Niniejszy wynalazek dotyczy udoskona¬ len obróbki siarczkowych rud zelaza, np. pirytów, która ma na celu otrzymanie z tych rud tlenku zelaza i dwutlenku siarki; trak¬ tuje on równiez o urzadzeniach, stosowa¬ nych przy tej obróbce.Zasadniczemi cechami wynalazku sa: 1 spalanie siarczku w piecu w postaci bar¬ dzo subtelnego proszku, zawieszonego w gazowym osrodku utleniajacym, np. w po¬ wietrzu, w tak wysokiej temperaturze, ze otrzymuje sie stopiony czarny magnetyczny tlenek zelaza oraz dwutlenek siarki zupel¬ nie wolny od trójtlenku siarki; 2 tak szyb¬ kie ochladzanie wychodzacych gazów poni¬ zej temperatury, w któref dwutlenek siarki moze ulec dotlenieniu, ze nie powstaja po¬ wazniejsze ilosci trójtlenku siarki.Siarczkowe rudy zelaza stosowano daw¬ niej powszechnie przy produkcji dwutlenku siarki, a mianowicie prazono je albo spala¬ no z dostepem powietrza. Od dawnych cza¬ sów prowadzono ten proces zazwyczaj w piecach prazelnych, w których rude wpra¬ wiano mechanicznie w powolny ruch, które¬ go kierunek byl przeciwny pradowi powie¬ trza-. Ten typ pieca prazelnego znajduje najlepsze odzwierciedlenie w aparacie wie- lopólkowym, do którego wprowadza sie ru¬ de na najwyzsza pólke i zgarnia grabkami wpoprzek pólki, dzieki czemu spada ona na nastepna pólke; operacje te powtarza sie nakazdej pólce. Zarówno w tym, jak i w in- \ . jfy Vv d^'^ sie siarczku jest stosunkowo powolne. Mimo iz podczas pro¬ cesu wytwarza sie znaczna ilosc ciepla, temperatura rzadko przekracza 1000°C, a zazwyczaj nie przenosi 700 do 800°C. Tle¬ nek zelaza otrzymuje sie w postaci niesto- pionych i nieskupionych malych czastek, barwy od czerwonej do purpurowej; tlenek nie jest w znaczniejszym stopniu magne¬ tyczny. Wskutek wielkich ilosci ciepla, powstajacych przy tym procesie, ruchome czesci mechanicznyh pieców prazehrych ule¬ gaja szybkiemu zniszczeniu. W celu zabez¬ pieczenia aparatu, jak równiez w celu za¬ pobiezenia nadmiernie wielkim kosztom zu¬ zycia, oraz topieniu sie rudy, stosuje sie chlodzenie, zazwyczaj przez dostarczanie powietrza w ilosci znacznie wiekszej od po¬ trzebnej teoretycznie do reakcji. Nadto, w mechanicznych piecach prazelnych ruda wchodzi do pieca zupelnie zimna, co je¬ szcze bardziej ochladza gazy, wychodzace z pieca, w wyniku czego znaczna czesc dwu¬ tlenku siarki ulega utlenieniu na trójtlenek siarki. Podczas przechodzenia przez aparat ruda nigdzie nie ogrzewa sie tak silnie, aby mogla ulec stopieniu, zas temperatura kaz¬ dej czesci pieca jest taka sama, jak tempe¬ ratura rudy w tern miejscu. Przy procesie tym otrzymuje sie jako staly produkt niesto- piony tlenek zelaza, zawierajacy zmienne ilosci siarki, zazwyczaj od 2 do 6%, w za¬ leznosci od gatunku rudy, rodzaju pieca pra- zekego i sposobu prowadzenia procesu.Jesli np. chce sie otrzymac z takiego pieca prazelnego gaz o wysokiej zawartosci dwu¬ tlenku siarki, mozna to osiagnac tylko przez stosowanie minimalnego nadmiaru powie¬ trza, co wywoluje w piecu wyzsza tempera¬ ture i powoduje nadmiernie szybkie ni¬ szczenie sie urzadzenia oraz wieksza za¬ wartosc siarki w tlenku zelaza.Wedlug niniejsizego wynalazku iruda, roz¬ drobniona na bardzw dirobay proszek, ule^a spaleniu w postaci zawiesiny w gazowym srodku utleniajacym, podczas powolnego przeplywu przez komore do spalan, przy- czem ilosc srodka utleniajacego nie prze¬ wyzsza znacznie ilosci, potrzebnej do utle¬ nienia siarki i zelaza. Poniewaz niema tu ochladzania, wywolywanego przez nadmiar srodka utleniajacego oraz poniewaz czastki, stosunkowo bardzo od siebie odlegle, sa za¬ wieszone w osrodku utleniajacym i przesu- waja sie powoli przez komore do spalan,— nastepuje bardzo szybkie i zupelne spala¬ nie, przyczem wywiazujace sie cieplo jest pobierane glównie przez same czastki, które topia sie, a nastepnie wzdymaja sie i peka¬ ja wskutek wytwarzania sie gazu wewnatrz czasteczek. Wynikajace stad zupelne spa¬ lanie, przy braku chlodzenia jakimkolwiek znaczniejszym nadmiarem srodka utleniaja¬ cego, utrzymuje temperature pieca powyzej temperatury, przy której dwutlenek siarki moze sie jeszcze dotlenic, wobec czego wy¬ twarzajacy sie dwutlenek siarki nie utlenia sie w piecu. Z drugiej strony gazy wyloto¬ we ochladzaja sie tak szybko ponizej tem¬ peratur, w których dwutlenek siarki moze sie jeszcze dotlenic, ze nie zachodzi utlenianie powazniejszych ilosci dwutlenku.Proces obróbki rudy przebiega jak na¬ stepuje.Czastki rudy wprowadza sie do ogrzar nej uprzednio komory do spalan w jednym koncu, wraz z powietrzem w ilosci niewy¬ starczajacej do zupelnego spalenia siarki i zelaza, zawartych w rudzie; poczatkowo czastki przechodza przez gorace gazy, ply¬ nace ku otworowi wylotowemu i w ten spo¬ sób ogrzewaja sie szybko do temperatury, przy której topia sie i spalaja, Gorace czast¬ ki rozzarzaja sie w zetknieciu z powietrzem, poczem nastepuje spalanie sie na powierzch¬ ni czastek. Uzupelniajaca ilosc powietrza, wystarczajaca przynajmniej do zupelnego utlenienia siarczku, wchodzi z przeciwlegle¬ go konca pieca i plynie w przeciwpradzie wzgledem ruchu rudy i powietrza pierwot- — 2 -nego. To wtórne powietrze ma na celu me- tylko dostarczenie tlenu, potrzebnego do zupelnego spalenia rudy, lecz równiez sluzy do utrzymywania czastek rudy w stanie za¬ wieszonym az do ukonczenia procesu spad¬ lania. Nadzwyczaj subtelnie rozdrobnione czastki rudy ogrzewaja sie bardzo szybko do wysokiej temperatury, przy której za¬ chodzi topienie sie, przyczem nagle ogrza¬ nie powoduje wzdymanie sie czastek, przy¬ bierajacych ksztalt pustych wewnatrz kulek, zapewne z powodu tworzacego sie we¬ wnatrz nich gazu. Znaczna ilosc wzdetych kulistych czastek ulega peknieciu, widocz¬ nie wskutek cisnienia gazu. Dzieki wzdy¬ maniu sie czastek stosunek powierzchni do objetosci ciala stalego jest bardzo duzy, a poniewaz czastki sa stosunkowo bardzo od siebie odlegle i zawieszone w powietrzu, prawie cala masa 'kazdej czastki staje jed¬ noczesnie do procesu utleniania, i wskutek tego prawie kazda czastka spala sie zupel¬ nie, zas wszystkie czastki spalaja sie szyb¬ ko. Usuwanie siarki jest bardziej dokladne, niz to mozna osiagnac przy stosowaniu me¬ chanicznych pieców prazelnych. Szybkie utlenianie wyzwala cieplo, które jest po¬ chlaniane przez czastki i sluzy do uzupel¬ nienia i podtrzymania procesu topienia.Wedlug wszelkiego prawdopodobienstwa temperatura stopionych czastek jest wyz¬ sza- od osiaganej przy pomocy innych me¬ tod prazenia. Potwierdza to fakt, ze otrzy¬ many tlenek zelaza jest stopiony, czarny i magnetyczny. Jezeli czerwony tlenek zelaza, który nie jest magnetyczny, ograac do 1650° lub powyzej, to topi sie on i przeksztalca na czarny magnetyczny tlenek; mozna stad wnioskowac, ze, chociaz moze nie stwier¬ dzono wewnatrz komory temperatury 1650QC, jednakze poszczególne czastki byly ogrzane przez swe cieplo spalania do tej wlasnie lub wyzszej temperatury. Wreszcie utlenione czastki rudy opuszczaja komore do spalan, przesuwajac sie przez chlodne powietrze wtórne i w ten sposób ochladza¬ ja sie. Otrzymany tlenek mozna poddac se¬ lekcyjnemu dzialaniu magnesu celem usu¬ niecia substamcyj niemagnetycznych, jak np. niezupelnie utlenione czastki, krzemionka albo inne zanieczyszczenia, które weszly do pieca razem z ruda. Zawartosc siarki w pro¬ dukcie jest bardzo mala, od 0,3 do 2%, w zaleznosci od stopnia rozdrobnienia rudy, jednak zazwyczaj wynosi ona ponizej 0,5%.Poniewaz doplyw powietrza zostal ograni¬ czony do ilosci, potrzebnej w praktyce do wywolania zupelnego spalenia siarki i zela¬ za, ilosc powietrza, domieszanego do dwu¬ tlenku siarki, opuszczajacego komore do spalan, jest znacznie mniejsza, niz w przy¬ padku mechanicznego prazenia. Poniewaz niema tu równiez ochladzania, wywolanego nadmiarem powietrza, zas z drugiej strony szybkie i zupelne spalanie sie czastek rudy wytwarza wysoka temperature, dwutlenek siarki opuszcza komore, posiadajac tempe¬ rature o wiele wyzsza od tej, przy której moze sie dotlenic. Gazy odlotowe ochladza¬ ja sie szybko; najczesciej przeprowadza sie je przez kociol parowy, albo inny odpo¬ wiedni aparat, w którym dwutlenek siarki ochladza sie tak szybko ponizej tempera¬ tury, przy której moze sie dotlenic, ze, praktycznie biorac, nie tworzy sie zupelnie trójtlenek siadki. Jednoczesnie, ze wzgledu na ograniczenie doplywu powietrza, dwu¬ tlenek siarki, otrzymywany w tym procesie, jest mniej rozcienczony, niz przy uzyciu mechanicznych pieców prazelnych. Obecnie prowadzi sie proces w ten sposób, ze ochla¬ dza sie gazy odlotowe w ciagu póltorej se¬ kundy od temperatury powyzej 1050°C do 200° lub 225°C, poczem gazy zawieraja mniej niz jedna dziesiata procentu trójtlen¬ ku siarki. Wyniki te otrzymano, stosujac 7-o lub 8% -owy nadmiaT tlenu.Okazalo sie, ze jest dogodniej i prak¬ tyczniej wprowadzac subtelnie rozdrobnio¬ na rude w kierunku pionowym zgóry ku do¬ lowi przez szczyt komory do spalan, przy pomocy Lagodnego pradu powietrza, które- - 3 —go ilosc nie wystarcza do spalenia rudy, p- raz dostarczac wtórne powietrze, potrzebne do spalania, tloczac je ku górze przez ko¬ more do spalan. Przez odpowiedni dobór szybkosci kazdego z przeciwnych pradów powietrza w stosunku do sily ciezkosci, dzia¬ lajacej na czastki, mozna uregulowac okres czasu, w ciagu którego czastki spadaja we¬ wnatrz komory tek, aby spalanie odbywalo sie w ciagu dostatecznego czasu. Innemi slowami, opadanie czastek, zalezne od ich poczatkowej szybkosci i przyspieszenia sily ciezkosci, moze byc opóznione przez idacy ku górze prad powietrza.Na rysunku podany jest szematycznie przyklad urzadzenia, które okazalo