PL47322B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu selektywnego utleniania zelaza zawartego w grudach niklowo- -zelazowych w bezposrednio ogrzewanych pie¬ cach wirowych.Przy otrzymywaniu niklu z uwodnionych krzemianowych rud niklowych o zawartosci okolo 1% Ni wedlug zlozonego sposobu, stano¬ wiacego kombinacje procesu Kruppa-Renna i sposobu lugowania amoniakalnego, otrzymuje sie w pierwszej fazie procesu grude niklowo- -zelazowa o zawartosci 6—10% Ni i 85—90% Fe, z których frakcja ziarnista ponizej 3 mm jest przerabiana na nikiel metaliczny. Aby uniknac trudnosci przy amoniakalnym lugawaniu tych grud i otrzymac produkt latwo podlegajacy mieleniu, zelazo powinno byc utleniane mo¬ zliwie calkowicie, nikiel natomiast powinien po¬ zostac w postaci metalicznej.°) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest dr inz. Wolfgang Knaul.Znana jest rzecza, ze takie selektywne utle¬ nianie zelaza jest mozliwe w atmosferze pie¬ ca, zawierajacego pare wodna i wolnej od tle¬ nu w temperaturach powyzej 800°C (1073°K).Proces jest tylko slabo egzotermiczny i wymaga doprowadzania dodatkowego ciepla. Stosuje sie przy tym rurowy piec obrotowy, ogrzewany bezposrednio gazem opalowym. Wymagany sro¬ dek utleniajacy dodaje sie w postaci pary wod¬ nej, która przeplywa wspólnie z wolnymi od tlenu spalinami w przeciwpradzie ponad po¬ wierzchnie usypanej warstwy grud. Za piecem jest przylaczony bezposrednio zespól redukcyjny, przeznaczony do ponownego redukowania niklu, który ewentualnie ulegl utlenieniu.Zaleznosc sposobu od róznych parametrów, których optymalne nastawienie i dokladne utrzymanie jest niezbednym warunkiem powo¬ dzenia procesu, przysparza trudnosci przy wy¬ konywaniu go w rurowych piecach obrotowych,poniewaz poszczególne parametry wywierajace wplyw sa zalezne z kolei od siebie i wszelkie zmiany jednych parametrów pociagaja za soba z koniecznosci zmiane pozostalych, tak iz tylko niektóre z czynników wplywowych moga byc utrzymane z wystarczajaca dokladnoscia na po¬ ziomie wymaganym dla prowadzenia procesu w warunkach optymalnych. Stosunkowo maly ruch wsadu w piecu w temperaturze wymaga¬ nej do utrzymania wystarczajacej predkosci reakcji i tym samym ekonomicznie uzasadnionej wydajnosci przyczynia sie do powstawania osa¬ dów, które zostaja jeszcze powiekszone o pozo¬ stalosci zlozone z metalicznych resztek na si¬ cie w nastepujacym pózniej procesie przemialu.Na wydajnosc procesu wywiera równiez nieko¬ rzystny wplyw maly stopien napelnienia pieca, ograniczony przez to, ze oddzialywanie fazy ga¬ zowej, zawierajacej pare na przetwarzanie grud, jest mozliwe tylko na powierzchni usypanej warstwy. Konstrukcje pieca, które maja po¬ lepszyc mieszanie brylek, nie przyczyniaja sie do zwiekszenia wydajnosci. Niekorzystna oko¬ licznoscia dla selektywnego utleniania jest wre¬ szcie to, ze temperatura i atmosfera nie moga byc utrzymane na stalym poziomie na dluzszym odcinku pieca. Wynalazek wskazuje sposób unikniecia tych trudnosci przez zastosowanie szczególnej technologii procesu, przy czym do tego celu nadaje sie specjalnej konstrukcji piec fluidyzacyjny.Wedlug wynalazku drobnoziarniste grudki ni¬ klowo-zelazowe, najlepiej o frakcji ziarna 0—3 mm, które otrzymuje sie w procesie hutni¬ czym rud niklowych w urzadzeniach Renna i które maja byc przerobione na nikiel metalicz¬ ny sa utleniane selektywnie w zlozu fluidal¬ nym w sposób ciagly za pomoca mieszanki ga¬ zowej, zawierajacej pare wodna, w ten sposób, ze zelazo zawarte w grudach zostaje przetwo¬ rzone mozliwie calkowicie na postac utleniona bez jednoczesnego utleniania niklu, przy czym gaz nosny, wymagany do utrzymania wspom¬ nianej warstwy, przy uwzglednieniu optymal¬ nych warunków selektywnosci, posiada okreslo¬ ny sklad, a obok ciepla wyzwolonego przez utle¬ nienie zelaza, dostarcza glównej czesci wyma¬ ganego ciepla.Wedlug wynalazku w komorze spalania bez¬ posrednio pod rusztem spala sie gaz opalowy albo olej opalowy z czynnikiem niezdolnym do spalania a zawierajacym tlen, najlepiej z po¬ wietrzem, za pomoca jednego lub kilku palników znanej konstrukcji, pod cisnieniem wynikajacym z oporu rusztu i zloza fluidalnego. Spalanie gazu opalowego po zmieszaniu poszczególnych czesci skladowych w komorze doplywowej pod rusztem, moze odbywac sie dopiero ponad rusz¬ tem pieca w zlozu fluidalnym. Para wodna, po¬ trzebna jako czynnik utleniajacy do selektyw¬ nego utleniania zawartosci zelaza w grudach, jest dostarczana czesciowo dzieki zawartosci H20 w spalinach. Glówna czesc jednak jest do¬ starczana w postaci czystej pary wodnej, wy¬ twarzanej w kotle do podgrzewania, umieszczo¬ nym bezposrednio za piecem przy wykorzystaniu ciepla odpadkowego spalin piecowych i dodaje sie do spalin w komorze spalania albo w komo¬ rze doplywowej. Zamiast pary wodnej, w przy¬ padku spalania gazu opalowego pod rusztem, mozna w razie braku kotla zastosowac takze wode, która po wtrysnieciu jej lub prowadze¬ niu poprzez dysze do komory spalania natych¬ miast wyparowuje. Para lub woda tuz ponizej rusztu pieca fluidyzacyjnego zostaje wtryski¬ wana do komory spalania albo do komory do¬ plywowej najlepiej w ten sposób, ze para w przypadku spalania pod rusztem gazu opalowe¬ go albo oleju opalowego dziala chlodzaco na ruszt, chroniac go przed przegrzaniem w plomie¬ niu palników. Taka mieszanka gazowa z ewen¬ tualnym dodaniem spalin piecowych, doprowa¬ dzanych w zamknietym obiegu, stanowi gaz nos¬ ny zloza fluidalnego przed wstecznym prowa¬ dzeniem sprezonego gazu piecowego. Pod wply¬ wem burzliwego ruchu grud w tym gazie nos¬ nym, kazda poszczególna gruda przez caly czas przebywania w zlozu fluidalnym jest otoczona mieszanka gazowa zawierajaca pare wodna, dzieki czemu spelnione sa najlepsze warunki dla szybkiej i niezaklóconej wymiany miedzy ma¬ terialem stalym i osrodkiem gazowym, jak rów¬ niez uzyskuje sie wysoka wydajnosc przerobu.Oprócz tego na skutek spulchnienia stalego ma¬ terialu w zlozu fluidalnym zapobiega sie two¬ rzeniu osadów na sciankach pieca. Przy odpo¬ wiedniej predkosci gazu nosnego proces moze byc prowadzony nawet w wyzszych temperatu¬ rach niz w obrotowych piecach rurowych, dzieki czemu na skutek wywolanego w ten sposób zwiekszenia predkosci reakcji zwieksza sie wy¬ dajnosc. Temperatura, ilosc dodawanej pary wodnej, ilosc gazu nosnego, atmosfera gazowa i stosunek spalania sa sterowane za pomoca znanych przyrzadów pomiarowych i regulacyj¬ nych.W celu zwiekszenia otrzymywania niklu przy nastepujacym po tym amoniakalnym lugowaniu grud prazonych mozna, przy prazeniu ewentual¬ nie utlenionego niklu, nieznaczne ilosci tychgrud przeprowadzic z powrotem do postaci me¬ talicznej w ten sposób, ze grudy te przed opusz¬ czeniem zloza fluidalnego obrabia sie dodatko¬ wo slabo redukujacym gazem nosnym. Usku¬ tecznia sie to najlepiej w reaktorze fluidyzacyj¬ nym o wydluzonej postaci z komora spalania, podzielona na dwie lub kilka sekcji. Proces spa¬ lania w poszczególnych sekcjach musi byc tak sterowany, azeby do sekcji na waskiej stronie pieca fluidyzacyjnego, na która przedostaja sie grudy, do zloza fluidalnego doplywal gaz nosny, zawierajacy redukujace czesci skladowe.Przyklad I. Prawidlowo sklasyfikowane grudy niklowo-zelazowe o wielkosci ziarna 0—3 mm i zawartosci 7,2% Ni i 85,7% Fe utle¬ niane byly selektywnie razem lub z podzialem na frakcje 0—1 mm i 1—3 mm w atmosferze ga¬ zowej zawierajacej pare wodna w temperaturze 900°C (1223°K) w zlozu fluidalnym. Sredni czas przebywania grud wynosil dla frakcji ziarna 0—1 mm jedna godzine, a dla frakcji ziarna 1—3 mm i 0—3 mm — dwie godziny. Wymaga¬ ne cieplo bylo otrzymywane przez spalanie gazu miejskiego o dolnej wartosci opalowej 3200 kcal/m3. Spalanie to odbywalo sie tuz pod rusz¬ tem pieca fluidyzacyjnego w oddzielnej komo¬ rze spalania. Jako czynnik spalania zastosowano powietrze. Do gazów spalania dodano jeszcze pod rusztem w komorze spalania tyle pary wo¬ dnej lub wody, ze przy uwzglednieniu pary wodnej powstajacej ze spalania gazu miejskie¬ go, ogólna ilosc pary wodnej w mieszance gazo¬ wej lub w gazie nosnym wynosila co najmniej 1 kg na 1 kg grud. Dodana ilosc pary wodnej byla wytworzona calkowicie w kotle na cieplo odpadkowe, wbudowanym do przewodów komi¬ nowych pieca. Spalanie bylo sterowane tak, zeby gaz nosny zawieral jeszcze 1% CO-z-H2. Szyb¬ kosc przeplywu gazu nosnego w odniesieniu do temperatury reakcji i swobodnego przeswitu w piecach przy przetwarzaniu grud o frakcji ziar¬ na 0—1 mm wynosila 2 m/sek, a przy stosowa¬ niu frakcji ziarna 1—3 mm i 0—3 mm wynosila 3 m/sek. Dotny pyl w ilosci 14% powstawal tylko przy przerabianiu ziarna frakcji 0—1 mm. Po zmieleniu utlenionych grud wydobytych bezpo¬ srednio ze zloza fluidalnego oraz pylu lotnego na 0,1 mm pozostaje na sicie metaliczna pozo¬ stalosc w ilosci okolo 20%, która wprowadzano znowu do procesu fluidyzacji jako material po¬ wrotny. Przy nastepnym lugowaniu drobnej maczki w amoniakalnym roztworze weglanu amonowego pozostawalo 0,4% Ni w pozostalosci resztkowej. • Przyklad II. Grudy sklasyfikowane jak w poprzednim przykladzie byly utleniane w takich samych temperaturach, czasach pozostawania i predkosciach przeplywu selektywnie w zlozu fluidalnym w ten sposób, ze gaz opalowy z po¬ wietrzem i para wodna byl domieszany tylko w komorze doplywowej pod rusztem, przy czym gaz opalowy spalal sie dopiero nad rusztem w zlozu fluidalnym. Stosunek mieszania czyn¬ ników gazowych, doprowadzonych do komory doplywowej, zachowano bez zmian. Ilosc pozo¬ stalosci na sicie byla równiez taka sama jak w pierwszym przykladzie, a tylko przy na¬ stepnym lugowaniu drobnej maczki w amonia¬ kalnym roztworze weglanu amonu zawartosc niklu w pozostalosciach wynosila 0,9%. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób selektywnego utleniania grudy ni¬ klowo-zelazowej otrzymywanych przy prze¬ rabianiu rud niklowych w procesie Krup- pa-Renna i przetwarzanych na nikiel meta¬ liczny za poomca czynnika gazowego, zawie¬ rajacego pare wodna, w temperaturach po¬ wyzej 850°C, najlepiej w temperaturze 900—1000°C, przy czym zelazo jest utleniane mozliwie calkowicie, natomiast nikiel pozo¬ staje w postaci metalicznej, znamienny tym, ze selektywny proces utleniania prowadzi sie w sposób ciagly w piecu fluidyzacyjnym, przy czym gaz nosny potrzebny do utrzyma¬ nia zloza fluidalnego nie tylko dostarcza cie¬ pla potrzebnego do procesu slabo egzoter¬ micznego, lecz równiez posiada okreslony sklad, zapewniajacy selektywnosc utleniania.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze gaz opalowy lub olej opalowy wraz ze srod¬ kiem spalania zawierajacym tlen, najlepiej z powietrzem, spala sie w oddzielnej komo¬ rze spalania pod rusztem pieca fluidyzacyj¬ nego, przy czym do gazów spalinowych, za¬ wierajacych juz pare wodna, wprowadza sie dodatkowo pod rusztem tyle czystej pary wodnej lub wody, ze ilosc pary wodnej w ga¬ zie nosnym doplywajaca ogólem do zloza fluidalnego wystarcza do utlenienia zelaza.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze grudy, selektywnie utlenione para wodna, obrabia sie jeszcze przed opuszczeniem zlo¬ za fluidalnego, slabo redukujacym gazem nosnym, azeby niewielkie ilosci utlenionego niklu przeprowadzic znowu do postaci meta¬ licznej bez jednoczesnego jednak redukowa¬ nia tlenków zelaza. — 3 —
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze w znanym reaktorze fluidyzacyjnym o wy¬ dluzonej postaci z komora spalania, podzie¬ lona na dwie lub kilka sekcji, proces spa¬ lania steruje sie w poszczególnych sekcjach tak, azeby w sekcjach (na waskiej stronie pieca fluidyzacyjnego, na która sa nanoszo¬ ne grudy, do zloza fluidalnego wplywal gaz nosny, zawierajacy skladniki redukujace.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w komorze doplywowej pod rusztem pieca fluidyzacyjnego, gaz opalowy miesza sie ze srodkiem spalania najkorzystniej powietrzem, i para wodna, a gaz opalowy poddaje sie spalaniu dopiero powyzej rusztu pieca fluidyzacyjnego , przy czym stosunek miesza¬ nia poszczególnych skladników gazowych re¬ guluje sie tak, ze spelnione zostaja warunki dla selektywnego utleniania.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2 lub 1 i 5, zna¬ mienny tym, ze na utleniona czesc grud, któ¬ ra przy nastepujacym po tym przemiale grud wyjetych z pieca fluidyzacyjnego otrzymuje sie jak tak zwane mliwo zgrubne, przenosi sie znowu do pieca fluidyzacyjnego. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2 lub 115, zna¬ mienny tym, ze utajone cieplo gazów odlo¬ towych wykorzystuje sie znowu w procesie fluidyzacji tak, ze obok podgrzewania po¬ wietrza do spalania, które za pomoca znanej konstrukcji kotla pracujacego za pomoca ga¬ zów odlotowych pieca doprowadza sie z pary otrzymanej z ciepla gazów odlotowych — do pieca fluidyzacyjnego, poprzez dysze w ko¬ morze spalania lub poprzez dysze w komorze doplywowej. f Sposób wedlug zastrz. 1 i 2 lub 1 i 5; zna¬ mienny tym, ze czesc gazów odlotowych pie¬ ca fluidyzacyjnego po oddaniu ciepla dopro¬ wadza sie do umieszczonej za piecem insta¬ lacji kotla pracujacego za pomoca gazów od¬ lotowych pieca i po sprezeniu — do ktfmory spalania lub tez doprowadza sie do komory doplywowej, gdzie stanowi ona czesc skla¬ dowa gazu nosnego. Forschungsinstitut fiir NE-Metalle Zastepca: inz. Józef Felkner rzecznik patentowy BIBLIOTEKA U. ftls*;:'i < o lenlowego czypospolilej L^ewgjj ZG „Ruch" W-wa, zam. 693-63 naklad 100 egz. PL