197764. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilikát-alapú anyagok, különösen perlit duzzasztására vagy hőkezelésére
1 197 764 A találmány tárgya eljárás szilikát-alapú anyagok, különösen perlit duzzasztására vagy hőkezelésére. A szilikát-alapú anyagok, elsősorban perlit duzzasztására vagy hőkezelésére alkalmazott, hagyományos berendezések rendszerint olaj- vagy gáztüzelésű, függőleges vagy vízszinteshez közelálló hajlásszögű csőkemencék. Az ilyen típusú berendezésekben végrehajtott duzzasztást illetve hőkezelési műveletek energiaigénye a feldolgozott nyersanyag minőségétől és az alkalmazott technológiától függően változik; ez az érték perlit duzzasztása esetén — olajhőenergiában kifejezve - 6-20 kg olaj/m3 duzzasztott perljt. Az ismert megoldások fajlagos energia-igénye tehát viszonylag nagy érték. További hátrányt jelent, hogy az ismert duzZasztási, illetve hőkezelési eljárásokhoz alkalmazott berendezések nagy térigényű, rendszerint helyhez kötött létesítmények, amelyek áttelepítése nehézkes. Minthogy a szilikát-alapú anyagok szállítása költséges, olyan megoldásra van szükség, amellyel a szilikát-alapú anyagok duzzasztása vagy hőkezelése a bányászat helyén is megoldható, és az eljárás végrehajtásához kis térigényű, könnyen áttelepíthető berendezés alkalmazható. További igény, hogy az eljárás energia-igénye lehetőleg kisebb legyen az ismert módszereknél. Kísérleteim során azt tapasztalatain, hogy ezek a célkitűzések maradéktalanul megvalósíthatók, ha a szilikátalapú anyagok duzzasztására vagy hőkezelésére fémolvadékokat használunk fel. A találmány tárgya tehát új eljárás szilikát-alapú anyagok, különösen perlit duzzasztására vagy hőkezelésére. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy a duzzasztandó vagy hőkezelendő nyersanyagot olyan fém vagy fémötvözet olvadékán vezetjük keresztül, amelynek sűrűsége a kezelendő anyag sűrűségének legalább kétszerese, olvadáspontja 400 °C vagy annál kisebb érték, forráspontja 1500 °C vagy annál nagyobb érték, és a felhasználás körülményei között nem képez egészségre ártalmas gőzöket. A találmány szerinti eljárásban fémolvadékként különösen előnyösen használhatunk fel ón-olvadékot. Miként ismert, az ón olvadáspontja 231 °C, forráspontja 2260 °C, az olvadék sűrűsége 7,31 g/cm3 (szemben a kezelendő nyersanyagok 2-3 g/cm3 nagyságrendű sűrűségével), és az ónolvadék a kezelés rendszerinti 700— -1500 °C-os hőmérsékletén nem képez egészségre ártalmas gőzöket. Eljárhatunk úgy, hogy a kezeléshez felhasznált fémet fütőköpennyel ellátott tartályba töltjük, és külső fűtéssel hevítjük fel a kezelés hőmérsékletére (perlit duzzasztása esetén például kb. 1000-1100 °C-ra). Lényegesen előnyösebb azonban az a megoldás, amikor a fémolvadékra elektromos áramot kapcsolunk, és a fémolvadék felhevítésére annak ellenállását hasznosítjuk. Az ilyen, ellenállás-fűtésen alapuló berendezések önmagukban ismertek. Az ellenállás-fűtésű berendezések külön előnye, hogy könnyen telepíthetők és áttelepíthetők, és az elektromos áramszolgáltatáson kívül — ami rendszerint minden bányaterületen adott - egyéb energia-szolgáltatást nem igényelnek. A köpenyfűtésű és ellenállás-fűtésú"berendezések közös előnye, hogy kis térigényűek. Az ismert megoldások esetén, az olaj- vagy gáztüzelésű kemencékben a sugárzó hő hevíti fel a bevezetett anyagáramot a hőkezelés vagy duzzasztás hőmérsékletére. A találmány szerinti megoldás során az olvadt