tworza stop,
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze jako materjaly zawierajace siarcz- ke stosuje sie siarczki takie jak Al2 S3, Ba S, Ca S, Mg S, Fe S, piryt magnetycz¬ ny, piryt, chalkopiryt.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 2, zna¬ mienny tern, ze rude siarczkowa lub inne stapia sie wraz z materjalem surowym, za¬ wierajacym glinke, np. z bauksytem i ze srodkami redukcyjnemi, przyczem stosu¬ nek tej mieszaniny i termiczne warunki w piecu tak sie reguluje, aby zawartosc tlen¬ ków w zuzlu siarkowo-tlenowym skladala sie'zupelnie lub glównie z tlenku glinu
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tem, ze dodaje sie przy procesie taka ilosc srodków redukcyjnych i siarcz¬ ków ciezkich metali, aby czesc, tlenku gli¬ nu przeszla w siarczek glinu.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tem, ze sklad mieszaniny ladunku tak sie dobiera, aby zawartosc siarczków w otrzymanym zuzlu siarkowo-tlenowym skladala sie z siarczka latwo rozkladajar cego sie w wodzie (np. Al2 S3, Mg S) o- raz z wiekszej lub równej wagowo ilosci siarczka bairu.
6. 6. * Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, w przypadku, gdy ladowany materjal zawie¬ ra jeden lub wiecej takich tlenków lub in¬ nych cial, np. Ca O, które w czasie proce¬ su powoduja powstawanie siarczków trud¬ no rozpuszczalnych, wzglednie trudno rozkladajacych sie w wodzie (np. Ca S), znamienny tem, ze sklad ladunku tak sie dobiera, ze przynajmniej % siarki zawar¬ tej w otrzymanym zuzlu siarkowo-tleno¬ wym stanowi zwiazki latwo rozpuszczalne, wzglednie latwo rozkladajace sie w wo¬ dzie (np. Ba S, Al2 S3, Mg S).
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, w ra¬ zie stosowania rudy siarkowej (np. pirytu), w której siarka wydziela sie przy stosun¬ kowo niskiej temperaturze, znamienny tem, ze stosuje sie wtedy dodatek takich materjalów (np. wiórów zelaznych), które wiaza siarke w odnosnej temperaturze.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1 — 7, zna¬ mienny tem, ze stosunek mieszaniny lado¬ wanych materjalów dobiera sie ze wzgle¬ du na stapianie tak, aby materjal ladowa¬ ny na krótki czas przed opróznianiem pieca nie zawieral wcale lub bardzo malo siarczków metali ciezkich.
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 1 — 8, zna¬ mienny tem, ze surowy materjal, zawiera¬ jacy tlen i srodek redukcyjny, dodaje sie czesciowo lub calkowicie w postaci brykie¬ tów, zawierajacych obydwa skladniki la¬ dunku.
10. 10. Sposób wedlug zastrz. 9, znamien- — 5 —ny tern, ze w sklad brykietów wchodzi czesciowo lub calkowicie materjal zawie¬ rajacy siarke.
11. 11. Sposób wedlug zastrz. 1 — 10, zna¬ mienny tern, ze siarczek wydziela sie z zuz¬ la siarkowo-tlenowego, np. przez dziala¬ nie na zuzel woda, para wodna, kwasami lub alkaljamii, celem uzyskania bardzo o- gniotrwalych tlenków (np. Al2 03, MgO, Cr203, Zr 02 i t.d.).
12. 12. Sposób wedlug zastrz. 1 — 10 w zastosowaniu do przeróbki zuzla siarkowo- tlenowego, zawierajacego siarczki latwo rozkladajace sie w wodzie (np. Al2 S,), znamienny tern, ze dzialanie woda, para wodna, kwasami lub alkaljami uskutecz¬ nia sie w zamknietych naczyniach, przy- czem odprowadza sie powstajacy H2 S.
13. 13. Sposób wedlug zastrz. 11 —12, zna¬ mienny tern, ze rozlozony zuzel sortuje sie w plóczkach wodnych np. w skrzyniach o ksztalcie piramid lub ostroslupów.
14. 14. Sposób wedlug zastrz. 11 — 12, znamienny tern, ze zuzel rozlozony i ewen¬ tualnie przesortowany przerabia sie je¬ szcze na sitach lub zapomoca osadzania.
15. 15. Sposób wedlug zastrz. 11 — 14, znamienny tern, ze bardzo ogniotrwaly tle¬ nek, oddzielony od zuzla, a ewentualnie i pozostale skladniki zuzla, poddaje sie sortowaniu magnetycznemu.
16. 16. Sposób wedlug zastrz. 11 — 15, znamienny tern, ze otrzymany bardzo o- gniotrwaly tlenek (np. Al2 03) oczyszcza sie od ewentualnych drobnych zanieczy¬ szczen zapomoca kwasów lub alkaljów. Ture Robert Haglund. Zastepca: Dr. inz. M. Kryzan, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL