PL767B1 - Sposób i piec do redukcji rud i t. p. zwiazków tlenowych. - Google Patents

Description

KI. 48-a,.Przedmiot niniejszego wynalazku stano¬ wi sposób odtleniania rud, a zwlaszcza ru¬ dy zelaznej, nadajacy sie jednak do reduk¬ cji i rud innych metalów.Celem wynalazku jest osiagniecie znacz¬ nej oszczednosci paliwa i ene:gji elektrycz¬ nej, w porównaniu ze znanemi dotychczas metodami.Redukcja rudy zelaznej uskutecznia sie w praktyce, j.atk wiadomoi, zialpomoca uzycia wegla lub tlenku wegla, wytworzonego z we¬ gla, jako srodka redukujacego, przyczem temperartmraj, pMtmzietmia idlo» ujskuiteiamieniilai odtleniejnSa,. osliaga sie badz tlO' przoz Sipla- leinie wegla (wiielkie pielciei), fo^dz tjez' z|a- poan'olcai ejnjeirglji elelkitlryiclzlnjej (rwiiieQIkJi pfec eilekltlrycfóny).Dla mozliwie najzupelniej sz ego wyko¬ rzystania ciepla wegla, zuzytego przy tym sposobie, waznym jeist, aby wegiel byl spar lony tiaik, zeby wytworzyl jlak najiwiielcej kwcciu weglicweigo, cizylli by galzy uchodzace z pieicaj 'ziawieiriaiiy jak najimjnliiej tlenku wegla, i innych gazów palnych.Nie jest rzecza niozebna zapomoca sa¬ mej redukcji tlenek wegla przetworzyc na kwas weglowy, gdyz przy redukcji tlenków zelaizia m tleinlkilem wegDaJ n)a|slte[p(uje' sftiap rów¬ nowagi przy w^zfelikiej tietmpemltiuirze!, za .osiagnieciem pewnego stosunku pomiedzy kwasem weglowym, zawartym w gazie i tlen¬ kiem wegla. Poniewaz oprócz tego szybkosc reakcji przy róznych temperaturach jest nie- z|naczlnlal, tid migdJy niie mlozlnia otsiagnac nów-.. mawagSl; .pioi reldlukjcijii jieldlnlaik nlchbdlzacy ga|z bedzie zawsze zawieral wiecej tlenku weglai mniej kwasu weglowego, niz to odpowiada stanowi lównowagi przy odnosnej tempera¬ turze.Jedynym sposobem, zapewniajacym, prze- twoirz;e/niile poizolstlalego ipo redukcji tlejnfku wegla na kwais weglowy, jest spalenie .tflieiii- ku wegla z. powietrzem.Mozna przytern: zapomoca, podobnego spailatnia oisiagnac dle|pJoi poitrizebne , dla przedwstepnego o!grzia|niila rudy dtó wlasciwej * temperatury iredlulkjcyjttiej. ' iNiespoisób jedjnak uskutecznic podobne spalanie, gdy ruda i wegiel sa zmieszane, poniewaz kwas we¬ glowy,, wytwarzajacy sie przezi spalanie, bylby bezposrednio' znowu zapomoca wegla redukowany do tlenku wegla i opirócz tego spalalby sie wegiel bezposrednio zi tlenem powietrza.Wobec tego proponowano wprowadzanie rudy i wegla odzielnie do pieca i mieszanie ich przy temperaturze nizszej od tej, w ja¬ kiej zachodziloby wzmiankowane spalanie.Wszelako procesy chemiczne w komorze topienia wymagaja, aby ruda i wegiel byly zmieszane w pewnym naprzód okreslonym stosunku, przyczem mieszanie to zarówno w wielkich pieioaiah, jiajklo tez i w plieelaidh elektrycznych dokonywa, sie zapomoca zu¬ pelnie scislego odwazania ilosci rud maja¬ cych byc zmieszanemi z okreslona iloscia koksu albói wegla drzewnego. Tymczasem wzmiankowana mieszanina czesciowo zredu¬ kowanej lozzaizonej rudy, której