Sposób bezposredniego otrzymywania ze¬ laza zapomoca gazowych srodków reduk¬ cyjnych jest juz znany. Do wykonywania tego sposobu stosowano najkorzystniej pie¬ ce rurowe, przez które przeprowadza sie la¬ dunek w przeciwpradzie do gazu redukuja¬ cego, przyczem albo nagrzewano ladunek w piecu obrotowym bezposrednio gazem, albo tez piec ten ogrzewano z zewnatrz. Przy stosowaniu powyzszego sposobu otrzymy¬ wano jednak przewaznie zelazo gabczaste, gdyz jest rzecza trudna i poza tern kosztow¬ na ogrzewac gaz redukujacy w atmosferze redukujacej az do temperatury odlewania zelaza. Z tych powodów, o ile chodzilo o 0- trzymanie plynnego zelaza lub stali, mate- rjal przeznaczony do rekucji najczesciej stapiano przedwstepnie w oddzielnym pie¬ cu.Otrzymywano równiez bezposrednio ze¬ lazo przy pomocy stalych srodków reduku¬ jacych. Pokrywano np. ksztaltki z rudy i srodka redukujacego warstwa wegla i ogrze¬ wano w obrotowym piecu rurowym, w któ¬ rym ksztaltki byly przesuwane w przeciw¬ pradzie do gazów grzejnych. Rdzen ksztal¬ tek byl przytem redukowany do metalu, podczas gdy ich weglowe pokrycie zabezpie-czalo przed dotarciem utleniajacych gazów grzejnych do rdzenia ksztaltek. Przy wy¬ twarzaniu stopów zelaza, np. zelazo-krze- mu, przy wyrobie ksztaltek mieszano z ru¬ da niezbedne surowce, jak np. krzemionke lub krzem metaliczny. Znane jest równiez zabezpieczanie zredukowanego zelaza przed powrotnem utlenieniem zapomoca zuzli o- chronnych. Do tego celu dodawano do mie¬ szaniny kawalków ladunku dodatki cial, reagujacych ze soba wzajemnie w czasie procesu, jak hp. soli lub chloriui amonu, krzemionki lacznie z opilkami drzewnemi, plynnej smoly drzewnej, smoly pogazowej, melasy, marglu, gliny i t. d. Z dodatków tych tworzy sie szklisty zuzel, który ochra¬ nia zelazo od utleniajaco dzialajacych ga¬ zów. Oczywiscie wytwarzanie zuzla jest po¬ trzebne dopiero wtedy, gdy dzialanie srod¬ ków redukujacych nie wystarcza do zabez¬ pieczenia swiezo zredukowanego zelaza przed utlenieniem. Dzialanie zuzli, tworza¬ cych sie przy ogrzewanu zredukowanego ladunku do temperatury topienia, jest sto¬ sowane Równiez w znanych sposobach, po¬ legajacych na ladowaniu do obrotowego pie¬ ca rurowego jednoczesnie rudy, wegla i srod¬ ka uplynniajacego, przeprowadzaniu reduk¬ cji i ogrzewaniu do temperatury tworzenia sie zuzla, poczem cala zawartosc pieca zo¬ staje wyladowana, a piec zostaje ponownie naladowany w celu przeprowadzenia na¬ stepnego takiegoz procesu. Sposoby te sa pod wzgledem gospodarki cieplnej znacznie korzystniejsze, niz sposoby redukowania zapomoca gazów. Zarówno jednak przy tych sposobach, jak i przy stosowaniu spo¬ sobów redukowania krzemianów zelaza, o- trzymywanych z rud przez stapianie ze sta- lym weglem, Wjprowadzonym do kapieli topnej, powstawaly jednak duze trudnosci 2 tego powodu, ze wykladziny pieców zbyt szybko sie zuzywaly.Wynalazek niniejszy usuwa te niedo¬ godnosci.Zgodnie z wynalazkiem osiaga sie bez¬ posrednie wytwarzanie plynnego zelaza lub stali