PL3893B1 - Sposób wytwarzania weglanu alkalicznego i równoczesnie przytem hydraulicznego cementu z mineralnych krzemianów zawierajacych alkalja. - Google Patents

Description

Wiadomo, ze szpat polny i inne alkalicz¬ ne mineraly krzemianowe moga byc zwiaza¬ ne z wapnem lub zwiazkami wapniowemi, jezeli mineraly zostana w stanie pylu zmie¬ szane; z wapnem, aj mieszalnina zostanie za¬ grzana do temperatury okolo 1000° C, lub wyzej. Tworza sie wtedy zasadowe krze- miatoy alkaliczna - wapniowo - glinowe, któ¬ rych sklad mozna empirycznie przedstawic ogólnym wzorem: A O (Na2 O) (Ca 0)m (Al* 08J„ (Sz02)p.W tych polaczeniach moze: byc zaistapio- na czesc tlenku glinowego tlenkiem zelaza Fe2 0Sf a czesc wapna tlenkiem magnezo¬ wym MgO lub innym zasadowym tlenkiem dwuwartosciowego metalu.W rozzarzonym stanie: mieszaniny alka- ljal sa nietrwale zwiazane, a w kapieli che¬ micznej alkallja te sa tern mniej trwale zwia¬ zane im bardziej zwiekszona jest ilosc wap¬ na (zasadowosc) i równiez im bardziej wzraista temperatura!. Po ochlodizeinjiu mie¬ szaniny, jak wiadomo, moze byc odciagnie¬ ta wieksza lutb mniejsza czesc alkaljów i rozpuszczona: w wodzie, W ra&ie gdy temperatura zostanie pod¬ wyzszona na 1400° C lub wyzej (tempera¬ tura ta dla mineralów alkalicznych rozmai¬ tego zestawienia jest nieco rózna!) zachodzi tego rodzaju reakcjai, ze alkalja wydzielone zostaja z wapna w postaci; galzu.Przy przeprowadzaniu tego procesu w wiekszej mierze nalezy stosowac znaczniewyzsze temperatury, a mianowicie od 1450° C do 1500° C lub wyzej. Te wysokie tempe¬ ratury zwiekszaja znacznie koszty prowa¬ dzenia procesu.Wedlug niniejszego wynalazku wykryte, ze alkalja moga byc w bardzo prosty sposób latwo i zupelnie oddzielone w postaci gazu juz przy o wiele nizszych temperaturach, Sposób niniejszy polega na tern, ze do mieszaniny wapna i alkalicznego zwiazku mineralnego dodaje sie pewna, oznaczona, zwykle mala, ilosc delikatnie rozdrobnione¬ go wegla lub zwiazku, zawierajacego we¬ giel, poczem mieszanina zostaje ogrzana w atmosferze, zawierajacej kwas weglowy.Do wytwarzania metali alkalicznych stosowano juz oddawna proces wedlug na¬ stepujacego' dobrze znanego równania: K2 CO, + 2C = K2 + 3CO.Jak wiadomo, reakcja ta wymaga ogrzania do jasnego czerwonego zaru (okolo 1200°C).W wyzej opisanej mieszaninie wapna i alkalicznego mineralu krzemianowego, alka¬ lja wystepuja w bardzo nietrwale zwiazanej postaci.W razie gdy ogrzewanie odbywa sie przy wolnym ogniu, to znaczy w atmosferze ga¬ zów spalinowych, zawierajacych kwas we¬ glowy (np. w piecu, uzywanym do< wypala¬ nia cementu) i w razie gdy do mieszaniny dodana jest odpowiednia ilosc delikatnie rozdrobnionego ciala, zawierajacego wegiel, to otrzymuje sie nastepujace zwiazki. 1. luzno zwiazane alkalja (K2 O, Na2 O). 2. kwas weglowy C02. 