PL152952B1 - Method for manufacturing briquettes of raw used in manufacturing silicon or silicon carbide or ferro-silicon and a device for manufacturing briquettes of raw used in manufacturing silicon or silicon carbide or ferro-silicon - Google Patents

Description

OPIS PATENTOWY

152 952

Patent dodatkowy do patentu nr--—

Zgłoszono: ^{88 07} 18 /P· 273781//

Pierwszeństwo: 37 07 24 Republika

Federalna Niemiec

Int. Cl.⁵ C01B 33/02 C01B 31/36 umiiu

OGÓLh

URZĄD

PATENTOWY

RP

Zgłoszenie ogłoszono: 89 03 20

Opis patentowy opublikowano: 1991 08 30

Twórca wynnlazku: Gert W.Lask

Uprawniony z patentu: Applied Industrial Materials Corporation AIMCOR, Deerfield /Stany Zjednoczone Ammeyyk/

SPOSÓB PRODUKCCI BRYKIETÓW SUROWCA DO YffTWAZZNIA KRZEMU LUB WĘGLIKA KRZEMU ALBO ŻELAZOKRZEMU I URZĄJZENIE DO PRODUKCCI BRYKIETÓW SUROWCA DO WYTWANRANIN KRZEMU LUB WĘGLIKA KRZEMU ALBO ŻELAZOKRZEMU

Przedmiotem wynalazku jest sposób produkcji brykietów surowca do produkcji krzemu lub węglika krzemu albo żelazokzzmmu w piecu elektryzznym niskoszybowym, przy czym miesza się piasek kwarcowy, nośnik węgla i spoiwo bitumiczne oraz mieszaninę tę formuje się w kształtki, a następnie te wstępnie uformowane kształtki kształtuje się w brykiety surowca za pomocę obróbki cieplnej·

Przedmiotem wynalazku jest także urzędzenie do produk^i takiego surowca w brykietach do wytwarzania krzemu lub węglika krzemu albo żelazokrzemu· Przy produkcji brykietów surowca stosuje się piasek kwarcowy o zakresie wielkości ziarna od 0,05 do 0,2 mm, a nawet różnej rozpiętości ziarnistości w tym zakresie· Przy wytwarzaniu żelazokremmu natomiast stosuje się także dodatkowo drobzocręsteczkowe żelazo lub drobnoczęsteczkowy tlenek żelaza·

Dla brykietów surowca o wskazanym określonym celu ze względów chemicznych i fizycznych stawiane sę specjalne wymagana· Przy produk^i krzemu może się tworzyć najpierw w górnej części węglik krzemu według równania

Si02 + 3C = SiC + 2C0 w brykietach surowce w czasie ich przejścia przez piec elektryczny niskoszybowy /patrz opis patentowy Wielkiej Brytanii nr 2 084 122/· Do tego dostosowuje się całkowitą zawartość węgla w pojedyńczych brykietach surowca·. Dostosowuje się ją w zasadzie ponad stelemetrycznie /patrz opis patentowy Wielkiej Brytanii nr 2 150 128/· Ze względów fizycznych należy zapewnić żeby brykiety w czasie przejścia przez piec elektryczny niskoszybowy i zwłaszcza przy redukcji do SiC nie rozpadały się, aby w dolnej części pieca dalej reagowały ze stop^nym kwarcem wsadu według równania

Si0₂ + SiC = 3Si + 2C0·

152 952

152 952

Przewiduje się, że w piecu elektrycznym niskoszybowym przebiegają dalsze reakcje między innymi tworzy się według równanie

Si0₂ + C a SiO + CO w wysokich temperaturach pieca lotny tlenek krzemu, który częściowo uchodzi zakłócajęc wydajność i bilans cieplny·

Brykiety surowca dla wytwarzania krzemu, który odpowiada wymaganiom chemicznym i fizycznym, były dotychczas produkowane jedynie na drodze gorącego brykietowania /patrz opis patentowy Wielkiej Brytanii nr 2 288 840/. Taki sposób goręcego brykietowania wytwarza ^^ie^ w temper raturze 5⁰⁰°^ ^które zawierają sto^pion^y s^pieyzbn^y węgiel jako s^poiwo ^bitumiczne· Przy brykietowaniu należy przekroczyć punkt topienia tego spoiwa węglowego· Punkt ten może ].eżeć mi^ędz^{y 350} a 45°°^ a^by osi^ągn^ąć odpowi-edni rozkła^d stopione^go węgla w materiale do spojenia i aby wprowadzić ummocisnie tych kształtek za pomocą wytworżenia półkoksu.

Z dużym znaczeniem dla jakości brykietów surowca okazała się specjalna obróbka cieplna, a mianowwcie przet^mmywanie tych kształtek w czasie wielu godzin przy temperaturze bliskiej temper raturze brykietowania. w izooowanych komorach, tzn· obróbki cieplnej określonej jako wyżarzanie z ciepła właściwego, co prowadzi do wytrzyma łości brykietów·

Okazuje się, że produkeci brykietów surowca do wytwarzania krzemu lub węglika krzemu albo żelazokzzmmu za drodze gorącego yrnkietowazia towarzyszą wyeokle koszty· Wysokim wymaganiom dotyczącym czystości produktu osiąganego z brykietów nie sprzyja fakt, że w następstwie gorącego brykietowania do surowca brnkiebowanego wprowadzane zostają zanieczyszczenia, czy też ze spiekanego węgla, czy też z yezalicznego ścierania instalacji» w której następuje gorące brykietowanie· Podobnie ma się przy produkeci węglika krzemu i żelazokrzemu. Wyrażenie żelazokrzem obejmuje w ramach wynalazku także krcemommzat, zwłaszcza z żelazem jako mezaley.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu opisanego na wstępie przy rez^nacc! z gorącego ' brykietowania surowca·

Cel ten został osiągnięty według wynalazku w ten sposób, że obrabia się kształtki wolne od stopionego spiekanego węgla, których ciężar właściwy jest większy poprzez ustalenie proporcci mieszaniny i zagęszczenie niż ciężar usypowy piasku kwarcowego oraz, że te kształtki w celu obróbki cieplnej wprowadza się do rozgrzanego pieca obrotowego, który w swooej dolnej części tak daleko jest wypełniony piaskżem kwarcowym, że obróbka cieplna następuje w łożu cαzurzθnbowyy z piasku kwarcowego· Sformułowanie wolny od stopionego spiekanego w^(^].a oznacza, że spiekany węgiel praktycznie i zawsze nie występuje w takiej ilości, że następuje złączenie pozostałych nośników węgla i piasku kwarcowego przez spiekany węggel·

Wynnlazek korzysta z zaskakującej okoliczności, że uformowane kształtki wolne od spiekanego węgla, tj· przy rezngnacyi z gorącego brykietowania, a za pomocą bitumicznych spoiw mogą być tak utwardzane przy stosunkowo małej wytrzymałośći na wilgotno w piecu obrotowym bez rozpadania się, że gotowy surowiec w brykietach spełnia wszystkie wymogi chemiczne i fizyczne podczas przeprowadzania obróbki cieplnej w canurzenbowyy łożu z piasku kwarcowego i przy praktycznie zamkniętym dopływie powóstrza· Ziarnistość łoża cazurzenbowego z piasku kwarcowego może odpowiadać ziarnistości określonej na wstępie· Czas trwania obróbki kształtek w łożu zanurzenowi/nym z piasku kwarcowego ustawia się tak, aby osiągnąć wystarczającą twardość· Czas utwardzania mieści się w zakresie przykaadowo- od 45 do 60 m^i^t· Nie jest to dalej możliwe do spełnienia bez środków pbmobniczyyh nowoczesnych technolog ii w piecach obrotowych. Kszzałtki i w związku z tym gotowy surowiec b^^c^wany może mieć średnicę w zakresie od kilku milimetrów do kilku centymetrów· Mogą być one uformowane w okrągłe grudki w urządzeniu formującym lub sprasowane za pomocą narzędzi formujących na prasie w innej postaci, przykładowo w postaci brykietów w kształcie jajowatym. W szczegółach sposób według wynalazku można z reaizoować różnymi możliwymi drogami..

Korzystnie jest pracować z kształtkami, które zawierają około 35 do 65% Wagowych θ piasku kwarcowego i mają ciężar właściwy od około 1,4 do 1,6 g/cm , podczas gdy ciężar usⁿpbwⁿ pi.as^ku ^kwarcowe^go wynosi jak wiadomo olco^o ^{1,2 g}/cm³ lub ^wi^ęcej · Temppra^™ w piecu obrotowym zie powizza być zbyt wysoka· Według wynalazku zaleca się, żeby piec obrotowy.

152 952 a tym samym łoże zanurzen^c^we z plasku kwarcowego nagrzane zostały do temperatury 500°C.

W celu optymmlizacCi zaleca się według wynalazku wystarczające odgazowanie kształtek przy obróbce cieplnej z ciężkich węglowodorów i wystarczające wytlewania spoiw bitumicznych i nośnika węglowego w kształtkach. Zaleca się tak wypełnić piec obrotowy piaskiem kwarcowym, aby kształtki w łożu zanurzeniowym z piasku kwarcowego nie ocierały się o siebie. Osiąga się to według wynnlazku, gdy piec obrotowy jest tak wypełniony piaskeem kwarcowym, że . objętość piasku ' kwarcowego jest większa niż podwójna objętość luk w luźno usypanej idpowOedniij ilości kształtek znajdujących się w piecu obrotowym. Objętość luk jest sumą objętości wolnych klinów między kształtkami w usypie.

W ramach wynalazku łoże zanurzeniowe z piasku kwarcowego może pozostawać w piecu obrotowym. Jedynie gotowe brykiety mogą być wyciągane za pomocą odpowiednich urządzeń. Ze względu na to, że zawsze jakaś część piasku kwarcowego zabierana jest przy tym z łoża zanurzą niowego, należy idpowOediii uzupełniać świeżym piaskeem kwarcowym.

Korzystny przykład wykonania według wynnlazku, który odznacza się prostotą przeprowadzania sposobu i prowadzi do niżej omóóóonych zalet charakteryzuje się tym, że piasek kwarcowy łoża zanurzeniowego zostaje wyniesiony w zauważalnej ilości z pieca obrotowego i co najmniej częściowo z powrotem doprowadzany do pieca w stanie nagrzanym, jak również do reszty zastąpiony świeżym piaskeem kwarcowym. Istnieje przy tym możliwość ustawienia specjalnego rozkładu temperatury w łożu zanurzentowym z piasku kwarcowego korzystnie tak, że przez zmeszan^e zawróconego gorącego piasku kwarcowego ze świeżym na wejściu pieca obrotowego. ustala się temperaturę około 200°C, a za pomocą nagrzewania pieca obrotowego do wyjścia z ^pieca temperatura podwyższona zostaje do 5°)°C. ^Z kształtek odparowują podczas o^br^óbki cielnej najpierw ciężkie, a potem lżejsze węglowodory. Zostają skrakowane w łożu zanurzenowym. Stąd istnieje modrość tak często zawracać gorący piasek kwarcowy, aż utworzy się na pojedyńczych ziarnach piasku kwarcowego trwała powłoka węglowa, która składa się z trwałego smakowanego węgla. Najprościej dochodzi się do zamierzonego skutku, gdy recyrkulacja tak jest kierowana, że pojedyńcze ziarna piasku kwarcowego są zawracane średnio statystycznie około trzykrotnie. Można ziarna piasku kwarcowego, które posiadają już taką powłokę węglową specjalnie stosować jako wsad. W tym celu według wynalazku stosuje się kształtki, w których udział piasku kwarcowego co najmniej częściowo składa się z zawracanego do pieca piasku kwarcowego z powłoką węglową. Korzystnie składają się one głównie z piasku kwarcowego z powłoką węglową. Przewiduje się, że pozostałe produkty krakowania spalają się nad łożem zanurzenoowym. Aby otrzymać brykiety surowca, które nie zawierają praktycznie zanieczyszczeń w postaci nośników węglowych albo spoiw bitumicznych, zaleca się pracę z kształtkami, które zawierają jako nośnńki węglowe koks naftowy i/uub jako spoiwa bitumiczne smoły pochodne ropy naftowej Smoły takie użyteczne do sposobu według wynalazku znajdują się w handlu, a ich zawartość popiołu poniżej 0,01% wagowych tak, że nie wnosi ze sobą praktycznie żadnych zanieczyszczeń. Uzysk koksu z tej smoły może osiągnąć 70%. Dla sposobu według wynalazku szczególnie nadający się koks naftowy ma jedynie poniżej 0^2^% wagowych nie pożądanych składników. To odnosi się także do piasku kwarcowego. Te niewielkie zanieczyszczenia nie zakłócają praktycznie procesu. Przewiduje się, że koks naftowy zmelony jest do ziarnistości jaką ma piasek kwarcowy. Korzystnie ziarnistość wynosi poniżej 1 mm.

Jak już ^^p^i^nń^no, można formować w sposobie według wynalazku kształtki w różny sposób, na przykład za pomocą urządzenia formującego w grudki, które dostarcza kuliste grudki. Jednak najprościej jest pracować z kształtkami, które formowane są na prasie brykietującee.

W tym przypadku mo0lioe jest w prosty sposób wpływać także za pomocą sprasowywania na ciężar właściwy kształtek.

Przedmiotem wynalazku jest także urządzenie do przeprowadzania opisanego sposobu z urządzeniem do formowania kształtek z piasku kwarcowego, nośnika węglowego i spoiwa bitumicznego jak też z urządziniem do obróbki cieplnej tych kształtek.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że urządzenie do obróbki cieplnej kształtek stanowi piec obrotowy z wejściem dla kształtek i wyjściem dla gotowego surowca brykiiiooaiego, który nagrzewany jest przez palący się w komorze pieca palnik, na

152 952 przykład na kopalne paliwa stałe lub paliwo gazowe oraz przez spalanie lotnych składników z ^powietrzem dodatkow/ym, ^do temperatu r^y w łożu piaskowym około 500°C^, prz^y czym ^piec obrotowy zawiera łoże zanurzeniowe z piasku kwarcowego dla kształtek, które wypełnia częściowo komorę pieca w obszarze poniżej palnika.

Według korzystnego przykładu wykonania urządzenia według wynalazku, piec obrotowy wyposażony jest w urządzenie zawracające połączone z jego wejściem i wyjściem, dla piasku kwarcowego z łoża zanurzeniowego,' który wymieszany z gotowymi , brykietami zostaje odsiany i doprowadzony z powrotem do wejścia pieca obrotowego, przy czym na wejściu do pieca obrotowego znajduje się usytuowane tu ponadto urządzenie do mieszania ze świeżym piaskiem kwarcowym· Przewiduje się też, że powstające swobodnie gazy i para przy obróbce cieplnej i w innym miejscu instalacji zostają wychwycone, oczyszczone i unieszkodliwione·

Przedmiotem wynalazku są także brykiety surowca dla wytwarzania krzemu, węglika krzemu lub żelazokrzemu, włącznie z krzemomeialami, które wytworzone są sposobem według wynalazku·

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia urządzenie do wytwarzania brykietów surowca· Przedstawione na rysunku urządzenie służy do wytwarzania brykietów surowca dla otrzymywania krzemu lub węglika krzemu· Zasadniczo do układu stanowiącego to urządzenie należą: urządzenie 1 do formowania kształtek z plasku kwarcowego, nośnika węglowego i spoiwa bitumicznego oraz urządzenie 2 do obróbki cieplnej kształtek· Urządzenie 2 do obróbki cieplnej kształtek stanowi piec obrotowy 3 z wejściem 4 dla kształtek i wyjściem 5 dla' gotowych brykietów surowca po odpowiednim czasie obróbki·

