Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu kolowego odzyskiwania siarki w stanie czystym z pirytu lub innych rud siarczko¬ wych, zawierajacych zelazo lub niezawie- rajacych go, albo z tlenków siarki, otrzy¬ mywanych z rud siarczkowych w proce¬ sach metalurgicznych.Jak wiadomo, redukcje dwutlenku siarki na siarke elementarna mozna usku¬ tecznic zapomoca weglowych stalych lub gazowych czynników redukujacych, a z po¬ sród dobrze znanych reakcyj, wyjasnia¬ jacych teoretyczny przebieg redukcji, sto¬ sowano w przemysle reakcje nastepujace: 2C 4 CO + 2S02 = 2 C02 + ~a, + 2S02 = 4C09 S2 + CH4 + 2S02 = C02 + 2H20 + S2, 2C2H4 + 6S02 = 4C02 + 4H20 + 3 S2 4H, + 2S02 = 4H20 + Poza tern stosowano reakcje: 2CS2 + 2 S02 = 2 C02 + 3 S2S 4COS+ 2S02 = 4C02 + 3S21 4H2S + 2S02 = 4H20 + 3S2.Naogól sposoby, oparte na stosowaniu jednej lub kilku wyzej wymienionych re-afccyj, okazaly sie nieoplacalne handlowo z kilku powodów. Przedewszystkiem, du¬ ze trudnosci nastreczalo regulowanie skla¬ du gazów siarkowych, glównie ze wzgle¬ du na stosunek tlenu do dwutlenku siar¬ ki. Pewien nadmiar tlenu ponad ilosc, po¬ trzebna do podtrzymywania spalania i u- trzymania zadanej temperatury w styka¬ jacej sie masie materjalu redukujacego, wiaze sie szkodliwie z czynnikiem redu¬ kujacym na dwutlenek wegla, powodujac w ten sposób nadmierne i nieekonomiczne zuzycie paliwa. Powtóre, szybkosc reak¬ cji obniza sie w miare zblizania sie stezen gazów reagujacych do wartosci, odpowia¬ dajacych stanowi równowagi; dalej oka¬ zalo sie, ze zasadniczo zupelna i szybka wymiane mozna osiagnac jedynie w obec¬ nosci znacznego nadmiaru czynnika redu¬ kujacego, co pociaga za soba nieekono¬ miczne zuzycie nadmiernej ilosci paliwa.Powszechnie uznawana jest koniecz¬ nosc ograniczenia stosunku tlenu do dwu¬ tlenku siarki i usilowano uregulowac go, przyczem w wiekszosci proponowanych metod stezanie dwutlenku siarki uskutecz¬ niano sposobami podobnemi do stosowa¬ nych przy wytwarzaniu cieklego dwutlen¬ ku siarki, a pózniej stezony gaz rozcien¬ czano powietrzem, uzytem w odpowiedniej ilosci. Metoda ta okazala sie niekorzyst¬ na nietylko ze wzgledu na wysokie koszty stezania dwutlenku siarki, lecz takze i wskutek tego, ze wytworzona mieszanina wykazuje niepozadanie wysoka zawartosc obu gazów, t. j. dwutlenku siarki i powie¬ trza, jesli utrzymac miedzy niemi stosunek ekonomiczny.Zgodnie z wynalazkiem proces kolowy odzyskiwania siarki z rud siarczkowych polega na tern, ze rude poddaje sie praze¬ niu utleniajacemu, reguluje stezenie dwu¬ tlenku siarki w gazach, otrzymanych z pra¬ zenia, przez wprowadzenie do pieca, w którym uskutecznia sie prazenie rudy, ga¬ zowej mieszaniny, zawierajacej powietrze i zgóry okreslona ilosc dwutlenku siarki; gazy z pieca prazenia poddaje sie reduk¬ cji w komorze redukcyjnej, w celu prze¬ twarzania na siarke tylko czesci dwutlen¬ ku siarki, zawartego w gazach wymienio¬ nych; nastepnie, z gazów, opuszczajacych komore redukcyjna, usuwa sie siarke i traktuje te gazy w celu odzyskania pozo¬ stalego w nich dwutlenku siarki, a