przez redukcje rud zelaznych lub po¬ dobnych zapomoca wegla w ruchomym pie¬ cu, ogrzewanym bezposrednio, w szczegól¬ nosci zas w piecu obrotowym. Zawartosc wegla i krzemionki w ladunku ustala sie tak, iz przy stale podnoszacej sie temperaturze tworzy sie najpierw równoczesnie zelazo gabczaste i zuzel z krzemianu zelazawego, a podczas odbywajacego sie nastepnie to¬ pienia redukuje sie, wskutek wymiany z wapnem zuzla krzemiano-zelazawego, tle¬ nek zelazawy. Proces wykonywa sie najko¬ rzystniej okresowo w ten sposób, ze wstep¬ nie podgrzany ladunek wprowadza sie do pieca, redukuje go i stapia. Po spuszczeniu zelaza i zuzla piec jest gotowy do przyjecia nastepnego ladunku. Przy odpowiednio dlu¬ gich piecach mozna równiez zastosowac pra¬ ce ciagla.Dzieki stosowaniu pieca ruchomego, naj¬ korzystniej pieca obrotowego, osiaga sie to, ze krzemionka, tlenki zelaza i wegiel redu¬ kujacy doskonale wzajemnie sie mieszaja, co oczywiscie wplywa bardzo korzystnie na tworzenie sie zuzla i przebieg redukcji.Znajdujaca sie w ladunku ilosc krze¬ mionki winna byc obliczona tak, zeby zuzel wytwarzal sie równoczesnie z zelazem gab- czastem, tworzacem sie w temperaturze o- kolo 900 do 1000°C. Zuzel jest zatem w cza¬ sie tworzenia sie zelaza gabczastego gesto- plynny lub ciastowaty, tak iz podczas ruchu pieca poszczególne czastki zelaza gabcza¬ stego zaczynaja sie stykac z zuzlem. Utle¬ nieniu powrotnemu zelaza gabczastego za¬ pobiega sie w ten sposób prawie calkowicie; w kazdym razie utlenienie to nie ma miejsca W stopniu szkodliwym, przyczem nadzera- nie wykladziny pieca tlenkiem zelazawym równiez nie ma miejsca- Nadzeraniu wykla¬ dziny pieca zapobiega zawarta w ladunku krzemionka, która z tlenkiem zelazawym tworzy zuzel, zawierajacy zelazisty krze* mian. Poza tern zawartosc wegla w ladun¬ ku oblicza sie zgodnie z wynalazkiem tak, - Z —ze wystarcza ona do redukcji, az do calko¬ witego stopienia ladunku, czyli ze ilosc we¬ gla sprowadza sie do mozliwego minimum, co w znacznym stopniu zmniejsza moznosc powtórnego utleniania zelaza.W dalszym przebiegu redukcji wskutek ruchu pieca zelazo gabczaste miesza sie z rozzarzonym weglem redukcyjnym, znaj¬ dujacym sie w nadmiarze. Zelazo gabczaste wchlania wegiel i zaczyna topniec. Wsku¬ tek dodania wapna zuzel, zawierajacy krzemian zelazawy, rozklada sie coraz bar¬ dziej podczas podnoszenia sie temperatury.Wapno wchodzi na miejsce tlenku zelaza¬ wego do krzemianu zelazawego, który z wapnem zamienia sie na krzemian wapnio¬ wy, podczas gdy tlenek zelazawy zostaje wydzielony z krzemianu zelazawego. Tlenek zelazawy zostaje równiez zredukowany czesciowo przez wegiel, zawarty jeszcze w ladunku, a czesciowo przez wegiel, który rozpuscil sie w swiezo stopionem zelazie.Dzieki temu, ze tlenek zelazawy reaguje tak¬ ze z weglem, który przeszedl do stopionego zelaza, osiaga sie ten skutek, ze zawartosc wegla w zelazie nie przekracza pewnej naj¬ wyzszej granicy. Wapno, dodawane na po* czatku redukcji, nie przeszkadza tworzeniu sie zuzla z krzemianu zelazawego. Wpraw¬ dzie do rozlozenia zuzlia, zawierajacego krzemian zelazawy, potrzeba jest niewiele wapna; czestokroc wystarczy juz 5%. Jed¬ nak dodatek wapna nie dziala szkodliwie nawet i wówczas, jezeli, np. w celu ochrony wykladziny pieca, doda sie 4- lub 5-krotna ilosc wapna, potrzebnego do rozlozenia zuz¬ la, zawierajacego krzemian zelazawy.Niezbedna do przeprowadzenia sposobu wedlug wynalazku ilosc krzemionki moze byc dodana do materjalu wyjsciowego, np. w postaci cial, zawierajacych 'krzemionke, lub tez w postaci rudy, zawierajacej po¬ trzebna ilosc krzemionki. Tego rodzaju ru¬ dy sa, fak wiadomo, nie bardzo odpowiednie do stosowania w wielkich piecach. Moznosc zastosowania tego rodzaju materjalu stano¬ wi zatem jeszcze jedna zalete sposobu we¬ dlug wynalazku. Równiez przez zmieszanie róznych rud lub materjalów o duzej i niskiej zawartosci krzemionki mozna utworzyc la¬ dunek o odpowiedniej zawartosci tego zwiazku.Tworzenie sie zuzla, zawierajacego krzemian zelazawy, moze byc ulatwione przez dodanie odpowiednich srodków uplyn¬ niajacych, takich, jak szpat zelazny prazo¬ ny, fluoryt, kryolit, chlorek wapnia, soda i t. d. Dodawanie krzemionki i innych srod¬ ków uplynniajacych, jak np. prazonego szpatu zelaznego lub fluorytu, przy bezpo- sredniem otrzymywaniu zelaza nie jest no¬ woscia. Jednak tego rodzaju dodatki nie byly stosowane dotychczas w tym celu, ani tez reakcji nie prowadzono tak, aby juz na poczatku redukcji zelaza tworzyl sie zuzel, zawierajacy krzemian zelazawy.Ladunek moze byc wprowadzony do pie¬ ca redukcyjnego w stanie zimnym. Ko¬ rzystnie jest jednak podgrzac go. Przez podgrzanie, które moze byc doprowadzone az do temperatury redukcji i nawet wyz¬ szej, skraca sie odpowiednio czas trwania redukcji. Dzialanie redukujace wegla zo¬ staje przytem przyspieszone tak, iz tworze¬ nie sie zelaza gabczastego postepuje szyb¬ ko naprzód. Dzieki takiemu postepowaniu piec redukcyjny nie ochladza sie. Dzieki podgrzewaniu ladunku unika sie psucia wy¬ kladziny pieca, co moze miec miejsce przy stosowaniu niepodgrzanego ladunku, wsku¬ tek dzialania pary wodnej, wytwarzanej przez parowanie w piecu zawartej w la¬ dunku wilgoci. Kamien wapienny (lub wap¬ no) niezbedny do rozlozenia zuzla, zawie¬ rajacego krzemian zelazawy, zostaje szybko rozlozony tak, iz tlenek wapnia szybko rea¬ guje z jeszcze niezupelnie uplynnionym krzemianem zelazawym, tworzac odpowied¬ nio szybko krzemian wapnia, podczas gdy tlenek zelazawy redukuje sie do zelaza.Podgrzewanie moze byc dokonywane w taki sposób, ze równoczesnie odpedza sie — 3 —szkodliwe zawartosci, np. siarke. Podgrze¬ wanie moie byc np. przeprowadzane w pie¬ cu obrotowym, znajdujacym sie przed pie¬ cem redukcyjnym i ogrzewanym odlocinami z pieca redukcyjnego. Równiez i inne za¬ wartosci ladunku pieca moga byc podczas podgrzewania wydalane dzieki calkowite¬ mu lub czesciowemu ulatnianiu sie ich, np. cynk, olów, cyna i podobne lotne metale.Równiez proces prazenia mozna zuzytko¬ wac jako podgrzewanie, przy zastosowaniu jako materjalu, zawierajacego zelazo, np. szpatu zelaznego, prazonki pirytowej lub innych surowców, zawierajacych siarczki ze¬ laza. Wydalanie wspomnianych domieszek z materjalu wyjsciowego przez podgrzewa¬ nie nie jest jednak niezbedne. Równiez dzie¬ ki samej redukcji zostaja juz w znacznym stopniu wydalone zdolne do ulatniania sie metale, jak cyna, olów, cynk, antymon, arsen i podobne. Mozna je np. odzyskac w posta¬ ci ich tlenków z odlocin pieca. Nawet siarka zostaje w czasie redukcji czesciowo wyda¬ lona.Dodatek wapna, niezbedny do rozlozenia zuzla, zawierajacego krzemian zelazawy, moze byc dodany, ]ak juz wspomniano, od- razu do ladunku. Gdy ladunek podgrzewa¬ ny wprowadza sie do pieca redukcyjnego, to dodanie wapna moze nastapic przed pod¬ grzewaniem lub po podgrzaniu. Mozna jed¬ nak wapna dodawac dopiero w odpowied¬ niej strefie pieca redukcyjnego.Gdy redukcja zostala juz dokonana, spu¬ szcza sie z pieca zuzel krzemianowy, a zela¬ zo przerabia sie dalej, w celu usuniecia z niego zanieczyszczen albo w tym samym piecu, albo w drugim piecu (obrotowym, rusztowym, elektrycznym), do którego zle¬ wa sie plynny surowiec z pieca redukcyjne¬ go. Wykonczanie odbywa sie np. w znany sposób, a mianowicie na plynne zelazo wpro¬ wadza sie wapno, zelazny szpat prazony, rude manganowa lub tez ewentualnie zela- zo-mangan. Zuzel, tworzacy sie przy osta- tecznem przerabianiu zelaza, moze byc do¬ dany do nastepnego ladunku w celu wyko¬ rzystania zelaza, manganu i t. d., znajduja¬ cych sie w tym zuzlu.Wykonczanie w oddzielnym piecu jest wówczas korzystniejsze, gdy piec redukcyj¬ ny jest polaczony z innem urzadzeniem, slu- zacem do przygotowywania ladunku, np. z piecem do podgrzewania, urzadzeniem Dwight - Lloyd'a i t. d.Na rysunku przedstawiono jako przyklad wykonania dwa rozmaite urzadzenia do wykonywania sposobu wedlug wynalazku.Surowiec, który moze byc uprzednio pod¬ dany prazeniu lub skupianiu w tasmowym aparacie prazelnym, po zmieszaniu go z oko¬ lo 20% wegla redukcyjnego, np. w postaci gruzu koksowego, w stanie rozdrobnionym lub nierozdrobnionym doprowadza sie zapo¬ moca tasmy przenoszacej 1 przez rure za¬ silajaca 2 do pieca 3. W piecu tym wydala sie z materjalu wyjsciowego, wedlug jakie¬ gokolwiek znanego sposobu, metale latwiej lotne, jak cynk, olów i t. d. Z pieca 3 prze¬ prowadza sie materjal wyjsciowy, z którego wydalono juz lotne metale, przy mozliwem unikaniu strat cieplnych, przez pochylnie 4 do pieca redukcyjnego 5, który jest ogrzewa¬ ny np. zapomoca paleniska 6 na mial weglo¬ wy. Dodawanie wegla redukcyjnego i in¬ nych dodatków, niezbednych do redukcji ze¬ laza, moze sie odbywac zgodnie z wynalaz¬ kiem równiez przy pomocy pochylni 4, do której doprowadza sie wegiel redukcyjny i dodatki ze znajdujacych sie zboku pieca zbiorników, przyczem cyfra 7 oznaczono zbiornik mialu weglowego, a cyfra 8 — prze¬ wód, doprowadzajacy mial weglowy. Odlo- ciny z pieca 5 przeprowadza sie ponad po¬ chylnia 4 przez glowice 9 do pieca 3, przy¬ czem oddaja one czesc swego ciepla obra¬ bianemu materjalowi wyjsciowemu. Z pie¬ ca 3 odlociny przechodza do glowicy 10 pie¬ ca, a stamtad do podgrzewacza powietrza 11, skad zkolei sa doprowadzane zapomoca przewodu 12 do urzadzenia filtrujacego, w ktorem zostaja wydzielone z odlocin tlenki — 4 —metali. Wentylator 13 przetlacza powietrze spalania przez podgrzewacz U (wymieniacz ciepla) i przewód 14 do paleniska mialu weglowego 6 pieca 5. Panew 15 sluzy do przeniesienia zawartosci pieca 5 po skon¬ czonej redukcji.Przy przeróbce w tego rodzaju urzadze¬ niu rud, które nie zawieraja lotnych meta¬ li, piec 3 sluzy do podgrzewania materjalu wyjsciowego. Materjal wyjsciowy, ubogi w siarke lub wolny od siarki, moze byc do¬ prowadzany do pieca 3 zapomoca tasmy przenoszacej 1 bezposrednio, bez poprzed¬ niego prazenia. Piec 3 moze byc równiez u- zyty do prazenia materjalu wyjsciowego.Urzadzenie moze byc równiez wykonane tak, ze wegiel i dodatki, potrzebne do redukcji w piecu 5, sa dodawane do materjalu wyj¬ sciowego przedtem, zanim zostanie on wpro¬ wadzony do pieca.W urzadzeniu, przedstawionem na fig. 2, nie zastosowano pieca 3. Z aparatu prazel- nego 20 materjal wyjsciowy przechodzi po¬ czatkowo do walców rozdrabniajacych 16.Po rozdrobnieniu materjal ten zsuwa sie przez urzadzenie sitowe, np. przez ruszt si¬ towy 17, do koryta 18. Materjal, przesiany przez sito, zbiera sie w zbiorniku 19 i sluzy nastepnie np. jako wypelnienie aparatu pra- zelnego. Koryto 18 sluzy do przesuwania ru¬ dy do pieca 5, przyczem w korycie tern na¬ stepuje dodawanie paliwa, np. koksu, i do¬ datków, np. wapna i krzemionki, niezbed¬ nych zgodnie z wynalazkiem do redukcji ze¬ laza. Urzadzenia, ogrzewajace piec 5, i u- rzadzenia 13, 11, 14, podgrzewajace powie¬ trze, moga byc takie same, jak wedlug fig. 1.Odlociny pieca 5 przechodza przez glowice 10 pieca i, o ile zawieraja one metal lub tez o ile musza byc odpylone, przez przewód 12 do urzadzenia filtrujacego lub do komina, o ile odzyskanie zawartych w gazach cial nie oplaca sie. Po zakonczonej redukcji moze byc zawartosc pieca 5, jak to juz wspomnia¬ no, spuszczona do panwi 15, przyczem oczy¬ wiscie spuszcza sie do oddzielnych panwi najpierw zuzel, a pózniej stal, albo odwrot¬ nie. Piec 5 moze byc obracany zapomósa znanych urzadzen.Przyklad. Przy zastosowaniu powyzej ó- pisanych i iia rysunku schematycznym przedstawionych urzadzen sposób wedlug wynalazku przeprowadza sie np. jak na¬ stepuje. Prazonki pirytowe o mniej wiecej nastepujacym skladzie: Fe 42,1% Zn 8,0% S 3,4% Si02 10,9% Wilgotnosc 15,0% wypraza sie w aparacie Dwight-Lloyd'a z dodatkiem okolo 6% gruzu koksowego. Ska- walenia maja wówczas mniej wiecej naste^ pujacy sklad: Fe 48,0 % Zn 8,6 % S 0,10% Si02 12,5 %; odcynkowuje sie je albo w takim stanie, w jakim wychodza z urzadzenia prazelnego, albo tez po uprzedniem rozdrobnieniu i do¬ daniu okolo 20% gruzu koksowego w obro¬ towym piecu rurowym wedlug znanego spo¬ sobu. Jezeli materjal wyjsciowy