nie mozna wystawiac na dzialanie powietrza, z, koksem albo weglem drzewnym, uniemozliwia wa- zelnie rudy. Propottilorwiajno pirzelta wiazeftfe automiatyczne, które jieidtaak1 mlaltirlalfiiai ima trud¬ nosci praktyczne i 'nile! ztruajjldiurje wobeic tego zastosowania.Wszelako dla redukcji rudy zapomoca' wegla nie potrzeba mieszac rudy z weglem, gdyz dopóki ta znajduje sie w stanie sta¬ lym, d zadnej treidiuikicijiij izia|poimioica bezjpósrlekl- nSego zetkniecia a weglem, n&e moze byte mowy. ..,' Reakcja musi raczej: byc uskuteczniona zapomoca gazów w taki mianowicie sposób, zeby rude zredukowac najpierw dzialaniem otaczajacego tlenku wegla, przyczem wy¬ twarza ;sie kwiais weglowy, kltóry beizptMStred- iniio potem wprloiwiaidlzai sie w 'zeikiniejctie z rozzarzonetm paliwem, zawierajacem we¬ giel, przyczem kwas ponownie redukuje sie do tlenku wegla.Proces ten mozna wyrazic zapomoca rów¬ nan nastepujacych: FeO + CO = Fe + CC)2 . .... (i) CQ2 4- C =2 CO ..... (2) FeO + C =Fe + CO.W ten sposób wynik ostateczny jest taki sam, jak gdyby redukcja miala miejsce bez¬ posrednio z weglem. Reakcji 1 i 2' nie po¬ trzeba realizowac bezposrednio jednej po drugiej w tej samej komorze pieca, jak to ma miejsce przy mieszaniu rudy zi weglem.Moze ona raczeji zachodzic równiez dobrze w ten spoisób, ze rude w oddzielnej komorze pieca redukuje sie zapomoca tlenku wegla, a potem pozwala sie uchodzic z pieca wy¬ tworzonemu zapomoca redukcji kwasowi we¬ glewemu, który przechodzi przez ogrzana warstwe zawierajacego wegiel paliwa; wy¬ twarza sie znowu tlenek wegla, który po¬ tem ponownie mozna stosowac do redukcji.W ten sposób osiagamy korzysc, ze rudy i niezbednego wegla nigdy nie potrzeba mie¬ szac w celu redukowania rudy.Sposób oparty na tej zasadzie byl juz proponowany. Podlug1 tej metody sypie sile rude oddzielnie do szybu pieca, gdzie zacm dzi redukcja zapomoca tlenku wegla, wy¬ twarzanego przez usuniecie czesci ogólnej ilosci gazu przeciagajacej przez szyb, w cer lu zregenerowania jej w koncu górnym szy¬ bu, t. j. po przebiciu calej masy rudy, przy¬ czem czesc ta przetlacza sie przez rozpalona, wiarstwe maiterjalu zawierajacego ,w.eg|S!J& i wpuszcza ponowie do czesci dolnej szybu.Przy wzmiankowanych powyzej stanach równowagi, wystepujacych przy reidukcjitlenków zelaza, tlenkiem wegla', nie mozna jednak osiagnac w sposób opisany bardziej skutecznego wykorzystania zdolnosci ciepl¬ nej paliwa zuzytego do procesu, Dla dopie¬ cia mniej wiecej zupelnej redukcji rudy w czasie odpowiednim, potrzeba zastosowac temperature coriajimniej 900°.Przy redukcji tlenku zelaza do zelaza metalicznego w; pomieinionej temperaturze nie mozna osiagnac* po redukcji korzystniej¬ szego stosunku C02 : CO, niz 0,4, poniewaz przy takim skladzie gazu nastepuje równio- waga.Poniewaz jednak ruda zelazna sklada sie W ten sposób stosunek C02: CO posiada po redukcji FeO : Fe swa mozliwie najwiek¬ sza wartosc 0,4 i ten. sam stosunek uchodza¬ cego gazu