Niniejszy wynalazek stanowi sposób traktowania w wielkim piecu rudy zelaz¬ nej w celu bezposredniego wytwarzania ze¬ liwa, zelaza i róznych gatunków stali.Odtlenienie (redukcja) rudy zelaznej w wielkim piecu daje zawsze wylacznie zeliwo, poniewaz zelazo otrzymywane przez redukcje badz przy pomocy tlenku wegla, badz wegla twardego znajduje sie w cia¬ giem zetknieciu z paliwem i pod wplywem wysokiej temperatury pieca nawegla sie w czesci najgoretszej tego ostatniego.Przy sposobach obecnie stosowanych to naweglanie nie da sie uniknac, albowiem gdyby zmniejszono ilosc wegla ladowane¬ go do wielkiego pieca dla oslabienia nawe- glania, to piec wielki szybkoby sie oziebil, i metal zastyglby wczesniej, niz zawartosc w nim wegla bylaby pozytecznie zmniej¬ szona.Co wiecej, pewne rudy nie daja sie cal¬ kowicie odtlenic przy pomocy tlenku we¬ gla. W tym wypadku czesc nieodtleniona plywa w wielkim piecu pod postacia zuzla zelaznego, który daje sie tylko odtlenic weglem twardym. Gdyby zatem ladunek wielkiego pieca skladal sie ze zmniejszo¬ nej ilosci wegla, to piec ten nietylkoby sie oziebil, jak zaznaczono powyzej, lecz przy- tem jeszcze czesc rudy, pod postacia zuzla, zostalaby stracona.Sposób niniejszy umozliwia otrzymanie zelaza lub stali bezposrednio w wielkim piecu, a takze uzycie wszelkiego rodzaju rud, nawet najtrudniejszych do odtlenie- nia (redukcji).Sposób teri zasadniczo znamionuje sie tern, ze reakcje chemiczne odbywaja sie w wielkim piecu, napelnionym ruda i top¬ nikami, w razie potrzeby — pod dziala¬ niem wegla wprowadzonego w stanie bar¬ dzo rozdrobnionym, w poctaci nadzwyczaj drobnego proszku, jednoczesnie z powie¬ trzem, wdmuchiwanem u dolu wielkiego pieca. Ilosc tego wegla i powietrza sa tak okreslone, zeby wieksza czesc wegla spa¬ lala sie momentalnie, wydzielajac jedynie tlenek wegla i zeby czesc tego wegla unik¬ nela spalenia.Proszek weglowy powinien byc dosc drobny,* zeby sie spalal momentalnie lub prawie momentalnie, i wprowadzony w ilo¬ sci dostatecznej do redukowania kwasu weglowego, wydzielajacego sie przy spa¬ laniu lub dostarczonego przez wegiel i pa¬ re wodna, która sie dostaje z wegla lub z powietrza, porywaj acem ten ostatni, skutkiem czego powstajacy przy spalaniu plomien sklada sie praktycznie tylko z tlenku wegla wodoru i azotu.Wegiel wdmuchiwany do pieca w po¬ staci proszku powinien byc chudy.Proszek weglowy moze byc zastapiony olejem lub jakiemikolwiek weglowodanami, drobniutko rozpylonemi, jednak pod tym warunkiem (który stanowi ceche tego pro¬ cesu), ze ilosc uzytego powietrza bedzie tak okreslona, zeby wegiel spalal sie na tlenek weglowy, a wodór pozostal niespa- lony.Spalanie wprowadzonego w ten sposób do dolnej czesci pieca paliwa ma na celu: 1 — dostarczyc cieplo niezbedne do u- trzymania równowagi termicznej pieca wielkiego, 2 — dostarczyc tlenku weglowego, przeznaczonego do wywolania redukcji (odtleniania) rudy na zelazo metaliczne.Czesc nie spalonego paliwa ma na celu: 1 — odtlenienie tlenku wegla, który nie zostal odtleniony tlenkiem weglowym; 2 — przez bezposrednie odtlenienie, rozlozenie zuzla zelaznego, splywajacego z wielkiego pieca. Zuzel ten wytwarza sie skutkiem tego, ze ruda nie jest calkowicie odtleniona podczas swego opuszczania sie nadól w wielkim piecu, a takze jego wy¬ twarzaniu sprzyja kwasny proces pieca; prócz tego, w razie wytwarzania zeliwa odtlenia krzemionke na krzem, tlenek manganu na mangan, fosforu na fosfor, wraz z wytwarzaniem tlenku weglowego, powiekszajacego