NO811223L - Fremgangsmaate til fremstilling av kalsiumkarbid. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av kalsiumkarbid fra kalk (også kalt hvitmateriale) og en karbonbærer (også betegnet som sortmateriale) i en lukket elektrisk ovn med en ytelse på mer enn 20 MV hvis elektroder er anordnet symmetrisk ved hjørnene av et likesidet trekant.

Elektrotermiske ovner har vært drevet i mange årtider over hele verden. Elektrotermien har begynt med. fremstill-ingen av Ca-karbid. Over mange årtider ble det drevet ovner av mindre ytelse, sannede gasser forbrente på blandings-overflaten. Reaksjonen og blanding var i stadig synlig kontroll. Manuelle inngrep- til korrektur av uregelmessig-heter var mulig med en gang under drift således at det ikke måtte anlegges noen strenge målestokker til beskaffenheten av blandingskomponentene.

Siden ca. 25 år ble det utviklet ovner som av økolog-iske grunner er helt lukket og av økonomiske grunner kan oppta meget større ytelse. Således er det i dag helt gjennom mulig å drive lukkede ovner med en ytelse inntil 75 MV.

Utviklingen av disse moderne storovner var forbundet med noen vanskeligheter. Da en direkte innvirkning i det som foregikk i ovnens indre under driften ikke mer var mulig måtte det fremfor alt stilles høyere krav til blandings-sammensetningen. Denne måtte være beskaffen således at minst noen dagers uavbrutt drift var mulig før ved hjelp av mek-aniske inngrep fjernet sammenbakninger, slagg, osv. Alt dette ble dessuten vanskeliggjort fordi ved en betraktlig økning av ytelsesopptaket var følsomheten på uegnede bland-inger blitt større.

Med elektroreduksjonsovnenes størrelsesøkning ble gassgjennomtrengeligheten av satssjiktet som avdekket reak-sjonskaret og varmeutvekslingen av gassen med satsen i økende grad et kriterium for resultatrik drift av denne ovn. Ved ujevn avgassing av dette kar opptrer støtvis meget

varme ovnsgasser hvilket fører til beskadigelse på ovns-hette, elektrodeholder og eventuelt elektrofilteravstøv-ningen. Derved har det også vist seg at disse vanskeligheter dessuten forsterkes når istedenfor den normale

ytterkokstype anvendes dårlig reaksjonsdyktige karbonbærere som vanligvis antrasitt, petrolkoks og/eller magerkull er.

Til forbedring av sats og siktgassgjennomtrengelighet og dermed varmeutvekslingen mellom gass og sats burde derfor hittil tilstrebet et snevrest mulig kornspektrum i satsen med en viss minste kornstørrelse spesielt av karbonbærere.

Karbonbæreren ble derfor overveiende anvendt i korn-størrelse IQ. - 20 mm. Støvdeler, dvs. korning i mindre enn 6 mm måtte på forhånd frasiktes fra satsen (Ullmanns Enzy-klopådie der technischen Chemie, 5. Bind, 3. opplag (1954) Urban og Schwarzenberg, Miinchen-Berlin, side 30- 33).

Av denne grunn ble det allerede forsøkt å anvende

de findelte satsbestanddeler over huleelektroder i elektrotermisk fremgangsmåte (US patent 2 996 360).

Mengden av på denne måte anvendbart findelt materiale er imidlertid begrenset fordi det riktignok i første rekke økende faststoffinntak gjennom hulelektrodene gir seg for-deler for ovnsdriften (nedsetning av elektrodeavbranden pr. tidsenhet, elektroder som dypper dypt i satsen), imidlertid fører fra et visst punkt av en ytterligere økning av dette faststoffinntak til en radikal nedgang av ovnstilstanden.

Med hensyn til den kjemiske sammensetning ble det til sortmaterialet bl.a. stilt det krav at det skulle være prak-tisk talt fritt for flyktige bestanddeler. For den praktiske drift anvendte man derfor i lukkede storovner overveiende koks.

Selvsagt har man allerede forsøkt også å anvende andre sortmaterialer enn koks, fremfor alt antrasitt og petrolkoks. Den praktiske drift av lukkede storovner har imidlertid vist at anvendelsen av disse materialer pga. delene av flyktig hydrokarboner, men også pga. andre egen-skaper bød på betraktelige vanskeligheter. Det har derfor i fagkretser oppstått den mening at man til satsen i disse tilfeller bare kan tilsette en liten del antrasitt, petrolkoks eller magerkull (maks. inntil ca. 25% av sortmateriale

idet prosentangivelsen også i det følgende er å forstå

som masseprosent) når man ikke uheldig ville forstyrre driften. Selv dette var bare mulig med godtløpende ovner. Tilsetningen av antrasitt, petrolkoks eller magerkull ble med en gang avbrutt når det opptrådte vanskeligheter.

