Pierwszenstwo: 26. IX. 1962 Francja Opublikowano: 5. II. 1968 54663 KI. 40 a, 1/64 MKP C 22 b UKD 669. 046. 42 Wspóltwórcy wynalazku: Maurice Noble, inz. Louis Ruelle Wlasciciel patentu: Pechiney Compagnie de Produits Chimiaues et Ele- ctronietallurgiaues, Paryz (Francja) Sposób ciagly selektywnego wypalania wegla w aglomeratach zanie¬ czyszczonego azotku glinowego Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu i urzadze¬ nia przeznaczonego do selektywnego wypalania wegla w technicznym azotku glinowym, zawiera¬ jacym wegiel jako zanieczyszczenie.Znane jest wytwarzanie azotku glinowego zawie¬ rajacego nadmiar wegla, który moze dochodzic az do 10%, i znane jest usuwanie tych pozostalosci wegla za pomoca utlenienia przeprowadzanego w temperaturze, która nie osiaga nigdy 850°C, przy czym usuwanie to moze byc przeprowadzane W powietrzu rozrzedzonymi gazami obojetnymi.W ramach takiego wytwarzania azotku glinowego zostalo odkryte i wykonane selektywne wypalanie w cienkich warstwach surowego azotku glinowego zanieczyszczonego weglem. Tego rodzaju produkt byl rozkladany na blachach metalowych lub bla¬ chach perforowanych, a prad goracego powietrza byl wdmuchiwany na te warstwy i przedmuchiwa¬ ny poprzez te warstwy przy temperaturze w gra¬ nicach od 600 do 800°C. Czastki azotku glinowego poddawane takiemu traktowaniu nie stykaly sie wzajemnie na calej wysokosci napelnienia zamknie¬ tego wnetrza pieca, ale byly podzielone na szereg partii i (lub) byly oddzielone od scianek naczynia zamknietego za pomoca elementów (blach, daszków metalowych itd.) rozdzielajacych wspomniane cien¬ kie warstwy.Stwierdzono jednakze, ze w tym ostatnim spo¬ sobie regulowania temperatury, która ma zasadni¬ cze znaczenie dla prawidlowego przebiegu procesu. 10 15 20 25 jest trudne, poniewaz mierzone temperatury sa temperaturami strumienia powietrza, a rzeczywi¬ stymi temperaturami masy reagujacej. Rozklad materialu wsadowego cienkimi warstwami sprawia, ze urzadzenie zajmuje duzo miejsca, wymaga bar¬ dzo wielu manipulacji i sprzyja tworzeniu sie znacznych ilosci pylów.Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie, które umozliwia usuwanie wegla z technicznego azotku glinowego przez wypalanie go, praktycznie bez naruszania samego azotku glinowego, oraz uzyskiwanie w ten sposób oczyszczonego produktu o duzej wartosci przemyslowej, a zwlaszcza uzyski¬ wanie tego produktu w sposób niezawodny i regu¬ larny, przy bardzo dobrej wydajnosci odzyskiwa¬ nego materialu i bardzo dobrej sprawnosci cieplnej.Sposób ciaglego wypalania wegla wedlug wyna¬ lazku w którym wypalaniu poddaje sie aglomeraty azotku glinowego, zawierajace do 12% wagowo wegla przeprowadza sie nastepujaco: Aglomeraty wprowadza sie do zamknietego na¬ czynia praktycznie odizolowanego cieplnie od atmo¬ sfery zewnetrznej przy czym stykaja sie one ze soba na calej wysokosci napelnienia tego naczynia zamknietego. Nastepnie przemieszcza sie je ru¬ chem postepowym, pod wplywem wlasnego ciezaru., w kierunku zasadniczo pionowym.Aglomeraty stykaja sie w równoleglych strumie¬ niach z goraca mieszanina gazowa skladajaca sie z gazu obojetnego takiego jak dwutlenek wegla, 5466354663 azot, ich mieszaniny itd., oraz z tlenu o zawar¬ tosci procentowej co najmniej równej stechio- metrycznej zawartosci procentowej dla spalania wegla zawartego w tych aglomeratach.-L zostaja, doprowadzone do temperatury w granicach od 600 do 800PC dzieki wymianie ciepla z ta mieszanina gazowa.W dalszym ciagu utrzymuje sie je w tej tem¬ peraturze w zetknieciu z mieszanina gazowa przez okres czasu wystarczajacy co najmniej do zasadniczo zupelnego spalenia wegla w nich za¬ wartego a nastepnie w temperaturze najwyzej równej 800°C za pomoca takiego gazu obojetnego jak wymienione wyzej, zawartego w mieszaninie gazowej wprowadzanej do tego naczynia zam¬ knietego.Zgodnie z niniejszym wynalazkiem wymiana ciepla pomiedzy cialami stalymi i gazem, styka¬ jacymi sie w naczyniu zamknietym, jest bardzo