Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2237
.pdf
отличается, по существу, использованием внутренней манжеты или накладки из кожи или другого
аналогичного гибкого материала, предпочтительно имеющей общую форму кожаной чашки, цилиндрический
край которой внутри закреплен в корпусе соединения, а внешняя верхняя часть, под действием внутренней
пружины, прижимается к головке смазочного устройства в качестве герметичного уплотнения при соединении,
причем верхняя часть указанного уплотнения снабжена по центру отверстием для прохождения смазки,
выбрасываемой под давлением.
Известны муфты данного общего типа, имеющие подвижный жесткий подпружиненный уплотнительный
элемент, обеспечивающий маслонепроницаемое соединение. Изобретение также предусматривает
различные детали конструкции соединения, которые подробно описаны далее и целью которых является
обеспечение легкой и практичной установки с абсолютной герметичностью. Прилагаемый чертеж
демонстрирует деталь соединения, являющегося объектом изобретения. На рисунке 1 представлен
вертикальный разрез соединения; на рисунке 2 — вид снизу деления в плане по линии А-В на рисунке 1. Как
видно на этом чертеже, устройство представляет собой полое тело а, нижняя часть которого снабжена
продолжением b, заканчивающимся фланцем c, частично круглым и частично прямоугольным, открытым на
конце, противоположном прямоугольному продолжению. Корпус a имеет внутреннюю резьбу и заканчивается
в нижней части ободом или выступом d. В основании корпуса a расположена манжета или фиксатор e из кожи
или другого эластичного материала, имеющий форму кожаной чашки, которая опирается на ободок d и
которая вдавливается во внутреннюю резьбу корпуса a кольцом f, ввинченным с внутренней стороны кожи e.
В верхней части последнего элемента имеется отверстие g для прохождения смазки. В верхней части резьбы,
в корпусе а, ввинчивается заглушка h с соединением или шайбой i, расположенной между ее головкой и
верхним краем этого корпуса. Вилка h удлинена конической частью j, более или менее соосной с корпусом a.
Внутри гибкой сальника e и вокруг его центрального отверстия g находится кольцевой фланец. С другой
стороны он прижимается к нижней части пробки h вокруг конуса j и стремится вытолкнуть наружу, к внешней
стороне сальника. Тело а удлинено в боковом направлении за счет резьбовой трубчатой части m, цельной с
ним и сообщающейся с внутренней частью тела через отверстие n. В трубчатой части винты соединяют
корпус с гибким трубопроводом, идущим от насоса для смазки или другого устройства, предназначенного для
подачи смазки под высоким давлением. Фланец c, как показано на рис. 1, предназначен для соединения путем
зацепления за головку q поставляемого смазочного устройства.
Понятно, что это зацепление с крючком стремится вдавить верхнюю часть сальника. 6 _ которая затем
прикладывается внутренней пружиной l на головке q, с помощью которой она обеспечивает герметичное
соединение. Под действием внутреннего давления при выходе смазки уплотнение дополнительно улучшается
таким образом, что утечка смазки практически невозможна, при этом она распределяется более равномерно.
Описанное расположение соединения позволяет легко заменять сальник в случае необходимости путем его
удаления. удлинение: и его раскрытие в конце зацепление за соединение и, с другой стороны, обеспечение
удаления грязи открытой частью в момент зацепления. и являются частью системы смазки, которая в
настоящее время становится довольно распространенной; устройство для использования в такой системе
показано в патенте № 114786 и, из
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_211882.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=211882&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB211882A
[]
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в конденсационном аппарате, специально адаптированном для утилизации
отработанного масла.
Чарльз Гарольд Лич, подданный короля Великобритании, проживающий по адресу: улица Франллин, 261,
Бостон, Массачусетс, Соединенные Штаты Америки, настоящим заявляет о природе данного изобретения и о
способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Настоящее изобретение относится к аппаратам для сбора нефти и, в частности, к конденсационным
аппаратам, используемым в сочетании с аппаратами для перегонки сырой или частично очищенной нефти.
Одной из целей настоящего изобретения является создание нового и усовершенствованного
конденсационного и охлаждающего аппарата, обеспечивающего равномерный контроль температуры во
время прохождения масляного пара через аппарат, что позволяет фракционировать сконденсированный пар
и отделять от аппарата продукты с различными температурами кипения.
Еще одной целью изобретения является создание конденсационного и охлаждающего устройства, которое
эффективно использует тепло, извлекаемое из масляных паров в процессе конденсации, предпочтительно
для повышения температуры загружаемого масла, которое впоследствии проходит через перегонные кубы.
Ещё одной целью изобретения является реорганизация и усовершенствование аппаратов такого общего
характера с целью их адаптации, в частности, для операций по переработке нефти.