ilosc tlenku, otrzymywa¬ nego od spalenia; 3 — naweglic zelazo, jezeli ilosc tego wegla jest dostateczna, ce¬ lem wytwarzania zeliwa lub stali; W niniej szym sposobie wprowadzenia wegla w postaci rud w stanie rozdrobnio¬ nym do dolnej czesci wielkiego pieca ma zatem za zadanie osiagnac cztery równe cele: 1 — wytworzyc przez spalenie nie¬ zbedna temperature, 2 — wytworzyc tle¬ nek weglowy, sluzacy do odtlenienia wiek¬ szej czesci rudy; ; 3 — osiagnac odtlenienia (redukcje) bezposrednie: redukcje tlenku zelaza za¬ wartego w zuzlu, wytworzenie krzemu manganu, fosforu i t. d.; 4 — na weglik zelaza w stopniu poza¬ danym celem wytworzenia zeliwa lub stali; 5 — ilosc paliwa wprowadzonego jest wiec tak okreslona, zeby czesc spalajaca sie wytwarzala tylko tlenek weglowy* i zeby czesc niespalona pozostawala w ilo¬ sci dostatecznej do uskutecznienia reakcyj bezposrednich, jakie sa zamierzone i jesli potrzeba, naweglania wytworzonego me¬ talu.Reakcje bezposrednio, powyzej okre¬ slone, wywolane przez paliwo niespalone, moga byc osiagniete dzieki brakowi kwasu weglowego w fazie spalania; w rzeczywi¬ stosci kwas weglowy, który moze sie wy¬ tworzyc przy odtlenianiu tlenku zelaza przez tlenek wegla w dolnej czesci pieca, rozklada sie niezwlocznie przez wprowa¬ dzone w nadmiarze paliwo, wydzielajac — 2 —tlenek weglowy, który podtrzymuje moc odtleniajaca gazów w najwyzszym stopniu natezenia, zwiekszajac przytern wysokosc pasa czynnego tych gazów redukujacych.Poniewaz wielki piec jest zasilony pa¬ liwem w dolnej swej czesci, napelnia sie go zatem tylko ruda i topnikami, z czego wynika, ze kwas weglowy, przechodzacy z redukcji (odtlenienia) rudy tlenkiem we¬ gla, nie spotyka juz wegla w wielkim pie¬ cu i pozostaje w stanie kwasu weglowego, gdy tymczasem w zwyklych wielkich pie¬ cach, kwas przeplywajac przez warstwe weglowa, w wysokiej temperaturze, na znacznej wysokosci tych pieców, rozklada sie na tlenek wegla z pochlonieciem ciepla i bezuzytecznego zuzycia paliwa.Wprowadzenie wegla w dolnej czesci wielkiego pieca pozwala osiagnac maksy- mum skutku termicznego, poniewaz w tych warunkach wegiel (paliwo) pali sie, w sa¬ mem miejscu zuzytkowania, w powietrzu wraz z niem wprowadzonem. Powietrze to podgrzewa sie uprzednio, zwlaszcza gdy chcemy otrzymac zeliwo twarde, zelazo lub stal.Regulujac odpowiednio ilosc paliwa we¬ glowego i powietrza wprowadzanego do dolnej czesci wielkiego pieca* mozna osia¬ gnac w tym ostatftim pozadana temperatu¬ re. Prócz tego mozna zmieniac moc odtle- ili&jaca i naWeglaftie w wielkim piecu przez stosowna zmiane ilosci wprowadzanego do pieca wegla, tak zeby czesc, nie ulega¬ jaca spaleniu, byla dostateczna do wywo¬ lania odtlenienia (redukcji) i naweglenia w granicach pozadanych, W sposobie niniejszym tlenek zelaza Fe2Os odtlenia sie tlenkiem wegla wedlug nastepujacego wzoru.Fe2Oz + 6CO = 3C02 + 3CÓ + 2Fe.Jezeli formule tej pod kazdym z pier¬ wiastków skladowych napiszemy ilosci cie¬ pla, wchodzacego w gre: Fe2Os + 6C0 = 3C02 + 3C0 + 2Fe 191,2 + 6(—29,4) = 3 + 91fi + 3 + 29,4; to skonstatujemy, ze suma algebraiczna równa sie 13,4 ciepl,, to znaczy, ze reak¬ cja nie zapozycza ciepla zewnetrznego.Nadmiar tlenku weglowego jest niezbedny dla unikniecia reakcji odwrotnej.Poniewaz reakcja nie potrzebuje ciepla zewnetrznego, to wystarcza, azeby tlenek weglowy i azot powietrza, które moze byc do niego domieszane, byly nagrzane do temperatury dosc wysokiej, aby cieplo tej mieszaniny gazowej bylo