sie od¬ powiednie do przeprowadzania procesu, przyczem jednakze wynalazek nie jest ogra¬ niczony do stosowania tego urzadzenia.Jesli chodzi o szczególy, podane na ry¬ sunku, 11 oznacza szczelny plaszcz pieca, najlepiej metalowy, z ogniotrwalem wylo¬ zeniem 12 i wewnetrzna ogniotrwala scian¬ ka dzialowa 13% idaca od dna pieca prawie do jego szczytu. Wymiary pieca sa takie, ze scianka dzialowa dzieli go na dwie ko¬ mory 14 i 15, z których dla kazdej najwiek¬ szym wymiarem jest wysokosc. Komora 14, która jest komora spalan, laczy sie z atmo¬ sfera przez dno 16, natomiast komora 15, bedaca komora osadnicza, jest oddzielona od atmosfery przez dno 17. Dowolne odpo¬ wiednie urzadzenie 18 dla zbierania i usu¬ wania stalego produktu pieca jest umie¬ szczone w takiej odleglosci ponizej komo¬ ry 14, zeby nie przeszkadzalo swobodnemu dostepowi powietrza do komory. Dno ko¬ mory 15 jest zaopatrzone w dowolne odpo¬ wiednie urzadzenie 19 dla usuwania stale¬ go produktu pieca przy jednoczesnem wy¬ laczeniu powietrza. Dla wygody, urzadze¬ nie 19 moze przesuwac i wysypywac pro¬ dukt do urzadzenia 78, lecz nie jest to ko¬ nieczne. Z piecem jest polaczony ochla- dzacz gazu 20, najlepiej w postaci kotla pa¬ rowego plomiennieowego, d'o którego prze¬ chodza gazy z dolnej czesci komory 15. Po¬ zadane jest, aby plaszcz kotla byl polaczo¬ ny bezposrednio & plaszczem pieca, jak to widac na rysunku, i aby w scianie pieca znaj dowal sie duzy otwór wylotowy, umoz¬ liwiajacy swobodny dostep do kotla. Do konca kotla, odleglego od pieca, jest przy¬ mocowane urzadzenie ssace, najlepiej wen¬ tylator lub dmuchawa odsrodkowa, która ma ssac gazy z pieca przez kociol. Miedzy dmuchawa 21 a kotlem moze byc umieszczo¬ na zasuwa 22.Kociol posiada jak zwykle rure 23, do¬ prowadzajaca wode i rure 24, odprowadza¬ jaca pare. Ruda przeznaczona do obróbki jest wsypywana w bardzo rozdrobnionej postaci do skrzyni sypniowej 25A z której przesypuje sie ja przez urzadzenie regulu¬ jace 26 do otwartego lejai 27, którego dolna czesc jest polaczona ze sztucerem zasysa¬ jacym wentylatora lulb dinuuichawy odsrodko¬ wej 28. Rura wylotowa 29 dmuchawy pro¬ wadzi do górnej czesci komory spalan 14, konczac sie dowolna odpowiednia dysza 30, wytrzymala na wysoka temperature.Dzialanie opisanego wyzej urzadzenia jest nastepujace. Suchy, bardzo rozdrobnio¬ ny siarczek metalu, jak np. koncentrat flo¬ tacyjny lub rozdrobniony piryt, zasypuje sie do skrzyni 25 i przesypuje z niej z okreslo¬ na szybkoscia przez regulator 26 do otwar¬ tego sypnia 27, z którego jest porywany przez prad powietrza, przechodzac nastep¬ nie przez dmuchawe 28, która podaje go do górnej czesci 'komory spalan 14. Przez odpo¬ wiednie regulowanie urzadzenia iregulujace- gio 26 i szybkosci dmuchawy 28 mozna do¬ wolnie regulowac szybkosc podawania rudy do pieca, oraz ilosc i sizybkosc powietrza, wchodzacego razem z ruda. Ssace dzialanie dmuchawy 21 przetlacza powietrze na dno komory spalan, a stad ku górze przez te ko¬ more; równoczesnie ciagnie gazy piecowe i ewentualnie reszte powietrza ku dolowi przez komore 15 i kociol 20. Ilosc i szyb¬ kosc powietrza, wchodzacego od dolu do — 4 —komory spalani, mozna regulowac przy