Piec obrotowy 3 jest nagrzewany za pomocą palącego się w komorze pieca palnika 6 do temperatury około 500°C· W ^piecu o^brotowym ³ znaj^duje si^{ę ł}oże zanurzeniowe 7 z ^pias^ku kwarcowego 'dla kształtek, które wypełnia częściowo komorę pieca w obszarze poniżej palnika 6· Piec obrotowy 3 połączony jest ponadto z urządzeniem 8 zawracającym piasek kwarcowy z łoża zanurzenoowego 7, połączony z wejściem 4 i wyjściem 5 pieca, który to piasek wyniesiony zostaje wraz z gotowymi brykietami surowca i następnie za pomocą urządzenia slowego 9 obsiany· Odsiany piasek kwarcowy w'stanie gorącym doprowadzony zostaje do wejścia 4 pieca obrotowego 3· Na wejściu 4 pieca obrotowego 3 znajduje się ponadto urządzenie 10 ' do wprowadzania i mieszania ze świeżym piaskiem kwarcowym·

Proponuje się urządzenie 1 do wytwarzania kształtek, które połączone jest z opisaną instalacją i zawiera w tym przykładzie wykonania wynalazku dwa obrotowe mieszalniki 11 rurowe, ochładzacz 12 i prasę 13 do otrzymywania założonego kształtu kształtek· Układ w tym przykładzie wykonania pracuje z wykorzystaniem koksu naftowego· Koks naftowy dochodzi do pierwszego mieszalnika 11, który przykładowo wyłożony jest płytkami z SiC· Ponieważ koke naftowy zawiera 6 do 10% wody, przeprowadza się w pierwszym mieszalniku 11 suszenie i nagrzewanie· Następuje to za pomocą części piasku kwarcowego, który używany jest w piecu obrooowym 3 jako nośnik ciep^· ^as^ ten ma temperaturę ⁵⁰⁰°C· Ze wzgl^ędu na ener^gię zużywaną ^do o^arowania wo^dy i nagrzania^{, k}ońcowa temperatura'ustaJa s^ię olkoło 150°C ^prz^y stosun^ku mi^ędz^{y k}o^ksem nafowym i piaskeem kwarcowym wynoszącym około 1 : 1· Jest ona nieco za' niska dla następnej operacji, przy której spoiwo musi zostać wmieszane i intensywnie rozłożone· Dlatego gaz odlotowy z pieca obrotowego 3 może być przeprowadzany przez pierwszy mieszalnik 11, gdzie oddaje ciepło· Gaz o^dlotoo^y ma temperaturę oko^ło ⁶⁵°°C· Do^datkowo atmos^fer^{ę pi}erwsze^go mieszalnika ll można zabezpieczyć przez niewielką zawartość tlenu poniżej 1,53%· Dzięki temu unika się niebezpiecznych sytuacji, które może stworzyć koks naftowcy w postaci pyłu· Gaz odlotowy Jest doprowadzany do komina za pierwszym mieszalnikom ll na przykład poprzez filtr warstwowy z odpowiednim naρełnianiei koksem nahowym lub piαtkiem kwarcowym· Mieszanina piasku i koksu naftowej maj^ąca temperaturę o^ko^ło ²⁰⁰°C ^doc^hodzi do dru^gi.e^go mieszalnika 11, ^do którego do^owa^one zosta^je s^poiwo o temperaturze olko^o 1⁸0 - ²00°C· W tym wy^pa^dku mają to ^być smo^, pochodne ropy naftowej· Timpeiatury dobiera się w ten sposób, że lepkość jest wystarczająco mała, aby nie spowodować prażenia i zapewnić drobny rozkład w mieszaninie mae^riałr^w stałych· Drugi mieszalnik 11 jest również wyłożony płytkami z SiC· Oest to robione we wszystkich możliwych przypadkach tak, aby otrzymać najmniejsze zużycie i aby mauerał, który pomimo

152 952 tego zostanie starty mógł bez trudności połączyć się z produktem.

