168123. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ércek és ásványok feldolgozására
5 168123 6 hőmérsékletének negyedik hatványával arányos, szemben a felületi energiával, amely a felület első hatványával arányos. Továbbá a reakciótér turbulens viszonyai intenzív energiaátadást biztosítanak a reakciótér és a feldolgozandó anyag között. Ugyanakkor az eddigi eljárások során alkalmazott reakciótérnél jóval nagyobb reakciótér valamint a reakciótérben hőmérséklet eloszlás szabályozhatósága lehetővé teszi (pl.- pernyefeldolgozása esetén) a redukció teljessé tételét egy „második" redukcióval a reakciótéren belül. A második redukció végrehajtására azért van szükség, mert a 6000 K° feletti hőmérsékletű gázzal találkozó R2 0 3 típusú oxidok mint például a feldolgozási anyagainkban található A12 0 3 , Fe 2 0 3 stb. valamint a Si02 különösen karbon jelenlétében könnyen 1 A12 0, SiO, FeO részecskéket ad. Ezeket a nagy sebességű gázáram könnyen olyan alacsonyabb hőmérsékletű helyre juttatja a reakciótéren belül, ahol további redukciójuk csak a redukálószer újabb mennyiségének beadásával biztositható. A reoxidáció megakadályozása végett a magas hőmérsékletű egyensúlyi állapotnak megfelelő reakcióelegyet, amely fémeket, vagy fémet Co-t. H2 0, stb. tartalmaz ' (szulfidos ércek esetében elemi kenet és H2 S-t is) a fémet nem szennyező közeggel befagyasztjuk. Az eljárásunkban szereplő áramforrásként az ívfénykohászatban jelenleg is alkalmazott egyen és váltóáramú áramforrások szerepelnek, azonban gazdaságosabb kihasználással, amelyre az alkalmazott plazmaégők adnak lehetőséget. Eljárásunk konkrét realizálási lehetőségét illusztrálják az alábbi megvalósított példák, amelyekben a kohászatilag eddig közvetlenül nem hasznosított magas illótartalmú tatabányai porszenet, 5 mm alatti szemcseméretű égőpalát és hányon levő erőművi pernyét dolgoztunk fel. A fenti anyagok az eljárásunkat jellemző 1. folyamatábrával megadott módon kerültek feldolgozásra, amelynek eljárásunk szempontjából leglényegesebb egységét sematikusan a 2. ábrán külön is feltüntetett reakciótér képezi, míg a többi blokk már ismert eljárásokat tartalmaz. 1. példa Az 1. folyamatábrával jellemezhető feldolgozási rendszerünkre magas illótartalmú tatabányai szenet adunk fel úgy, hogy a bányatermelt állapotú szenet a feldolgozási rendszerünkből származó „hulladékhővel előmelegítjük és gáztalanítjuk (1). Az (l)-ből távozó gázok — amelyek alapvetően szénhidrogéneket tartalmaznak - tisztítás (2) és komprimálás (3) után mint vivőgáz a por alakú égőpalának (4) mint feldolgozási anyagnak a plazmaégő (7) által hevített reakciótérbe (8) való juttatására és az elsődleges redukciók elvégzésére szolgálnak. Az anyag feladás a reakciótérbe az (5) vezetéken történik, míg a második redukcióhoz szükséges gázok a (6) vezetéken keresztül jutnak a reakciótérbe. Az égő tápegységeit — tüzelőanyaggáz és elektromos tápegységeket - a folyamatábra (7A) és (7B) blokkjaTjélölik. A redukciós termékek befagyasztására a tüzelőanyaggáz és a (3)-ból származó gázok szolgálnak és a (9) vezetéken keresztül kerülnek a reakciótér megfelelő térrészébe. Ezután az anyag egy ismert olvadék lecsapásos (10) fém salak elválasztóba kerül, ahol a gáz, salak és fémötvözet elkülönülése játszódik le. A (10)-ből távozó gázok és az égőfej valamint a reakciótér hűtésével előálló hulladékhő (11) a rendszerre feladandó anyagok előmelegítése és gáztalanítása útján hasznosul. A rendszerre feladott égőpala szemcsemérete 5-0 mm 5 volt. Diómén tes száraz anyagra számolt összetétele: Fix karbon Si02 A1 2 0 3 Fe 2 0 3 CaO Egyéb súly% 23,0 35,4 23,7 9,6 4,8 3,5 10 A fenti anyag minden 100 kg-ja kb. 1,4 kilomól oxigént tartalmaz, amelynek megkötéséhez közel 34 kg elemi szén szükséges, tehát az égőpala fixkarbon tartalma csak az oxidok részleges redukciójához elég. 15 A fennmaradó szénfelesleget a vivőgáz és a második redukciónál betáplált gázok biztosítják. A fenti alapanyagra és argon dudrogén = 10:90 térfogatarány összetételű tüzelőanyaggázra úgy választottuk meg az égő teljesítményét, hogy a második redukció helyéhez 20 érve az anyag atomjaira vagy redukálódott alkotóira, FeO, Al2 O stb. bomlott és befagyasztás helyéhez érve az oxigén teljes mennyisége CO esetleg H2 O formájában kötődött meg. A fém-salak szeparátorból kikerülő ötvözet alapve-25 tőén ferrosziliko-alumínium Ca, Ti, Mg, tartalommal az acéliparban keresett ötvözet, melynek előállításánál felhasznált villamosenergia fajlagos: 8-10 kwó/tonna. 30 2. példa Eljárásunkkal tatabányai szenek elégetése útján nyert pernyét, melynek szárazanyagra számolt összetétele: Si02 A1 2 0 3 Fe 2 0 3 CaO MgO Ti0 2 Egyéb J:> súly% 45,4 30,5 11,5 6,5 2,0 2,0 2,0 az 1. példában leírttal hasonló módon került feldolgozásra, azzal a különbséggel, hogy az oxigén teljes 40 mennyiségének megkötéséhez szükséges redukálószert a szenek illórészéből származó szénhidrogének szolgáltatták. A nyert termék az 1. példában leírt tulajdonságokkal rendelkezett és az energia ráfordítás is a megadott határok között mozgott. 45 3. példa A 2. ábrán feltüntetett szerkezetű reakciótérbe az (5) becsatlakozási helyen feladásra került egy cinnabarit ásványt (higanyszulfidot) tartalmazó breccias 50 szerkezetű érc (Telkibánya), amelynek Hg tartalma 1 ezrelék. A meddő elkovásodott andezit (90% Si02 , 6% ^12 0 3 , 4% CaO). Az égőfejből kiáramló gázok hőmérséklete 3500 K°, nyomásuk 10 att. A tüzelő_anyaggáz összetétele argon :hidrogén :szén-dioxid = 55 10:45:45% arányban. Gázfogyasztás 0,5 m3 /perc. Előkészítés nincs, az anyag amelynek részecske mérete 30—50 mm, közvetlenül bányatermék és gravitációs ejtetéssel kerül feladásra. Feladott anyagmennyiség: 50 kg/perc. A termék kihozatal sebessége a három 60 párhuzamosan dolgozó azonos struktúrájú 1 egységekben : 0,216 tonna/nap. Kihozatal 100%. 4. példa A 2. ábrán feltüntetett reakciótérbe az (5) becsat-65 lakozási helyen keresztül feladásra kerül egy galenit, 3