po¬ mocy zasuwy 22 i regulacji ilosci obrotów dmuchawy 21. Pozadane jest regulowac w ten sposób, zeby zmierzajacy ku górze prad powietrza równowazyl poczatkowa szyb¬ kosc ku dolowi czastek rudy oraz czescio¬ wo równowazyl przyspieszenie sily ciezko¬ sci, w wyniku czego opadanie czastek w ko¬ morze spalan winno byc opóznione. Wiek¬ sza czesc czastek osadza sie na urzadzeniu 18, które je usuwa. Drobne czastki, któ¬ re sa porywane poza scianke 13, osadzaja sie z latwoscia na dnie komory 15, skad sa uruwane przez urzadzenie 19.W opisanym wyzej urzadzeniu proWan¬ dzi sie proces w sposób nastepujacy. Po od- powiedriiem uprzedniem ogrzaniu pieca rozpoczyna sie proces, wprowadzajac bar¬ dzo rozdrobniony siarczek ku dolowi do komory spalan z iloscia powietrza, mniej¬ sza od potrzebnej do spalenia siarczku; jednoczesnie wciaga sie ku górze przez ko¬ more spalan wtórne powietrze, potrzebne w praktyce do izupeltnego spalenia siairozku.Gdy osiagnelo sie wszedzie wlasciwe tem¬ peratury i piec jest w pelnym biegu, usta¬ laja sie trzy wyraznie rozgraniczone stre¬ fy, których wymiary zaleza od ilosci i szyb¬ kosci wpuszczonego powietrza i siarczku.Górna strefa, czyli strefa grzania, roz¬ ciaga sie na pewnej przestrzeni, poczyna*- jac ponizej dyszy 30. Gazy w tej strefie skladaja sie glównie z dwutlenku siarki i a- zotu, wznoszacych sie z nizszych stref. Tem¬ peratura jest zbyt wysoka, aby moglo za¬ chodzic utleniacie dwutlenku siarki przez powietrze, wchodzace razem z siarczkiem, zas z nizej polozonych stref powietrze albo zupelnie nie przenika, albo przenika w bar¬ dzo nieznacznych ilosciach. Czastki siarcz¬ ku, opadajace ku dolowi przez te strefe, ogrzewaja sie !do temperatury palnosci, a nawet prawdopodobnie do temperatury to- pliwosdi. Jesli w rudzie znajduje sie siarka niezwiazana, czesc jej ulatnia sie tu i spala.Strefa srodkowa, czyli pierwotnego spa¬ lania, jest wyraznie i widocznie odgraniczo¬ na od stref gjórnej i (dolnej; Strefa ta roz¬ ciaga sie ku dolowi, poczawszy od tego po¬ ziomu, przy którym czastki zapalaja sie; jest to strefa intensywnego spalania sie i zupelnego topienia sie; zachodzi w niej spalanie glównej masy siarki przy udfciale powietrza, wchodzacego razem z siarcz¬ kiem, oraz czesciowo na koszt powietrza, wciaganego przez dolny otwór komory spa¬ lan. Mozliwe, iz spala sie tu czesciowo i ze¬ lazo, W strefie tej czastki siarczku ulegaja spaleniu w ilosci powielana, wystarczajacej do utlenienia glównej czesci siarki, i dzieki temu procesowi jest utrzymywana tempera¬ tura topliwosci. Nalezy sajdzic, ze wzdyma¬ nie sie 1 pekanie czastek zachodzi przewaz¬ nie w tej strefie, która jest wypelniona cha¬ rakterystycznym plomieniem plonacej siar¬ ki.Dolna strefa, czyli strefa wtórnego spa¬ lania, rozciaga sie, poczawszy od poziomu, przy którym czastki poczynaja sie zairzyc, ku dolowi prawie ido dina komory, W strefie tej czastki, ogrzane do bardzo wysokiej temperatury, spotykaja sie z nadmiarem storunkowo nierozdienczanego powietrza, wciaganego przez dno komory. Poszczegól¬ ne czastki sa widoczne jako jasno iskrzace sie putakty swietlne; nalezy przypuszczac, ze w tej strefie ulega spaleniu wieksza czesc zelaza i pozostalosc