ten dwu¬ tlenek siarki, zmieszany z powietrzem, zu- zytkowuje do przygotowania mieszaniny gazowej, doprowadzanej do prazaka.Komora redukcyjna, w której usku¬ tecznia sie redukcje dwutlenku siarki, jest zasilana stalem paliwem weglowem. Reak¬ cje redukcji reguluje sie tak, zeby unik¬ nac nieekonomicznego zuzycia paliwa i zredukowac tylko okreslona czesc dwu¬ tlenku siarki. Regulowanie to uskutecznia sie zkolei przez odpowiednie regulowanie szybkosci zawierajacych dwutlenek siarki gazów, doplywajacych do komory reduk¬ cyjnej, i regulowanie skladu tych gazów oraz czasu zetkniecia, który znowu zalezy od glebokosci warstwy paliwa w komorze reakcyjnej oraz od szybkosci przeplywu gazów reagujacych.Jako przyklad wykonania sposobu we¬ dlug wynalazku opisano nizej proces od¬ zyskiwania siarki z pirytu (Fe S2).Piryt prazy sie w jakimkolwiek ze zwy¬ klych pieców, odpowiednio dostosowanych.Piryt, prazony w obecnosci powietrza, rea¬ guje wedlug równania: 4FeS2 + 11 02 = 8S02 + 2Fe20Sf a jesli reakcje poprowadzic do konca, to o- trzymuje sie gaz, zawierajacy okolo 16,2% dwutlenku siarki i 83,8% azotu. Oczywi¬ scie, w praktyce nie mozna tego osiagnac.Zwyklemi metodami prazenia, stosowane- mi dotychczas, mozna wytworzyc gaz, za¬ wierajacy 11—12% dwutlenku siarki z od¬ powiednia zawartoscia tlenu, t. j. okolo 6,7 do 5,4%, która odpowiada wartosci stosun¬ ku S02 : 02 = 2 : 1, potrzebnej do prze¬ prowadzenia skutecznej redukcji w komo- — 2 —rze. Przy wykonywaniu niniejszego proce¬ su, mianowicie przy prazeniu, wytwarza¬ nie, mieszaniny gazowej, bogatej w dwutle¬ nek siarki i ubogiej w tlen, ulatwia sie przez wprowadzenie do pieca prazalnego zamiast tlenu, jak zwykle, mieszaniny po¬ wietrza i malej ilosci dwutlenku siarki, która odzyskuje sie z nieprzereagowanego nadmiaru dwutlenku siarki, zawartego w gazach, opuszczajacych komore redukcyj¬ na. Objetosc i sklad mieszaniny gazowej, dostarczanej do pieca prazalnego reguluje sie tak, zeby gazy, opuszczajace piec, wy¬ kazywaly najbardziej pozadane ilosci dwu¬ tlenku siarki i tlenu, potrzebne do ulatwie¬ nia pózniejszej redukcji i wykonania jej mozliwie ekonomicznie. Gaz z pieca pra¬ zalnego przepuszcza sie przez odpylacz i uzywa do ogrzewania kotlów, podgrze¬ waczy albo podobnych urzadzen w celu zuzytkowania ciepla gazu, poczem z gazu usuwa sie dym i zawiesiny jednym ze zwyklych sposobów.Oczyszczony gaz z dodatkiem lub bez dodatku pomocniczego gazu redukujace¬ go wprowadza sie nastepnie do komory re¬ dukcyjnej, w której wprowadza sie go w zetkniecie z masa rozzarzonego, stalego paliwa weglowego, przyczem nastepuje re¬ dukcja czesci dwutlenku siarki na siarke wedlug któregokolwiek z równan reakcyj, podanych powyzej. Aby spalanie stalego paliwa weglowego w komorze redukcyjnej odbywalo sie mozliwie zupelnie, utrzymuje sie w niej stosunkowo cienka warstwe pa¬ liwa, której grubosc winna byc (najlepiej) kilkakrotnie mniejsza od grubosci warstwy paliwa, stosowanej do redukcji w znanych procesach dotychczasowych. Szybkosc prze¬ plywu gazów, doprowadzanych do komo¬ ry redukcyjnej, w