PL14962B1 - Sposób wytwarzania masy chlonnej, zlozonej z mieszaniny wegla, zelaza i tlenku zelaza. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy wytwa¬ rzania miasy chlonnej, zlozonej z mieszani¬ ny wegla, zelaza i tlenku zelaza. Wynala¬ zek polega na przeprowadzaniu gazu za¬ wierajacego tlenek, ponad lub przez mial¬ ko .rozdrobniony tlenek zelaza w tempera¬ turze, w której wieksza czesc tlenku zelaza, jednakze nie calkowicie, ulega redukcji, i w której wytworzona mieszanina zelaza i tlenków zelaza sluzy jako przenosnik tle¬ niu, przy utlenianiu 1 mola CO kosztem drugiego mola CO, skutkiem czego z jednej strony wydziela sie wegfel i wytwarza sie dwutlenek wegla, z drugiej zas strony ze¬ lazo lub tlenek zelaza naprzetmian ulegaja utlenieniu i redukcji wzglednie redukcji i utlenieniu, a tern samem biora zywy u- dzial w reakcji i wystepuja jako takie w produkcie ostatecznym.Procesy zachodzace przy wyjkonaniu sposobu wedlug wynalazku dadza sie, przy¬ puszczalnie, wyrazic jak nizej.Pierwsza reakcja przebiegajaca szybko i nieodwracalna,odpowiad'a równaniu: 3 Fe2 03 + CO = 2FeB 04 + C02 (1) Nastepnie ulstala sie równowaga: Fe3 04 + CO ^=^ 3 Fe O + C02 (2) W pewnej okreslonej temperaturze np. 375°C, zgodnie z tym stanem równowagi, ustala sie pewien stosunek ilosciowy mlie- dzy C02 i CO.Jesli stezenie CO jest zbyt duize, to Fez 04 ulega ea*lkowitej,,redukcji i zachodzi nast^idjftci^rieMc^a:^ ¦* Fe O + CO " F£ + C02 (3) Równiez i tutaj równowaga zalezy od stosunku miedzy CO i C02.Jesli wiec ponad tlenkiem zelaza pro¬ wadzic gaz bogaty w tlenek wegla, zacho¬ dza bezposrednio reakcje (2) i (3), jedno¬ czesnie jednak zachodza reakcje: Fe + CO = C + Fe O (4) i prawdopo¬ dobnie: 3FeO + CO = C + Fe3 04 (5) Reakcje te w panujacej temperaturze sa praktycznie nieodwracalne takf iz rów¬ nolegle zachodza jeszcze nastepujace reak¬ cje : FeO + CO = Fe + C02 (3) Fe + CO = FeO +C (4) Pociaga to za soba odtwarzanie FeO o- raz towarzyszaca reakcje wedluig równania (3). Suma tych reakcyj jest: 2C0 = C02 + C.Z tego wynika, ze przy ciaglem prze¬ prowadzaniu tlenku wegla ponad zelazem i tlenkiem zelaza stale tworzy sie kwas we¬ glowy i ustala isiie pewien stosunek miedzy CO i C02t zalezny od szybkosci reakcji (3) i (4).Jesli zawartosc C02 jest stosunkowo duza, to moze nastapic reakcja (2) i prawdopodobnie reakcja (5), które daja w soimlie znowu: 2CO = C02 + C, dzieki czemu miedzy wszystkiemi wyste- prujacemi tu reakcjami nastepuje wyrów¬ nanie. Mieszanina zelaza i tlenków zelaza dziala tu prawdopodobnie katalitycznie.Jednakze nie ma sie tu do czynienia z wla¬ sciwa kataliza, poniewaz nigdy nie naste¬ puje przemiana 2C0 <^~—-— C02 + C az do osiagnlJecia stanu równowagi tej reakcji, chociaz, nawet przy najbardziej powolnym strumieniu gazu, utrzymuje sie pewien stosunek CO do C02f odpowiednio do rów¬ nowagi zelaza w danej temperaturze i pod danem cisnien/iem.Z dlruigiej strony te wlasnie równowage osiaga