siatki, i ze tutaj tworzy sie czarny tlenek. Znaczna ilosc ciepla, zwiazana z kazda poszczególna czastka, na co wskazuje stan rozzarzenia, jest przewaznie .pochlaniana w chwili wy* wiazywania' Isie przez same czastki, co utrzy¬ muje tlenek zelaza w stanie stopionym; wo¬ bec tego temperatura gazów w tej strefie jest prawdopodobnie znacznie nizsza od temperatury poszczególnych czastek. Iskrze¬ nie w tej strefie zmniejsiza sie kul dolowi.Ponizej dolnef strefy stopione czastki ochladzaja sie i zestalaja w strumieniu wchodzacego powietrza i sluza w pewnej mierze do ogrzewania powietrza. Staly pro- 5 —dukt zbiora na w polaci ciezkiego czarne¬ go proszku, skladajacego sie z drobnych stopionych^ zazwyczaj wewnafaz pustych czastek Jak widac z powyzszego opisu, siarczek ulega poczatkowo spaleniu w mniejszej ilo¬ sci powietrza, niz potrzeba do zupelnego spalenia, pozyczam jednakze ilosc ta wy¬ starcza do utlenienia glównej masy siarki; w dalszym ciagu siarczek spala sie w ilosci powietrza, byc moze mniejszej, niz tego po¬ trzeba do zupelnego spalenia pierwotnej ilosci siarki i zela&a, podczas gdy doplyw powietrza wtórtiego powaznie przewyzsza. ilosc, potrzebna do utlenienia zelaza i reszty siarki Z opisu wynika równiez, ze czastki siarczku sa utrzymywane w powietrzu w stanie zawieszonym podczas calego proce¬ su utleniania. Przy odpowiediniem regulo¬ waniu sizybkosci obu doplywów powietrza, czas, w ciagu którego czastki sa utrzymywa¬ ne w stanie zawieszenia, moze byc znacznie dluzszy, niz czas normalnego osadzania sie czastek na dnie komory spalan pod dziala¬ niem sily ciezkosci; w ten sposób zapewnia sie dostatecznie dlugi okres czasu, pozwa¬ lajacy na/ bardzo dokladne spalanie.Poniewaz ilosc doplywajacego powie¬ trza jestt o tyle zblizona do teoretycznej, o ile na to pozwala skuteczne dzialanie, ko¬ more opuszcza stosunkowo bardzo mala ilosc powietrza, dzieki czemu dwutlenek siarki jest bardzo nieznacznie rozcienczony powietrzem. Wysoka temperatura gazów w komorze spalan i w komorze osadowej unie¬ mozliwiaja dotlenianie dwutlenku siarki, zas szybkie ochladzanie gazów w kotle do temperatury ponizej 3S0PC w takim stopniu redukuje czas, w ciagu którego dwutlenek siarki przebywa obszar temperatur utlenie¬ nia, ze, praktycznie biorac, nie twarzy sie zupelnie trójtlenek siatki.Pomimo ze w opisanym przykladne srodkiem utleniajacym jest powietrze, ja- snem jest, ze zamiast powietrza moze byc uzyta dowolna mieszanina gazów, zawiera¬ jaca potrzebny wolny tlen, lecz niezawiera- jaca skladników, które moglyby reagowac z siarczkiem w niepozadanym kierunku, lub tworzyc tlenki. W zastrzezeniach pod ter¬ minem „powietrze" nalezy rozumiec rów¬ niez takie niiesizaniny gazowe.Pomimo ze w opisanym przykladzie pradem gazu, wprowadzajacym siarczek byl prad powietrza, jasnem jest, ze zamiast po¬ wietrza moze byc uzyty nieultleniajacy gaz, ptizyczem dzialanie utleniajace uzyskuje sie od przeciwpradu utleniajacego gazu, albo tez oba prady gazu moga byc nieutleniaja- ce, sluzac jedynie do utrzymywania czastek siarczku w stanie zawieszenia, zas utlenie¬ nie moze izachodzic kosztem gazu utleniaja¬ cego, wprowadzanego niezaleznie od obu strumien] gazu. PL