PL20785B1 - Sposób wytwarzania siarki lub siarkowodoru, albo mieszanin siarkowodoru, dwutlenku siarki i siarki z materjalów, zawierajacych siarke. - Google Patents

Description

Zagadnienie wytwarzania siarki z rud doru mieszanine, skladajaca sie np. z 2 siarczkowych stanowi przedmiot licznych objetosci siarkowodoru i 1 objetosci dwu- wynalazków, które polegaja na tern, ze tlenku siarki. Przebieg reakcji przy zasto- przez prazenie odpowiednich surowców o- sowaniu samej tylko pary wodnej jest we trzymuje sie mieszaniny gazowe siarkowo- wszystkich przypadkach endotermiczny, doru i dwutlenku siarki, które reaguja ze lecz, nawet w przypadku spalenia czesci soba juz w niskich temperaturach w ten siarki na dwutlenek siarki, cieplo reakcji sposób, iz powstaje siarka w postaci pary nie wystarcza, aby proces przebiegl bez do- oraz para wodna. Mianowicie, przy prze- prowadzenia nowych ilosci ciepla z ze- puszczaniu przez siarczki pary wodnej o- wnatrz, Z tej przyczyny w licznych sposo- trzymuje sie siarkowodór i odpowiednie bach znanych proponowano, azeby cieplo, tlenki metali. Te reakcje mozna równiez niezbedne do technicznego przeprowadze- poprowadzic w ten sposób, ze do pary wod- nia procesu, doprowadzac pod postacia we- nej dodaje sie tyle powietrza lub tlenu, iz gla lub gazów grzejnych, przyczem do- otrzymuje sie zamiast czystego siarkowo- tychczas nie udalo sie przeprowadzic tech-niczi*ie i oplacalnie zadne- ze znanych sposobów. Przyczyne tego stanowi ta oko¬ licznosc, ze urzadzenia techniczne, stoso¬ wane do przeprowadzania tych reakcyj, nie byly przystosowane lub tez byly przystoso¬ wane niedostatecznie do nadzwyczaj po¬ wolnego przebiegu procesu. Braki aparatu¬ ry technicznej nalezy przypisac temu, ze 'nie poznano dotychczas warunków pomysl¬ nego przebiegu tych reakcyj. Miedzy ruda siarczkowa oraz para wodna i powietrzem w stanie garu zachodzi reakcja o przebiegu nadzwyczaj powolnym, wskutek czego pra¬ cuje najsprawniej ta aparatura, w której w najkrótszym czasie wytwarza sie najwiek¬ sze dzialanie powierzchniowe. Z tegoz po¬ wodu rude, sypana w warstwe, poddawana dzialaniu gazów reakcyjnych, proponowano proszkowac jak najdrobniej, a warstwe ru¬ dy poruszac, podobnie jak np. w mecha¬ nicznych piecach plomiennych lub w glad¬ ko wymurowanych piecach obrotowych. W obu tych przypadkach reaguje tylko ta po¬ wierzchnia warstwy rudy, która styka sie z dolna czescia warstwy gazowej, przeply¬ wajacej ponad ruda, a wiec wlasciwe masy rudy, znajdujace sie ponizej, i masy gazu, znajdujace sie ponad powierzchnia ze¬ tkniecia, nie biora udzialu w tej reakcji.Azeby uzyskac pewna znaczniejsza szyb¬ kosc reakcji, nalezaloby przeprowadzac nad ruda bardzo duze ilosci gazu, które jednak unosilyby ze soba tak wielkie ilo¬ sci ciepla, ze reakcja nie moglaby nietyl- ko przebiegac samoczynnie, lecz ustawala¬ by nawet wówczas, gdyby doprowadzano sztucznie znaczne ilosci ciepla, np. pod po¬ stacia wegla.Wynalazek usuwa te niedogodnosc przez zastosowanie do wykonywania tego sposobu pieca obrotowego, zaopatrzonego wewnatrz w walce zwrotne, które przy ob¬ rocie pieca podnosza rude w znany sposób i wolno ja przez warstwe gazu przesypuja, wytwarzajac chwilowe przegrody ruchome, hamujace przeplyw gazu. Proste porówna¬ nie pieca obrotowego, wewnatrz gladko ob¬ murowanego, z piecem, zaopatrzonym we¬ wnatrz w walce zwrotne, pozwala stwier¬ dzic wzrost dzialania powierzchniowego.Naprzyklad, niech piec obrotowy, we¬ wnatrz gladko obmurowany, zawiera 10 tonn pirytu o wielkosci ziarn 0—6 mm, rozmie¬ szczonego równomiernie na calej dlugosci pieca. Te 10 tonn rudy o pewnej okreslonej wielkosci ziarn posiada powierzchnie, wy¬ noszaca np. 40.000 m2. Ta powierzchnia, rozmieszczona w gladkim piecu obroto¬ wym, o okreslonej liczbie obrotów na min moze sie zetknac z przeplywajacym gazem zaledwie jeden raz w ciagu 4 godzin; na¬ tomiast, w piecu obrotowym o takich sa¬ mych rozmiarach i o tej samej szybkosci obrotowej, co piec, powyzej opisany, lecz zaopatrzonym w walce zwrotne, calkowita zawartosc pieca przejdzie jeden raz przez przestrzen gazowa juz w ciagu jednej mi¬ nuty. Ilosc ciepla, jaka sie moze uwolnic w ciagu jednostki czasu, jest tedy znacznie wieksza.Poniewaz reakcja pomiedzy para wod¬ na i siarczkami jest endotermiczna, wiec cieplo oraz srodki reakcyjne nalezy dopro¬ wadzac stosownie do tego, jak sie ustala re¬ akcja, dzieki wiekszej powierzchni zetknie¬ cia, wytworzonej przez walce zwrotne, przyczem nalezy uwzglednic, ze reakcja ta przebiega najlepiej w temperaturach okre¬ slonych, np. w przypadku pirytu — w 700°C. Wedlug wynalazku nalezy tedy od¬ powiednio dozowac wszystkie srodki reak¬ cyjne, mianowicie: pare wodna, powietrze i paliwo. Mozna to uskutecznic najdogod¬ niej w piecu obrotowym, zaopatrzonym na calej dlugosci w doplywy (dysze lub palni¬ ki), dajace sie regulowac i przechodzace przez warstwe materjalu, dzieki czemu ga¬ zy spalinowe, pare wodna i powietrze moz¬ na doprowadzac równomiernie na calej dlugosci i na calym obwodzie pieca, przy¬ czem piec jest szczelnie zamkniety na oby¬ dwóch koncach. — 2 —Ze wzgledów gospodarczych do tej re¬ akcji nie stosuje sie pary wodnej, otrzymy¬ wanej przez sztuczne odparowywanie wo¬ dy, chyba ze tego rodzaju pare otrzymuje sie tanio lub bezplatnie. Naogól stosuje sie pare wodna, tworzaca sie w komorze reak¬ cyjnej przy spalaniu gazów, bogatych w wodór, np. gazu swietlnego albo znanych paliw cieklych. Jest jednak rzecza jasna, ze, w zaleznosci od warunków, mozna sto¬ sowac i inne rodzaje ogrzewania, np. ogrze¬ wanie elektryczne lub posrednie ogrzewa¬ nie obrotowego pieca muflowego, przyczem tego rodzaju ogrzewanie moze równiez slu¬ zyc do wzmozenia glównego ogrzewania bezposredniego.Sposób wedlug wynalazku, w przypad¬ ku zastosowania pirytu, ma przebieg naste¬ pujacy: w górnym koncu pieca doprowa¬ dza sie rude z dodatkiem materjalu stale¬ go, zawierajacego wegiel, lub bez tego do¬ datku, w srodkowej czesci pieca nastepuje ogrzewanie, w dolnym zas koncu pieca do¬ prowadza sie glówna ilosc tlenu, niezbed¬ nego do przebiegu reakcji, przewaznie pod postacia powietrza lub innych gazów, za¬ wierajacych tlen, oraz pare wodna. Proces przebiega w sposób nastepujacy.Gorace gazy, wolne od tlenu, plynace ze strefy srodkowej pieca w przeciwpra- dzie do rudy i uchodzace w koncu pieca, w którym zasila sie piec surowcem, ogrzewa¬ ja swiezy piryt tak, iz siarka przez proste ogrzewanie w pierwszej strefie, t. j. w gór¬ nej czesci pieca, sublimuje i w stanie gazo¬ wym wraz z gazami odlotowemi opuszcza piec. Podgrzany siarczek zelaza (i wegiel) dostaje sie do drugiej strefy, t. j. srodko¬ wej czesci pieca, która wypelniaja gazy re¬ dukujace, skladajace sie przewaznie z pa¬ ry wodnej, gazów spalinowych i azotu.Siarczek zelaza z para wodna tworzy tlenek zelaza i siarkowodór, przyczem reakcja ta zuzywa czesciowo cieplo, powstale przy spaleniu paliwa. W trzeciej strefie, a wiec w dolnej czesci pieca, ruda, niecalkowicie jeszcze odsiarczona, styka sie energicznie z podgrzanem powietrzem. Tunastepuje te¬ dy znany proces prazenia utleniajacego.Podgrzewanie powietrza odbywa sie w ten sposób, ze w najnizszej czesci pieca, tuz przed opuszczeniem pieca przez rude, o- grzana ponownie wskutek spalenia siarki, walce zwrotne pieca przesypuja rude przez swieze powietrze doplywajace. W dolnej czesci pieca otrzymuje sie wypalki, wolne od siarki, a z górnej czesci pieca uchodza gazy, skladajace sie z dwutlenku siarki, plynacego z najnizszej strefy pieca, z siar¬ kowodoru ze srodkowej strefy pieca, z siar¬ ki z górnej strefy, jak równiez z azotu, za¬ wartego w gazach spalinowych, z pewnego nadmiaru pary wodnej i nadmiaru niezu- zytego wodoru, poniewaz w reakcji utlenia¬ nia zelaza odsiarkowanego zuzywa sie wie¬ cej tlenu, niz idzie wodoru na wytworzenie wolnej siarki. Ten wodór, po oddzieleniu gazów siarkowych i dwutlenku wegla z ga¬ zów spalinowych pieca, mozna wprowadzic ponownie do procesu przez nawrócenie ga¬ zów spalinowych.Przy stosowaniu siarczków metali, z których siarka nie sublimuje przy zwyklem ogrzaniu, piec nie zawiera strefy sublima- cji. W tym przypadku proces prowadzi sie w ten sposób, ze zamierzona przemiana siarkowodoru i dwutlenku siarki w pary siarki i pare wodna zachodzi juz w gór¬ nym koncu pieca, dzieki czemu calkowita ilosc siarki z siarczków lub tez jej wieksza czesc otrzymuje sie u wylotu pieca w po¬ staci siarki czystej. Wydzielanie sie siarki w samym piecu mozna przyspieszyc przez wbudowanie komory kontaktowej, zawie¬ rajacej materjaly kontaktowe, nadajace sie do tej reakcji. W tym przypadku do wpro¬ wadzania rudy do pieca sluza znane urza¬ dzenia, które doprowadzaja rude przez o- twory w plaszczu pieca.Sposób ten znajduje zastosowanie za¬ równo przy otrzymywaniu siarki z rud siarczkowych, jak i z siarczanów, np. z — 3 —siarczanu baru, wapnia, magnezu. W tym przypadku dodaje sie pewna ilosc srodków redukcyjnych stosownie do zawartosci siarczanów.Szczególnie korzystne jest dodawanie materjalów, zawierajacych wegiel w posta¬ ci stalej, jak równiez moznosc stosowania koksu mialkiego, pólkoksu lub innych pa¬ liw, które juz w nizszej temperaturze wy¬ twarzaja z para wodna gaz wodny.Chociaz ilosci pary wodnej, gazu grzej¬ nego i powietrza mozna regulowac w ten sposób, aby powstawal wylacznie siarko¬ wodór, to jednak w wiekszosci przypad¬ ków nalezy odrazu wprowadzac taki nad¬ miar powietrza lub tlenu, aby w miare moz¬ liwosci otrzymywac mieszanine siarkowo¬ doru i kwasu siarkawego, dajaca odrazu siarke, to jest gazowa mieszanine 2 objeto¬ sci siarkowodoru i 1 objetosci dwutlenku siarki.Jezeli siarkowodór i dwutlenek siarki, zawarte w gazach, nie ulegaja przemianie w samym piecu, wówczas uskutecznia sie to w specjalnej aparaturze znanego rodzaju nazewnatrz pieca. Gazy odsiarczone oczy¬ szcza sie nastepnie, usuwajac dwutlenek wegla, i, jak to wyzej wspomniano, nawra¬ ca je zpowrotem do pieca, w celu wyzyska¬ nia zawartego w nich siarkowodoru. Za¬ miast tego, cala ilosc wodoru lub tylko czesc wodoru, niezbedna do wytworzenia siarkowodoru, mozna dostarczyc pod po¬ stacia innych gazów, zawierajacych wodór, np. gazu wodnego.Na rysunku przedstawiono przyklad wykonania pieca, nadajacego sie do wyko¬ nywania tego sposobu.Przez rure E wprowadza sie materjal do pieca obrotowego A, przez wylot K zas na drugim koncu pieca usuwa sie materjal odsiarczony. Paliwo, sluzace do ogrzewa¬ nia, dodaje sie w stalej postaci przez rure