СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ, РУД И РАЗЛИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ЗАВОДСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ Советский патент 1929 года по МПК C22B1/08 

Изобретение относится к способам обработка металлов, руд и различных продуктов заводской переработки, а также разделения к рафинирования сплавов и тому подобных материалов в шахтной печи действием хлора на расплавленные частицы обрабатываемых материалов.

Хлор, согласно изобретению, вдувают в печь через один или несколько рядов фурм навстречу стекающим в горн каплям обрабатываемых материалов.

Вместо хлора в печь можно вдувать хлориды щелочных металлов или другие им подобные соли.

Изобретение основано на различном сродстве элементов к хлору и различной степени летучести хлоридов или хлорокисей металлов, входящих в состав обрабатываемых веществ, поэтому только к таким веществам, как, например сплавы меди с оловом, сурьмой, мышьяком, цинком, никелем или сплавы свинца с оловом, мышьяком, сурьмой, или сплавы алюминия с кремнием, сульфидные руды свинца и цинка и тому подобные, оно может быть применено.

При пропускании хлора через жидкий сплав таких веществ при температуре обработки по условиям равновесия и взаимодействия масс неизбежно образуются хлористые соединения не только тех металлов, которые подлежат удалению путем улетучивания, но и тех, которые желательно оставить в неизменном виде, то есть без соединения о хлором. В результате получается, с одной стороны, расплавленная нелетучая часть, а с другой стороны, летучая смесь хлористых соединений разделяемых компонентов, которые приходится разделять опять дробной конденсацией, разгонкой или каким-либо другим методом.

Цель изобретения - устранить такие осложнения при процессе хлорирования, обеспечить непрерывность самого процесса при максимальном использовании тепла от реакция образования хлористых соединений, а также упростить аппаратуру и увеличить ее производительность.

Газообразный поток хлора, поднимающийся вверх, действует на расплавленные жидкие материалы, стекающие сверху вниз в виде мелких капель навстречу потоку газообразного хлора. Образующаяся смесь хлористых соединений, поднимаясь выше, разделяется так, что менее летучая часть ее частично отдает свой хлор другим компонентам вещества, стекающего навстречу хлористым соединениям каплями и образующим более летучие хлористые соединения на основании разной степени их сродства и летучести. Та же часть менее летучих хлористых соединений, которые не успели отдать свой хлор, конденсируется в вышележащих слоях накаленного, но еще размягченного или твердого, сплава; указанный выше обмен хлора в менее летучих хлористых соединений происходит и в этих слоях на поверхности накаленных и размягченных материалов, образуя тоже более летучие хлористые соединения. Летучая часть хлористых соединений, освобожденная от менее летучей части хлористых соединений, проходит зону температур, при которых она не конденсируется, и направляется в обычные конденсаторы и уловители, где собирается или подвергается дальнейшей переработке, смотря по надобности.

Восстановленная часть хлористых соединений, образование которых было нежелательно, опускается в виде металла в горн печи и присоединяется к основной массе расплавленных продуктов. В горне может собираться также некоторое количество жидких трудно летучих хлористых соединений, которые отдают свой хлор непрореагировавшим компонентам, попадающим на поверхность жидких хлористых соединений в виде капель вещества и образующих легко летучие хлористые соединения, удаляющиеся из горна вверх.

Все процессы осуществляются в обычной шахтной печи, разогретой предварительно до нужных температур. Сверху загружается обрабатываемый материал с топливом или без него, а снизу поступает ток хлора через фурменные отверстия, расположенные в один или несколько рядов. Если условия хода процесса допускает или требуют одновременное вдувание воздуха, то последний подается дополнительными фурмами. Меняя, в случае надобности, расположение фурм по высоте шахты, регулируют расположение, размеры и характер различных зон с целью увеличения длины пути прохождения жидких капель обрабатываемых материалов и для достижения других условий, необходимых для осуществления указанных процессов.

Необходимым условием во всех случаях переработки является наличие разогретого фильтрующего слоя, выдерживающего действие хлора и обрабатываемых материалов и продуктов при данной температуре. Такой слой служит для раздробления расплавленного материала на капли, что способствует удлинению пути протекания жидких материалов, значительному увеличению и обновлению поверхности взаимодействия жидких материалов с хлором, газообразными хлоридами и другими веществами. Это обстоятельство важно также и для случая, когда желательно превращение всего металла в хлориды, например получение хлористого алюминия из металлического алюминия. Если по условиям процесса дополнительно требуемое тепло может быть доставлено от совместного сжигания кускового углеродистого горючего с кислородом воздуха внутри шахты при одновременном проведении хлорирования, то вопрос о фильтрующем слое решается сам собой, так как куски горючего и представляют собой нужный раздробляющий слой. В том же случае, когда совместное сжигание топлива и процесс хлорирования одновременно недопустимы или в этом нет надобности (когда нагревание идет через стенки шахты или когда в результате происходящих реакций выделяется достаточное количество тепла), такой фильтр устраивается искусственно из кусков материала, слабо поддающегося действию хлора, и материалов переработки при температурах процесса. В случае изнашивания фильтрующий слой возобновляется добавкой кусков материала, составляющих фильтрующий слой, к обрабатываемым материалам при загрузке их в печь.

В видоизмененном способе в шахтную печь, загружаемую обрабатываемым материалом щелочных металлов и тому подобных солей в кусковом виде, вдуваются снизу в фурменные отверстия хлориды, использование которых для вышеуказанных целей обычно затрудняется по мере повышения температуры в процессе обработки, так как при температуре уже выше 700° значительная часть хлоридов улетучивается из сферы взаимодействия в виде сублимата, не успев прореагировать в должной мере с обрабатываемыми материалами.

В нижней части шихты, в зоне высоких температур, хлориды щелочных металлов, сульфаты и тому подобные сои, мгновенно расплавляясь и испаряясь, поднимаются вверх и действуют за опускающиеся вниз материалы, разлагаясь при этом. Претерпев соответствующие изменения в верхних зонах печи, куда почти не попадают соединения щелочного металла, материалы окончательно подвергаются действию хлорида внизу, в зоне высоких температур, при которых они разлагаются и образуют новые соединения с щелочными металлами, опускающиеся в горн шахты. Новые соединения хлора уходят через шахту вверх, удаляясь из печи, причем по пути прохождения через шахту они меняют свой состав в зависимости от хода печи, шихты и разного рода добавок.

Для регулирования соотношения между количеством и составом образующихся хлористых соединений и продуктов обработки щелочных металлов вместе с хлоридами таким же образом могут вводиться в зону действия хлоридов различные добавки, нужные для ведения процесса как, например, окислительный газ, водяной пар, окись углерода и другие жидкие, твердые или газообразные продукты. Кроме этого, хлориды с добавками, или без них, могут вводиться одновременно через несколько фурм на некоторой высоте друг от друга. Меняя материалы, подвергающиеся такой обработке в шахтной печи, и изменяя соответственно надобности ход процесса, можно получать разнообразные продукты при легко поддающемся регулированию ходе печи (таковы, например, жидкоплавкие шлаки, растворимое стекло, глинозем и др.).

Вместо хлоридов в зависимости от характера обрабатываемых материалов и получаемых при этом продуктов обработки в шахтную печь могут вводиться, по способу, указанному для хлоридов, прочие хлористые, сернокислые, углекислые и другие соли, а равно и их комбинации, способные распадаться в условиях хода процесса.

1. Способ обработка металлов, руд и различных продуктов заводской переработки, а также разделения рафинирования сплавов и тому подобных материалов в шахтной печи действием хлора на расплавленные частицы обрабатываемых материалов, отличающиеся тем, что хлор вдувается в печь через один или несколько рядов фурм навстречу стекающим в горн каплям обрабатываемых материалов.

2. Видоизменение способа по п. 1, отличавшееся тем, что вместо хлора в печь вдуваются хлориды щелочных металлов и другие им подобные соли.
Приоритет по п.2 от 5 февраля 1930 года согласно заявке № 63859