dostateczne do pokrycia strat przez promieniowanie i u- niesienie (zabranie) z gazami wychodzace- mi z pieców, z zeliwem i szlaka (zu¬ zlem).Sposób niniejszy pozwala wytwarzac dowolnie badz zelazo, badz zeliwo, badz tez stal, przyczem wypadnie tylko zmienic ilosci powietrza i paliwa weglowego, zre¬ szta w nieznacznych granicach, aby otrzy¬ mac badz maly nadmiar powietrza, badz maly nadmiar paliwa weglowego.W pierwszym wypadku wszystko paliwo (wegiel) spala sie, wydzielajac tlenek we¬ glowy, redukujacy tlenek zelaza do stanu czystego zelaza, poniewaz niema wolitógo paliwa weglowego (wegla) do nawegle¬ nia go.W drugim wypadku nadmiar wegla, który nie zostal spalony, nawegla zelazo i wytwarza zeliwo o zmiennem naweglaniu zaleznie od ilosci wprowadzonego do pieca wegla. Przez nalezyte ustosunkowanie tego nadmiaru wegla mozna otrzymac wytwory posrednie — rózne gatttaki stali.Mozna jak w jednym, tak i drugim wy¬ padku domieszac do rudy nieco wegla w ilosci pozadanej, celem osiagniecia bezpo¬ srednich reakcyj chemicznych, które byly powyzej wyszczególnione lub jakakolwiek jedna z nich, mianowicie, w razie wytwa¬ rzania zelaza — rozlozenia zuzla zawiera¬ jacego zelazo. Ilosc paliwa, wprowadzana w tym wypadku do pieca w jego dolnej czesci, moze byc tak uregulowana, zeby.Wytwarzac jedynie cieplo i tlenek wegla, — 3 —które sa niezbedne do odtleniania (reduk¬ cji) rudy.Przy zastosowaniu tego sposobu mozna zalem z jednej strony regulowac tempera¬ ture w piecu iloscia wprowadzanego don w jego dolnej czesci paliwa weglowego i powietrza, z drugiej zas strony reakcje che¬ miczne iloscia wegla domieszanego do rudy w wielkim piecu.Temperatura wielkiego pieca moze za¬ tem byc regulowana w ten sposób od ze¬ wnatrz i w takich warunkach niema obawy zawisniecia metalu wewnatrz pie¬ ca, gdyby przypadkiem nastapilo oziebie¬ nie, gdyz w tym wypadku byloby rzecza mozliwa przez natychmiastowe bardzo sil¬ ne podniesienie temperatury przywrócic metal do stanu plynnego.Z drugiej strony, Wegiel wprowadzony do wielkiego pieca jest zuzytkowany nie jako paliwo, lecz jako czynnik chemiczny i w tym charakterze sprawia nastepujace skutki: 1. przemienia zpowrotem na tlenek we¬ gla kwas weglowy, wytwarzany skutkiem odtlenienia (redukcji) rudy zapomoca tlen¬ ku weglowego, i w ten sposób podtrzymuje na wysokiej stopie zdolnosc odtleniajaca (redukcyjna) gazów wielkiego pieca; 2. odtlema zuzel zawierajacy zelazo, który sie tworzy zwlaszcza, jezeli ruda jest trudna do odtlenienia, jako tez gdy to jest pozadane, krzem i tlenek manganu, o ile je zawiera ruda i 3. wreszcie, skutkiem swego nadmiaru, nawegla metal w stopniu pozadanym.Ilosc paliwa weglowego, jaka nalezy dodawac do rudy okresla sie droga do¬ swiadczenia i pozostaje stala dla okreslo¬ nej szarzy, dopóki nie zostanie zmieniony stosunek wegla i powietrza wprowadzone¬ go do pieca w jego dolnej czesci. Mozna zmieniac w pewnej mierze jakosc metalu przez prosta zmiane tego stosunku. Gdy ilosc wprowadzonego do pieca wegla oka¬ ze sie zbyt duza, wystarczy dla usuniecia tego nadmiaru wegla wpuscic do przewo¬ dów nieco wiecej powietrza. Spaliny otrzy¬ mane z proszku weglowego, wprowadzone¬ go jednoczesnie z tern powietrzem, staja w ten sposób lekko utleniajacemi i spalaja nadmiar wegla. Mozna zatem, przy zasto¬ sowaniu tego sposobu, utrzymac stala ja¬ kosc wytworzonego metalu.Sklad racjonalny szlaki umozliwia do¬ danie do metalu nalezytej ilosci manganu i krzemu, gdy natomiast zasadowe prowa¬ dzenie