stosunku do szybkosci zasilania paliwem i grubosci lub objetosci masy paliwa, reguluje sie tak, zeby reduk¬ cja dwutlenku siarki zachodzila tylko cze¬ sciowo. Naprzyklad, przy przeróbce w ko¬ morze redukcyjnej gazu pierwotnego, za¬ wierajacego 10% objetosciowych S02 u- trzymuje sie warstwe paliwa o grubosci okolo 25,4 cm, a srednia temperature ga¬ zu — 'okolo 1200°C, szybkosc gazu — okolo 274 m na minute, a czas zetkniecia— okolo 0,07 sek, przyczem w tych warun¬ kach osiaga sie okolo 75 % -owa przemiane dwutlenku siarki na siarke, a gaz odloto¬ wy, opuszczajacy komore redukcyjna, za¬ wiera 2,5% S02.Jak wspomniano powyzej, stosunek dwutlenku siarki do tlenu w gazach, do¬ starczanych do komory redukcyjnej, po¬ winien wynosic do celów praktycznych 2:1. Jesli zawartosc dwutlenku siarki znacznie wzrosnie, to reakcja zostanie o- póznioma, spalanie zas wkoncu ustanie.Chociaz przypuszczalna reakcja (2 S02 + -\- 2 C = 2 C02 + S2) jest egzotermiczna, lecz reakcja ta nie podtrzymuje spalania i wymaga pomocy reakcji bardziej egzo¬ termicznej: 02 + C = C02, albo posred¬ niego wytwarzania CO i redukcji wedlug równania 4 CO + 2 S02 = 4C02 + S2.Wskutek tego nalezy zapewnic wystarcza¬ jaca ilosc tlenu. Jesli jednakze istnieje nadmiar tlenu, to nastepuje nieekonomicz¬ ne zuzycie paliwa. Niniejszy sposób zasi¬ lania pieców do prazenia gazowa miesza¬ nina powietrza i malej ilosci dwutlenku siarki ulatwia regulowanie pozadanego skladu wylotowych gazów koncowych.Gaz, uchodzacy z komory redukcyjnej, w celu usuniecia zen cial stalych takich, jak wegiel, oczyszcza sie jedna ze zwy¬ klych metod, np. przez stracanie elektro¬ statyczne, poczem oziebia sie go w odpo¬ wiednim oziebialniku, wyzyskujac, o ile to jest ekonomicznie mozliwe, cieplo gazu i obnizajac jego temperature do wartosci, odpowiedniej do skraplania i zebrania wy¬ sublimowanej siarki. Czesc siarki jako skroplmy zbiera sie w oziebialniku lub chlodnicy, z której usuwa sie ja w postaci cieklej, a nastepnie zestala sie. Gaz, ucho¬ dzacy z chlodnicy, oziebia sie dalej pra- — 3 —wie do temperatury powietrza otaczajace¬ go, przepuszczajac go przez chlodzony woda skraplacz, przyczem odzyskuje sie dodatkowo pewne ilosci straconej siarki.Oziebiony gaz, opuszczajacy ów skraplacz, mozna nastepnie W razie potrzeby poddac Btracaniu elektrostatycznemu w celu usu¬ niecia ostatnich sladów siarki, przyczem o koniecznosci tego oczyszczania decyduja miejscowe warunki ekonomiczne, Oziebior ny gaz zawiera jeszcze resztki dwutlenku siarki, który nie ulegl redukcji w komorze redukcyjnej, i ten dwutlenek siarki, roz¬ cienczony powietrzem, odzyskuje sie i za¬ wraca do obiegu w celu przygotowania mieszaniny gazowej, dostarczanej do pieca do prazenia. W ten sposób obieg zostaje zamkniety. Proces jest calkowicie kolowy, dzieki czemu nawet najmniejsze ilosci dwutlenku siarki, wytworzone przy praze¬ niu, nie uchodza do atmosfery. Odzyskiwa¬ nie dwutlenku siarki, zawartego w gazie, jak wspomniano powyzej, przeprowadza sie przez dokladne zetkniecie gazu z woda W" temperaturze w przyblizeniu powietrza otaczajacego i wytwarzanie nasyconego wodnego roztworu dwutlenku siatki, Na- przyklad, gaz wprowadza sie na dno od¬ powiedniej wiezy, z której' wierzcholka splywa nadól odpowiednia ilosc wody.Dwutlenek siarki odpedza sie z roztworu wodnego przez wprowadzanie go w scisle zetkniecie z powietrzem, np. w ten spo¬ sób, ze nasycony wodny roztwór dwutlen¬ ku siarki doprowadza sie do wierzcholka wiezy, z którego splywa wdól, stykajac sie ze wznoszacym sie strumieniem powietrza, wprowadzanym wpoblizu dna wiezy. Po¬ wietrze porywa stopniowo dwutlenek siar¬ ki z roztworu, wytwarzajac mieszanine po¬ wietrza z dwutlenkiem siarki.Jesli pochlanianie i odpedzanie wyko¬ nywa sie w tej samej temperaturze, wów¬ czas dwutlenek siarki przeniesiony zostaje calkowicie z oziebionego gazu do powie¬ trza, np. jesli oziebiony gaz zawiera 3% dwutlenku siarki, to ostatecznie otrzyma¬ na mieszanina powietrza z dwutlenkiem siarki wykaze taka sama procentorwosc.Mieszanine te wprowadza sie do pieca do prazenia zamiast zwyklego powietrza.Jesli pozadane jest zwiekszenie zawarto^ sci dwutlenku siarki w powietrzu w sto¬ sunku do zawartosci, znajdujacej sie w poczatkowo oziebionym gazie, wtedy wy¬ starczy tylko podczas procesu odpedzania odpowiednio podniesc temperature srodo¬ wiska.Sposób, opisany powyzej, wyjasniono przy pomocy strzalek na rysunku schema¬ tycznie.Litera A oznaczono piec, w którym prazy sie piryt. Z pieca A gazy, otrzymane z prazenia, przechodza do odpylacza B, a nastepnie przez odzyskiwtacz ciepla C do aparatu redukcyjnego D, w którym czesc (okolo 75%) dwutlenku siarki, zawartego w gazach, zostaje zredukowana na siarke.Gorace gazy i pary z aparatu redukcyjne¬ go Z? po przejsciu przez odpylacz E wcho¬ dza do oziebialnika F, w którym czesc siar¬ ki zbiera sie w postaci skrorplin i jest usu¬ wana w postaci cieklej. Gazy, uchodzace z F, oziebiaja sie dalej, przechodzac na¬ stepnie przez chlodzony woda skraplacz G, przyczem odzyskuje sie w dalszym cia¬ gu pewne ilosci siarki. Oziebiony gaz ze skraplacza G zawiera jeszcze nieco dwu¬ tlenku siarki, który odzyskuje sie zapomo- ca urzadzenia K, L, M. Litera K oznaczo¬ no aparat, pochlaniajacy dwutlenek siar¬ ki, litera L — wymiennik ciepla, litera zas M — aparat do odpedzania dwutlenku siarki. Gazy ze skraplacza G wchodza do aparatu K przewodem 1 wpoblizu dna, a po oddaniu zawartego w nich dwutlenku siarki wodzie, doplywajacej do K u góry przez przewód 2, uchodza jako odlociny przewodem 3. Wodny roztwór dwutlenku siarki opuszcza aparat K przewodem 4, a po przejsciu przez wymiennik L wchodzi przewodem 5 do urzadzenia M, o;dpedza- ._ 4 -_jacego dwutlenek siarki. Powietrze wpro¬ wadza sie przewodem 6 wpoblizu dna do aparatu M, powietrze to stopniowo za¬ biera dwutlenek siarki i uchodzi u wierz¬ cholka Af jako mieszanina powietrza z dwutlenkiem, która nastepnie doprowadza sie przewodem 7 do pieca A. Zuzyta ciecz z M po przejsciu przewodem 8 do wymien¬ nika L odplywa przewodem 2 i doplywa jako woda zasilajaca do aparatu K, po¬ chlaniajacego dwutlenek siarki. PL