sie juz przy znacznych szybkosciach przeplywu, natomiast równowaga jest w malym tylko stopnial zalezna od szybkosci przeplywu, jesli gazy stykaja sie dosta¬ tecznie z mjlalko rozdrobniona masa kon¬ taktowa. W gazach ostatecznych mozna w praktyce otrzymac 45 — 65% C02. Ta za¬ wartosc dowodzi równiez, ze nie moze tu byc mowy o wlasciwej katalizie. Granica temperatur w której reakcja zachodzi, jest dosc ograniczona, a mianowicie miesci sie miedzy 350° a 450°C i zalezy od stezenia CO i C02 w uzytych gazach. Gdy zelazo lub tlenki zelaza biora znaczny udzial w reak¬ cji, oczywistem jest, iz tworzacy sie wegiel jest scisle polaczony z zelazem i ze reakcja przebiega latwiej i dokladniej, jesli gaz ma lepszy i latwiejszy dostep do tlenku zela¬ za. Tworzacy sie wegiel stopniowo u- trudnia stykanie sie masy zelaznej z ga¬ zem, a reakcja w miare tworzenia sie we¬ gla zwalnia sie coraz bardziej i jest coraz mnjiej zupelna.Stwierdzono, ze nie nalezy sie obawiac zatrucia substancji kontaktowej, co stano¬ wi najwieksza trudnosc przy katalizie wla¬ sciwej.Mozna stosowac nawet zanieczyszczony gaz generatorowy tak, iz przy tizycwu go w wiekszych ilosciach mozna nie zwracac spe¬ cjalnej uwagi na jego oczyszczanie. Mozna równiez stosowac i inne gazy, zawierajace tlenek wegla, np. gaz wodny. - 2 —Temperature do utrzymania równo¬ wagi Fe — C — O latwo jest utrzymac, jednakze znaczna trudnosc sprawila zapew¬ nienie dostatecznego zetkniecia miedzy fa¬ za (gazowa a materjalem kontaktowym, zlo¬ zonym z zelaza i tlenków zelaza. Dlatego tez mase kontaktowa mialko rozdrobniona umieszcza sie na zawierajacych wegiel ob¬ jetosciowych [podlozach. Dzjjeki zastosowa¬ niu takiego .podloza, do produktu ostatecz¬ nego nie wprowadza sie ciala obcego.Skutkiem wydzielania sie wegla czastki na¬ rastaja równomiernie ii tworza skupienia, które mozna sproszkowac do wszelkich ce¬ lów. W ten sposób mozna otrzymac produkt ostateczny, zawierajacy okolo 85% wegla, przyczem w gazach ostatecznych mozna o- siagnac przemiane 60 do 65% tlenku we¬ gla.Zawartosc pary wodnej w gazie jest szkodliwa, poniewaz tworza sie wtedy we¬ glowodory, skutkiem czego obniza sie wy¬ dajnosc wegla, a zatem i jakosc pro¬ duktu.Z drugiej zas strony, obecnosc wodoru nie (stanowi znacznej wady. Mase kontakto¬ wa niezbedna do reakcji mozna korzyst¬ nie otrzymywac, rozprowadzajac wodna zawiesine mialko rozdrobnionego tlenku lub wodorotlenku zelaza na materjalach za¬ wierajacych staly wegiel, jak np. na weglu drzewnym, welnie drzewnej, sianie lub tym podobnych materjalach, i nastepnie suszac ja razem z tym materjalem. Podczas prze¬ prowadzania gazów ponad .takiemi orga- nicznemi podlozami te ostatnie ulegaja zwegleniu, przyczem jednak zostaje zacho¬ wane mialkie rozdrobnienie kontaktu ze¬ laznego. Ponizszy przyklad sluzy do wy¬ jasnienia wynalazku.Naczynie zaladowuje sie welna drzew¬ na, nasycona wodna zawiesina tlenku ze¬ laza. Stezenie zawiesiny moze s(ie wahac