wielkiego pieca zapewnia oczyszcze¬ nie metalu od siarki.Dla zmniejszenia palnosci wegla, prze¬ znaczonego badz na naweglanie zelaza, badz tez do uskutecznienia pewnych reak- cyj chemicznych bezposrednich, jak reduk¬ cja zuzla zawierajaJcego zelazo, redukcja krzemu i t. p., mozna zastosowac twardy wegiel, jak np. antracyt, lub jakikolwiek inny wegiel, zmielony nieco grubiej, niz we¬ giel przeznaczony do wytwarzania tlenku weglowego/Wegiel ten jako ciezszy niz wegiel przeznaczony do spalania, bedzie spadal wdól pieca i mieszal sie ze szlaka (zuzlem plynnym), sprawiajac pozadane odtlenienie (redukcje). Wegiel ten, dziala¬ jacy bezposrednio jako czynnik chemiczny, moze byc wprowadzony do pieca przy po^ mocy osobnego przyrzadu badz przez ru¬ re, która jest tloczone powietrze wraz z weglem przeznaczonym do spalenia w wiel¬ kimi pitecu, badfe tez przez osobny pnzie- wiód.Nalezy jeszcze zauwazyc, ze niezalez¬ nie od oszczednosci wegla, osiaganej przy zastosowaniu niniejszego sposobu i mozno¬ sci dowolnego wytwarzania zelaza, stali lub zeliwa, wynalazek niniejszy umozliwia o wiele wieksza wytwórczosc na metr sze¬ scienny wielkiego pieca od wytwórczosci przy stosowaniu metod zwyklych, z te¬ go powodu, ze calkowita pojemnosc pieca jest zupelnie wykorzystana pod ladunek rudy, i ze wytwórczosc ta jest nader inten¬ sywna dzieki natychmiastowemu spalaniu — 4 —sie wprowadzonego do pieca wegla w sta¬ nie nadzwyczajnie rozdrobionym.Na zalaczonym rysunku fig. 1 przedsta¬ wia, dla przykladu, schematycznie wielki piec zaopatrzony w przyrzad zasilajacy, który umozliwia urzeczywistnienie niniej¬ szego wynalazku i fig. 2 uwidacznia inna odmiane.Jak to widac z figury 1 z rura e, dopro¬ wadzajaca do dolnej czesci wielkiego pie¬ ca 6 powietrze, dostarczane przez jakakol¬ wiek dmuchawe, laczy sie przewód c, ida¬ cy od zasilacza slimakowego d, umieszczo¬ nego pod koszem e, napelnionego pro¬ szkiem weglowym.Wielki piec b zawiera, jak zaznaczono powyzej, rude i topnik, np. tlenek zelaza Fe203 i wapniak w odpowiednich ilosciach, oraz gdy zachodzi potrzeba, ilosc wegla niezbedna do przeprowadzenia reakcyj chemicznych. Zasilacz slimakowy d otrzy¬ muje naped, o szybkosci pozadanej,, od ja¬ kiegokolwiek stosownego urzadzenia.Po roznieceniu ognia w piecu, jakimkol¬ wiek sposobem, wprawia sie w ruch zasi¬ lacz d, który przenosi wegiel z kosza e do przewodu c. Stad wegiel opada do rury a, gdzie go porywa gwaltowny prad powie¬ trza, pedzacy rzeczbnym przewodem. Pro¬ szek weglowy, wrzucony do pieca, momen¬ talnie sie zapala. Ilosc powietrza i wegla, w ten sposób wprowadzanych do pieca, o- kresla sie tak, zeby spalany wegiel wydzie¬ lal jedynie tlenek wegla, a prócz tego, o ile to jest potrzebne, pozostawala pewna ilosc wegla niespalonego, spelniajacego ro¬ le czynnika chemicznego, jak wyjasniono powyzej.Rozumie sie samo przez sie, ze urzadze¬ nie przedstawione schematycznie na ry¬ sunku ma tylko na celu, droga przykladu, ulatwic zrozumienie wynalazku. W prakty¬ ce wielki piec moze byc zasilany przy po¬ mocy wielu rur, z których badz wszystkie, badz tylko niektóre doprowadzaja proszek weglowy.Azeby powietrze sprezone tloczone ru¬ ra b nie wpedzalo proszku weglowego do przewodu c, mozna zastosowac jakiekol¬ wiek urzadzenie dla zrównowazenia cisnie¬ nia w koszu e zasilacza d, przewodzie c i rurze a, np. zapomoca rurki dodatkowej, laczacej rure a z koszem e, który w tym razie musi byc szczelnie zamkniety.Powietrze, tloczone rura lub rurami a, mozna