For fremstilling av elektrodemasser kalsineres antrasitt og petrolkoks riktignok i lengre tid, imidlertid dette kalsinerte materiale er uegnet for anvendelse i elektrotermiske reduksjonsovner allerede pga. den for høye elektriske ytelse. Men også reaksjonsevnen av disse kalsinater ér nedsatt hvorved temperaturen i ovnen øker seg. De derved begunstigede bireaksjoner forårsaker en hurtig slaggdannelse av satsen.

Overraskende ble det nu funnet at det er mulig også i lukkede elektrotermiske ovner med en ytelse på mer enn

20 MW, elektroder er anordnet symmetrisk ved hjørnene av

et likesidet trekant i stort omfang å anvende antrasitt, petrolkoks enkeltvis eller i blanding med hverandre.

Minst 40% av de tilsammen i ovnssatsen anvendte karbonkomponenter kunne riktignok anvendes i form av en karbonbærer bestående av antrasitt, petrolkoks og/eller magerkull når denne karbonbæreren med et opprinnelig innhold av flyktige bestanddeler på mer enn 5,0% er blitt forbehandlet termisk så lenge ved forhøyede temperaturer inntil det har et restinnhold av flyktige bestanddeler på mindre enn 5,0%, fortrinnsvis 1- - 3% og man deretter oppdeler, denne karbonbærer i konstørrelsefraksjoner fra 3-10 mm på den ene side og større enn 10 - 25 mm på den annen side og med frak-sjonene av mindre kornstørrelser beskikker det sentrale mellom elektrodene plasserte område og med fraksjonen av større kornstørrelser beskikker det ytre område av satsoverflaten i ovnen som ligger utenfor den av elektrodene dannede trekant.

Fortrinnsvis gjennomfører man dermed den termiske forbehandling ved temperaturer under 1000°C, spesielt ved temperaturer mellom 600 og 800°C, idet behandlingstidene som kjent er desto kortere jo høyere temperaturen er og med en tilsvarende lenger jo lavere temperaturen er.

Som fordelaktig har det videre vist seg når man tilfører til ovnen samtidig inntil 25% av de i ovnssatsen tilsammen anvendte karbonkomponenter i. form av koksstøv gjennom hulelektroder, idet koksstøvet som inneholder inntil 50% antra-sittstøv.

Ytterligere utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at man i satsen til samråen anvender en karbonkomponent som ved siden av den ifølge oppfinnelsen forbehandlede karbonbærer inneholder inntil 60% koks eller at man i satsen tilsammen anvender en karbonkomponent som ved siden av den ifølge oppfinnelsen forbehandlede karbonbærer inneholder inntil 60% av en blanding som består av koks på den ene side samt ubehandlet antrasitt, petrolkoks og/eller magerkull på den andre side i forhold 1:1.

Videre er det også mulig i satsen tilsammen å anvende en karbonkomponent som ved siden av den ifølge oppfinnelsen forbehandlede karbonbærer inneholder inntil 30% ubehandlet antrasitt, petrolkoks og/eller magerkull, eller at man sogar anvender en slik karbokkomponent til 100% består av den ifølge oppfinnelsen forbehandlede karbonbærer.

Hensiktsmessig innstilles mengdeforholdet sort-/ hvittmateriale i den samlede sats på ca. 1:1,5 til 1,6 således at det fåes en karbid som ved omsetning med vann gir 280 til 300 1 acetylen/kg. Imidlertid er det også mulig med annen drift av ovnen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av noen eksempler.

Eksempel 1

Antrasitt av følgende analyse:

oppvarmes i en rørovn indirekte oppvarming under utelukkelse av luft ca. lh time ved 850°C. Deretter har den tørre antrasitt ennu et innhold på 1,9% flyktige hydrokarboner og en elektrisk motstand på 0,8 x 10 2 Sera. Av dette materiale utsiktes deretter de 2 fraksjoner av korning 3-10 mm og 10 - 22 mm.

Med disse to fraksjoner beskikkes en karbidovn av lukket bygningstype med et ytelsesopptak på maks. 55 MW, nemlig den finere korning i det sentrale mellom eletroden liggende område av ovnen, den grovere korning i det ytre (perifere) område. Blanding med kalk innstilles over alt jevnt i forhold i 1 del antrasitt : 1,6 deler kalk..

Karbidovnen er utrustet med hulelektrode. Gjennom disse innblåses en blanding av normal koksgrus (korning 0-6 mm) og finkalk i forhold 1 : 1,6,. som utgjør ca. 15% av den samlede sats. Ovnen kan således drives uten vanske-lighet.

En balanse på 8 timers drift hadde følgende resultat:

Ovnens løpetid fra en nødvendig kontroll inntil neste er under de angitte betingelser omtrent den samme som den vanlige drift med koks.