istotna, poniewaz wyznaczone wyzej granice tem- peratur dotycza tak samo gazu jak i cial sta¬ lych.Najkorzystniej jest gdy techniczny azotek gli¬ nowy jest wprowadzany do naczynia zamknietego przy temperaturze otoczenia. Jednakze jest oczy¬ wiste, ze moze on byc równiez wstepnie ogrzany.Wedlug korzystnej postaci wynalazku, gazy wyplywajace z dolnej czesci przestrzeni zamknie¬ tej sa uzupelniane tlenem, najkorzystniej w po¬ staci powietrza, w ilosci co najmniej równej ilosci zuzywanej do spalania wegla, a ilosc ga¬ zów odprowadzanych na zewnatrz jest praktycz¬ nie równa co najmniej ilosci dodawanego tlenu.Nastepnie gazy te sa z powrotem wprowadzane do obiegu w górnej czesci naczynia zamknietego i stykaja sie z przeznaczonymi do obróbki aglo¬ meratami.Sposób ten jest wyjatkowo korzystny ze wzgle¬ dów termicznych, poniewaz zuzycie energii ciep¬ lnej doprowadza sie do zera, gdy zawartosc procentowa wegla przeznaczonego do usuniecia za pomoca wypalania jest stosunkowo nieznaczna rzedu okolo 4%. Trzeba natomiast doprowadzac cieplo z obiegu gdy ta zawartosc procentowa jest wieksza a to w celu utrzymywania tempera¬ tury w wyznaczonych wyzej granicach.Wedlug odmiany sposobu wedlug wynalazku zawartosc tlenu w gazie wchodzacym do górnej czesci pieca mozna regulowac w granicach od 1.7 do 10% objetosciowo. Zostalo stwierdzone, ze przy zawartosci tlenu w gazie doprowadzanym do pieca ponizej 1,7%, zachodzi niebezpieczenstwo, ze piec bedzie pracowal przy temperaturach zbyt wyso¬ kich, rzedu 800°C, a zatem bedzie nastepowalo utlenianie azotku glinowego. Tak samo jezeli zo¬ stanie przekroczona zawartosc 10%, to moze zachodzic zbyt gwaltowne lokalne spalanie wegla i moze to pociagac za soba przegrzania a rów¬ niez utlenianie azotku glinowego.Wypalony produkt wychodzacy z dolnej czesci naczynia zamknietego moze byc, najkorzystniej wedlug wynalazku, poddawany ochladzaniu, jesz¬ cze przed odprowadzeniem go z tego naczynia.Przytoczone w dolnej czesci opisu rysunek i przyklady, sa podane jedynie w celu ulatwienia zrozumienia wynalazku i nie ograniczaja jego zakresu.Fig. 1 i 2 przedstawiaja schematycznie w prze¬ kroju pionowym-^dwie-odmiany realizacji sposobu 5 wedlug niniejszego wynalazku. Fig. 1 i przy¬ klad I przedstawiaja wykonanie bez ponownego wprowadzania do Obiegu gazów obciazonych pro¬ duktem spalania przeprowadzonego w piecu. Fig. 2 i przyklad II przedstawiaja wykonanie z pono- w wnym wprowadzaniem do obiegu tych gazów.Na fig. 1 i 2 te same odnosniki liczbowe dotycza tych samych elementów skladowych urzadzenia.Liczba 1 oznaczono zamknieta przestrzen pieca do stosowania sposobu wedlug wynalazku, przy 15 czym czesc zatoreskowana oznacza cialo stale zawarte w tej przestrzeni zamknietej. Liczbami 2 i 3 oznaczono górna i dolna czesc naczynia zamknietego, liczbami 4 i 5 «— otwór i urzadze¬ nie doprowadzajace do naczynia zamknietego su- 29 rowy azotek glinowy, liczbami 6 i 7 — otwór i urzadzenie doprowadzajace poza naczynie zam¬ kniete oczyszczony azotek glinowy, liczbami 8 i 9 — wlot i wylot gazu, liczba 10 — urzadzenie ogrzewajace gaz, liczba 11 — pomocnicze ruro- 25 ciagi gazu, liczba 12 — rurociag laczacy wlot i wylot gazu, liczba 13 — oslone termometru umieszczona w osi symetrii naczynia zamknie¬ tego, liczbami 14 i 15 — poziomy: poczatku i kon¬ ca procesu selektywnego wypalania wegla z su- 80 rowego azotku glinowego.W przytoczonych dalej przykladach, ilosci pro¬ centowe zastosowanych materialów wejsciowych odpowiadaja wprowadzaniu 4 kg/godz. zanie¬ czyszczonego azotku glinowego do zamknietego na- 35 czynia 1. Podane objetosci gazu odnosza sie jak za¬ zwyczaj do objetosci zajmowanych przez te gazy w temperaturze 0°C przy 'cisnieniu 760 mm slupa rteci. Podane temperatury, jezeli nie zostanie zaznaczone inaczej dotycza ustalonych warunków 40 dzialania pieca i sa takie same w obydwóch przykladach. Jakosc oczyszczonego azotku glino¬ wego jest taka sama w obydwóch przykladach.Przyklad I. Przeznaczony do wypalania material wsadowy jest zanieczyszczonym azotkiem 45 glinowym o skladzie: 6% wagowo wegla, 92,5% wagowo azotku glinowego i 1,5% wagowo tlenku glinowego.Utworzona z tlenku i azotu mieszanina gazo¬ wa jest ogrzana w baterii ogrzewczej 10 i na- 50 stepnie przy temperaturze 700°C jest wprowa¬ dzana przez rurociag 8 do zamknietego naczynia 1, wykonanego ze stali nierdzewnej, zasadniczo w ilosci 5000 litrów powietrza i 48040 litrów azotu. Takie ilosci procentowe odpowiadaja za- 55 wartosci okolo 1,9 czesci objetosciowych tlenu na 100 czesci objetosciowych gazu doprowadza¬ nego.Azot i powietrze sa doprowadzane do baterii ogrzewczej 10 przez rurociagi pomocnicze 11* 60 Zanieczyszczony azotek glinowy jest wprowa¬ dzany przy temperaturze otoczenia do urzadzenia ^ zasilajacego 5, co umozliwia zasilanie przestrzeni zamknietej 1 w sposób zapewniajacy gazoszczel¬ nosc. w Material wsadowy wprowadzany jest do walco-5 94663 6 wego pionowego naczynia zamknietego 1, przez otwór zasilajacy 4 umieszczony u samej góry tego naczynia.Produkt przesuwa sie; ruchem postepowym* dzieki grawitacji, do naczynia zamknietego, a jest odprowadzany przez otwór oprózniajacy 6, umiesz¬ czony w dnie naczynia.Surowy azotek glinowy zostaje doprowadzony przez wymiane ciepla z gazem, do temperatury 650°C juz na pozornie 14 naczynia zamknietego 1, znajduja¬ cym sie ponizej poziomu 2 rurociagu 8 doprowa¬ dzajacego gaz do tego naczynia. W tej temperaturze zaczyna sie palic zawarty w surowym azotku gli¬ nowym wegiel. Jego spalanie konczy sie gdy pro¬ dukt osiaga poziom 15 w zamknietym naczyniu 1.Temperatura wsadu podnosi sie stopniowo od temperatury 650°C do temperatury 740°C podczas przesuwania sie go w zamknietym naczyniu od poziomu 14 do poziomu 15. Temperatura 740°C nie jest przekraczana w zadnym miejscu masy wsadu, w czasie jego przesuwania sie w naczyniu zamknietym Oczyszczony juz azotek glinowy przesuwa sie ponizej poziomu 3 rurociagu 9 i zostaje ochlodzony zanim zostanie odprowadzony do urzadzenia 7, które pracuje przy zachowywaniu gazoszczelnosci.Oczyszczony produkt ma nastepujacy sklad: 0,3% wagowo pozostalosci wegla, 1,7% wagowo tlenku glinowego i 98% wagowo azotku glinowego.Zawierajace dwutlenek wegla gazy sa odprowa¬ dzane przez rurociag 9,.przy temperaturze 740°C.Trzy termometry umieszczone na róznych po¬ ziomach w oslonie 13, wykonanej ze stali nie¬ rdzewnej, umozliwiaja zasadniczo okreslanie tem¬ peratury masy ciala stalego na omawianych poziomach.Rozchód energii elektrycznej wymagany do za¬ pewnienia równowagi cieplnej tego procesu jest rzedu 5,6 kWh na kG zanieczyszczonego azotku glinowego wprowadzanego do naczynia zamknie¬ tego.W celu uruchomienia pieca zamyka sie najpierw wszystkie doplywy tlenu az do tej chwili, gdy zanieczyszczony azotek glinowy zawarty w naczy¬ niu zamknietym zostanie doprowadzony w sposób konwencjonalny, za pomoca goracego gazu wply¬ wajacego do tego naczynia zamknietego do tempe¬ ratury 650°C a nastepnie wprowadza sie stopniowo tlen pod postacia powietrza az do wskazanej wyzej zawartosci procentowej.Przyklad II. W celu doprowadzenia pieca do normalnej temperatury pracy, gazy sa ogrzewane za pomoca elektrycznej baterii ogrzewczej nie po¬ kazanej na fig. 2.Gdy normalny obieg gazów zostaje ustalony i gdy osiagniete zostana normalne temperatury pracy, przez jeden z rurociagów 11 do obiegu 9^12 — 8 gazów wprowadza sie gaz w objetosci wynoszacej 2440 litrów.Gaz wprowadzony do naczynia zamknietego przez rurociag 8 ma objetosc 53040 litrów i sta¬ nowi mieszanine tlenu, azotu i dwutlenku wegla pochodzacego ze spalania wegla zanieczyszczajacego surowy azotek glinowy. Zawartosc tlenu w tym ¦ gazie wynosi okolo 5% objetosciowo a sprawnosc wykorzystywania tlenu wynosi okolo 25%.W przeciwienstwie do przykladu I nie jest konieczne rozchodowanie energii elektrycznej dla zapewnienia zbilansowania cieplnego procesu, a na- w wet trzeba odprowadzac czesciowo cieplo z obie¬ gu 9 — 12 — 8 gazów, azeby usunac nadmiar ciepla. u PL