jest wtedy 0,62; innem! slowy: gaz uchodzacy z pieca, sklada sie z SS°/0CO2 . i 62°/0CO.W praktyce równowaga nie dalaby sie nigdy osiagnac, a uchodzacy gaz, zawieralby- wiec jeszcze miniej C02 i jeiszcze wiecej CO, niz to wykazuje powyzszy rachunek.Przy dokladnem obliczeniu okazuje sie, ze gaz uchodzi z pieca pnzy wysokiej tempe¬ raturze, która wobec wielkiej ilosci tlenku wegla udaremnia] zamiar osiagniecia we wspomniany sposób znacznej oszczednosci kosiztu i energji elektrycznej w porównaniu ze stosowanym obecnie wielkim piecem elek¬ trycznym. ; Wynalazek niniejszy ma, na celu, przez za&tosowainie powyzej podanej jako juz zna¬ nej 'zasady redukcji! rudly zJajp|olmjoca, tlenlku wegla, uskutecznianej przez (porwanie) od¬ zyskanie czesci kwia|sfu weglowego wytwo- rzidmago przy redtufcoji1, ulat^wfenie 'ziipelnego nie z tlenku zelaza, lecz z wyizsizyoli tlenków zelaza, np. Fe3 04, to. mozna: osiagnac nieco wyzszy stosunek C02 : CO, Wezmy, dajmy na to, jako przyklad, piec zasilamy podlug powyzszej propozycji czy¬ stym FesOA i czystym C, przypuscimy nadito^ ze redukcja Fe304 dokonywa sie w dwóch stopniach, lak ze FezO± odtlenia sie najpierw do FeO, a nastepnie FeO do Fe, i wreszcie, ze redukcja przy 900° ma: miejis.ce prtzy moz- liwie najlepszych stosunkach, t. j.ze równo- waiga osiaga sie przy odtlenialniu FeO do Fe,,wtedy zachodza nastepujace reakcje: zuzytkowania energji chemicznej .wegla? jjrzyczem daje sie osiagnac 'znaczna oszczed¬ nosc wegla i energji elektrycznej.Istota; wynalazku polega na tern, ze od- tleniajacy prad gazu, plynacy w kierunku przeciwnym do ruchu - masy rudy, zostaje podzielony przed przejsciem calej masy ru¬ dy , i przed zupelinem zuzytkowaniem jego reJduikujajciej wtelsnosci, w tein siploisób, ze czesc ga:zu usuwa sie z pieca, i zamienia, na tlenek wegla przez redukcje zaipomoca wegla i po¬ tem znowu wprowadza do pieca w charakte¬ rze gazu odtleniajacego, podczas gdy poizo- stala czesc gazu moze dalej przeplywac przez mase rudy,, oldldzaiafluijac mia fnliia, dlail!e{ redukujace, przyczem w tej ostatniej czesci gazu po redukcji zostaje osiagnieta stoisow- na temperatura redukcyjna wskutek spala¬ nia czesci skladowych palnych.Wlasnosc odtleniajaoa gaizu mozna osia¬ gnac za^omioca powyzej1 wzmiatakowanego r odzialu strumienia gazu w sposób porciysl- niejszy, niz gdyby redukcja byla dokony¬ wana, w ciagu calego czasu calkowita iloscia. r (5,8 C02 + 9,4CO) odzyskujemy ponownie 2 Fe304 -f 6.C02 + 15 CO = 6 FeO + \ {2;aC02 + 3)6C0) uchodzi 6 FeO.+ 21 CO = 6 Fe + 6C02 + 15CO —/5,8 CO, + 9,4 CO* + 5,8 C = 21 CO 2 Fes04 + 3,8 C = 6 Fe + 2,2 C02 + 3,6 COgazu. Widoczne to jest z nasitepujacychTÓw-# sowanie zasady, na której polega niniejszy nan reakcyjnych, które przy uwzglednieniu wywalaizek p-owyzszego obliczenia przedstawiaja zaisto- r~~ ~~ __¦_ _r~ "I 2Fe304+l,35CO,+ :^30CO = 6FeO + 3,35COv+l,30CO |spala sie| I (1,35002 + 3,3000) idzie dalej 6FeO + 2lCO =6Fe+r * (:(4,65CO2 + ll,70CO) regeneruje sie -+(4,65CQ2 + 1 l,7CO) + 4,65C =2lCO " ~~~ : | 2Fe3O4+4,65C=6Fe+3,35CO2+l,30CO I Stosunek C02 : CO po redukcji FeO do Fe moze byc jeszcze doprowadzony do swej mozliwie najwiekszej wartosci, mianowicie do 0,4 przy 900° C. Zapomoca niniejszego sposobu stosunek C02 : CO w gazie uchodza¬ cym po zupelnej redukcji wzmaga; sie z 0,62 do 2,6, innemi slo,wy, -gaz zawiera po reduk¬ cji 72% (C02 i 28°/0) CO, t. j. posiada sklad, mozliwy przy redukcji Fe304 do FeO przy 900°. Poniewaz w praktyce równowagi nigdy nie-mozna osiagnac, prizeto gaz po redukcji bedzie zawieral mniej C02 a wiecej CO, niz wykazuje powyzszy rachunek. Jednakze ilosc kwasu weglowego .bedzie znacznie wie¬ ksza niz ta, jaka mozna bylo osiagnac* w me¬ todach dotychczasowych.Tlenek wegla, pozostaly w gazie po re- dlufecji, mwsize wyisitialncizlall, alby przez swe spalenia dostarczyc ciepla, koniecznego do nagrzania zasypu do odpowiedniej tempera¬ tury redukcyjnej, gdyz, jezeli odtlenienie z jakiegokolwiek powodu jest zbyt intensyw¬ ne, przez co ilosc tlenku wegla spada, to obniza sie równiez i temperatura spalania.Wskutek tego zasyp bedzie chlodniejszy, a intensywnosc redukcji bedzie sie zmniej¬ szala. W ten sposób zachodzi samoczynne regulowanie temperatury w strefie spalania.'¦Poniewaz tlenek wegla, pozostaly w ga¬ zie po redukcji, zuzytkowuje sie do ogrzania zasypu do temperatury redukcji, przeto nie' potrzeba tracic energji elektrycznej w tym celu. Okolicznosc ta wraz z faktem, ze tle¬ nek wegla zupelnie sie zuzytkowuje na re¬ dukcje rudy, zmniejszajac zuzytkowanie we- gliai, jajko 'tez cdielpilo rediuklcijii, wairunfcuje znaczna oszczednosc wegla i energji elek¬ trycznej.Gaz usuniety uchodzi z pieca redukcyj¬ nego przy wysokiej temperaturze.Jezeli nie mozebne jest wprowadzenie gazu, posiadajacego te temperature, do pra¬ cujacej dmuchawy, to nalezy go przedtem ochlodzic. Wpuszczenie gazu w stanie chlod¬ nym do pieca,, w którym ma nastapic re¬ dukcja kwaisu weglowego do tlenku wegla, pociagneloby jednak za soba wielkie straty ciepla.Z tego powodu chlodzenie gaizu nalezy uskuteczniac w ten sposób, aby po wyjsciu z pieca redakcyjnego gaiz byl napnzemian przepuszczany przez jeden z, obu regeneralto- rów, w ktióry(ch miolze oddlac swe cieplo, zar niim wejdzie do dmuchawy. Nastepnie ograe- wia sie znowu w dkugiim reigemieraltoinze1 db stjopnffia mozliwie n|a|jwy;zisizie(go, ziainilm wstapi do p(ieicia|, przeiz|njatoolnegio dlo ireduikcji kwafeiu wejglowego.Na zalaczonym rysunku przedstawiony jest schematycznie przekrój pionowy pieca, sluzacego do urzeczywistnienia niniejszego sposobu.Rude wprowadza sie prizez otwarta albo zamknieta rure a do sraybu, zlozonego z trzech polaczen b, c, d. W przedziale 6 ruda ogrze-. wa sie do stosownej temperatury redukcyj-mej zajpomoca ispalania gazu wznoszacego sie z, przedzialu c. Spalenie uskutecznia sie przez wprowadzenie powietrza przez otwory c, co mozlna ulatwic ziapómoca wywolania1 przeciagu pnzez komin f albo zapomoca dmuchawy g.W przedzialach c \ d zachodzi redukcja, rudy, poczem gabczaste zelazo usuwa sie przez dolny koniec h szybu. Redukcje asku- teczlnia eLe zalpomioca tllelniklu wegla, wpu¬ szczanego dlo czesci' dolnej szybu przez otwory i. Ozesc wi^ksiziai gaizu, 'zawierajacego kwals weglowy i otrzymywanego po redukcji w przedziale 6, usuwa sie przez otwory k celem regeneracji, podczas gdy czesc mniejn sza. wznosi sie do góry przez, przedzial c, po¬ siadajacy przekrój mniejszy od przedzialu d.Przedzialy c i d polaczone sa pomiedzy soba zajpomoca sklepienia Z, którego nachy¬ lenie jest mniejsze od kata spadania zasypu.Przez to osiaga sie te korzysc, ze zositaje utworzona przestrzen wolna miedzy sklepie- mileml a spadajacym zasypem, co 'zkolei za¬ pewnia bardziej jednostajny wyplyw gazu, niz gdyby to mialo miejsce, gdyby zasyp znajdowal sie w bezposredniem zetknieciu z otworami wylotowemi k. Ta czesc gazu uchodzacego z przedzialu d, która nie ztosta- je usunieta w celu regeneracji, wzbija sie do góry przez przedzial c, w którym wlasno¬ sci odtleniajace gazu zostaja jeszcze bardziej wyzyskane, zanim wstapi on wres'z<$jie (Jo przedzialu b, w którym czesci skladowe pal¬ ne, pozostale po redukcji, zupelnie sie spa¬ laja.Gaz usuniety przez otwór k wpuszcza sie zaploimoca dmuichajwy m do komory regene^ racyjnej p przez przewód izolowany od go¬ raca i przez klape obrotowa o; w komorze tej pozostaje tak znaczna ilosc ciepla, aby gaz przy wyjsciu z regeneratora ochlódl do temperatury dopuszczalnej do wpuszczenia go do dmuchawy. Komora regeneracyjna p i dimfuchalwai m znajduja sie.w polaczeniiu przez klape #, majaca na celu zmiane kie¬ runku ruchu gazu, przy stalym kierunku przeplywu gazu przez dmuchawe, która wtlacza gaz przez zawór g do komory rege¬ neracyjnej r, w której ogrzewa sie do mozli¬ wie najwyzszego stopnia zap'omoica ciepla, naigromadzonego w tej komorze przy od¬ wrotnym kierunku ruchu gazu. Nastepnie gaz wchodzi przez zawór Q do pieca s (kaf- buratora), w którym przeciska sie przez war¬ stwe paliwa, ogrzeiwanego zapomoica luków elektrycznych swietlnych.W ten sposób czesc przewazna kwasu we¬ glowego, zawartego w gatede ziolsitiajjb zredu¬ kowana zapomoca rozpalonego paliwa1 do . tlenku wegla, który razem z tlenkiem wegla, zawartym juz poprzednio w gazie, i z cze¬ sciami skladowemi lotnemi, które ewentual¬ nie ulatniaja sie z paliwa, zostaje tloczony ^ przez otwory i do sizybu, w celu zuzytkowa¬ nia do redukcji rudy.Gdy czesci skladowe lotne, uchodzace z paliwa, zuzytego w karbuiraturze, zawieraja giazy siarkowe, tioi nietma icelu wpusiziczac tyjch cziesci skladowych razem z gazem do szybu.Powinno sie je raczej z galzu usunac, zanim tenze wejdzie do szybu. Mozna to uskutecz¬ nic albo w ten sposób, ze paliwo miesza sie ze srodkiem absorbcyjnym (Wzgledem siarki zawartej w gazie, naprzyklad z wapnem lub wapieniem), albo w ten spofeób, ze przetla¬ cza sie gaz po ujsciu z warstwy paliwa przez walnsitwe tlaMegoz maite(r;j&itlu, albo pomad mila, zanim dostanie' sie do szybu.Paliwo siarkowe, np. koks, nioze byc uzy- • te do redlukicjiii, przyczem siairkia w niem za¬ warta mile mie&za sie z zelaizem. Poniewaz fo¬ sfor nie ulatnia sie w potettaci gazfu przy ulait- nianiu sie paliwa, mozna przeto uzywac róiw- niez i paliwo zawierajace fosfor, przyczem ten ositiatmi nie mie&zal sie z zelaizem.Gazy utleniajace nigd^ nie przechodza prteelz olbie komory rtegetoalcyjthe p i r a wskutek tego materjal pochlaniajacy cie¬ plo, zawarty w komorach, moze z korzyscia skladac sie calkowicie albo czesciowo z ze¬ laza, posiadajacego znacznie wyzsza zdolnosc pochlaniamia ciepla na1 jednostke objetosci,niz cegla, uzywana zwykle w regeneratorach vr charakterze miaiterjalu pochlaniajacego! cie¬ plo. Na zasadzie tej okolicznosci, regenera- tor moze posiadac mniejsze [wymiary, a; jed¬ noczesnie' wyzsiza sfcuteczinosc dzialania. Je¬ zeli dmuJchawaJ jest zbudowana w ten spa- sób, ze moze pracowac z, gaz&ini o wysokich temperaturaich, to oba regeneratory p i r, oraz kawiory o i q staja sie zbyteciznemi, a gaz z dmuchawy mozna skierowac wprost do rur izolowanych od goraca, miedzy otwo¬ rami k i piecem s.Zanniaist dmuchawy mozma zaistosoiwac z korzyscia takze jakikolwiek inny odpo¬ wiedni aparat do wprowadzania gaizu do rur miedzy oitwiorami Zr.a piecem s.Jezeli miaterjal inajacy byc odtleiniamy po- siaida, forme inie bryl, leciz proszku, to sposób niniejszy moize byc urzeczywistniony w pie¬ cu obrotowym lub w piecu dowiolnej kon¬ strukcji, 'zaopatrzonym w odpowiednie przy¬ rzady do posuwahiai maiterjalu naiprzód, i ewentualnie w urzadzenia do krazenia, ga- ziów tstotsioiwniio do nkiiejisiziegioi wynalazku, jakb teiz w u^zadizelnia db sp&lamiai nialdtmiiatru gazu, celem ogrzewania zasypu do tempe¬ ratury redukcyjnej. PL PL

Claims (1)

1. Zastr ze zenie patentowe. Sposób reidukcji irud ailibo t. p, ziwiaizjków przy zastosowaniu jako srodka odtleniaja- cego, zawierajacego tlenek wegla, i poru¬ szajacego sie iw kierunku przeciwnym rucho¬ wi rudy, gazu z zawartoscia tlenku wegla, wytwarzanego przez regeneraicje tlenku we¬ gla z czesci1 gazu, iziawierajaceigo kwas we¬ glowy, poiwstaly wskutek redukcji riidy, tern znamienny,' ze redukcja rudy uskutecznia sie w dwóch oddzielnych operacjaich, a miano¬ wicie w ten sposób, ze czesc gazu, przeina¬ czona do regeineraicji tlenku wegla1, zostaje oid|p)roiwaidz;o[na z. pieca redukcyjnego' jesizczie 'zanim przeszla przez cala mase rudy, pod¬ czas gdy pozostala czesc gazu moze prze¬ chodzic przez cala mase rudy i dniala na nia nadal redukujaco przy temperaturze wlasci¬ wej (redukcji), osiaganej wskutek spalania palnych czesci skladowych, pozostalych w drugiej czesci gazu po redukcji. Frans Martin Wiberg. Zastepca: M. S k r z y p k o w s k i, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego N* 767. ZAKLRRAF.KDZIANSKlCH W KRAKOWIE PL PL