Mieszanina wychodząca z drugiego mieszalnika 11 jest za gorąca do brykietowania, ponieważ przyczepia się lekko do powierzchni górnej prasy· Dlatego następuje schłodzenie w ochła^dzaczu 1² o 30 - ⁵°°C zależnie o^d rodzaju spoiwa· Ochła^dzacz 12 ^jest t^akże wył^oż^ony płytkami z SiC. Chłodzenie następuje zwykle w przeciwprądzie. Ilość powietrza chłodzącego ustala się według wysokości żądanej temperatury końcowej mieszaniny do brykietowania·

Mieszanina do brykietowania doprowadzana jest następnie do prasy 13· Prasa 13 jest, zamykana i przewietrzana pod kontrolę. Prasa 13 dostarcza kształtki, które utwardzone zostają w urządzeniu 2 do obróbki cieplne;)· Utwardzanie oznacza tu ^gazowanie 1 wstępne koksowanie spoiwa i koksu naftowego w brykietach.

Piec obrotowy 3 jest w tym przykładzie wykonania wypełniony piaskiem kwarcowym poniżej 50%, który to piasek kwarcowy dostarczany jest przy wytwarzaniu brykietów surowca·

Piec obrotowy 3 ma na przykład długość wynoszącą 20 do 30 m i średnicę wewnętrzną od 2 do 3 m· Długość zależna jest od rozkładu tem^er^tui-, w którym nagrzewane powinny być kształtki· Nagrzewanie zawartości pieca obrotowego następuje za pomocą bezpośredniego płomienia* który utrzymywany jest w pozootającej wolnej przestrzeni· Paliwo dla tego płomienia dostarcza się po pierwsze do palnika 6 w piecu obrotowym 3, po drugie pochodzi, ono z lotnych cząstek kształtek· Przy nagrzewaniu kształtek spoiwo 250°C rozpoczyna uwwlnianie ciężkich węglowodorów· Ten proces trwa zasadniczo do osiągnięcia temppratury 450°C· potem następuje wyddielenie metanu i wodoru· Cała ilość paliwa zostaje określona w zależności od tempsi-atury początkowej i końcowej paliw stałych i całkowitej przepustowości·

Wyppłnienie z piasku kwarcowego składa się w przykładzie wykonania wynalazku z dwóch składników: jednej części gorącego piasku kwarcowego· który został zawrócony i części świeżego piasku· Ilość świeżego piasku bezpośrednio zależy od wyników pro^^uukjj.· t«zn· im wyższa jest godzinowa wydajność pnduucji brykietów surowca· tym więcej potrzeba świeżego piasku kwarcowego· Oznacza to również uwwlnłanie większej ilości lotnych składników ulegających spalaniu·

W związku z tym przepustowość jest ograniczona przez możliwe obciążenie palnę komory w piecu obrotowym 3· Wynika stąd· że jeżeli końcowa temperatura matoriałów stałych powinna wynosić otato 500°C, to temperatura gazów gorących musi co najmniej 800°C· tarz^tnie ^prz^y procesie współprądowym·

Opisana obróbka kształtek w łożu zlnurzenliwym 7 jest molliwl, ponieważ można dobierać ciężar właściwy kształtek· w zależności od udziału piasku kwarcowego i od ciśnienia brykietowania na prasie 13· daje się regulować ten ciężar właściwy pomiędzy 1,35 - 1,55 g/cm ·

W przeciwieństwie do tego ciężar usypowy przemieszczanego piasku kwarcowego o małej ziarnis- 3 tości wynosi 1,2 - 1,4 g/cm ·

Zestawienie to wskazuue, że możliwe jest w bardzo wysokim procencie odgazowanie kształtek w stanie zanurzonym w piasku kwarcowym· Są one w ten sposób zabezpieczone przed wypaleniem· Uzyskuje się zaskakującą wytrzymałość· Nie mniejsze znaczenie ma pewien efekt wtórny: po oddaniu z kształtek ciężkich węglowodorów, substancje organiczne są zmuszane do ujścia przez gorące łoże zanurzeniowe 7 z piasku kwarcowego do swobodnej przestrzeni pieca obrotowego 3· 17 kontakcie z pieskiem kwarcowym substancje te są częściowo rozkładane cieplnie tak, że węgiel powleka piasek kwarcowy, a lżejsze węglowodory i wodór opuszczają piasek kwarcowy i są ponad nim spalane· To powlekanie piasku kwarcowego węglem skrakowanym prowadzi do powssania piasku kwarcowego, który nie utrudnia procesów prasowania w prasie 13 ze względu na twardość kwarcu, ponieważ powierzchnia ziaren piasku jest dostatecznie powleczona stosunkowo miękką warstwą węgla· Trwające ułamki sekundy obciążenie prasy 13 nie prowadzi do kontaktu między stalą i kwarcem, co w przecwwnym razie doprowadziłoby do szybkiej erozji prasy 13· Związanie powleczonego piasku kwarcowego w gotowym brykiecie surowca przynosi drugą korzyść przy redu^ci w łlektpycinyy piecu niskoszybowym· Dotychczas wszystkie brykiety spoiwa w elektyycznych piecach niskoszybowych nie przynosiły efektów dlatego, że po pierwsze po podgrzaniu stawały się miękkie, po drugie rozpadały się, ponieważ następowała destylacja spoiwa i po trzecie, ponieważ reakcja SiC niszczyła pozostałe struktury więżące· Tym czasem według wynalazku tego typu wady nie występują· Mięknienie i destylacja spoiwa bitumicznego w

152 952 elektrycznych piecach niskoszybowych odpadają ze względu na opisane utwardzenie· Reakcja SiC, niszcząca przy bezpośrednim kontakcie między piaskiem kwarcowym i koksem ze spoiwa stabil^zzująca strukturę węglow^orową ^br^ykietu od 1500°C, atakuje najpierw węgiel, otaczający ziarna piasku kwarcowego· Nie pogarsza to struktury koksu powstałego ze spoiwa· Uzyskuje się stałą wytrzymałość brykietów przez długi okres czasu lub też przy obróbce do wyższej temperatury w elektyycznym piecu niskoszybowym, co najmniej do punktu topienia ^pias^ku kwarcow^o w ^^ietachi tj · poniżej l7⁰⁰°C·

Po przejściu piasku kwarcowego i gotowych brykietów surowca przez piec obrotowy 3 oddziela się je od siebie za pomocą odsiewania· Potrzebna do produkeci część piasku kwarcowego Jest doprowadzana do pierwszego mieszadła ll i miesza z koksem naftowym, który jest przy tym suszony· Proporcje mieszaniny mogą być przy tym swobodnie dobrane· Praktycznie okazało się jednak, że do produkeci krzemu korzystnie 'stosuje się składy brykietów mające stosunek molowy piasku kwarcowego do C od 1 do 5 - 6 mil.· Do wytwarzania węglika krzemu może natomiast być wybrana proporcja piasku kwarcowego i stałego węgla jak 1:3· Dla innych nie wypróbowanych produktów proporcje te można odpowiednio zm^r^jLć. Granicę stanowi masa właściwa kształtek, która caiwaΓenzuje, że kształtki te od początku będą zanurzane w łożu canurzθnlowym 7·

Claims (16)