uprzednio nagrzewac.Fig. 2 przedstawia odmiane urzadzenia, w której wegiel przeznaczony do nawegla- nia jest wsypany do kosza dodatkowego h. Pod tym ostatnim jest ustawiony zasi¬ lacz (przenosnik) slimakowy g, od którego prowadzi przewód /, laczacy sie równiez z rura a.Zaleznie od stopnia naweglania, jakie potrzeba uskutecznic, aby otrzymac badz zeliwo, badz stal, sruba slimakowa g musi otrzymac szybszy lub powolniejszy ruch obrotowy, celem dostarczenia wiekszej lub mniejszej ilosci wegla, potrzebnego do na¬ weglania.Jesli pozadanem jest otrzymac zelazo, potrzeba zatrzymac zasilacz g i w tym ra¬ zie dzialac bedzie jedynie zasilacz d, do¬ starczajacy tylko tyle wegla, ile jest po¬ trzeba do odtlenienia tlenku zelaza.W razie wytwarzania zelaza lub stali, niezbedna jest rzecza uprzednie nagrzanie wlaczanego do wielkiego pieca powietrza, bo spalanie wegla przy pomocy zimnego powietrza nie daloby dostatecznej do roz¬ topienia tych metali temperatury. Nagrze¬ wanie powietrza dokonywa sie W zwyklych przyrzadach, np. w przyrzadzie Cooper'a, Równiez przy wytwarzaniu zeliwa szarego moze sie okazac korzystnem nagrzac u- przednio wtlaczane do pieca powietrze.W praktyce wegiel, uzywany do wiel¬ kiego pieca, przygotowuje sie z wegla ko¬ palnianego przez zmielenie na bardzo drob¬ ny proszek, do którego niekiedy mozna do¬ dac pewna ilosc proszku kokslowego lub antracytowcgo. W tym wypadku prócz - 5 -tlenku wegla wydziela sie pewna ilosc wo¬ doru, który, posiadajac jak tlenek weglo¬ wy wielka zdolnosc odtleniania tlenków zelaza, nie zmienia w niezem urzeczywist¬ nienia niniejszego sposobu. Jednakowoz wodór ten musi pozostac w stanie gazu wol¬ nego, przynajmniej w najgoretszej czesci pieca, gdyz spalenie tego wodoru daloby w rezultacie pare wodna, która odtlenila- by czesc metalu, chyba ze to dzialanie u- tleniajace byloby zrównowazane nadmia¬ rem wegla domieszanego do rudy, jak to bylo opisane powyzej.Mozna równiez stosowac wszelkie pali¬ wa zawierajace wegiel, twarde lub spro¬ szkowane, jak i wszelkiego rodzaju paliwa plynne, jak np. rope naftowa, pod warun¬ kiem jednak dodawania takiej ilosci powie¬ trza, jaka jest niezbedna do spalenia we¬ gla na tlenek weglowy.Gazy bogate wychodzace z wylotu wiel¬ kiego pieca, sa ulawiane i moga byc uzyte do nagrzewania powietrza przy pomocy zwyklych przyrzadów Cooper'a lub innych.Sposób niniejszy moze byc wogóle sto¬ sowany przy wytwarzaniu wszelkiego ro¬ dzaju stopów, jak feromangan (zelazo¬ mangan), ferokrzem (zelazo-krzem) i in¬ nych;nadaje sie on takze do traktowania wszelkiego rodzaju rud, dajacych sie re¬ dukowac (odtleniac) zapomoca tlenku we¬ glowego i wegla.Metal, wychodzacy z wielkiego pieca, moze byc wlewany do koszy i traktowany wszelkiemi dodatkami, których nie moze dostarczyc zawartosc wielkiego pieca.Sposób i urzadzenia powyzej opisane moga byc równiez zastosowane do oczy¬ szczenia zelaza, stali lub zeliwa badz w kopulakachf badz w jakimkolwiek piecu kwasnym lub zasadowym. Moznosc otrzy¬ mania plomienia odtleniajacego i bardzo goracego pozwala na przetopienie i oczy¬ szczenie metalu z minimalnem zuzyciem wegla i bez spalania oczyszczanego metalu.Wynalazek niniejszy jest zastosowalny równiez do wszystkich rud, dajacych sle odtleniac tlenkiem weglowym.Jasnem jest, ze powyzej opisane urza¬ dzenie sluzace do urzeczywistnienia niniej¬ szego wynalazku, jest przytoczone jako przyklad i, ze ksztalt, wymiary i szczegó¬ ly konstrukcyjne jego czesci skladowych moga ulegac zmianie. PL