PL32139B1 - Sposób wytwarzania dwutlenku siarki i cementu portlandzkiego z siarczanu wapnia i zwyklych dodatków, zawierajacych gliriokrzemian - Google Patents

Description

Proponowano juz caly szereg sposobów rozkladania mieszanin gliny z gipsem w celu otrzymywania kwasu siarkowego i ce¬ mentu lub klinkieru, z którego daje sie wylugowywac tlenek glinowy. Próbowano np. dokonywac rozkladu takich mieszanin sposobem czysto cieplnym, który jednak ma te wade, ze dla rozlozenia siarczanu wapnia nalezy stosowac bardzo wysoka temperature, oo z jednej strony powoduje bardzo znaczne zuzycie paliwa, a z dru¬ giej strony powoduje za silne spiekanie i stapianie sie klinkieru, poniewaz tempe¬ ratury, niezbedne do przeprowadzenia rozkladu cieplnego, leza powyzej normal¬ nych temperatur wypalania cementu. Inne sposoby polejgaja na redukcji mieszanin za pomoca weigla. Zalecano przeprowadzac re¬ dukcje z zastosowaniem nadmiaru wegla (SO4 : C = 1 : 1,2) w obecnosci wdmuchi¬ wanej pary wodnej. Jednakze przy tym, obok dwutlenku siarki, powstaja równiez inne zwiazki siarki. To samo dzieje sie, gdy zgodnie z innym sposobem przeprowa¬ dza sie redukcje z nadmiarem srodka re¬ dukcyjnego, po czym wypala sie produkt w atmosferze utleniajacej w dolaczonej na¬ stepnie strefie. Obok dwutlenku siarki po¬ wstaja jednak przy tym glównie pary siar¬ ki, tak ze i ten siposób nie nadaje sie do wytwarzania kwasu siarkowego. Wreszcie proponowano równiez utrzymywac stosu¬ nek S04 : C wiekszy od 1 i cala atmosfere gazowa uczynic utleniajaca. Ilosc weglautrzymuje sie wiec pOnizej górnej granicy* a dzieki utleniajacej atmosferze gazowej spala sie jeszcze pewna czesc wegla. W ten sposób zapewnia sie tworzenie jedynie dwutlenku siarki i uwalnianie produktu koncowego od siarczku wapnia, jednakze przy tymi sposobie pracy pozostaje zawsze pewna ilosc nierozlozonego siarczanu wap¬ nia, który rozklada sie dopiero przy zasto¬ sowaniu bardzo wysokich temperatur. Moz¬ na wiec tu zastosowac tylko mieszaniny, które spiekaja sie w temperaturach wy¬ sokich.Wynalazek niniejszy usuwa wymienio¬ ne wady, a przy tym oszczedza sie na we¬ glu do ogrzewania, otrzymuje sie gazy o wiekszej zawartosci dwutleniku siarki oraz oszczedza sie piece. Ponadto sposób niniejszy jest niezalezny od temperatury spiekania,. ta)k ze mozna przerabiac rów¬ niez mieszaniny spiekajace sie w tempera¬ turach nizszych.Zgodnie z wynalazkiem niniejszym re¬ dukcje siarczanu wapnia ze zwyklymi dodatkami zawierajacymi glinokrzemian przeprowadza sie w piecu ogrzewanym od wewnatrz, bez spiekania, w dwóch zabie¬ gach w ten sposób, ze redukcje glówna wykonuje sie z niedomiarem srodka reduk¬ cyjnego, a redukcje koncowa — wylacz¬ nie gazowymi srodkami redukcyjnymi. Ja¬ ko glinokrzemiany wchodza w gre: glina, lupek gliniasty, popiól weglowy lub podob¬ ne, a jako dalsze dodatki — materialy o znacznej zawartosci krzemionki lub glin¬ ki, jak np. piasek lub bauksyt, to znaczy, ze sklad mieszaniny dobiera sie znanym sposobem, zaleznie od pozadanych wlasci¬ wosci klinkieru. Konieczne spiekanie prze¬ prowadza sie dopiero po zupelnym ukon¬ czeniu redukcji. W przypadku cementów o znacznej zawartosci zelaza zaleca sie prace w atmosferze utleniajacej.Piec jest podzielony na kilka stref, z któ¬ rych pierwsza sluzy do wstepnego ogrze¬ wania materialu do okolo 700°C, przy czym stosuje $ie gazy utleniajace* W strefie dru* giej, w której odbywa sie redukcja glów¬ na, przeprowadza sie ja w znany sposób z niedomiarem stosowanego srodka reduk¬ cyjnego, korzystnie wegla, przy czym na¬ stepuje czesciowa redukcja na siarczek wapnia, który jednak reaguje z. siarczanem wapnia dajac tlenek wapnia i dwutlenek siarki. Temperature w tej strefie podwyz¬ sza sie do 1000 lub do 1100°C. W przy¬ padku stosowania redukcji za pomoca we¬ gla utrzymuje sie obojetna atmosfere ga¬ zowa. Siarczan wapnia, bedacy jeszcze w nadmiarze, redukuje sie ostatecznie w dal¬ szej strefie pieca gazowym srodkiem re¬ dukcyjnym, który albo jest wdmuchiwany do tej strefy, albo —-prosciej, np. w przy¬ padku opalania pylem weglowym — wy¬ twarza sie przez zastosowanie niedomiaru powietrza. Redukcja w tej strefie przebie¬ ga w temperaturach, lezacych nieco poni¬ zej temperatury spiekania sie mieszaniny.Nastepnie material przechodzi przez stre¬ fe spiekania i wychodzi z pieca wolny od siarki.Wynalazek niniejszy polega wiec na za¬ stosowaniu dodatkowej redukcyjnej stre¬ fy gazowej w celu rozlozenia reszty siar¬ czanu wapnia w temperaturach znacznie nizszych, niz to jest mozliwe w przypadku rozkladania cieplnego. Siarczan wapnia rozpada sie przy tym bezposrednio wedlug równania nastepujacego: CaS04+H2 (CO)=CaO+S02+H20 (C02).Nie zachodzi tu wiec w ogóle tworze¬ nie sie siarczku. Nalezy przy tym za¬ stosowac atmosfere -slabo redukujaca (2—3%-owy gaz redukujacy), aby unik¬ nac dalszej redukcji dwutlenku siarki. Je¬ zeli pojawi sie mimo tego nieco par siarki, to zostaje ona w strefie utleniajacej (ogrze¬ wania wstepnego) równiez przeprowadzona w dwutlenek siarki.Szczególna zaleta sposobu wedlug wy¬ nalazku niniejszego polega na tym, ze nie — 2 —wymaga 011 dokladnego dozowania ilosci wegla, jak to jest wskazane przy innych sposobach. Nie wypala sie .przy tym nie dajacych sie skontrolowac ilosci wegla, co zachodzilo w wyzszych temperaturach, przy stosowaniu w znanych sposobach at¬ mosfery utleniajacej, a co wywolywalo cia¬ gle przestawianie toku pracy i stwarzalo w wyniku niebezjpieczenstwo przebicia sie siarki oraz wytwarzania sie na scianach pieca osadu w ksztalcie wienca, przez co przekrój pieca zostawal zmniejszony, przy czym powstawaly i inne niebezpieczenst¬ wa. Aby mógl powstawac tylko dwutlenek siarki, stosunek SO^ : C powinien byc wiekszy niz 1 i wynosic najkorzystniej 1 : 0,5 — 0,6. Sposób wedlug wynalazku ni¬ niejszego mozna stosowac do wszystkich mieszanin gliny z siarczanem wapnia ma¬ jacych znaczenie w technice, poniewaz w zadnym razie nie zalezy on od stosunku ilosciowego gliny do CaSO^. Mozna wiec wytwarzac mieszaniny cementu portlandz¬ kiego majace niskie temperatury spiekania, jak np. znane cementy „ferrari" o znacz¬ nej zawartosci zelaza. Nastepnie mozna wytwarzac mieszaniny, z których nastep¬ nie wylugowulje sie glinke; mieszaniny te poczatkowo nastawia sie na znaczna za¬ wartosc tlenku glinowego, a mala tlenku wapnia, i dopiero po wylugowaniu glinki zostaja one przeprowadzone w cement portlandzki przez powtórne wypalenie, ewentualnie z odpowiednimi dodatkami.Mieszaniny wyjsciowe, które na 1 mol S/02, 1 moll At2Os i 1 mol Fe203 zawiera¬ ja po 2 mole CaO, maja szczególnie niska temperature spiekania.Przyklad I. 55 czesci suszonej gliny o skladzie: 53,5% Si02, 33 % Al208+Ti02, 2,8% Fe203, 0,7% CaO, 9,8% H20 miesza sie z 240 czesciami CaSO^ (98%-owego anhydrytu) i 14 czesciami koksu z wegla kamiennego (85% C), niiele w mlynie rurowym, az mieszanina stanie sie mialka jak cement, a nastepnie laduje sie do pieca obrotowego z paleni¬ skiem na pyl wegjowy. Do pieca wdmu¬ chuje isie w odpowiednich miejscach gaz i powietrze. Ladunek przechodzi najpierw pi zez strefe wstepna, zawierajaca 1% 02, w której zostaje ogrzany do okolo 700— 800°C. Dalej poddany zostaje glównej re¬ dukcji i rozkladowi w temperaturze do okolo 1100°C w obojetnej strefie redukcji weigjem, a wreszcie w slabo redukujacej strefie w temperaturze do okolo 1300°C poddany zostaje redukcji koncowej i w temperaturze 1450°C — spiekaniu. Posz¬ czególne strefy sa wytwarzane dzieki re¬ gulacji doplywu powietrza. Tak wiec stre¬ fe dolna wytwarza sie przez wtlaczanie ilosci powietrza mniejszych, niz potrzeba do spalenia wdmuchiwanego pylu weglo¬ wego. W dolnym koncu strefy srodkowej wpuszcza sie tyle powietrza, ze atmosfe¬ ra gazowa jest obojetna. Wreszcie W dol¬ nym koncu strefy ogrzewania wstepnego dodaje sie ilosci powietrza niezbedne do uzyskania zadanego jego nadmiaru. Klin¬ kier, opuszczajacy piec, odpowiadajacy dobremu klinkierowi cementowemu i, prak¬ tycznie biorac, wolny od siarki (mniej niz 0,2% S), miele sie zwyklym sposobem i przerabia dalej. Gazy S02, opuszczajace piec i zawierajace okolo 10% S02 obok 1% 02, miesza sie z 40—50%-ami powietrza i w znany sposób przerabia na kwas siar¬ kowy.Redukcja koncowa moze byc oczywiscie przeprowadzana zamiast za pomoca tlenku wegla, otrzymywanego z pylu weglowego, takze i za pomoca wodoru, gazu wodnego, gazu generatorowego lub podobnych.Przyklad II. 50 czesci zuzla z wegla brunatnego o skladzie: — 3 —26 % &Ó2, 12,5% Al203+Ti02, 14,5% Fe203, 23 % CaO, 8,5% C i 3,Q% S miesza sie z 11 czesciami materialu krze¬ mionkowego, stanowiacego pozostalosci po rozkladzie kwasnym gliny i zawierajacego 90% Si02 8% A/203 + Ti02, 1% Fc203, ze 160 czesciami anhydrytu i 5 czesciami koksu, po czym przerabia sie w sposób wyzej opisany. Temperatura spiekania te¬ go 'klinkieru, przedstawiajacego tak zwany cement „ferrari", wynosi 1350°C, tak ze trzeba dbac o zakonczenie redukcji w tem¬ peraturze ponizej 1300°C.Przyklad III. Te same skladniki, co i w przykladzie I, miesza sie w stosunku nastepujacym: 55 czesci gliny, 180 czesci anhydrytu i 10,5 czesci koksu. Material miele sie i laduje do pieca obrotowego.Podzial stref, sklad gazu oraz wysokosc temperatur pozostaja talpe, jak w przy¬ kladzie I, jedynie w trzeciej, gazowej stre¬ fie redukcji utrzymuje sie temperature koncowa = zaledwie 1300°C, poniewaz chodzi tu o mieszanine spiekajaca sie w nizszej temperaturze. Material wychodza¬ cy z pieca, spieczony w temperaturze 1300°C, rozsypuje sie przy ochlodzeniu i jest, praktycznie biorac, wolny od siarki (0,1—0,2% S). Z tego klinkieru wylugo- wuje sie gjlinke roztworem weglanu sodo¬ wego (do 80%). W tym przypadku szcze¬ gólnie wazne jest zupelne odsiarkowanie, poniewaz przy wzrastajacych ilosciacksiar- ki zachodza przy wylugowywamiu wieksze straty Na2C03 wzglednie NaOH. Z pozo¬ stalosci po wylugowaniu, P° dodaniu 19 czesci weglanu wapnia i 2 czesci tlenku zelaza, wytwarza sie przez ponowne wy¬ palanie wysokowartosciowy cement port¬ landzki.Przyklad IV. Te same skladniki zasad¬ nicze, co w przykladzie I, miesza sie w sto¬ sunku nastepujacym: 55 czesci gliny, 230 czesci anhydrytu, 14 czesci koksu i 18 cze¬ sci bauksytu o zawartosci okolo 55% A/2Os, 18% Fe20B, 4% Si02f 4% Ti02. Mieszanine przerabia sie w sposób opisany w przykla; dzie I. Otrzymuje sie rozsypujacy sie klin¬ kier, z którego mozna wylugowac 85% glinki. Pozostalosc bez innych dodatków mozna przerobic przez ponowne wypale¬ nie w temperaturze 1300°C na wysokowar¬ tosciowy cement portlandzki o skladzie: 68 % CaO, 22 % Si02, 4 % A/208, 3,5% Fe2Oz i 1,8% TiÓ2. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób otrzymywania dwutlenku siarki i cementu portlandzkiego z siarcza¬ nu wapnia i zwyklych dodatków, zawiera¬ jacych glinokrzemian, przez redukcje w piecu ogrzewanym od wewnatrz, znamien¬ ny tym, ze redukcje przeprowadza sie przed spiekaniem w dwóch stopniach, przy czym redukcje glówna wykonuje sie z nie¬ domiarem srodków, redukcyjnych a reduk¬ cje koncowa — jedynie gazowymi srodka¬ mi redukcyjnymi. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym,/ze przerabiany material ogrzewa sie wstepnie w strefie pierwszej do okolo 700—800°C, w strefie drugiej — do 1000— 1100°C iw strefie trzeciej — nieco ponizej temperatury spiekania, przy czymw stre¬ fie pierwszej stosuje sie srodowisko slabo utleniajace, w drugiej — przy uzyciu wegla — obójetne, a w trzeciej — reduku¬ jace gazowe. 3. Sposób wedlug zastrz. 1—2, znamien¬ ny tym, ze przerabia sie mieszanine, w której stosunek S04 : C jest wieksizy niz

1. I. G. F a r b e n i n d u s t r i e Aktiengesellschaft Zastepca: inz. J. Wyganowski rzecznik patentowy 4024$ — 100 — X1.43 PL