Ранее был предложен трубчатый конденсатор, включающий ряд конденсаторных трубок и перегородок для
образования паропроводов вокруг трубки, нижние концы трубок окружены резервуаром для конденсата,
образованным в опорной головке, сконденсированный пар охлаждается и отводится, а вода проходит через
охлаждающие трубки и постепенно повышается в температуре.
Однако такие аппараты не имели отдельных резервуаров для конденсата и не были способны собирать
конденсат с регулируемой концентрацией и контролировать его сбор. Таким образом, пар конденсировался
при температуре синглета, тогда как в аппарате согласно настоящему изобретению различные конденсаты
являются результатом конденсации различных компонентов пара при постепенно снижающихся
температурах.
С учетом этих и других целей, особенностью настоящего изобретения является наличие регулируемых
каналов или проходов, посредством которых можно изменять пути охлаждающей жидкости по желанию, а
также возможность использования двух или более охлаждающих жидкостей различного характера при
необходимости.
Еще одна особенность настоящего изобретения предусматривает наличие множества разборных и
взаимозаменяемых блоков различной емкости, заключенных внутри приемного корпуса такой конструкции, что
в одном корпусе можно устанавливать различные комбинации блоков различной емкости, что позволяет
модифицировать устройство таким образом, чтобы оно успешно справлялось с конденсацией масляных паров
в различных рабочих условиях.
Еще одна особенность изобретения заключается в конструкции, благодаря которой конденсатные резервуары
или емкости легко доступны без отсоединения различных жидкостных соединений, а также обеспечивается
доступ к внутренней части охлаждающих трубок для очистки без разборки аппарата.
Дополнительные особенности изобретения заключаются в некоторых новых конструктивных особенностях,
сочетаниях и расположении деталей, описанных и заявленных ниже, преимущества которых станут очевидны
специалистам в данной области техники из последующего описания.
На прилагаемых чертежах, иллюстрирующих предпочтительный вариант изобретения, на фиг. 1 представлен
разрез конденсатора, воплощающего новые особенности изобретения; на фиг. 2 — вид сверху аппарата со
снятой крышкой; на фиг. 3 — разрез по линии 34 на фиг. 1, показывающий опорные элементы для нижних
концов трубок, а также выпускные отверстия для сконденсированного пара; на фиг. 4 — деталь по линии 41 на
фиг. 1; и на фиг. 5 и 6 представлены соответственно продольный и поперечный разрезы, показывающие
модифицированную конструкцию для изменения пути потока охлаждающей жидкости. — Изображенный
вариант осуществления изобретения предпочтительно используется в системе, включающей четыре
непрерывно работающих дистилляционных аппарата с конденсационным и охлаждающим устройством для
каждого аппарата. Заправочное масло, используемое для охлаждения и конденсации пара из перегонного
аппарата, может прокачиваться через четыре отдельных конденсатора, соединенных последовательно, перед
подачей в первый перегонный аппарат в батарее.
В первом перегонном аппарате часть загруженного масла испаряется, после чего масло подается в
последующие аппараты, работающие при постепенно повышающейся температуре. Образующийся в
результате частичного испарения этого масла жидкий пар подается из каждого аппарата в
конденсационно-охлаждающий блок, а затем проходит через ряд паропроводов, встречая при этом
охлаждающие трубки. Благодаря особенностям паропроводов, а также конструкции и расположению
охлаждающих трубок, температура пара постепенно понижается, и в разных точках паропроводов собирается
конденсат с разными температурами кипения. Охлаждение и конденсация пара осуществляется с помощью
ряда блоков охлаждающих трубок, через которые масло последовательно проходит, начиная с конденсатора,
принимающего самый холодный пар, и, наконец, проходя через конденсатор, принимающий самый горячий
пар, после чего масло подается из него в первый дистилляционный аппарат в серии.
В некоторых случаях для достижения окончательной конденсации и охлаждения пара, газообразных веществ
и воздуха может быть целесообразно заменить заправочное масло охлаждающей жидкостью, такой как вода
или воздух, при этом охлаждающая жидкость должна проходить через ряды трубок в самой холодной секции
конденсатора. Заправленное масло не только обеспечивает эффективное охлаждение, но и сохраняет тепло,
отводимое от пара, которое в нормальных условиях эксплуатации теряется. В обычной практике, когда
конденсаторы используются совместно с непрерывно работающими перегонными аппаратами, пары масла
могут поступать в конденсатор при температуре 0,3000 °F из самого холодного аппарата и 6500 °F из самого
горячего аппарата. В каждом случае масляные пары полностью конденсируются, оставляя только воздух и
определенную долю сгоревших газов, которые отводятся при температуре менее 700 °F. С другой стороны,
загруженное масло может поступать в самый холодный конденсатор при температуре 900 °F и, пройдя через
этот конденсатор вместе с последующими конденсаторами, может быть сброшено в первый перегонный
аппарат с температурой, отличающейся от температуры испарения всего на несколько градусов.