E lub w postaci cieklej albo gazowej przez rure R2 i dysze B, rozmieszczone odpowied¬ nio wzdluz pieca. Niezbedne powietrze do¬ plywa przez rure 7?3 i dysze Lv a para wodna — przez rure R± i dysze D. Litera V oznaczono rozdzielacz do doprowadzania gazów spalinowych, powietrza i pary wod¬ nej. Wlasciwe powietrze, sluzace do praze¬ nia, jest doprowadzane przez dysze L2 w czesci pieca, zblizonej do jego wylotu. Gazy uchodza przez przewód kolankowy G. Li¬ tera W oznaczono walce zwrotne, które rozdzielaja materjal w piecu, litera S zas oznaczono pierscienie, które reguluja prze¬ suwanie sie materjalu.Przyklad I. Do pieca obrotowego, ogrze¬ wanego wewnatrz i zaopatrzonego w dy¬ sze, doprowadzono w sposób ciagly w cia¬ gu 24 godzin 6 tonn pirytu mielonego o za¬ wartosci 48% Si 50% Fe. Z pierwszej cze¬ sci pieca obrotowego, najblizszej miejsca zaladowania, uszlo 110 kg siarki czystej w postaci gazowej, zmieszanej z uchodzacemi gazami reakcyjnemi. Materjal, czesciowo odsiarczony, o zawartosci 36—37% S o- grzano w odpowiedniej strefie pieca obro¬ towego do temperatur pomiedzy 700° i 900°. W tej strefie ruda ulegla dalszemu odsiarczeniu pod dzialaniem pary wodnej, powstalej ze spalonych gazów grzejnych oraz pary, plynacej w przeciwpradzie od konca pieca, przyczem wywiazal sie siar¬ kowodór. Dysze byly rozmieszczone w ten sposób, ze tylko czesc ich sluzyla do ogrze¬ wania. Przez pozostale dysze doprowadza¬ no gaz bez doplywu powietrza, w celu u- trzymania w strefie grzejnej atmosfery re¬ dukujacej. Do tego celu sluzyl gaz wodny o zawartosci 45^-50% wodoru i tylko 5% azotu. Do ostatniej czesci pieca obrotowego wprowadzano w przeciwpradzie do odsiar¬ czanej rudy mieszanine powietrza i pary wodnej w takim stosunku, azeby cisnienie czastkowe pary wodnej wynosilo co naj¬ mniej % atmosfery. W tej czesci pieca na¬ stepowalo tedy odpedzenie resztek siarki z rudy (jako S02J przez wyprazenie w p- beenosci tlenu powietrza. Ilosci powietrza doprowadzanego byly odmierzane w tensposób, azeby gazy, uchodzace z pieca ob¬ rotowego, po skropleniu siarki czystej i nadmiaru pary wodnej, zawieraly miesza¬ nine siarkowodoru i dwutlenku siarki w stosunku 2 : 1. Te mieszanine gazów prze¬ mieniono w znany sposób w siarke. Ogó¬ lem otrzymano 2,44 tomn siarki, t. j. 85% siarki, zawartej w pirycie. Wypalki zawie¬ raly jeszcze 3% S, zelazo zas otrzymano glównie w postaci tlenku zelaza.Przyklad II. Sposób zastosowano do odsiarczania anhydrytu. Przerobiono naj- drobniej zmielony anhydryt o zawartosci 23% S, do którego dodano 20% wegla. We wlasciwej strefie grzejnej pieca obroto¬ wego regulowano doplyw gazu przez dy¬ sze w teii sposób, ze przy najnizszej tem¬ peraturze 900°C w strefie grzejnej gazy u- chodzace zawieraly oprócz siarkowodoru i dwutlenku wegla znaczne ilosci tlenku we¬ gla i wodoru. Do ogrzewania i redukcji sto¬ sowano gaz wodny o zawartosci 45—50% wodoru i 5% azotu. Gaz, zawierajacy siar¬ kowodór, przerobiono w znany sposób na siarke. Z anhydrytu usunieto siarke az do zawartosci 0,5% S. PL