1. Z as trzeżenia paten o o w β

   1· Sposób produkeci brykietów surowca do wytwarzanie krzemu lub węglika krzemu albo żelazo^^mu w elek tycznym piecu niskoszybowym, przy czym miesza się piasek kwarcowy, nośnik węglowy i spoiwo bitumiczne, a mieszaninę formuje się w kształtki, zaś z kształtek tworzy się brykiety za pomocą obróbki cieplnej, znamienny tym, że obrabia się kształtki wolne od stopionego spiekanego węgla, których ciężar właściwy poprzez ustalenie proporcci mieszaniny i zagęszczenie jest większy niż ciężar usypowy piasku kwarcowego, przy czym kształtki w celu obróbki cieplnej wprowadza się do rozgrzanego pieca obrotowego, który w dolnej części tak daleko wypełnia się piaskeem kwarcowym, że obróbkę cieplną prowadzi się w łożu zazurzenlowym z piasku kwarcowego·
2. 2· Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że obrabia się kształtki, które zawierają od 35 do 65¾ wagowych piasku kwarcowego i mają ciężar właściwy od 1,4 do ·· 3 ¹»⁶ g/c^m ·
3. 3· Sposób według zastrz.l albo 2, znamienny tym, że nagrzewa się piec l^brotow^y wraz z ^łożem zanurzenwwym z ^pias^ku kwarcowej ^do temperatur^y końcowej 5⁰⁰°C·
4. 4. Sposób według zastrz«3, znamienny tym, że przy obróbce cieplnej mdliwie całkowicie odgazowuje się kształtki z ciężkich węglowodorów, wytlewa się spoiwa bitumiczne i nośnik węglowy w kształtkach·
5. 5· Sposób według zastrz.1, znamienny tym, że napełnia się piec obrotowy tak, że objętość piasku kwarcowego jest większa niż podwojona objętość luk przy luźno usypanych kształtkach· .
6. 6· Sposób według zastrz.5, znamienny tym, że piasek kwarcowy z łoża zanurzen^Nego wyniesiony zostaje z gotowymi brykietami surowca z pieca obrotowego i co najmniej częściowo w stanie gorącym zawraca się go do pieca obrotowego, przy czym resztę zastępuje się świeżym piaskiem kwarcowym.
7. 7· Sposób według zastrz.S,. znamienny tym, że przez zmieszanie zawróconego gorącego piasku kwarcowego ze świeżym na wejściu pieca obrotowego, w łożu zanurzeniowy, ^do kt^óre^go doprowadza się kształtki, ustał.a s^ię temperaturę około ²⁰⁰°G^, a za pomoc^ą na^zewania ^pieca ^rotow^o do wyj^^ z ^pieca temperatur^{ę p}o^dwyższa s^ię do 5⁰0°C·
8. 8. Sposób według zastrz^ albo 7, znamienny tym, że gorący piasek kwarcowy zawraca się tak często, aż utworzy się na pojedyńczych ziarnach piesku kwarcowego trwała powłoka węglowa.

   152 952
9. 9. Sposób według zastrz.8, znamienny tym, że pojedyńcze ziarna piasku kwarcowego zawraca się średnio statystycznie około trzykrotnie.
10. 10. Sposób według zastrz.9, znamienny tym, że obrabia się kształtki, w których udział piasku kwarcowego składa się z co najmniej częściowo z zawróconego piasku kwarcowego z powłokę węglową.
11. 11. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że obrabia się kształtki, które zawieraję koks naftowy jako nośnik węglowy.
12. 12. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że obrabia się kształtki, które zawieraję jako spoiwo smoły, pochodne ropy naftowoe.
13. 13. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że obrabia się kształtki, które sę formowane na prasie brykietujęcej. '
14. 14. Urządzenie do produkcji brykietów surowca do wytwarzania krzemu lub wąglika krzemu albo żelazokrzmrnu z przyrządem do formowania kształtek z piasku kwarcowego, nośnika węglowego i spoiwa bitumicznego oraz przyrządem do obróbki cieplnej kształtek, znamienne tym, że przyrząd /2/ do obróbki cieplnej kształtek stanowi piec obroto wy /<3/ z wejściem /<4/ dla kształtek i wyjściem /5/ dla brykietów surowca po założonym wcześniej czasie obróbki, który to piec nagrzewany jest palnikeem /6/ palącym się w komarze pieca i przez spalanie lotnych składników z powietrzem dodatkowym do temperatury w łożu piaskowym oko^ło 500°^ ^prz^y czym piec obrotowy /³/ zawiera łoże zanurzeniowe /7/ z piasku kwarcowego dla kształtek, które częściowo wypełnia komorę pieca w obszarze poniżej palnika /6/.
15. 15. Urzędzenie według zastrz.14, znamienne tym, że piec obrotowy /<3/ wyposażony jest w połęczone z wejściem /4/ i wyjściem /5/ urzędzenie /8/ zawracajęce dla piasku kwarcowego łoża zanurzenoowego /7/, który wyniesiony z gotowymi brykietami surowca zostaje odstany, przy czym na wejściu /4/ do pieca obrotowego /<3/ usytuowane jest ponadto urzędzenie /10/ do wprowadzania i mieszania ze świeżym piaskiem kwarcowym.
16. 16. Urządzenie według zastrz.14, znamienne tym, że wytworzone brykiety służę do wytwarzania krzemu, węglika krzemu albo żelazokrzemu.

    152 952

    Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

    Cena 3000 zł