fémfürdő közvetlen érintkezéssel hevíti fel a kezelendő anyagot, a hőátadás hatásfoka tehát lényegesen jobb, mint az ismert megoldásoknál. Erre vezethető vissza az, hogy a találmány szerinti eljárás fajlagos energiaigénye kisebb az ismert megoldásoknál. Példaként közöljük, hogy az ismert, csőkejnencés duzzasztás} eljárások során 1 m3 perlit duzzasztása rendszerint 60.000-200.000 kcal energiát igényel, ezzel szemben a találmány szerinti eljárást alkalmazva 1 m3 perlit duzzasztásához csak kb 40.000 — -55.000 kcal energiára van szükség. További előnyt jelent, hogy a hőkezelő közegként felhasznált fémolvadékban - az egyenletes statikus nyomás miatt - a szemcsés kiindulási anyagokból szabályos gömbalakú szemcsés termékek képezhetők. Ha a találmány szerinti eljárásban oxidációra érzékeny fém (például ón) olvadékát használjuk fel, ügyelnünk kell arra, hogy a kezelendő nyersanyaggal ne juttassunk oxigént a rendszerbe, és a fémolvadék felületén oxigénmentes atmoszférát kell biztosítanunk. Ezt például úgy érhetjük el, hogy a kezelendő nyersanyagot nyomásálló tartályba töltjük, a tartályt légtelenítjük, majd közömbös gázzal (például nitrogénnel, argonnal vagy széndioxiddal) töltjük fel; a fémolvadék felszínére pedig közömbös gázt vezetünk. A találmány szerinti eljárást a következő példában perlit duzzasztása kapcsán ismertetem, az eljárás megvalósítására alkalmazható példakénti berendezés leírásával együtt. Példa A bánya őrlőművéből kikerülő, légszáraz perlit-őrleményt tetszőleges méretű, légmentesen záródó nyomásálló tartályba töltjük be. A nyersanyagtartályt lezárjuk, légtelenítjük, majd atmoszférikus nyomás eléréséig közömbös gázzal töltjük fel. A nyersanyagot a tartály aljából kinyúló ürítőcsövön át vezetjük be alulról felfelé irányulva a fémolvadékot tartalmazó hőkezelő tartályba. A hőkezelő tartály hengeralakú fazék, amelynek felső részén a fazékkal egybeépített, ellipszis alakú, a fazékkal az ellipszis rövidebb körívével csatlakozó tálca van. A tálca felülete a fenék nyílt felületének legalább háromszorosa. A tálcához a fazékhoz csaüakozó résszel ellentétes oldalon indukciós szivattyú csatlakozik, amellyel a tálcára jutott, lehűlt fémolvadékot szívjuk el. A kiindulási nyers perlitet — amelynek szemcsemérete 0,1 -2,5 mm ~ 1-1,2 tonna/óra sebességgel vezetjük át a 980 °C hőmérsékletre felfűtött fémfürdőn. Fémként ónt használunk, amit villanyárammal olvasztunk meg és fűtünk fel a kezelés hőmérsékletére. A nyersanyagot alulról felfelé vezetjük át az ónolvadékon. A hőkezelő tartály tetején kialakított tálcában gyűlik össze a kész, duzzasztott perlit. A tálcát nem fűtjük; a tálcában lévő fémolvadék kb. 580 °C-ra hűl le. A tálcára jutott kész duzzasztott perlitet terelő karral lesöpörjük a fémolvadék felületéről, a tálcára jutott fémolvadékot pedig indukciós szivattyú segítségével elszívjuk. Az elszívott fémolvadék 2/3 részét a tálcára vezetjük vissza, 1/3 részét pedig nyersanyag-adagolásra használjuk fel úgy, hogy ezt a fémolvadék-mennyiséget a nyersanyag-tartály ürítőcsövéhez csatlakoztatott, az üritőcső keresztmetszeténél nagyobb keresztmetszetű csőbe vezetjük. Itt a folyékony fém elragadja az őrlemény-szemcséket, és a hőkezelő tartály alján kialakított nyfláson keresztül bevezeti a fémolvadékba. 600 mm átmérőjű, 1200 mm magasságú hőkezelő tartály felhasználása esetén ezzel az eljárással óránként 12-2 S 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