zawiera je¬ szcze inne latwo lotne metale, to moga one oczywiscie byc wydalone równoczesnie z cynkiem. Z odlocin pieca odzyskuje sie w urzadzeniu filtrujacem (filtrze elektrycznym, filtrze workowym i t. d.) lotny tlenek me¬ talu. Po takiej obróbce materjal posiada mniej wiecej sklad nastepujacy: Fe 54,2 % Zn 1,5 % S 0,08% Si02 15,0 % Materjal ten wprowadza sie albo sposo¬ bem ciaglym, albo tez okresowo do pieca, — 5 —redukujacego zelazo, ogrzewanego od stro¬ ny czolowej pieca, przeciwleglej stronie za¬ silania, zapomoca paleniska na mial weglo¬ wy. Do ladunku dodaje sie okolo 30% gru¬ zu koksowego i 5% wapna. W piecu zasyp osiaga stopniowo coraz wyzsza temperatu¬ re. Tworzy sie zuzel, zawierajacy krzemian zelazawy, i zelazo gabczaste. Z zuzla krze- miano-zelazawego wydziela sie stopniowo, wskutek dzialania wapna, tlenek zelazawy, który równiez zostaje zredukowany do me¬ talicznego zelaza, podczas gdy juz zreduko¬ wane zelazo wchlania stopniowo wegiel i to¬ pi sie. Stopione zelazo oddziela sie z zuzla wskutek ruchu obrotowego pieca, przyczem zuzel w czasie wiekszej czesci przebiegu re¬ dukcji znajduje sie w stanie ciastowatym wzglednie gesto-plynnym. Przy okresowetn doprowadzaniu materjalu, przeznaczonego do obróbki, do pieca, zuzel krzemianowy zo¬ staje stopiony mniej wiecej po 2-ch godzi¬ nach i wydzielone zostaje z niego w zasa¬ dzie zelazo. Wówczas zuzel sie spuszcza z pieca. W celu nastepnego traktowania sto¬ pionej stali dodaje sie jeszcze nieco wapna, okolo 5% zelaznego szpatu prazonego i o- kolo 0,6% zelazo-krzemu. Po krótkiem oczy¬ szczaniu mozna równiez spuscic z pieca plynna stal. Posiada ona mniej wiecej na¬ stepujacy sklad: Fe C P Si Zn Cu As S Mn 98,0 — 0,8 — 0,03 — 98,5 % 1,2 % 0,02% slady o 0,08% 0,01% 0,04% 0,13% Wydajnosc plynnej stali wynosi okolo 92% w stosunku do ilosci zelaza, zawartego w rudzie. Punkt topnienia otrzymanej stali lezy okolo 1400 do 1450°C. Temperatura pieca podnosi sie do 1600 — 1700PC. Zuzel krzemianowy, spuszczony w stanie plynnym, zawiera okolo 5% zelaza, 40% krzemionki i 15 do 20% wapna. Mozna z niego odlewac w znany sposób kamienie brukowe.Sposób moze byc przeprowadzany rów¬ niez tak, iz materjal skawalohy, zawieraja¬ cy cynk, doprowadza sie bezposrednio do pieca, redukujacego zelazo. W piecu tym odbywa sie obok redukcji zelaza ulatnianie sie cynku, ewentualnie i innych zawartych w surowcu metali lotnych. Piec moze byc o- grzewany nie mialem weglowym, ale gazem lub paliwem plynnem. Równiez zamiast gruzu koksowego moga byc uzyte inne pali¬ wa stale, jako srodek redukcyjny, np. chudy wegiel, wegiel drzewny i mialki koks.Zamiast obrotowego pieca 3 moga byc uzyte inne znane piece prazelne lub sluza¬ ce do podgrzewania wstepnego. Równiez za¬ miast tasmowego aparatu prazelnego moga byc uzyte inne urzadzenia prazelne, np. panwie prazelne do przeprowadzania pra¬ zenia lub skawalania surowca. W wielu przypadkach mozna nie stosowac wstepnej obróbki surowca i bezposrednio wprowadzac go do pieca redukcyjnego. PL