Для того чтобы свести к минимуму температуру неподвижных газов и воздуха, а также для успешной
конденсации переменных количеств пара, на последних стадиях конденсации можно использовать
относительно небольшое количество холодной воды в качестве охлаждающего средства. Поскольку это
охлаждающее вещество используется для конденсации пара, можно нагреть воду до точки, при которой она
не будет успешно использована на нефтеперерабатывающем заводе, и при этом можно значительно
сэкономить тепло. В этой связи специалистам в данной области будет очевидно, что различные процессы
рафинирования и различные сорта нефти требуют разного количества пара для перемешивания масел в
перегонных аппаратах, и этот пар в конечном итоге подается в конденсатор вместе с парами масла. Поэтому,
чтобы конденсатор мог успешно справляться с конденсацией различных количеств пара, крайне желательно
предусмотреть регулировку каналов для воды и заправочного масла, чтобы вода могла проходить через
большую часть охлаждающих трубок конденсатора, а заправочное масло — через значительно меньшую
часть трубок, если это необходимо.
Дополнительным преимуществом использования нагнетательного масла для охлаждения является наличие в
нем определенного количества воды. В обычных процессах рафинирования эта вода, находясь в центре
перегонных аппаратов, внезапно превращается в пар, создавая такое высокое давление, что
предохранительный клапан, которым снабжен перегонный аппарат, открывается, позволяя пару вместе с
определенным количеством паров масла выходить наружу. Выделение паров масла, что происходит
сравнительно часто, естественно, вызывает опасения и создает явную пожарную опасность. В данном
устройстве постепенный нагрев масла во время его прохождения через охлаждающие трубки позволяет
нагревать испарять заключенную в нем воду, превращая ее в пар, без вредных последствий. Полученное
масло, содержащее этот пар, впоследствии подается в перегонные аппараты без создания резкого
повышения давления и без остановки работы аппарата.
Усовершенствованное устройство, показанное на чертежах, в целом представляет собой корпус,
обозначенный цифрой 10, имеющий преимущественно прямоугольную форму. Эта оболочка открыта с
противоположных концов и содержит ряд блоков охлаждающих трубок, обозначенных в целом цифрой 12.
Нижний конец корпуса закрывается опорным элементом 14 прямоугольной формы, который надежно
соединен с корпусом посредством фланцевых соединений, обозначенных цифрами 16 и 17. Основание
снабжено поперечной перемычкой 18, которая образует единую опору для нескольких блоков трубок в
конденсаторе. Как указано, в перемычке имеется ряд отверстий 20, в которые входят и закрепляются нижние
концы трубок обычным способом. Каждый блок трубок в верхней части соединен с отдельной головкой,
обозначенной цифрой 22, которая закрыта съемной крышкой 24, герметизирующей проход 26, сообщающийся
с открытыми верхними концами каждого блока трубок. Головка, соединенная с верхним концом каждого ряда
трубок, отделена и независима от остальных головок и не имеет механической связи с другими головками или
окружающим корпусом, поскольку головки поддерживаются исключительно самими трубками.
Нижние концы труб проходят через стенку 18 и сообщаются с рядом камер или каналов 30, образованных в
базовом элементе посредством встроенных разделительных стенок 32. Прохождение пара через несколько
рядов трубок контролируется верхними и нижними перегородками, обозначенными соответственно цифрами
27 и 28.
Эти перегородки проходят по всей поверхности корпуса 10 между трубами и надежно соединены со стенками
корпуса посредством угловых соединений 31, к которым перегородки прикреплены болтами. Как видно из
рисунка 1, перегородки 28 выступают вверх внутри корпуса 10 от перегородок 32, образованных на основании
14, и эти перегородки служат для создания отдельных отсеков или камер, в которых собирается конденсат.
Верхний ряд перегородок 27 соединен с противоположных сторон с корпусом посредством аналогичных углов
34 и частично проходят вниз через корпус, регулируя поток масляных паров и оставляя открытым
непрерывный, но извилистый канал для них. В данной конструкции масляный пар, подлежащий конденсации,
поступает через сопло 40, соединенное с боковой стенкой корпуса 10, и затем направляется через различные
паропроводы, встречая охлаждающие трубки 12 во время своего прохождения.
Горячий пар, температура которого может варьироваться от 3,00 до 650°F в зависимости от типа
дистилляционного аппарата, из которого он выходит, сначала сталкивается с двойным блоком трубок,
показанным, в частности, на рисунке 44.