3. wegiel.Produkty te reaguja z soba, a mianowi¬ cie wedlug nastepujacego równania: K20 + C02 + 2C = K2 + 3CO. (1), Reakcja odbywa sie przytern wskutek chemicznego powinowactwa wegla, ponie¬ waz zostala osiagnieta temperatura, przy której alkalja — jak wyzej wspomniano, u- sunieto przez wapno i odgazowanie. Tlenek alkalji i kwas weglowy tworza weglany, wskutek powinowactwa wegla, che ciaz w rzeczywistosci ten wypadek nie zachodzi.Reakcja (1) jest przeto, jak widoczne, w granicie rzeczy identyczna z wyzej wspo¬ mniana znana reakcja wytwarzania metali alkalicznych z weglanów i wegla.Zgazowany metal alkaliczny laczy sie wtenczas z nowemi ilosciami kwasu weglo¬ wego na weglan, wedlug równania: K2 + 2 C02 = K2CO, + CO. (2).Powyzsze reakcje moga byc sumarycz¬ nie przedstawione wedlug nastepujacego równania: K2 O + 3C02 + 2C = K2 C03 + 4 CO (31.Przypusciwszy, ze np. krzemian glino- wo-petasowy (ortcklaz) zostal uzyty w po¬ staci czystej, jak równiez i czysty weglan wapniowy, reakcja moze byc sumarycznie ujeta we wzór: K2 O. Al2 O,. 6 Si 02+Ca C 0,+3C02 + 2C= Ca Ó. AL, Oa. 6 Si O* + /£ CO, + 4CO +C02 ^ (4).Jednakze w praktyce zaleca sie uzyc przynajmniej piec razy tyle czesci wago¬ wych wapna (CA OJ równowaznego pota¬ sowi. Sklad materjalu surowego w tych o- kolicznosciach mozna przedstawic nastepu¬ jacym wzorem: K20. Al2 03. 6 Si02 + 5Ca CO, + 2C. z czego widac, ze zawartosc wegla powinna wynosic przynajmniej 2,5%. W praktyce stosuje sie jednak przedewszystkiem taka i- lcsc wegla, która wynosi 4 do 10% materja¬ lu surowego.Przy uzyciu wiekszych ilosci wegla, niz — 2 —te które WffWgane sa do rpakcji, ?ostaje naturalnie nadmienia ilpjc sjgftlcna pgj Jk^as wgglo^y, który przytem, jajc wyW;fe ? Fik¬ cji, bjerze udzial w reajfpji caljcpw|cae Juj? czescipwo i szczególnie l#two ^stepujp ^ te reajkpje.Reakcja pfzebieigai tern szybciej i zupel¬ niej, jni delikatniej razdixt|ixiqny jegt w$? giel. Przy uzyciti koksu, yegla kan^ennego, antracytu i t d- musza hiyc one tak dy°hRP zjnielone, ze powinny zupelnie przejac pT?e? tkanine druciana o 5000 oczek na cm2.Zamiast wegla/ mozna u£yct Jak wspo¬ mniano, odpowiedniego mat^rjalfu, zawiera¬ jacego wegiel {organicznego produktu) jak np. trocin lub padbbnycfy n^at^jafów.Zamiast mineralu krzemianowego', zawie- rajacego alkalja—co naturalnie rnoi^ obej¬ mowac takze rodzaje skal, zawierajace te¬ go rodzaju mineraly, stotsowac mozna tak¬ ze mniej zwietrzale produkty t^go rodzaju mineralów i rodzajów skal, jak il, lupek ilowy i podobna materjaly.Zwiazany z wapnem kwas weglowy u- latn^a sie wczesniej, zanim zostanie osiagnie¬ ta temperatura wyzej opisanej reakcji,, al tern samem nie bierze zadnego udzialu w reakcji.W razie gdy zamierzone jest równocze¬ sne wytwarzanie hydraulicznego cementu (cement portlaindzkii), nalezy uzyc tak wiel¬ ka ilosc wapna (Ca OJ, ze stosunek pomie¬ dzy wapnem a cala zawartoscia mieszaniny do kwaisu krzemowego i tlenków (to znaczy hydrauliczny modul) CaO Si02 Al2 03 Fe2 03 powinien wynolsic najmniej 1, 7. W prakty¬ ce stosuje sie jednak przewaznie modul o- kolo 2, 1, Przypusciwszy, ze zostaly uzyte czyste skladniki, wtedy reakcja i wzgledne ilosci beda: K20. Al2 03. 6SiO+17CaC03+3C02+2C = nCaO. Al2 03, 6Si02 + K2COs + 4CO +17C02.Jak wynika a £pgo |-gwnanta, iloap W^gla? która potrzebna jest doi realccji, wyw^ |eor r?ly£zj% p^yja^y pkpfci l,5% serowej mjessaiyny, przypceni kw#« W^lwy zostaje pot#any $ paliwa p|ec#f Jak wywj w^iKwaiaijp, praktyesaii^ jest uzyc wieksza iIgosc wegla, która W»y*iP§i tutaj 4 do 10% eial4m w»Wamlny wtipimu Upic paliwa do pfeca mole bys smpiiisiP^ na przytem w stosunku da tegp zwiekszenia, Mineraly kfzemianoiwe, ^aiwieraiapfc al- kalja, czesto zaw4eraja ynaggna iloie wolne¬ go kwaisu krz^npw^gipi w RBited1 kwarcu, a poniewaiz wskutek tego tak Wmy medut krzemianowy (stosun^ ppjnieday kwaisem krzemowym — Si02 z jednej strony, a ea- la zawartoscia tlenków: Al2 03 + Fe2 Q3 z drugiej stromy) cziesto bywa) za fliatyi praktycznie jest przytem dodac ia SWOW^i mieszaniny male ilosci tlenków zelaza, lub tlenku glinoWegp (jak J^uksyt) hxb podob¬ nych materjalów. Tego rodzaju sposoby sa dobrze znane w chemji cementu, T^mperatyra jest natwaln% @?$y ^liini^i- szym procesie bardzo wysoka, a opalenie od¬ bywa sie bez ,przerwy podczas tak dlugiego czasu!, ze Uzyskuje sie dobrze znany cement.Dlatego wymagane stosownie do okolicz¬ nosci temperatury od 1250° do 1400° C, Wielkie znaczenie oprócz tego ma to, ze temperatura i czas opalania wystarczaja do osiagniecia, praktycznie bioraic, wolnego od alkaljów cementu, poniewaz jego wlasciwo¬ sci okazalyby sie w przeciwnym razie wadli- weml Proces moze byc przeprowadzony, C2y to dla równoczesnego wytwarzania cemen¬ tu lub tez nie, przedewszystkiem w piecu te¬ go rodzaju, który uzywany jest przy zwy¬ czajnem wypalaniu cementu.Weglan alkaliczny uchodzi przytem W postaci dymu, który przedewszystkiem zo¬ staje zebrany i odzyskiwany w ten sposób, ze gazy spalinowe, praktycznie przez ozie¬ bianie, w odpowiedni sposób doprowadzane sa do wody, poczem weglan alkaliczny po- - 3 -chloniety przez wode otrzymamy zostaje przez odparowanie.Przy wykonaniu procesu w piecu szybo¬ wym musi byc materjal surowy w odpowied¬ ni sposób zbrykieiowfciny. To mozna usku¬ tecznic w ten sposób, ze materjal surowy rozrabiany naj ciasto w1 mleku wapiemnem zostaje zbrykietowany w odpowiedni sposób.Moizba takze stosowac do przeprowadzenia procesu elektryczne piece o stosowttej bu¬ dowie, przyczem jednak naturalnie musi byc doprowadzany kwas weglowy lub, w rajzie dostatecznie wielkiej zawartosci: wegla w brykiecie, dostateczna ilosc powietrza.Temperatura1 nie powinna byc w zadnym wypadku tak wysoka, azeby mineraly topi¬ ly sie i oddzielaly od wegla, poniewaz w tym wypadku nie bylaby mozliwa reakcja chemiczna. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe, 1. Sposób wytwarzania weglanu alkal- jów, znamienny tem, ze miesizamima spro¬ szkowanego, alkalicznego mineralu krze¬ mianowego, sproszkowanego materjalu, za¬ wierajacego wapno, i delikatnie rozdrob¬ nionego wegla lub delikatnie rozdrob¬ nionego, zawierajacego wegiel materjalu (organiczna substancja) ogrzana zostaje w obecnosci kwasu weglowego wziglednie ga¬ zów spalinowych lub powietrza, do takiej temperatury, ze alkalja oddestylowuje sie jako weglan alkaliczny, który w odpowied¬ ni sposób zostaje gromadzony i odzyski¬ wany.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tem, ze zawartosc wapna (CaO) w miesza¬ ninie surowej wynosi przynajmniej 1,7 calej zawartosci kwfasu krzemowego (Si02) i tlenków (Al2Os-\-Fe203), przyczem jako pozostalosc po zgazowaniu ailkaljów otrzy¬ muje sie klinkier cementowy, który po zmieleniu tworzy hydrauliczny cement (ce¬ ment portlandzki). Ernst Waldemar Jungner. Zastepca: M. Kryzan, rzecznik patentowy. 6ruk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL