Spôsob získavania kovov, prípadne kovových zliatin, a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu

Číslo patentu: 278800

Dátum: 04.03.1998

Autori: Ottenschläger Erich, Kepplinger Werner

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Spôsob získavania kovov, prípadne kovových zliatin, najmä ferozliatin, pri ktorom sa redukujú oxidy kovov v redukčnej zóne, vytvorenej z vrstvy uhlia, ktorou prúdi redukčný plyn. Na získanie kovov, ktoré majú vysokú afinitu ku kyslíku, je vrstva uhlia vytvorená z troch pevných vrstiev A, B, C, pričom najspodnejšia vrstva A, kryjúca roztavenú zmes kovu a trosky, je vytvorená z odplyneného uhlia. Do strednej vrstvy B sa zavádza kyslík alebo plyn obsahujúci kyslík pre vytvorenie horúceho redukčného plynu a v odstupe nad týmto prívodom sa do strednej vrstvy B zavádza jemne zrnitý oxidický vsádzkový materiál. Do hornej vrstvy C sa zavádzajú spalné plyny z uhlíkových častí a z kyslíka, prípadne z plynu obsahujúceho kyslík.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka spôsobu na získanie kovov, prípadne kovových zliatin, najmä na získanie ferozlíatin, redukciou oxidov kovov v redukčnej zóne, ktorá je vytvorená vrstvou uhlia, ktorou prúdi redukčný plyn, a zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu.V európskom patentovom spise EP-A-O 174 291 je opísaný spôsob na vytavovanie kovov, a to medi, olova,zinku, niklu, kobaltu a cínu, z oxidických, jemne zrnitých neželezných rúd, pričom sa vsádzkový materiál vnáša do redukčnej zóny, ktorá je tvorená zvírenou vrstvou uhlia v taviacom splyňovači. Pri prechode touto redukčnou zónou sa oxidický vsádzkový materiál redukuje na kov, ktorý sa zhromažďuje V spodnej časti taviaceho splyňovača.Ukázalo sa, že sa spôsob podľa európskeho spisu EP-A-O 174 291 môže výhodne používať na redukciu 0 xidov, ktoré reagujú s elementámym uhlíkom pri teplotách pod 1000 °C, môže však dochádzať k problémom pri získaní kovov a kovových zliatin, najmä ferozliatin, ako feromangánu, ferochrómu a ferosilícia, ktoré je možné získať z ich oxidov až pri teplotách nad 1000 °C a elementárnym uhlíkom ako redukčným prostriedkom, pretože čas styku týchto vsádzkových oxidických materiálov,reagujúcich pri vyšších teplotách s časticami uhlia, vytvárajúcimi zvírenú vrstvu, je pomerne krátky.Vynález bol vyvolaný snahou vyhnúť sa týmto problémom a ťažkostiam ajeho úlohou je vyvinutie spôsobu a zariadenia opísanćho dmhu, ktoré by umožňovali vyrábať kovy a zliatiny kovov, obzvlášť ferozliatiny, ako sú feromangán, ferochróm a ferosilícium, zjemne zmitých oxidických materiálov v taviacom splyňovači, pričom by mal kov takú vysokú afinitu ku kyslíku, že by reagoval s elementárnym uhlíkom až pri teplotách nad l 000 °C.Táto úloha je spôsobom podľa vynálezu vyriešena tak, že vrstva uhlia je vytvorená z troch pevných vrstiev,pričom- spodná vrstva pokrytá kvapalnou zmesou z redukovaného kovu a troskyje z odplyneného uhlia,- do strednej vrstvy sa zavádza kyslík alebo plyn obsahujúci kyslík na vytvorenie horúceho redukčného plynu pozostávajúceho V podstate z oxidu uhoľnatého v odstupe sa do strednej vrstvy zavádzajemne zrnitý oxidický vsádzkový materiál a- do homej vrstvy sa zvádzajú spaľovacie plyny z častíc uhlia a z kyslíka, prípadne z plynu obsahujúceho kyslík.Výhodne sa používa jemne zmitý oxidický vsádzkový materiál s veľkosťou zrna do 6 mm.Výhodne sa na vytvorenie pevnej vrstvy používa uhlie s veľkosťou častíc 5 až 100 mm, predovšetkým 5 až 30 mm.Pri výbodnom spôsobe uskutočnenia sa udržiava hrúbka strednej a hornej pevnej vrstvy l až 4 m.Iný spôsob uskutočnenia vynálezu sa vyznačuje tým,že sa odlučujú prachovitć častice uhlia z odpadových plynov redukčnej zóny a tieto odlúčene častice uhlia, výhodne v horúcom stave, sa zavádzajú spolu s kyslíkomalebo s plynom obsahujúcim kyslík do horákov, ktorésmerujú do homej časti pevnej vrstvy.Odpadový plyn, zbavený častíc uhlia, sa môže používať ako nosné prostredie na jemne zmitý oxidický vsadzkový materiál.Výhodne sa používa uhlie, ktoré si po odplyneni zachováva svoj kusovitý charakter, takže pri použitom rozsahu zmenia 5 až l 00 mm, výhodne 5 až 30 mm, má po odplyneni aspoň 50 vzniknutého odplyneného uhlia pôvodnú veľkosť častíc 5 až 100 mm, prípadne 5 až 30 mm a zvyšok má najmenšie zrno, Prednosťou spôsobu podľa vynálezu je skutočnosť,že má zachované všetky známe prednosti redukčného procesu v šachtových peciach, vykurovaných fosílnou energiou, ako sú protiprúdová výmena tepla, metalurgieká reakcia v pevnej vrstve s elementámym uhlíkom, ktoráje nevyhnutná na redukciu oxidov neušľachtilých kovov a dobré oddeľovanie kovu od trosky. Skoksovanie,prípadne odplynenie uhlia, sa môže vykonávať bez vytvárania dechtu a iných kondenzovateľných zlúčenín. Plyn, vytvárajúci sa pri odplyňovaní uhlia, pôsobí ako prídavný redukčný prostriedok spolu s redukčnými plynmi,vytvárajúcimi sa splyňovaním odplyneného uhlia.Použitý oxidický materiál sa môže pri zvláštnom prípade vykonávania spôsobu podľa Vynálezu v predredukčnom stupni predredukovávať, čo sajavi ako výhodné pri výrobe ferozliatin, kde je podiel oxidu železa vsádzkového materiálu tejto redukcii prístupný.Ako zvláštna výhoda spôsobu podľa vynálezu sa uvádza, že sa môže vykonávať redukcia oxidov neušľachtilých prvkov, ako napriklad kremíka, chrómu a mangánu bez použitia elektrickej energie. Pri spôsobe podľa vynálezu sa jednoduchým spôsobom riadi energia potrebná na odplynenie uhlia, pretože najmenšie zrno(pod 5 mm) sa vynáša s horúcimi plymmi z taviaceho splyňovača do hornej dúchacej zóny plynov, obsahujúcich kyslík a oxiduje sa plynmi obsahujúcimi kyslík, čím sa uvoľňuje teplo.Rozpad zŕn sa skúša tak, že sa frakcie uhlia so zmením 16 až 20 mm podrobujejednohodínovému odplyneniu vo vopred vyhriatej komore na teplotu l 400 °C. Objem komory je 12 dm 3. Po ochladení prepláchnutím studeným inenným plynom sa určí rozdelenie veľkosti zŕn.Vynález sa rovnako týka zariadenia na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu s taviacim splyňovačom šachtovým a opatreným žíaruvzdomou výmurovkou, ktorý má v homej časti vsádzací otvor na vnášanie uhlia a potrubie na odvádzanie plynov, v bočnej stene má šachtový taviaci splyňovač prívod na častice uhlia a na kyslík, pripadne na plyn obsahujúci kyslík a V spodnej časti je vybavený na zhromažďovanie roztaveného kovu a tekutej trosky. Toto zariadenie sa vyznačuje tým, že vytvorením troch nad sebou usporiadaných pevných vrstiev A, B, C- je v oblasti medzi najspodnejšou pevnou vrstvou A a medzi strednou vrstvou B usporiadaný veniec dúchadiel na kyslík, prípadne na plyn obsahujúci kyslík,- v odstupe nad vencom dúchadiel je veniec dúchadiel na jemne zmený oxidický vsádzkový materiál a- v odstupe nad ním v oblasti medzi strednou vrstvou B a hornou pevnou vrstvou C je veniec horákov na plyn obsahujúci častice uhlia a kyslík, prípadne plyn obsahujúci kyslík.Výhodne je potrubie na odvádzanie plynu spojene s horúcim cyklónom na odlučovanie častíc uhlia z odpadového plynu a vynášací koniec tohto horúceho cyklónujePri zvláštnej forme vyhotovenia zariadenia podľa vynálezu je horúci cyklón spojený potrubím s ďalším horúcim cyklónom, pričom do tohto spojovacieho potrubia medzi oboma horúcimi cyklónmi ústi dávkovacie zariadenie na oxidícký vsádzkový materiál vynášací koniec ďalšieho horúceho cyklónu je spojený prostredníctvom dopravného potrubia s vencom dúchadiel na oxidický vsádzkový materiál.Spôsob podľa vynálezu, prípadne zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu, sú bližšie objasnené na výkresoch, pričomna obr. l je schematickć znázornenie taviaceho splyňovača s na ňom pripojeným prídavným zariadením, ana obr. 2 je teplotný profil taviaceho splyňovača.Šachtový taviaci splyňovač 1 je vybavený žiamvzdomou výmurovkou 2. Oblasť dna šachtového taviaceho splyňovača 1 slúži na zhromažďovanie roztaveného kovu 3 a roztavenej trosky 4. Pri dne je odpichový otvor 5 na kov a odpichový otvor 6 na trosku. V hornej časti šachtového taviaceho splyňovača je vsádzací otvor 7 na pridávanie kusového uhlia. Nad tekutou vrstvou roztaveného kovu 3 a roztavenej trosky 4 je vytvorená vrstva uhlia, a to najspodnejšia vrstva A z odplyneného uhlia,ktorou sa nevedie plyn, stredná vrstva B z odplyneného uhlia, ktorou sa vedie plyn a homá vrstva C z kusového uhlia, ktorou sa vedie plyn.V bočnej stene šachtovćho taviaceho splyňovača 1 sú dúchadlá vo forme venca dúchadiel 8 na kyslík alebo na plyny obsahujúce kyslík. Tieto dúchadlá sú usporiadané v oblasti medzi najspodnejšou vrstvou A, ktorou sa nevedie plyn a medzi strednou vrstvou B. S odstupom ústi do strednej až hornej časti pevnej vrstvy B veniec dýzovito vytvorených dúchadiel 9, ktorými sa dúcha jemnozmný oxidický vsádzkový materiál do strednej vrstvy B.V hraničnej oblastí medzi strednou vrstvou B a hornou vrstvou C je veniec horákov 10 v bočnej stene šachtového taviaceho splyňovača 1, do ktorých sa zavádza zmes práškovitýeh častíc uhlia a kyslíka, prípadne plynu obsahujúceho kyslík. Z homej časti šachtového taviaceho splyňovača 1 odvádza potrubie 11 vzniknutý odpadový plyn do horúceho cyklónu 12. Prachovite častice uhlia,ktoré sú v odpadovom plyne suspendované, sa v horúcom cyklóne 12 odlučujú a z vynášacieho konca horúceho cyklónu 12, v ktorom je zabudované dávkovacie zariadenie 13, sa potrubím 14 zavádzajú do venca horákov 10. Potrubím 15 sa zavádza kyslík obsahujúci plyn do horákov 10. Dávkovacím zariadením 13 sa môže riadiť plnenie horúceho cyklónu 12 a môže sa tak ovplyvňovať odlučovacie pôsobenie horúceho cyklónu 12.Z homej časti horúceho cyklónu 12 vedie potrubie 16 do ďalšieho horúceho cyklónu 17. Do spojovacieho potrubia 16 ústi dávkovacie zariadenie 18, do ktorého sa zavádza jemnozmný oxidický vsádzkový materiál zo zásobníka 19. Plyn v spojovacom potrubí 16, má funkciu nosného plynu. Z vynášacieho konca horúceho cyklónu17 sa jemnozmný oxidický vsádzkový materiál zavádza do dopravného potrubia 20 a z neho sa potrubím 21 zavádza do dúchadiel 9.Z homćho konca horúceho cyklónu 17 vedie potrubie 22, ktorým sa odvádza nadbytok odpadového plynu. Môže sa oehladzovať, stláčať a dúchať sa potrubím 23 ako dopravným prostredím do potrubia 21.Spôsob podľa vynálezu sa výhodne vykonáva tak, že sa uhlie, zavádzané do hornej častí šachtového taviaceho splyňovača 1, odplyní v pevnej vrstve C. Na toto odplynenie sa potrebné teplo získa jednak z horúcich redukčných plynov, ktoré stúpajú z pevnej vrstvy B, jednak ako spaľovacie teplo pevných častíc uhlia, ktoré sa spaľujú kyslík obsahujúcim plynom V horákoch 10. Vertikálne rozloženie vrstvy C sa volí tak, aby plyny, opúšťajúce vrstvu C, mali teplotu aspoň 950 °C. Tým sa zaručí krakovanie dechtov a iných kondenzovateľných zlúčenín. Tým je vylúčené upchanie pevnej vrstvy C. V praxi sa osvedčuje hrúbka na vrstvy C l až 4 m. Vertikálne rozloženie vrstvy l až 4 m sa osvedčuje rovnako pre pevnú vrstvu B. Vo vrstve C odplynené uhlie vytvára pri klesaní smerom dole pewiú vrstvu B.Jemný zrnitý oxidieký vsádzkový materiál sa horúcim redukčným plynom a úletom predredukuje v ďalšom horúcom cyklóne 17 a opäť sa odlúči od plynu. Zavádzanie jemne zmitého prachu obsahujúceho uhlík do horúceho redukčného plynu, môže byť výhodné, pretože uhlík reaguje s oxidom uhličitým, vytvárajúcim sa pri redukcii, za vzniku oxidu uhoľnatého, čím zostáva zachovaný redukčný charakter horúceho plynu v šachtovom taviacom splyňovači l. Po prcdredukovaní s úletom sa odlúčený jemne zrnitý oxidický vsádzkový materiál nataví vo vrstve B a redukuje sa elementámym uhlíkom. Teplo potrebné na tavenie a na redukciu sa získa splynenim horúceho odplyneného uhlia plynom obsahujúcim kyslík, ktorý sa zavádza dúchadlami 8 do šachtového taviaceho splyňovača l. V pevnej vrstve B vznikajúci roztavený kov a roztavená troska tečú dole a zhromažďujú sa vo vrstve A a odpichujú sa.Na obr. 2 je teplotný profil výškou šachtového taviaceho splyňovača 1, pričom na ordináte sú vynesené výškové pomery a na osi x teploty. Plne vyznačená čiara udáva teplotný priebeh prisadeného uhlia a čiarkovaná čiara teplotný priebeh vznikajúceho plynu. Číslom 8 označená výška na osi y predstavuje veniec dúchadiel 8,číslom 9 označená výška predstavuje hladinu dúchadiel 9 pre jemne zrnitý oxidický vsádzkový materiál (mdu),číslom 10 označená výška predstavuje spätné zavádzanie častíc uhlíka horákmi 10, číslom 24 označená výška znamená homú hranicu pevnej vrstvy 24 a číslom 11 označená výška znamená potrubie 11 na odvádzanie plynu, prípadne vsádzací otvor 7 na uhlie.Vynález bližšie objasňuje príklad praktického vyhotovenia. Percentá sú myslené vždy hmotnostne.Postupuje sa opísaným spôsobom. Ako ruda sa používa jemne zmitá mangánová ruda s veľkosťou častíc maximálne 10 mm, obsahujúca približne 42 mangánu. Ruda má toto zloženieAko palivo sa používa stredne prchave bituminózne uhlie nasledujúceho približnćho zloženiaPriemer častíc uhlia je l až 40 mm. Na tonu feromangánu 75 sa používa 1 750 kg uhlia. Pri analýze feromangánu sa zistiloSpotreba kyslíka na tonu feromangánu je 950 Nm 3 a spotreba plynu na tonu feromangánu je 3 200 Nm 3 s výhrevnosťou približne 2 000 cal na Nm 3.1. Spôsob získavania kovov, prípadne kovových zliatin, najmä ferozliatin, redukciou oxidov kovov V redukčnej zóne, ktorá je vytvorená vrstvou uhlia, ktorou prúdi redukčný plyn, vyznačuj úci sa t ý m , že vrstva uhliaje vytvorená z troch pevných vrstiev A, B a C, pričom spodná vrstva A pokrytá kvapalnou zmesou z redukovaného kovu a z troskyjc z odplynenćho uhlia, do strednej vrstvy B sa zavádza kyslík alebo plyn obsahujúci kyslík na vytvorenie horúceho redukčného plynu, pozostávąjúceho V podstate z oxidu uhoľnatého a v odstupe sa do strednej vrstvy B zavádza jemne zrnitý vsádzkový materiál a do hornej vrstvy C sa zavádzajú spaľovacie plyny z častíc uhlia a z kyslíka, prípadne z plynu obsahujúceho kyslík.2. Spôsob podľa nároku 1, v y z n a č uj ú ci s a t ý m , že sa zavádza oxidíckýjemne zrnitý vsádzkový materiál s veľkosťou častíc až 6 mm.3. Spôsob podľa nároku 1 a 2, v y z n a č uj ú c i s a t ý m , že sa na vytvorenie pevných vrstiev A,B, C používa uhlie s veľkosťou zŕn 5 až 100 mm, najmä 5 až 30 mm.4. Spôsob podľa nároku 1 až 3, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že hrúbka strednej a homej vrstvy k 1 ů 4 m5. Spôsob podľa nároku l až 4, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že sa z odpadového plynu z redukčnej zóny odlučujú práškovite častice uhlia a tieto častice uhlia, výhodne v horúcom stave, sa zavádzajú spolu s kyslíkom alebo s plynom obsahujúcim kyslík do horákov smerovaných do homej pevnej vrstvy C.6. Spôsob podľa nároku 5, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že odpadový plyn, zbavený častíc uhlia, sa používa ako nosné prostredie na jemne zmitý oxidický vsádzkový materiál.7. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa nároku 1 až 6, pozostávajúce zo šachtového taviaceho splyňovača (1), ktorý má v homej časti vsádzaci otvor (7) na pridávanie uhlia a potrubie (11) na odvádzanie plynu, v bočnej stene má potrubie na uhlíkové častice a na kyslík alebo na plyn obsahujúci kyslík a ktorý má spodnú časť na zhromažďovanie roztavenćho kovu (3) a roztavenej trosky(4), vyznačujúce sa tým, ževytvorením troch nad sebou usporiadaných pevných vrstiev A, B, C je v oblasti medzi najspodnejšou pevnou vrstvou A a medzi strednou vrstvou B usporiadaný veniec dúchadiel (8) pre kyslík, pripadne pre plyn obsahujúci kyslík, v odstupe nad vencom dúchadiel (8) je veniec dúchadiel (9) pre jemne zmený oxidický vsádzkový materiál a v odstupe nad vencom dúchadiel (9) pre jemne zmený oxidický vsádzkový materiál V oblasti medzi strednou vrstvou B a hornou pevnou vrstvou C je veniec horákov (10) pre plyn obsahujúci častice uhlia a kyslík, prípadne plyn obsahujúci kyslík. 8. Zariadenie podľa nároku 7, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že potrubie (11) má vostavaný horúci cyklón (12) na odlučovanie častíc uhlia z odpadového plynu, pričom vynášací koniec tohto horúceho cyklónu(12) je potrubím spojený s vencom horákov (10) pre plyn obsahujúci častice uhlia a kyslík alebo plyn obsahujúci kyslík. 9. Zariadenie podľa nároku 8, v y z n a č uj ú c e s a tý m , že horúci cyklón (12) je potrubím spojená s ďalším horúcim cyklónom (17), pričom do tohto spojovacieho potrubia (16) medzi obidvoma horúcimi cyklónmi (12, 17) ústi dávkovacie zariadenie (18) na oxidický vsádzkový materiál a vynášacĺ koniec ďalšieho horúceho cyklónu (17) je spojený dopravným potrubim (20) s vencom dúchadiel (9) na oxidický vsádzkový materiál.

MPK / Značky

MPK: C22B 5/16, C22B 5/10

Značky: kovových, zliatin, vykonávanie, zariadenie, případně, získavania, tohto, spôsob, kovov, spôsobu

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-278800-sposob-ziskavania-kovov-pripadne-kovovych-zliatin-a-zariadenie-na-vykonavanie-tohto-sposobu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob získavania kovov, prípadne kovových zliatin, a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu</a>

Podobne patenty