182618. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés vaspor előállítására vasoxidból
182618 A találmány tárgya eljárás és berendezés vasoxidból kiinduló vaspor előállítására. Az eljárást oly módon végezzük, hogy adalékanyagként a CaO, CaF2, MgO, BaO, Mn02, Mnüx, Ti02, Si0.2 és A1203 vegyületek legalább egyikét alkalmazva 700—800 °C-on, vagy- Na2C03, K2C03 legalább egyikét alkalmazva 700— 800 °C-on végezzük a redukciót, és kívánt esetben az adalékanyagot a redukció után eltávolítjuk. A találmány tárgya közelebbről eljárás tetszőleges szemcseméret-eloszlású vas-oxid + adalék keverékének gázzal történő redukciójára, valamint berendezés az eljárás foganatosítására. Ipari célokra használható finomszemcsés vaspor gyártásának egyik elterjedten alkalmazott módja vasoxidnak megfelelően választott gázzal történő redukciója. A redukció során a kiindulási szilárd nyersanyagból különböző, alacsonyabb vegyértékű oxidok majd fémvas keletkezik. A fém-vas képződés minden esetben a szemcse felületén indul meg. Lásd: Turkdogan, E. T. ; Vinters, I. V7.: Metallurgical Transactions 1971. 2. Nov. Ez a jelenség a redukció sebessége szempontjából kedvező magas hőmérsékleten a szemcsék színterelődéséhez, összetapadásához vezet. Alacsony hőmérsékleten ez elkerülhető, ugyanakkor azonban a redukció csak kis sebességgel megy végbe és az így keletkező vaspor piroforos sajátságú, melynek megszüntetése utókezelést igényel. Az ismert gázredukciós eljárások a fenti problémát különböző módon igyekeznek kikerülni. Az egyik eljárás, [Reed, T. F. Agarwal, J. C. Shipley, E. H. : Nu-vas, fluidizált rétegben redukáló eljárás. Journal of Metals 317—321 (I960] a vasoxidot hidrogéngázzal fluidizációs eljárást alkalmazva két lépésben redukálja, hogy ezáltal a szemcsék tapadásának mértékét csökkentse. Az eljárás hátránya, hogy a finom eloszlású oxid redukálására alkalmatlan, durvább szemcseméretű nyersanyag esetén is csak magas adalékaránnyal használható. A másik eljárás, [Lubker, R. A. Druland, K. W.: H-vas gyártás Alan Wóod-nál. Journal of Metals 321—324 (I960)] a redukciót szintén fluidizált rétegben valósítja meg és az összesülés elkerülésére alacsony, kb. 500—550 °C hőmérsékletet alkalmaz. Az eljárás hátránya, hogy az alacsony hőmérsékletre jellemző redukciósebesség fokozását csak a redukáló gáz nyomásának 35 atm-ra való növelésével éri el. További hátránya az eljárásnak, hogy a termék piroforrósságának megszüntetésére inert atmoszférában történő utólagos hőkezelést kell alkalmazni. Találmányunk célja olyan ipari eljárás kidolgozása, amely tetszőleges szemcseméret-eloszlású vas-oxid + adalék keverékének magas hőmérsékletű, atmoszférikus vagy ennél nagyobb (max. 30 atm) nyomáson történő gyors redukcióját teszi lehetővé az összesülés veszélye nélkül úgy, hogy a keletkezett adalékolt vaspor utólagos hőkezelést nem igényel. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy a redukció termékének összesülése elkerülhet ő olyan adalékokkal, amelyek vagy egyszerű módon eltávolítha:i tók a termékből, vagy amelyek jelenléte a termékhen a további felhasználás szempontjából szükséges.' Az adalékanyag ugyanis, melynek szemcseméreteloszlása célszerűen finomabb mint a redukálandó oxidé, az egyes szemcsékre tapadva azokat egymástól elválasztja, így az összesülést kizárja, miáltal a redukáló gáznak az oxiddal történő érintkezését is elősegíti. Adalékanyagként olyan anyagok használhatók, melyek a vaspor szennyező összetevőit nem növelik, a redukció hőmérsékletén nem olvadnak meg és bomlás révén gázt nem fejlesztenek. Az ilyen adalékkal a redukció magasabb hőmérsékleten, így nagyobb sebességgel végezhető és a termék utólagos hőkezelést nem igényel. A technológia szempontjából alkalmazható anyagok: a CaO, CaF2, MgO, BaO, Na2C03, K2C03, Mn02, MnOx, Ti02, Si02 és A1203. Ezek közül a CaO, CaF2, Na.,C03 és K2C03 a redukált termékből kioldással eltávolítható és így porkohászati célokra használható vaspor állítható elő. A vaspor speciális felhasználásánál pl. hegesztő elektród bevonatok illetve töltőanyagok készítésénél a CaO, CaF2, Mn02 MnOx, TÍ02, Si02, A1203, Na2C02, K2C03 adalékok a termék vasporral együtt kerülnek felhasználásra. A redukálandó nyersanyag szemcsefrakcióinak helyes megválasztásával, vagy a termékként nyert por osztályozásával ezek mind nagyhozamú, mind porbetétes elektródok gyártásához felhasználhatók. Megállapítottuk, hogy az adalékok fent leírt hatása már 1—30 s%, az aprított vas-oxid legnagyobb szemcseméretét meg nem haladó szemcseméretű adalékanyag esetén egyértelműen fennáll. Az eljárás egyik megoldásánál az adalékdús finom frakció a körfolyamatba visszavezethető, ezáltal az adaléksziikséglet csökkenthető. Az eljárás foganatosítására bármilyen Síilárd-gázfázisú anyagok termikus reagáltatására alkalmas berendezés használható. Az általunk kidolgozott berendezés alkalmas a finom szemcseméret-eloszlású nyersanyagnak nagy hőmérsékleten redukáló gázzal ellenáramban való redukálására úgy, hogy a folyamat során az anyagoknak a reaktorban való tartózkodási ideje jól szabályozható. A találmány szerinti berendezést részletesen az ábrák alapján ismertetjük, ahol: az 1. ábra a redukáló berendezés elvi vázlata, a 2. ábra hőmérsékletprofil a reaktorban, a 3. ábra egyjáratú redukáló berendezés oldalnézete, a 4. ábra a mechanikus szállító szerkezet vázlata, az 5. ábra 6. és 7. ábra szemcseméret-eloszlási diagramok, a 8. ábra a tartózkodási időeloszlás gyakorisági görbéje és a 9. ábra kétjáratú reaktor hosszmetszete. A találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas berendezés elvi vázlatát az 1. ábra, részletes őszszeállítását a 3. ábra szemlélteti. A 2 reaktor egy vágj- többjáratú, esetleg közbülső 4 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