w szerokich granicach i zalezy nieco od rodza¬ ju welny drzewnej, która znów ze swej stro¬ ny zalezy od rozmiarów naczynia reakcyj¬ nego i powinna wykazywac taka trwalosc, zeby tworzace sie w niej rusztowanie drzewne bylo dostatecznie mocne. Ilosc welny drzewnej przewaznie bierze sie moz¬ liwie najmniejsza, aby wegiel wydzielony podczas reakcji wykazywal mozliwie naj¬ mniejsza zawartosc wegla drzewnego. W wiekszosci przypadków odpowiednia oka¬ zala sie zawiesina tlenku zelaza 20 do 40%.Szybkosc, z jaka mozna prowadzic ga¬ zy przez mase w potrzebnej temperaturze, zalezy specjalnie od rozmiarów naczynia i reguluje sie w taki sposób, zeby czas trwania zetkniecia gazu z materjalem wy¬ pelniajacym (welna drzewna nasycona tlenkiem zelaza)., wynosil 20 do 50 sekund, liczac na gaz zimny, i zeby trwanie ze¬ tkniecia wzrastalo w miare postepujacego wydzielania sie wegla. W taki sposób w odlodtnach mozna osiagnac zawartosc kwa¬ su weglowego, wynoszaca okolo 60%, li¬ czac w stosunku do lacznej objetosci tlen¬ ku wegla i kwasu weglowego.W technice pozadane jest prowadzenie reakcji w szeregu wlaczonych kolejno na¬ czyn reakcyjnych tak, iz do ostatniego na¬ czynia, zaladowanego swieza welna drzew¬ na, wchodza zuzyte gorace gazy i wraz z temi gazami zostaja odprowadzone pro¬ dukty destylacjiL welny drzewnej, zanim jeszcze rozpocznie sie wydzielanie wegla aktywnego. Dzieki temu, produkty destyla¬ cji wellny drzewnej nie wplywaja ujemnie na jakosc wegla aktywnego.Reakcje mozna prowadzic w opisany sposób dopóty, dopóki produkt Ostateczny nie bedzfe zawieral 80—90% wegla. Ze sposobu otrzymywania tego produktu wy¬ nika jasno, ze otrzymuje sie nadzwyczaj scisla mieszanine wegla, zelaza i tlenku ze¬ laza. W praktyce pomimo licznych wsilo- wan okazalo sie równiez, ze rozdzielenie skladników tej mieszaniny na drodze fi¬ zycznej jest niemozliwe.Równiez nie uidalo sie jej rozdzielic za- pomoca magnesu, ani elektromagnesu o — 3 -pradzie stalym lub zmiennym. Jedynym dostrzegalnym wynikiem bylo ogólne osla¬ bienie przenikliwosci magnetycznej, jed¬ nakze bez widocznego dzialania elektrycz¬ nego, Usilowano równjiez osiagnac rozdziele¬ nie zapomoca urzadzenia klasyfikujacego, przez które powoli prowadzi sie wodna za¬ wiesine produktu. W tym przypadku po- winnoby nastapic rozdzielenie skustWiem róznicy ciezarów wlasciwych poszczegól¬ nych iskladników. Jednakze nawet i tutaj nie osiagnieto stopniowego oczyszczenia, Miedzy czystoscia pierwszego i ostatniego produktu nie bylo znacznej róznicy. Wresz¬ cie równiez bezskutecznfce próbowano ma¬ gnetycznego rozdzielenia w wodnej zawie¬ sinie. Tak samo rozdzielanie takie w zawie- siriie alkalicznej nie dalo wyniku, Z u- jemnego rezultatu wszystkich tych usilo¬ wan wynika, ze otrzymany produkt stano¬ wi nadzwyczaj jednolita i mialko rozpro¬ szona mieszanine, której rozdzielanie na skladniki droga fizyczna nastrecza duze trudnosci. To jednolite i bardzo drobne rozproszenie masy kontaktowej produktu potwierdzone zostalo równiez przez liczne próby spopielenia. Uzasadnienie tego sci¬ slego polaczenia czesci skladowych wynika z samej reakcji, w której kazda tworzaca sie czasteczka wegla wymaga zetkniecia z czasteczka zelaza i, dzieki temu, wraz z nia rosnie.Rozdzielenie skladników w celu otrzy- manjm mniej ldb wiecej czystego weigla o- kazalo sie mozliwe jedynie na drodze che¬ micznej. Jednakze w wieksizosci zastosowan nie jest koniecznem przygotowanie tego produktu, a nastepnie otrzymywanie zen czystego wegla, poniewaz wlasnie utworzo¬ na mieszanina daje sie w praktyce stoso¬ wac z korzyscia.Otrzymany produkt stosuje sie prze- dlewszystkiem, jako srodek chlonny. Wyka¬ zuje son wlasciwosci wegla aktywnego ii moze byc stosowany np. do odbarwiania cieczy organicznych jak ftp. soków cukro¬ wych. Dla tych celów nalezy wytworzyc produkt a mozliwie wysokiej zawartosci wegla. Z drugiej (strony zawartosc zelaza w produkcie daje te korzysc, ze cala mase mozna oddzielic magnetycznie, co znacznie ulatwia odsaczenie srodka chlonnego od roztworu.Produkt mozna stosowac równiez jako pigment. Po sproszkowaniu stanowi on do¬ skonaly czarny pigment np. do wyrobu czeoiidla i tuszu.Dalej produkt mozna stosowac, jako srodek naweglajacy. W pewnych procesach metalurgicznych pozadane jest powtórne naweglanie zelaza po swiezeniu zapomoca wegla wolnego od siarki, fosforu i podob¬ nych suibstancyj (szkodliwych. Odmiany produktu, wedlug wynalazku, nadaja sie do tego celu, specjalnie zas odmiany sto¬ sunkowo bogate w zelazo, poniewaz ulatwia ono znacznie zmieszanie.Dalej produkt nadaje sie doskonale do wyrobu elektrod do pieców elektrycznych, poniewaz zawartosc zelaza mozna regulo¬ wac, a prócz tego zelazo rozproszone jest w masie równomiernie. W ten sposób o- trzymuje sie elektrode stala o wysokiem przewodnictwie.Dalszem waznem zastosowaniem pro¬ duktu jest stosowanie go jako materjalu wy¬ pelniaj aeego przy wyrobiie przedmiotów kauczukowych. W tym przypadku materjal wykazuje podobne wlasciwosci, jak stoso¬ wana obecnie powszechnie sadza. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób wytwarzania masy chlonnej, zlozonej z mieszaniny wegla, zelaza i tlen¬ ku zelaza, znamienny tern, ze przez mase, wytworzona z tlenku zelaza, który wpro¬ wadza sie w postaci wodnej zawiesimy na wegiel drzewny, welne drzewna, siano lub podobne materjaly i razem z takim mate- rjalem wysusza, prowadzi sie gaz zawiera-jacy tlenek wegla w temperaturze od 350—450°C z taka szybkoscia, zeby za¬ wartosc dwutlenku wegla w odlocinach by¬ la utrzymywana w igranicach 45—65 %, lfi- czac w stosunku do sumy tlenku i dwutlen¬ ku wegla, przez przeciag czasu dostateczny do otrzymania nierozdzielnej fizycznie mie¬ szaniny zelaza, tlenku zelaza i wegla o za¬ wartosci weglla ad 80—90%. Christ a anus J o .s e p h u s Godefridus Aarts. Zastepca: Inz, dypL M. Zoch, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL