168123. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ércek és ásványok feldolgozására

3 168123 4 lével biztosítják. Ez lehetővé teszi a hőforrás paramétereinek könnyebb és biztonságosabb szabályozását és kedvezőbb tüzelőanyag felhasználást tesz lehetővé. A villamos energiának hőenergiává történő átalakítására az ívkisulések különböző formáit alkalmazzák az egyes kohósítási eljárásoknál. így például az ívben keletkező hő vagy az ivkísülésekkel intenzifikált hagyományos égők hőjét vagy közvetve például hőálló alátétek alkalmazásával, vagy közvetlenül hasznosítják a sugárzási és az ívben keletkező elektronok és ionok fékezési energiáját kihasználva. Az elektromos ív energiáját közvetve hasznosító eljárások gazdaságosságát nagy mértékben csökkenti az, hogy ilyen esetben az ív sugárzási energiájának is csak egy része hasznosul miközben a hőközvetítő anyag (amely konstrukciós megfontolások miatt többnyire grafitalátét) olvadási vagy szublimációs hőmérséklete korlátozza a feldolgozási hőmérsékletet és ezzel együtt a hőközlés valamint a reakciósebesség növelését. Továbbá az alátéten a viszonylag kis felületen történő hőkezelés és a felületi reakciók sajátossága miatt a nyersanyag feldolgozás szakaszos. Kísérletek történtek fémtartalmú anyagok fémekké redukálásának glimmkohászati úton történő megvalósítására is. A glimmkisülés jellegéből adódóan azonban csak rendkívül finom (lisztfinomságú) szemcseméretű anyag feldolgozása lehetséges és ez is csak az ipari méreteknek nem megfelelő kis mennyiségben, mert a glimmkisülés stabilizálása céljából csökkentett nyomású (1 att-nál kisebb) térben kell dolgozni. A kisülési térben amely azonos a reakciótérrel, termikus energia helyett villamos energia szolgáltatja a .szükséges hőmérsékletet, így a hőátadás sebessége lecsökken és a tartózkodási idő növelése végett az adagolás sebességét is csökkenteni kell. Emiatt ez a technológia nagy meddőtartalmú polimetallikus ércek, de különösen szenek és pernyékből történő fém, fémötvözet kinyerésére máig sem nyert alkalmazást. Azon magas hőmérsékletű eljárások, amelyek az ionok elektronok fékezési energiáját hasznosítják, mint például magas olvadáspontú Al-, Hf-, Zr- oxidok redukciós eljárásai, a feldolgozandó anyagot redukálószerrel préselve elektródaként alkalmazzák. Az ilyen elektródák inhomogenítása azonban ivinstabilitáshoz vezet, ami lehetetlenné teszi az elektromos berendezések gazdaságos kihasználását. Az előzőekben képet adtunk a jelenleg ismert technikai helyzetről a találmányunk területén. Az elektromos ivlásüléseken alapuló kohászati és finomkohászati eljárások továbbfejlesztése illetve új utak keresése az ívfénykohászat következő problémáit hivatott megoldani: 1. A feldolgozandó anyagok, redukálószerek ívzónába juttatásának problémája 2. Az ív stabilitásának biztosítása a folyamatos gyártás szempontjából és az ívinstabilitásoknak a kiszolgáló elektromos berendezésekre gyakorolt káros hatásának kiküszöbölése. 3. Az aprószemcsés vagy a por alakú anyagok közvetlen ívfénykemencés feldolgozása. 4. A redukciós tér nagyságának és a redukciós folyamatok sebességének lényeges növelése. 5. A szilárd karbonhordozók helyett folyékony és gáz alakú karbonhordozók alkalmazása redukciós ágensként. 6. Egyes fémek előállításánál a szénelektródák elhagyása a karbidképződés megakadályozása céljából. 7. Az elektromos kisegítő berendezések maximális kapacitás kihasználása. 5 A találmányunk szerinti eljárásnak az ismert érc és ásványfeldolgozási eljárásokhoz képest számos olyan előnye van, amely a fent felsorolt problémák többségét megszünteti és ami a példaként felhozott anyagok feldolgozását gazdaságosabbá teszi; bővíthe-10 tő egyes kohászati ágak pl. speciális ötvözetek nyersanyagbázisa; feldolgozhatóvá válik még pedig közvetlenül á Komárom megyei szenek és pernyék nagy része és egyes polimetallikus ércek dúsítási műveletek nélkül hasznosíthatók. 15 A fentieknek megfelelően találmányunk eljárás ércek, ásványok és ezeknek tekinthető meddők, salakok, karbontartalmú anyagok, valamint ilyeneket tartalmazó ipari hulladékoknak folyamatos ipari feldolgozására, égőfejen át bevezetett magas hőmérsékle-20 tű, nagy energiakoncetrációjú tüzelőanyag-gáz beáramoltatásával létesített reakciótérben, kitermelési technológiájuknak megfelelő állapotban való beadagolásával történő feldolgozására, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag-gáz áramot részlegesen ionizáltan, elő-25 nyösen az égőfejben létesített turbulens áramlással fúvatjuk be a reakciótérbe, és abban az áramlási sebességének, a nyomásának, a hőmérsékletének és a kémiai atmoszférájának a feldolgozandó anyag által megkívánt értéken való tartása mellett (lásd a 30 példákat) adagoljuk be a feldolgozandó anyagokat, majd a reakciótérben részben gőz- vagy gáz állapotba került anyagok továbbhaladási útjában és/vagy gyors hőcserét biztosító közeg vagy közegek beadagolásával második redukálási műveletet végzünk, majd ezután 35 az anyagot önmagában ismert fém-salak elválasztó berendezésbe vezetjük, ahol a fémeket adott esetben frakáonáltan olvadék vagy finom diszperzitású por alakjában felfogjuk, a képződött salakot és gázokat pedig elkülönítjük és energiájukat hasznosítjuk. 40 Az eljárásunkkal szemben az ismert eljárásokkal, az ásványok előkészítés nélkül feldolgozhatóak és ennek megfelelően az eddig hányóra irányított anyag is gazdaságosan felhasználható. A reakciótérbe való anyagfeladás fő módozatait 45 azonban a közvetlen kitermelési technológia határozza meg, ahhoz igazodva nagy szemcseméretű (5—100 mm, ami az ércek és ásványok bányatermelt állapotának felel meg) anyagok esetében gravitációs ejtetéssel, kis szemcseméret esetében vivőgázas bejuttatással 50 történik. Kis szemcseméret alatt 5-0 mm nagyságú részecskéket értünk és ilyen állapotban találhatóak az eddig közvetlenül nem kohósítható (ívfénykemencében) por alakú ércek és ásványok, pernyék, karbonátos vas és mangán ércek. 55 A re akció tér magas hőmérsékletét és nagy energia koncentrációját 1-2%-os ionizáltsági fokú, 1-20 att nyomású nagy sebességgel (a hang levegőbeni terjedési sebességét megközelítő) áramló argon, hidrogén, szén égéstermék, szénhidrogén stb., illetve ezek keverékei 60 szolgáltatják, amelyek hagyományos értelemben vett tüzelő anyagoknak tekinthetők. Eljárásunk szempontjából a reakciótérben lejátszódó kémiai reakciókat az jellemzi, hogy a kémiai reakciókhoz szükséges aktivációs energiát a reakciótér 65 térfogati energiája biztosítja, amely a reakciótér 2