Przedmiotem wynalazku jest sposób kalcynowania wodorotlenku wapnia w postaci granulatu, który stosuje sie jako skladnik wsadu w elektrotermicz¬ nych piecach karbidowych.Znany jest sposób kalcynowania wodorotlenku wapnia i zawracania jako materialu powrotnego po¬ nownie do procesu karbidowego (R.H. Hall, The Engeneering Journal, grudzien 1951, str. 1176—1182).Jesli wodorotlenek wapnia nie wystepuje w kawal¬ kach, musi byc do tego celu przedtem granulowany albo brykietowany (opis patentowy RFN nr 913 534).Wodorotlenek wapnia stosowany do wytwarzania pólproduktów zawiera z reguly 10—25% chemicznie niezwiazanej wody.Wiadomo równiez, ze w pólproduktach wodoro¬ tlenku wapnia gromadza sie zanieczyszczenia pocho¬ dzace z surowców karbidowych, w szczególnosci Si02 i A1203.Na ogól kalcynowanie granulowanego wodoro¬ tlenku wapnia przeprowadza sie w piecach obroto¬ wych, jednakze proponowano juz równiez przepro¬ wadzenie tego kalcynowania na tasmach spiekalni¬ czych z ciagiem ssacym.Tasmy spiekalnicze w znanych sposobach pokry¬ wa sie kalcynowanym juz materialem, który jest prowadzony w obiegu, w celu ochrony tasmy spie¬ kalniczej przed szkodliwym dzialaniem wysokiej temperatury. 15 20 30 2 Kalcynowanie mozna przeprowadzic zarówno z za¬ stosowaniem paliw stalych jak równiez gazowych, np. gazu koksowniczego albo z pieca karbidowego, a regulowaniem i uniemozliwieniem pobierania CO2.Te znane sposoby maja jednakze szereg wad, mie¬ dzy innymi uzyty wodorotlenek wapnia musi byc oczyszczony, aby uniknac przy kalcynowaniu spie¬ kania granulowanego wodorotlenku wapnia, który oprócz zmniejszenia przepuszczalnosci gazu warstwy, utworzonej z tego rodzaju granulatów prowadzi równiez do zmniejszenia, reaktywnosci otrzymane¬ go wapna. Oprócz tego wilgotne granulaty wodoro¬ tlenku wapnia przed kalcynowaniem musza byc ostroznie suszone, aby uniemozliwic ich pekanie przy ogrzewaniu. Czyni to niezadowalajaca zdolnosc produkcyjna znanych sposobów.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze kalcynowanie gra¬ nulatu wodorotlenku wapnia mozna przeprowadzic z wieksza wydajnoscia na jednostke czasu i obje¬ tosci, jesli np. karbonizacji zapobiega sie nie jak dazy sie do tego wedlug znanych sposobów, to jest przez wprowadzenie odpowiednich srodków, lecz przez specjalny sposób postepowania polegajacy na przejsciowej powierzchniowej karbonizacji. Osiaga sie to, pokrywajac granulat wodorotlenku wapnia znajdujacy sie na tasmie warstwa grysu szpatu wa¬ piennego i bez wstepnego suszenia przesuwa sie bezposrednio przez strefe ogrzewania. Nastepuje przy tym ruch granulatu pokrytego warstwa grysu 107 5953 szpatu wapiennego przez strefe ogrzewania z taka szybkoscia, ze szpat wapienny i wodorotlenek wap¬ nia przy opuszczaniu tej strefy sa odkarbonizowane lub odhydratyzowane.Celowo nadaje sie granulatom postac kulista do elipsoidalnej i nasypuje material kalcynowany na tasmie na wysokosci, która zalezy od wielkosci gra¬ nulatu. Przy objetosci granulatu 10—20 cm3 wyso¬ kosc nasypu powinna przy tym wynosic 0,3—0,4 m, przy objetosci 20—30 cm3 wysokosc 0,4^-0,5 m i przy objetosci 30—40 cm3 wysokosc 0,5—0,6 m.Zaleca sie ponadto stosowanie grysu szpatu wapien¬ nego o wielkosci ziarna, majacego srednice 10— —30 mm, przy czym dostosowuje sie te wielkosc z^m^r^W^JJtilizeiliji do wielkosci granulatu wo- ó|)rotlenldriwapi^aW,\fysokosc warstwy grysu szpatu ^apiennego moze wynosic do 50% calkowitej wy- sp^o^cjU^jr^t^y..Gris szpatu wapiennego o zawar- to^^iC^C^^p ^aj,mniej 95% najlepiej nadaje sie ^^iycE^c^SWrytndreiie ogrzewania powyzej ma¬ terialu kalcynowanego powinna byc utrzymana tem¬ peratura 1000—1200°C. Temperatura w pierwszej trzeciej czesci strefy ogrzewania powinna byc przy tym nie wiecej niz 10% nizsza w porównaniu z tem¬ peratura w ostatniej trzeciej czesci.Korzystniejsze jest podzielenie strefy ogrzewania na dwa oddzielnie ogrzewane zakresy i przepro¬ wadzenie ogrzewania w pierwszym zakresie w atmo¬ sferze, która jest bogatsza w C02 niz atmosfera w ostatnim zakresie, przy czym te ostatnia wytwa¬ rza sie przez spalanie wodoru albo gazów bogatych w wodór. Tak np. w pierwszym zakresie strefy ogrzewania spala sie gazy zawierajace wegiel albo paliwa stale zawierajace wegiel, albo rozpylone na kalcynowanym materiale paliwa ciekle. Szyb¬ kosc tasmy i doplyw tlenu z jednej strony i ilosc i uziarnienie paliwa stalego albo ilosc paliwa cieglego z drugiej strony powinny byc tak wzajem¬ nie ustalone, aby stale albo ciekle paliwo zostalo spalone w tej czesci strefy ogrzewania, w której ogrzewa sie za pomoca gazu bogatego w wegiel. Ce¬ lowo jako gaz zawierajacy wegiel stosuje sie gaz z pieca karbidowego, jako paliwa stale wegiel, koks albo koks naftowy o uziarnieniu 1—6 mm i jako paliwo ciekle olej opalowy.V ostatnim zakresie strefy ogrzewania wytwarza sie atmosfere najlepiej przez spalanie wodoru, gazu ziemnego i gazu z pieca karbidowego. Okazalo sie dlatego bardzo korzystne, jesli w calej strefie ogrze¬ wania nad warstwa grysu szpatu wapiennego ustali "sie temperature 1000—1200°C i odpowiednia grubosc nasypu granulatu wodorotlenku wapnia i grysu szpa¬ tu wapiennego, zas odsysane, pod tasma ilosci gazu i szybkosc przesuwania sie tasmy nastawia sie w ten sposób, ze gazy te maja srednia temperature 300—400°C.Odsysane pod tasma gorace gazy mozna uzyc do susznia mokrego koksu, który jest przeznaczony do zastosowania jako wsad wielkopiecowy.Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadzenie do przeprowadzenia sposobu wedlug wynalazku, przedstawione przykladowo na zalaczonym rysunku.Urzadzenie to sklada sie z ruchomej tasmy z ciagiem zasysajacym 1, nad która jest umieszczona rynna 2 do podawania pólproduktów wódziami wapna i pa- 7 595 4 trzac w kierunku biegu tasmy z ciagiem zasysaja¬ cym, za tym skierowany na górna strone tasmy 1 palnik 3 i pod tym, rozpoczynajac w zakresie pal¬ nika 3, umieszczone jest urzadzenie do odciagania 5 gazu 4, przy czym miedzy rynna 2 do granulatu wo¬ dorotlenku wapnia i palnikami 3 umieszczona jest druga rynna 5 do podawania grysu szpatu wapien¬ nego i obydwie rynny sa tak umieszczone, ze wyso¬ kosc nasypu granulatu wodorotlenku wapnia i grysu io wapiennego na tasmie z ciagiem zasysajacym 1 mo¬ ga byc nastawiane niezaleznie od siebie.Korzystne jest, jesli rynny 2 i 5 sa zaopatrzone w zasuwy 6 i 7, których odstep od tasmy spiekalni¬ czej 1 moze byc przesuwany niezaleznie od siebie. 15 Dalsze korzystne uksztaltowanie urzadzenia we¬ dlug wynalazku polega na tym, ze palniki 3 sa po¬ dzielone na dwa, wzajemnie niezalezne, uklady pal¬ ników 3a i 3b, które maja oddzielone od siebie do¬ prowadzenia paliwa. Ponadto do dodawania paliwa 20 ziarnistego na warstwe grysu wapiennego miedzy druga rynna 5 i palnikami 3 moze byc umieszczona rura 8 tak, ze moze ona byc poruszana poprzecznie do tasmy 1 tam i z powrotem i za pomoca gietkiego weza 11 przez beben z przegrodami 9 jest polaczona z zasobnikiem 10 dla paliwa ziarnistego.Sposób wedlug wynalazku daje nieoczekiwanie efekt stabilizowania, który zapobiega rozrywaniu granulatu wodorotlenku wapnia i tym samym 30 zmniejszeniu przepuszczalnosci gazu kalcynowanego materialu, co utrudniloby wprowadzenie do mate¬ rialu potrzebnych do kalcynacji ilosci ciepla. W ten sposób mozna uniknac wstepnego suszenia i juz na poczatku strefy spalania stosowac wysokie tempera- 35 tury gazu powyzej tasmy. W tylnej czesci palnika, przy wzrastajacej temperaturze materialu, karboni¬ zowany powierzchniowo, latwo dostepny dla gazów plomiennych material zostaje potem dekarbonizo- wany, szczególnie wtenczas, gdy panuje tutaj atmo- 40 sfera uboga w C02 albo wolna od C02.Dobra przepuszczalnosc gazu zapewnia równo¬ mierny rozdzial ciepla i zapobiega miejscowemu przegrzaniu i spiekaniu granulatu wodorotlenku wapnia. Za strefa ogrzewania moze byc zasysane 45 wystarczajaco duzo powietrza chlodzacego, tak ze kalcynat opuszcza tasme w temperaturze 150°C.Warstwa grysu szpatu wapiennego tworzy jeszcze z innego powodu rodzaj warstwy ochronnej dla znajdujacego sie pod nia wodorotlenku wapnia. 50 Grys szpatu wapiennego. dekarbonizuje w tempera¬ turze 750—850°C, jednakze dzieki procesowi endoter- micznemu, który zachodzi w tej temperaturze nie dochodzi do przegrzania wodorotlenku wapnia. Od¬ pedzony przy tym C02 przechodzi do warstwy utwo- 55 rzonej z pólproduktów wodorotlenku wapnia i wy¬ piera tutaj w reakcji egzotermicznej chemicznie zwiazana wode. Obok tego mechanizmu rozdzialu ciepla, który powoduje szybkie ogrzanie warstwy na wstepie strefy spalania, powierzchniowe karbo- 60 nizowanie pólproduktów powoduje stabilizowanie, które zapobiega rozrywaniu, rozpadowi albo spie¬ kaniu równiez przy silniejszym ogrzewaniu. War¬ stwa granulatu wodorotlenku wapnia zachowuje charakter luznego, dobrze przepuszczajacego gaz 65 nasypu. (107 595 6 Proces spiekania obniza reaktywnosc kalcynatu i orzez zbrylanie zmniejsza przepuszczalnosc gazu warstwy utworzonej z granulatu na tasmie. Naj¬ wyzsza temperatura gazów plomiennych przy wejs¬ ciu do warstwy wynosi IOjOO—1100°C. Zapewnia to optymalne wprowadzanie ciepla i tym samym naj¬ wieksza mozliwa wydajnosc na jednostke czasu i objetosci. Dobra przepuszczalnosc gazu granulatu wodorotlenku wapnia z grysu szpatu wapiennego dla gazu pozwala w pewnej mierze zwiekszyc gru¬ bosc warstwy granulatu wodorotlenku wapnia i przez to osiagnac wiekszy czas przebywa¬ nia i lepsze wykorzystanie energii grzejnej. Mozna wzmocnic pozadany, odwracalny efekt karbonizowa¬ nia i przy tym jednoczesnie energie grzejna z gazu opalowego zastapic przez energie z paliwa stalego, jesli na powierzchniowa warstewke ochronna z gry¬ su szpatu wapiennego rozsieje sie np. mial o uziar- nieniu 1—5 mm z koksu albo z koksu naftowego.Ilosc i uziarnienie mialu musza byc tak dostosowa¬ ne do szybkosci tasmy i doplywu tlenu, aby zostal on wypalony w przedniej czesci strefy ogrzewania, w której ogrzewa sie za pomoca gazu zawierajacego C. W ten sposób mozna zastosowac do 5% mialu, w odniesieniu do wytworzonej ilosci kalcynatu, i tym samym do 50% energii grzejnej zastapic przez pa¬ liwa stale.Postep osiagalny przez podzial palników na dwa niezalezne od siebie uklady palników odzwierciedla sie najlepiej w umozliwionym przez to wzroscie wy¬ dajnosci. 20 25 30 Jesli ogrzewa sie cala strefe wypalania przejscio¬ wo wodorem, to mozna z powodu spiekania utwo¬ rzonej z pólproduktów warstwy przy niewielkiej wysokosci warstwy zasysac przez warstwe tylko tak malo gazu przy tak niskiej temperaturze gazu nad warstwa, ze mozna wytworzyc tylko 3,0 t kalcynatu na godzine. Material przechodzi przez odcinek chlo¬ dzenia po czesci jeszcze rozzarzony.Jesli natomiast podzieli sie strefe wypalania na czesc przednia, w której spala sie gaz z pieca kar¬ bidowego, i czesc tylna, w której spala sie wodór, to otrzymuje sie w tym samym urzadzeniu 7,4 t kal¬ cynatu na godzine. Jesli oprócz tego stosuje sie jeszcze powierzchniowa warstewke ochronna z gry¬ su szpatu wapiennego, która pozwala, aby od po¬ czatku stosowac nad warstwa w przyblizeniu taka sama temperature jak przy ujsciu strefy wypalania, to wskutek tego zwiekszy sie wydajnosc do 14,8 t kalcynatu na godzine.Podobny wynik uzyskuje sie, jesli w przedniej czesci strefy wypalania gaz z pieca karbidowego za¬ stapi sie czesciowo przez mial z koksu.Zalety wynikajace z zastosowania sposobu wedlug wynalazku sa widoczne w badaniach, zestawionych w nastepujacym przykladzie.Przyklad. Zastosowano tasme spiekalnicza z ciagiem zasysajacym o szerokosci 1,5 m. Dlugosc strefy wypalania wynosila 8,0 m, dlugosc nastepuja¬ cej strefy chlodzenia 3.5 m. Granulki wodorotlenku wapnia maja w przyblizeniu postac elipsoidy obro¬ towej i objetosc przecietnie 28 cm3. Grys szpatu wa¬ piennego mial srednice 18—25 mm.Cechy szczególne doswiadczenia Ogrzewanie gaz z pieca karbidowego (Nm3/h) Wodór (Nm3/h) Mial z koksu (% kalcynatu) Gaz plomienny (Nm3/h) Wydajnosc energii (%i) Tasma Szybkosc m/h) Wysokosc nasypu grysu szpatu wapiennego (m) Wysokosc nasypu grysu szpatu wapiennego (m) T'ablica • Próba 1 gaz grzejny: tylko H2 w calej strefie wypalania 970 — 14500 57 9,2 0,3 2 w strefie ogrze¬ wania wstepnego gaz z pieca karbi¬ dowego, w strefie kalcynowania H2 1200 1000 — 30000 71 21 0,4 | 3 próba 2 z po¬ wierzchniowa warstewka ochronna ze szpatu wapiennego 2500 2000 — 41000 70,4 40 0,4 0,1 4 próba 3 z podaniem mialu z koksu 2300 1750 1 41000 69 38 0,4 0,1 1107 595 Róznica cisnien (mm sl. wody) powyzej i ponizej tasmy Wydajnosc kalcynatu (t/h) Zawartosc CaO (%) 140 3,0 89,0 130 7,4 88,0 100 14,8 90,0 110 14,0 91,0 Temperatura (°C) Miejsce pomiaru nad | pod tasma nad I pod tasma nad | pod tasma nad | pod tasma 3 4 5 6 7 8 80 120 140 250 350 380 420 400 190 260 350 570 800 910 950 980 110 180 210 280 370 450 460 460 950 430 600 830 930 950 960 960 150 170 175 315 400 460 500 525 1000 1040 1080 1110 1140 1140 1130 1110 130 170 i 200 400 430 450 460 470 | 980 1000 1100 1150 1140 1130 1130 1120 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób kalcynowania wodorotlenku wapnia w postaci granulatu, polegajacy na przeprowadze¬ niu granulowanego wodorotlenku wapnia, umiesz¬ czonego na tasmie przez strefe ogrzewania, przy czym nad tasm^ przez spalanie gazów wytwarza sie wysokie temperatury, i pod tasma odsysa sie gazy plomienne, znamienny tym, ze znajdujacy sie na tasmie granulowany wodorotlenek wapnia pokrywa sie warstwa grysu szpatu wapiennego i bez susze¬ nia wstepnego - przesuwa bezposrednio przez strefe ogrzewania. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym* ze granulat pokryty warstwa grysu szpatu wapiennego przesuwa sie z taka szybkoscia przez strefe ogrze¬ wania, ze szpat wapienny i wodorotlenek wapnia przy opuszczaniu tej strefy sa dekarbonizowane lub dehydratyzowane. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze stosuje sie wodorotlenek wapnia w postaci gra¬ nulek o ksztalcie w przyblizeniu kulistym, do eli¬ psoidy obrotowej, a granulat wodorotlenku wapnia oraz grys szpatu wapiennego na tasmie stosuje sie w ilosci zaleznej od objetosci granulowanego wodo¬ rotlenku wapnia, przy czym wysokosc nasypu przy objetosci 10—20 cm3 wynosi 0,3—0,4 m, przy obje¬ tosci 20—30 cm3 wynosi 0,4—0,5 m i przy objetosci 30—40 cm3 wynosi 0,5—0,6 m. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sto¬ suje sie grys szpatu wapiennego o wielkosci ziarna o srednicy 10—30 mm, przy czym te wielkosc ziar¬ na dostosowuje sie w przyblizeniu do wielkosci gra¬ nulek wodorotlenku wapnia. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie wysokosc warstwy grysu szpatu wapien¬ nego wynoszaca do 50% calkowitej wysokosci warstwy. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie grys szpatu wapiennego o zawartosci CaCOa wynoszacej co najmniej 95%. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w strefie ogrzewania nad materialem kalcynowa- nym utrzymuje sie temperature 1000—1200°C. 25 8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze stosuje sie temperature w poczatkowej strefie ogrze¬ wania nad materialem kalcynowanym nie wiecej niz 10% nizsza w porównaniu z temperatura w koncowej strefie ogrzewania. 30 35 40 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strefe ogrzewania dzieli sie na dwie niezaleznie od siebie ogrzewane strefy i ogrzewanie najpierw przeprowadza sie w atmosferze, która jest bogat¬ sza w CO2 niz atmosfera w koncowej strefie, przy czym te ostatnia wytwarza sie przez spalanie wo¬ doru albo gazów bogatych w wodór. 10. Sposób wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze atmosfere w pierwszej^ strefie ogrzewania wytwa¬ rza sie przez spalanie gazów zawierajacych wegiel i rozsypanych na material kalcynowany albo roz¬ pylonych paliw cieklych. 45 11. Sposób wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze szybkosc tasmy i doplyw tlenu z jednej strony i uziarnienie paliwa stalego albo ilosc paliwa cie¬ klego z drugiej strony nastawia sie wobec siebie tak, ze paliwo stale albo ciekle spala sie w czesci strefy ogrzewania, w której ogrzewanie przeprowa¬ dza sie za pomoca gazu bogatego w wegiel. 12. Sposób wedlug zastrz. 11, znamienny tym, ze stosuje sie paliwo stale o uziarnieniu 1—6 mm. 13. Sposób wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze jako gaz zawierajacy wegiel stosuje sie gaz z pieca karbidowego, jako poliwa stale wegiel, koks albo \ koks naftowy i jako paliwo ciekle olej opalowy.JO 14. Sposób wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze atmosfere w koncowej strefie ogrzewania wytwarza sie przez spalanie wodoru, gazu ziemnego, lekkich weglowodorów albo mieszaniny wodoru i gazu ;5 z pieca karbidowego. 50107 595 15. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odsysane pod tasma ilosci gazu i szybkosc tasmy ustala sie tak, aby gazy te mialy srednia tempera¬ ture 300—400°C. 16. Urzadzenie do kalcynowania wodorotlenku wapnia w postaci granulatu skladajacego sie z ru¬ chomej tasmy z ciagiem zasysajacym (1), przy czym nad tasma umieszczona jest rynna (2) do po¬ dawania granulowanego wodorotlenku wapnia i, skierowane na górna czesc tasmy (1) palniki (3) a pod tasma, umieszczone sa urzadzenia do od¬ ciagania gazu (4), znamienne tym, ze miedzy ryn¬ na (2) do granulowanego wodorotlenku wapnia i palnikami (3) umieszczona jest druga rynna (5) do podawania grysu szpatu wapiennego a obydwie rynny sa tak umieszczone, ze umozliwiaja nieza- 10 10 15 lezne dozowanie ilosci granulowanego wodorotlen¬ ku wapnia i grysu szpatu wapiennego. 17. Urzadzenie wedlug zastrz. 16, znamienne tym, ze rynny (2) i (5) zaopatrzone sa w zasuwy (6) i (7). 18. Urzadzenie wedlug zastrz. 16, znamienne tym, ze ma palniki (3) podzielone na dwa, wzajemnie niezalezne, uklady (3a) i (3b), z niezaleznymi od sie¬ bie doprowadzeniami paliwa. 19. Urzadzenie wedlug zastrz. 17, znamienne tym, ze miedzy druga rynna (5) i palnikami (3) umiesz¬ czona jest rura (8) do dodawania paliwa ziarnistego na warstwe grysu szpatu wapiennego, w taki spo¬ sób, ze moze ona byc przesuwana poprzecznie do tasmy (1) tam i z powrotem i za pomoca gietkiego weza (11) przez kolo komorowe (9) polaczona jest z zasobnikiem (10) do paliwa ziarnistego. PL