Eksempel 2

Det ved opparbeidelse av antrasitt i de to kornfrak-sjoner dannede finmateriale 0-3 mm tilblandes koksgrusen for hulelektroden. Det fremkommer ved denne opparbeidelse omtrent så meget finantrasitt at den fullstendige for-arbeidelse av dette materiale består sortkomponentene av hulelektroden og en blanding av ca. 1 del koksgrus og 1 del antrasitt.

Forøvrig gås det frem som i eksempel 1.

Det oppnådde resultat er det samme som i eksempel 1 innen rammen av feilgrensene.

Eksempel 3

Det gås prinsippielt frem som i eksempel 1, bare antrasitten tilsettes etter avgassing ubehandlet antrasitt i en slik mengde at blandingen inneholder ca. 30% rå antrasitt. Det tilsettes riktignok før antrasittens avkjøling for at vannet av den ubehandlede antrasitt kan fordampe, imidlertid ikke. hydrokarbonene.

Forbrukene ved dette forsøk er likeledes innen rammen av feilgrensene likt eksempel 1. Bare litertall av produsert karbid utgjør bare 285 1 C2<H>2</kg.>

Ovnen har ved denne driftsmåte imidlertid en tydelig sterkere tendens til på overflaten av satsen å danne slagg. Dette nødvendiggjør noe hyppigere kontrollering og korri-gering av ovnsgangen.Hyppighet og de dermed forbundne driftsavbrudd er ved denne driftsmåte nettopp så høy at det kan tales om ennu forsvarlig drift.

Eksempel 4

Petrolkoks av korning 6-35 mm og et innhold av flyktig hydrokarboner på 9,7%, 6% H20 og aske mindre enn 1% oppvarmes i samme ovn som omtalt i eksempel 1 imidlertid til en temperatur på 750° og en oppholdstid på ca. 2 timer. Deretter inneholder koksen ennu 2,8% flyktig hydrokarbon-stoffer og den elektriske motstand utgjør 1,6 x 10 2ficm.

Opparbeidet blir koksen deretter som i eksempel 1 anvendt

i karbidovnen blir koksen likeledes som omtalt i eksempel 1. Bare forholdet koks : kalk innstilles til 1 del koks til 1,5 deler kalk. Hulelektroden beskikkes med normal koksgrus.

Resultatet av en 8 timers balanse:

Ovnsdriften er normal, kontrollen er ikke nødvendig oftere enn ved vanlig drift med hyttekoks.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av kalsiumkarbid av kalk og en karbonbærer i en lukket elektrotermisk ovn med en ytelse på mer enn 20 MW, hvis elektroder er anordnet symmetrisk ved hjørnene av et likesidet triangel,karakterisert vedat man i det minste anvender 40% av den tilsammen i ovnssatsen anvendte karbonkomponent i form av en karbonbærer, bestående av antrasitt, petrolkoks og/eller magerkull etter at denne karbonbærer med et opprinnelig innhold av flyktige bestanddeler på mer enn 5,0%, er blitt forbehandlet termisk ved forhøyede temperaturer så lenge inntil den har et restinnhold av flyktige bestanddeler på mindre enn 5,0%, deretter oppdeles denne karbonbærer i kornstørrelsefraksjoner fra 3-10 mm på den ene side, og større enn 10 - 25 ram på den annen side, og med fraksjonen av mindre kornstørrelser beskikkes det sentrale mellom elektrodene liggende område og med fraksjonen av større kornstørrelse beskikkes det ytre området av satsoverflaten i ovnen som ligger utenfor trekanten som dannes.av elektrodene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat man forbehandler karbonbæreren ved temperaturer mellom 600 og 800°C termisk.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat man termisk forbehandler karbonbæreren så lenge inntil den har et restinnhold av flyktige bestanddeler fra 1-3%.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3,karakterisert vedat man samtidig tilfører inntil 25% av de i ovnssatsen tilsammen anvendte karbonkomponenter til ovnen i form av koksstøv gjennom hulelektroder, idet koksstøvet kan inneholde inntil 50% antrasittstøv.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4,karakterisert ved- at man i. satsen tilsammen anvender en karbonkomponent som ved siden av den ifølge oppfinnelsen forbehandlede karbonbærer inneholder inntil 60% koks.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4,karakterisert vedat man i satsen tilsammen anvender en karbonkomponent som ved siden av den ifølge oppfinnelsen forbehandlede karbonbærer inneholder inntil 60% av en blanding som består av koks på den ene side sårat ubehandlet antrasitt, petrolkoks og/eller magerkull på den annen side i forholdet 1 :

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4,karakterisert vedat man i satsen tilsammen anvender en karbonkomponent som ved siden av den ifølge oppfinnelsen forbehandlede karbonbærer inneholder inntil 30% ubehandlet antrasitt, petrolkoks og/eller magerkull.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3,karakterisert vedat man i satsen anvender en karbonkomponent som til 100% består av den ifølge oppfinnelsen forbehandlede karbonbærer.