150721. lajstromszámú szabadalom • Kohászati eljárás

2 150.721 Találmányunk további tárgya olyan eljárás, amellyel kiindulási anyagként minden fajtájú és minőségű vasércet fel lehet használni, többek között határértékű és silány érceket és titánt, foszfort és egyéb olyan tisztátalanságot tartalmazó érceket, amelyek általában alkalmatlanná teszik ezeket más típusú extraháló eljárások kiindulási anyagaként és sok törmeléket tartalmazó érceket is fel lehet használni, amelyek alkalmatlanok a nagyolvasztóba adagolásra, hacsak előzetesen költséges össze tömörítési eljárást nem alkalmaznak. Találmányunk további tárgya olyan olcsó készülék, amelyben az előbb említett célokat gazdaságosan és nagy termelési ütemben lehet elérni. Találmányunk lényegileg, azon a tényen alapul, hogy míg a klór és a szén csaknem kvantitatívé klórozza a legtöbb vasérc összes alkatrészét, a vas(III)oxid a meddő alkatrészeinek különböző kloridjaival redukáló anyag távollétében reagál vas(III)klorid és a meddő alkatrészei oxidjainak keletkezése közben. Ilyen módon először is gáznemű kloridok keverékét lehet kialakítani a fent közölt (3) és (4) egyenletek szerint és ezután friss érc jelenlétében és redukáló anyagok tökéletes távollétében távolíthatjuk el minden más elem kloridját és helyettesíthetjük további vas-(Ill)kloriddal. Az így megtisztított vas{III)kloridot ezután oxiddá alakítjuk, a klórt visszanyerjük és az oxidot vasporrá és/vagy olvasztott vassá redukáljuk. Röviden: találmányunk alapján az ércet magas hőmérsékleten, általában 300—1200 C° határok között klórozzuk, itt a reakciósebesség nagy és a (3) és (4) egyenlet exoterm jellege miatt tekintélyes hőmennyiséget tudunk visszanyerni. Minden fajtájú és minőségű ércet felhasználhatunk, de előbb össze kell zúzni úgy, hogy a legnagyobb darabok kb. 0,05 mm-esek legyenek, ezáltal biztosítjuk a nagy reakciósebességet. Redukálóanyagként bármely fajtájú kokszot, barnaszénből készült félkokszot is és szénmonoxidot is használhatunk. Ezzel kapcsolatban azonban meg kell jegyeznünk, hogy a szénmonoxid nem előnyös redukálóanyag a találmányunk szerinti eljárásban, a többi, könnyen beszerezhető redukálóanyaggal összehasonlítva valamivel kisebb redukálóképessége miatt. A reakció előtt mind a klórt, mind a redukálóanyagot fel kell melegíteni. A kokszot általában elegendő 280 C°-ra melegíteni, ennek 1200 C°-ra hevítése azzal a hatással jár, hogy a minimumra csökken a hidrogéntartalom és a keletkezett sósav, amit a következők folyamán ki kell nyerni. Általában elegendő a találmány céljára az a stöchiometrikus mennyiségű klór, ami az ércben levő vas és foszfor klórozására a redukálóanyag által felszabadított hidrogénnel együtt szükséges, azonban a stöchiometrikus számításban a redukáló klórozásban és az oxidáló klórozásban résztvevő összes ércmennyiséget kell alapul venni. Annak a ténynek következménye ez, hogy a redukáló klórozás reakciójában keletkezett nemvaskloridok kvantitatívé reagálnak az oxidáló klórozásban a vasoxiddal úgy, hogy az utóbbi reakció gáznemű kloridterméke már csak vas-(Ill)kloridot tartalmaz kis mennyiségű hidrogéngáz és gáznemű foszforoxidklorid mellett. Érdemes hangsúlyozni, hogy az oxidáló klórozás nagyon gazdaságossá teszi az eljárást, amennyiben elmarad a nem-kívánatos kloridok keletkezése és így az ilyen kloridok keletkezésével járó visszanyerhetetlen klórveszteség is. Ez az a szempont, amiben a jelen találmány szerinti eljárás alapvetően különbözik minden ugyanezen csoportba tartozó ismert technikától. A klórozás alatt a (3) és (4) egyenletekben kifejezett reakciókkal hasonló módon vas(III)-kloridon kívül szilícium, kén, foszfor, alumínium, titán, stb. kloridok keletkeznek. A vas klórozásának (3) és (4) egyenleteiben a reakciósebesség sokkal nagyobb, mint a nem-vas jellegű anyagok analóg reakcióiban, úgy, hogy míg a vas teljes egészében könnyen klórozódik, a többi elem kis mennyisége átkerül a második reakciós térbe. Találmányunkban azonban ez nem jelent nehézséget. Amint az előzőekben már említettük, azt tapasztaltuk, hogy a vas(III)ox;d (Fe20.-?) reagál ezekkel a kloridokkal. Nevezetesen azt tapasztaltuk, hogy ugyanezen hőmérsékleten, vagyis 800—1200 C°-on a vas(ITI)oxid reagál a szilícium- és titántetrakloriddal, alumíniumkloriddal és foszforpentakloriddal. Feles szabad klór jelenlétében a vas(III)oxid kénkloriddal, kéndikloriddal és foszfortrikloriddal is reagál. Mindegyik esetben a reakciótermék vas(III)klorid és szilícium-, alumínium-, titán- és kénoxidok; a foszfor oxikloridot (POCI3) képez. Megjegyzendő, hogy ez a reakció csak redukálóanyagok távollétében megy végbe, de az alkalmazott hőmérsékleten a reakciósebesség nagy és az átalakulás gyakorlatilag kvantitatív. Mivel mindegyik reakció exoterm, további mennyiségű észlelhető hőt lehet itt visszanyerni. Ezenkívül a keletkezett oxidok a reakció hőmérsékletén a kéndioxid és a foszforoxiklorid kivételével szilárd anyagok és ezért könnyen elválaszthatók a gáznemű vas(III)kloridtól. A gyakorlatban előnyösnek találtuk a kezdő klórozást egy kamrában, az úgynevezett redukáló-klórozó kamrában és a vas(III)oxid reakcióját a többi kloridokkal egy második kamrában, az úgynevezett oxidáló-klórozó kamrában végbevinni. A két kamra használatának fő oka természetesen az, hogy a kezdő klórozásban szükség van redukálóanyagra és a reakció második szakaszában az a követelmény, hogy ne legyen redukálóanyag jelen. Azt tapasztaltuk továbbá, hogy előn3^ös az oxidáló-klórozó kamrában friss ércet alkalmazni és a reakció lefolyása után ezt visszavezetni a redukáló-klórozó kamrába a szükséges redukálószerrel együtt. Ebben a kamrában a reakció után vasmentes meddő marad vissza; megjegyzésre érdemes, hogy ha a friss érc észrevehető mennyiségben tartalmazott titánt, mint pl. az ilmenit-ben, jelenléte a vasrnentes meddőben kiküszöböli a titán gazdaságos kinyerésének legnagyobb nehézségét, a vas szennyezést. Az oxidáló-klórozó kamra gáznemű termékei főleg vas(III)kloridból és széndioxidból állnak változó mennyiségű sósavgáz, kéndioxid és foszforoxiklorid mellett. A széndioxid a kezdeti klórozásban keletkezik; ugyanekkor keletkezik a