Claims (13)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania siarki lub siar¬ kowodoru, albo mieszanin siarkowodoru, dwutlenku siarki i siarki z materjalów, za¬ wierajacych siarke, np. z siarczków lub siarczanów, z dodatkiem materjalów, za¬ wierajacych wegiel, lub bez tego dodatku, przez traktowanie para wodna i powie¬ trzem lub tylko para wodna w wyzszych temperaturach w piecu obrotowym, zna¬ mienny tern, ze gazowe srodki reakcyjne, gazy grzejne oraz materjal, który ma byc traktowany, doprowadza sie w takich miej¬ scach pieca, aby zapewniony byl najko¬ rzystniejszy przebieg reakcji, mianowicie, do górnego konca pieca, t. j. do pierwszej strefy doprowadza sie surowiec i w tej strefie odbywa sie podgrzewanie materjalu, zawierajacego siarke, i, ewentualnie, odde¬ stylowanie siarki (w przypadku przerobu pirytu], w drugiej strefie, polozonej po¬ srodku pieca, doprowadza sie pare i cieplo, w celu wzmozenia powstawania siarkowo¬ doru, podczas gdy w strefie, sasiadujacej z koncem wylotowym, doprowadza sie powie¬ trze, w celu wytworzenia dwutlenku siarki, przyczem materjal podczas przejscia przez przestrzen gazowa pieca przesypuje sie za- pomoca walców zwrotnych, wbudowanych w ten piec.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze przesuwanie sie materjalu przez piec reguluje sie zapomoca pierscieni.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 —2, zna¬ mienny tern, ze cieplo dodatkowe wytwa¬ rza sie przez spalenie gazów o mozliwie wielkiej zawartosci Wodoru, przyczem pa¬ ra wodna, powstajaca ^przy tern spaleniu, sluzy do otrzymywania siarkowodoru.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze cieplo dodatkowe wytwa¬ rza sie calkowicie lub czesciowo przez elek¬ tryczne ogrzewanie wewnetrzne.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tern, ze doplyw powietrza reguluje sie tak, aby oprócz par siarki pozostawala mieszanina gazowa o skladzie, mozliwie bli¬ skim 2 objetosci siarkowodoru na 1 objetosc dwutlenku siarki.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, zna¬ mienny tern, ze doplyw powietrza lub tle¬ nu ogranicza sie tak, iz powstaje tylko siar¬ kowodór.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tern, ze doplyw gazu reguluje sie tak, aby gazy uchodzace zawieraly znacz¬ niejsze ilosci gazów redukujacych, zwla¬ szcza wodoru.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 1 — 7, zna¬ mienny tern, ze wodór, sluzacy do otrzymy¬ wania siarkowodoru, otrzymuje sie calko¬ wicie lub czesciowo przez nawrócenie z pie¬ ca spalin, zawierajacych wodór, po uprzed- niem usunieciu z nich gazów siarkowych na- — 5 —zewnatrz pieca, lub tez przez doprowadze¬ nie innych gazów, zawierajacych wodór.
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 1 — 8f zna¬ mienny tern, ze z gazów uchodzacych usu¬ wa sie dwutlenek wegla, w celu wzbogace¬ nia ich w wodór.
10. 10. Sposób wedlug zastrz. 1 — 9, zna¬ mienny tem, ze przemiane siarkowodoru i dwutlenku siarki na siarke i wode usku¬ tecznia sie wewnatrz pieca obrotowego.
11. 11. Sposób wedlug zastrz. 1 — 10, zna¬ mienny tem, ze stosuje sie piec obrotowy, który posiada na koncu, przez który ucho¬ dza gazy, urzadzenie, polepszajace prze¬ bieg reakcji pomiedzy siarkowodorem i dwutlenkiem siarki, np. wbudowana komo¬ re kontaktowa znanego typu.
12. 12. Sposób wedlug zastrz. 1 — 11, zna- mienfiy tem, ze rude wprowadza sie za ko¬ mora kontaktowa zapomoca odpowiednich urzadzen przez jeden lub kilka otworów w plaszczu pieca.
13. 13. Sposób wedlug zastrz. 1—12, zna¬ mienny tem, ze do materjalu wyjsciowego dodaje sie materjalu, zawierajacego we¬ giel, np. koksu mialkiego, pólkoksu lub in¬ nego podobnego paliwa, z których juz w stosunkowo niskich temperaturach pod dzialaniem pary wodnej wywiazuje sie gaz wodny. Metallgesellschaft Aktiengesellschaft. Zastepca: Inz. J. Wyganowski, rzecznik patentowyDo opisu patentowego Nf 20785. 0 T«o Druk L. Bogurf.wAi.eo ' SU. W»«** PL