После прохождения по поверхностям двойного блока трубок пар с более низкой температурой сталкивается с
двумя отдельными блоками трубок 46 и 48 и, наконец, проходит над последним блоком трубок, обозначенным
цифрой 50, при этом температура пара в точке выхода понижается до уровня ниже 700 °F. Специалистам в
данной области будет очевидно, что расширение и сжатие различных блоков трубок, обусловленные
значительным изменением температуры этих трубок во время работы конденсатора, неизбежно должны
изменяться. Поскольку с точки зрения конструкции желательно делать трубки в каждом блоке сравнительно
длинными, станет также очевидно, что общая разница в расширении каждого блока трубок из-за изменения
температуры будет иметь значительные размеры. Благодаря существующей конструкции, в которой нижние
концы отдельных блоков трубок соединены с единым основанием, а верхние концы трубок в каждом блоке
соединены с отдельными и независимыми головками, неравномерное сжатие и расширение каждого блока
трубок легко осуществляется за счет движений головки.
Кроме того, если длина трубок в каждом отдельном блоке может различаться из-за разных температур,
допускается небольшое наклонное движение плавающей головки без чрезмерной нагрузки на устройство.
Заправочное масло или другая охлаждающая среда удобно поступает в конденсатор через отверстие 55,
сообщающееся с камерой G0, как показано на рис. 4. Из этой камеры масло поднимается вверх по части
трубок в блоке 48 и вытекает из верхнего конца в закрытую камеру или канал 26. Отсюда масло направляется
вниз через оставшиеся трубки и блок 48 в следующий соседний отсек 62.
Затем цикл повторяется в блоке трубок 46 и в двойном блоке трубок 44, при этом загруженное масло,
предварительно нагретое до значительно более высокой температуры, выпускается через подающее сопло
64, сообщающееся с камерой 66. При прохождении масляных паров через конденсатор конденсат осаждается
на стенках трубок и поверхностях перегородок. Этот конденсат после осаждения стекает по стенкам труб и
перегородок и собирается в ряде отсеков, образованных перегородками 32 в сочетании с промежуточными
перегородками 70, как это наглядно показано на рис. 1. Этот конденсат, имеющий различные точки кипения и
различную удельную плотность, может отводиться из различных сборных отсеков через подающие патрубки
или отверстия 72. Основание 14, в котором образованы каналы, вместе с опорной перегородкой для нижних
концов труб, предпочтительно изготавливается из чугуна, который лишь незначительно, если вообще,
подвержен коррозионному воздействию сконденсированного пара.
С другой стороны, сами трубки должны быть максимально защищены от коррозионного воздействия этого
конденсата, и с этой целью нижние концы трубок окружены рядом приподнятых прокладок 80, которые
выступают за пределы стенки 18 и служат для образования резервуаров для сбора конденсата вокруг нижних
концов трубок, одновременно предотвращая прямое соприкосновение конденсата с трубками. Очевидно, что
расположение выходных отверстий 72 относительно этих приподнятых подушек таково, что уровень жидкого
конденсата обычно находится ниже верхней поверхности подушек, и конденсат не контактирует напрямую со
стенками трубок, за исключением случаев, когда капли конденсата оседают на них и стекают вниз по трубкам.
В обычных нефтеперерабатывающих процессах используются масла, содержащие химические вещества,
которые при нагревании до высоких температур становятся очень активными коррозионными агентами.
Предлагаемая конструкция минимизирует и позволяет избежать вредного воздействия таких коррозионных
процессов благодаря относительно тяжелым чугунным резервуарам, в которых собирается конденсат, и
вертикальному расположению трубок, обеспечивающему немедленный отвод конденсата из них.
Наличие примесей в конденсате требует очистки сборных резервуаров и каналов, и для упрощения этой
операции отверстия 75 расположены напротив выходного отверстия 72 таким образом, что снятие пробок 76
позволяет легко промыть резервуары или отсеки, отсоединив выходные отверстия 72. Станет очевидно, что
очистка этих раковин осуществляется без отсоединения трубок или верхней и нижней частей раковин.
Корпус 10 увенчан отливкой 90, которая крепится к нему посредством фланцевых соединений 92 и 93 и
полностью закрывает пространство, в котором перемещаются плавающие головки 22. Как видно из рисунка 1,
крышка, наружный корпус и основание герметично соединены друг с другом, что позволяет полностью
изолировать пары масла внутри них.
Отсутствует возможность контакта охлаждающей среды в виде заправочного масла с масляными парами,
поскольку камеры или каналы, образованные в основании 14, отделены от маслопроводов цельной
перегородкой 18, а каналы, сообщающиеся с верхними открытыми концами охлаждающих трубок,
герметизированы крышками 24, прилегающими к соответствующей части плавающей головки 22. Полное
разделение паров масла и охлаждающей среды имеет большое значение в аппаратах этого типа, особенно
если в качестве охлаждающей среды требуется использовать воду, поскольку прямой контакт воды и паров
масла немедленно приводит к образованию пара, вызывая взрыв и повреждение аппарата.
В данной конструкции аппарата предпочтительно охлаждать последний ряд трубок с помощью воды, которая
может поступать в трубки через отверстие 80, сообщающееся с каналом 82, образованным в основании, и
выходить из них через отверстие 94, сообщающееся со следующим соседним каналом 96. Эта функция
охлаждения используется только после того, как температура масляного пара снизится до температуры,
приблизительно равной температуре поступающего в систему масла.
После прохождения различных паропропускных каналов масляный пар выводится наружу из конденсатора
через сопло, обозначенное цифрой 98, которое может сообщаться с любым подходящим вакуумным насосом,
при этом внутри конденсатора поддерживается частичный вакуум. Охлаждающая среда, такая как вода и
нагнетаемое масло, прокачивается через охлаждающие трубки любым желаемым способом. Каналы,
образованные в основании 14, закрываются крышками 100 и 102, которые соединены с нижней частью
основания и снабжены ребрами 104, которые взаимодействуют с перегородками 32 для закрытия каналов.
Закрытие каналов таким образом с помощью съемных крышек позволяет изменять работу конденсатора
путем замены крышек с разным расположением ребер, чтобы при необходимости закоротить определенные
группы трубок. Очевидно, что, заменив показанные накладки аналогичными накладками с ребрами,
расположенными в другом месте, можно изменить направление и направление потока охлаждающей среды в
соответствии с изменяющимися условиями.
Использование конденсаторного корпуса практически прямоугольной формы, внутри которого заключено
множество блоков трубок аналогичной прямоугольной формы, позволяет изменять количество трубок в
пределах практических ограничений без изменения формы внешней оболочки; например, двойной блок
трубок, первоначально заключенный в масляный пар в показанном варианте осуществления изобретения,
может быть заменен двумя одинарными блоками, или может быть использована серия двойных блоков
вместо одинарных. Эта особенность имеет большое практическое значение в нефтеперерабатывающих
установках, поскольку позволяет регулировать ширину каналов для пропускания масла, обеспечивая
равномерную скорость потока нефтяных паров. Кроме того, конструкция конденсатора, благодаря которой
нижние концы трубок и соединительные каналы, образованные в основании 14, становятся открытыми после
снятия крышек 100, обеспечивает легкий доступ к этой части конденсатора без отсоединения труб для подачи
и отвода охлаждающей среды или для работы с конденсатом.
Очевидно, что в представленном варианте осуществления изобретения предусмотрено удаление конденсата
из восьми различных точек конденсатора, при этом конденсат, удаляемый из этих точек, либо смешивается в
единую смесь, либо остается разделенным, в зависимости от необходимости.
Способы изменения циркуляции охлаждающей среды внутри трубок наглядно показаны на рис. 5 и 6. Из
анализа рисунков 1 и 4 видно, что через разные группы трубок циркулируют две отдельные охлаждающие
среды: заправочное масло поступает в канал 60 через входное отверстие 55 и затем постепенно циркулирует
через последовательные группы трубок до тех пор, пока не выйдет наружу через канал 66 и выходное
отверстие 64.
Последний блок трубок, показанный на этих двух рисунках, может охлаждаться водой, подаваемой в канал 82
через входное отверстие 80, которая после циркуляции через последний блок трубок выводится через канал
96 и выходное отверстие 94.
Использование различных элементов покрытия, как показано на рисунках 5 (100 и 102), позволяет изменять
путь циркуляции. В данной конструкции охлаждающая среда, например вода, сначала подается в канал 82
через входное отверстие 80, а после прохождения через последний ряд труб выходит через канал 96 и
выходное отверстие 94. Вторая охлаждающая среда, например, заправочное масло, подается через впускное
отверстие 104 в канал 106 и, циркулируя по последовательным рядам трубок, выходит через канал 66 и
выходное отверстие 64. Из чертежей видно, что стенка базового элемента между выступающими ребрами 32
снабжена рядом отверстий 108, которые могут быть соединены с впускными и выпускными трубами или
закрыты заглушками 110.
Наличие этих различных отверстий в сочетании с различными крышками позволяет эффективно
контролировать пути циркуляции охлаждающих сред.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_211883.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=211883&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB211883A
[]
Извлечение металлов из их соединений. Я, Харальд Си Паппель, химик из Пекина (Китай), гражданин
Норвегии, настоящим заявляю о природе данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении: — Данное изобретение относится к извлечению
металлов из их соединений, особенно из сульфидных и мышьяковых руд и продуктов плавки, таких как
сульфиды, селениды, теллуриды, мышьяки, антимониды, сульфосоли, штейн, пейс и т. д., а также из оксидов
и, в целом, из сырья, содержащего металлы. Для упрощения описания я буду ссылаться только на обработку
сульфидов, подразумевая, что этот процесс может быть осуществлен аналогичным образом с аналогичными
соединениями, указанными выше. В отличие от традиционных металлургических методов обработки
сульфидных руд, которые практически все заключаются в обжиге сульфидов до оксидов с последующим
восстановлением до металла, настоящий процесс направлен на прямое расщепление сульфидов на металл и
серу или другие продукты.
Процесс состоит из двух операций, которые в некоторых случаях объединяются в одну, и конечным
результатом которых, в совокупности, является электролитическое разложение сырья на металл и серу и
(или) выделение других продуктов. Процесс выглядит следующим образом: 1) Сульфиды вступают в реакцию
с металлом или элементом, который при существующих условиях (температуре и давлении) соединяется с
серой сульфида с выделением эквивалентного количества металла.
2)
Разложение сульфидов в металле и серы или других анодных продуктах методом электролиза расплава. В
некоторых случаях процесс может полностью состоять из одной или другой из этих двух операций, и при его
выполнении в максимально широкой степени могут использоваться методы и оборудование, известные из
современной металлургической практики. Мой метод основан на новом понимании металлических и
электролитических свойств сульфидов, их электрохимических свойств! диссоциация лирики, растворимость и
разделение между различными расплавленными фазами, а также условия реакции между металлами
(элементами) и сульфидами. При плавлении металлов или сплавов вместе с неметаллическими материалами
образуются два отдельных слоя или фазы, поскольку расплавленные металлы обладают низкой или нулевой
растворимостью в неметаллических расплавленных массах, а также не могут растворить такие
расплавленные массы в сколько-нибудь значительной степени! в определенной степени. Аналогичные
металлические свойства присущи некоторым соединениям металлов, которые в противном случае могли бы
вести себя как салицилаты. К таким соединениям относятся, например, руды и продукты плавки, сульфиды,
селениды, теллуриды, сульфосоли, антимониды, фосфиды, карбиды и аналогичные соединения, особенно те,
которые имеют металлический или полуметаллический вид в сыром или расплавленном состоянии.
Металлический вид, безусловно, сам по себе является доказательством их металлической природы, но это
также подтверждается их растворимостью в чистом металле и способностью растворять его. Металлические
свойства таких руд издавна использовались в металлургии для обогащения их ценных соединений путем
плавки в штейн или спейс и т. д., в то время как примесь бессырьевой пустой породы подвергалась
шлакообразованию, то есть, в рамках моего настоящего процесса, поглощалась в неметаллической фазе. В
случае обычных шлаков взаимная растворимость двух фаз настолько законная, что на практике ее можно
игнорировать, а в некоторых случаях она настолько законная, что среди металлургов возникают сомнения в
ее существовании. Однако я обнаружил, что вышеупомянутые соединения металлов (сульфиды, селениды и
т. д.) в этом отношении, так сказать, занимают промежуточное положение между металлическим и
неметаллическим состояниями. В дальнейшем, чтобы избежать повторений, я буду ссылаться только на
сульфиды, но следует понимать, что то же самое относится и к другим соединениям, указанным выше.
Если рассматривать природные и искусственные сульфиды, то их внешний вид может быть металлическим,
полуметаллическим и неметаллическим, а остальные их характеристики, по-видимому, довольно точно
соответствуют их внешнему виду. Но даже наиболее металлические сульфиды, по сравнению с чистым
металлом, демонстрируют уменьшение металличности, что, например, видно по их повышенной
растворимости в неметаллических расплавленных массах, отличных от сульфидов, таких как шлаки, и я
обнаружил, что эта растворимость значительно возрастает при уменьшении металлической доли. Кроме того,
металлические сульфиды ведут себя совершенно иначе, чем металлы, при контакте с неметаллическими
сульфидами. неограниченная растворимость и растворение что путем легирования металлических сульфидов
неметаллическими сульфидами металлические свойства первого из них могут быть в определенной степени
уменьшены. Таким образом, например, их растворимость в чистом металле и растворяющая способность по
отношению к нему могут быть снижены, и в то же время их растворимость в неметаллических расплавленных
массах, отличных от сульфидов, и растворяющая способность по отношению к ним могут быть увеличены. А
когда, с одной стороны, используются сплавы металлов с металлическими сульфидами, а с другой — смеси
металлических и неметаллических сульфидов, почти все стадии между металлом и неметаллом могут!
быть получено. Сравнивая различные сульфиды, я обнаружил, что, в общих чертах, степень металличности
сульфидов металлов обратно пропорциональна их теплоте образования. Таким образом, сульфиды с низкой
теплотой образования, например, ниже 25 калорий на грамм-атом серы, являются металлическими
(металлические свойства усиливаются с уменьшением теплоты образования), тогда как сульфиды с высокой
теплотой образования, например, выше 35 калорий на грамм-атом серы, имеют неметаллический вид и в
расплавленном состоянии являются электролитически проводящими (например, ZnS, Можно было бы
ожидать, что исключение образуется за счет сульфидов, образующих сульфосоли (и Из вышеизложенного
следует, что диссоциирующее влияние неметаллического сульфида на металлические и полуметаллические
сульфиды возрастает с теплотой образования рассматриваемого сульфида и, если одновременно учитывать
температуру, в определенной степени обратно пропорционально температуре плавления диссоциирующего
сульфида, которая определяет температуру плавления всей массы и ее содержание неметаллического, то
есть диссоциирующего сульфида, в эвтектиконе.
Это объясняет превосходство низкого уровня. улучшение электролитных свойств сульфидных расплавов за
счет их диссоциирующей способности. Условия растворения и диссоциации в расплавленном состоянии
очень похожи на условия в водном растворе. Как известно, сама по себе вода обладает очень слабой или
вовсе отсутствующей растворяющей или диссоциирующей способностью по отношению к сульфидам групп, в
аналитической химии называемых сероводородом или сульфидом аммония, в то время как растворы
наиболее сильно диссоциирующих водорастворимых сульфидов образуют наиболее сильный и практически
единственный растворитель и диссоциирующее средство для сульфидов указанных групп. Совершенно не
случайно вышеупомянутые сульфиды, называемые «металлическими», относятся к «группе сероводородов»
аналитической химии, то есть нерастворимы в кислых растворах. В кислом растворе их растворители
(водорастворимые сильно диссоциирующие сульфиды) нестабильны из-за слабого кислотного характера
сероводорода, следовательно, их собственная диссоциация сводится к минимуму, по этой причине они лишь
в очень незначительной степени подвержены воздействию ионной реакции с сильно диссоциирующим
веществом.
Для неметаллических сульфидов условия те же, что и с водой, поскольку они способны растворять и
диссоциировать только неметаллические, наиболее сильно диссоциированные сульфиды, такие как
щелочные сульфиды, сульфиды щелочноземельных металлов и т. д., тогда как такие растворы
неметаллических сульфидов... Растворители и диссоциирующие средства для других неметаллических,
полуметаллических и металлических сульфидов. Только из-за сильно изменчивого температурного фактора
растворов, и, следовательно, появляется больший выбор растворов диссоциирующих сульфидов.
По-видимому, раствор наиболее сильно диссоциирующего сульфида представляет собой средство
диссоциации и растворения. Как и в кислых водных растворах, эти диссоциирующие сульфиды в кислых
расплавах также малостабильны из-за слабости сероводородной кислоты, а также потому, что сера летуча
даже тогда, когда кислотность расплава обусловлена очень слабыми нелетучими кислотами, такими как,
например, силикатная кислота. С уменьшением количества электролитического сульфида растворяющая
способность таких расплавов по отношению к другим сульфидам, соответственно, снижается, то есть при
контакте с фазой металлического сульфида их общее содержание сульфидов будет уменьшаться.
Таким образом, видно, что, например, при плавлении штейна кислые шлаки содержат меньше растворенных
сульфидов, чем основные. Способность расплава удерживать сульфид, способный к диссоциации в растворе,
возрастает с увеличением основности до определенного момента, а также увеличивается склонность
расплава к образованию такого сульфида в результате реакции с сульфидной фазой. С увеличением
содержания диссоциирующего сульфида растворяющая способность фазы по отношению к металлическому
сульфиду возрастает, и такой сульфид поглощается из сульфидной фазы. Рассмотрим, например, расплав,
состоящий из трех слоев или «фаз»: снизу — металл, сверху — расплавленный металлический сульфид
(например, штейн), содержащий некоторое количество металла в растворе, а сверху — нейтральный или
основной слой расплавленных силикатов, содержащих определенное количество сульфида в растворе, а
затем добавляются дополнительные количества неметаллического сульфида (способного к диссоциации). В
этом случае сульфид будет распределяться между двумя фазами (силикатами и штейном) до тех пор, пока
его парциальное давление в обеих фазах не станет одинаковым.
В штейне способность удерживать металл в растворе уменьшается, металл, так сказать, отдается
металлической фазе, расположенной ниже, а в силикатах растворяющая способность по отношению к
сульфидам металлов увеличивается, поскольку они поглощаются из сульфидной фазы. Если Взаимная
растворимость шлака и штейна будет продолжать возрастать, пока в определенный момент они полностью не
объединятся, образуя единую фазу. Это особенно актуально, если исходный матовый слой состоял из
сульфида с не слишком выраженными металлическими свойствами, например, сульфида железа. В процессе
добавления может происходить образование новых фаз внутри штейна; добавление сульфида щелочного
металла, помимо снижения растворяющей способности штейна по отношению к металлу, также снижает ее
растворимость по отношению к некоторым сульфидам, способным к диссоциации, и, следовательно, они
отделяются в новой фазе. Компоненты подвергаются восстановлению, то есть уменьшению количества серы
относительно количества металла; при этом один компонент восстанавливается за другим в определенной
последовательности.
Исходя из этого, я разработал новый процесс фракционного разделения металлов из сульфидного расплава
путем его восстановления. Если же, с другой стороны, в сплав добавить серу (в чистом виде или в виде легко
восстанавливаемого сульфида), то компонент сплава будет превращаться в сульфиды в определенной
последовательности, противоположной описанной выше, и в этом случае также возможно разделение новых
фаз. В своем нынешнем процессе я использую это явление для осуществления разделений, например, для
удаления определенных компонентов из сырья путем сульфидизации или из сульфидных расплавов путем
фракционного восстановления, и во многих случаях возможно сочетание этих двух эффектов, когда
определенные компоненты восстанавливаются из сульфидных смесей с помощью тех компонентов сырья,
которые я хочу удалить, путем их превращения в сульфиды. Последовательность восстановления сульфидов
значительно отличается от последовательности восстановления оксидов или окисления исходных металлов,
и это различие также может быть использовано для осуществления разделения.
Последовательность восстановления сульфидов в некоторой степени зависит от добавления
неметаллических сульфидов, особенно сульфидов основных щелочных металлов, которые влияют на место
образования сульфосолей. Кроме того, температура и давление оказывают значительное влияние в этом
отношении, если один из продуктов реакции является летучим при рассматриваемой температуре, поскольку
реакции в большинстве случаев обратимы, и если один из продуктов реакции испаряется, равновесие
нарушается, что приводит к практически полному протеканию реакции в направлении летучего продукта. Я
обнаружил, что по этой причине сродство цинка к сере в современной металлургии понимается неверно,
поскольку ему отводится место между оловом и свинцом, тогда как в действительности цинк обладает
настолько большим сродством к сере, что, когда температура не достигает температуры перегонки цинка, он
может полностью восстановить железо и медь из сульфидного расплава. Однако из-за своей летучести цинк в
сульфидном растворе восстанавливается, например, медью, железом и т. д., если температура
поддерживается выше температуры перегонки 918 °C, и чем полнее восстановление, тем выше температура.
Другие летучие тяжелые металлы, например кадмий, а также при определенных условиях в некоторой
степени некоторые из наиболее летучих легких металлов, например щелочные металлы (за исключением
лития), щелочноземельные металлы и т. д. Характерными особенностями реакций между такими летучими
металлами и сульфидами являются: 1) При достаточно низкой температуре металлы являются сильными
восстановителями сульфидов, тогда как при более высоких температурах они сами восстанавливаются не
особенно активными металлами, такими как, например, железо, восстановление которого до металла
обходится дешево. 2). В силу своей летучести эти металлы легко отделяются от других металлов. Теперь,
воспользовавшись ситуацией, я... Процесс восстановления тяжеловосстанавливаемых сульфидов с
использованием летучего сульфида в качестве промежуточного звена. Мой новый процесс проще всего
объяснить на примере: из нечистого сырья можно получить алюминий, содержащий железо и кремний,
известным способом, например, электротермической плавкой. Я использую такой сырой алюминий для
восстановления цинковой обманки согласно реакции:
При подходящей температуре мне удается добиться полного удаления цинка путем дистилляции, несмотря на
обратимую реакцию и содержание алюминия в сыром алюминии. Одновременно с этим из других
компонентов сырого алюминия получают ценный ферросилиций. Нет необходимости тщательно
перемешивать реагирующие материалы, поскольку образующийся сравнительно легкоплавкий Al2S3
растворит цинковую обманку и другие материалы, обеспечивая тем самым контакт. Теперь я понижаю
температуру плавления и довести его до реакции с ранее полученным цинком, используя такое устройство,
при котором температура поддерживается ниже температуры перегонки цинка. Затем описанная выше
реакция будет протекать неполностью справа налево. Теперь я сливаю жидкость из сплава алюминия и цинка
и удаляю цинк путем дистилляции, получая таким образом чистый промышленный алюминий. Однако
последняя часть процесса не столь важна для Сульфиды легко разлагаются на Al и S. Однако в ряде других
случаев восстановление сульфидов при низкой температуре с помощью цинка (или других летучих металлов)
и последующее удаление избытка путем дистилляции может быть выгодным, например, для восстановления
легкоплавких металлов, таких как молибден, хром, марганец, ванадий, вольфрам и т. д.
Из их сульфидов, таким образом получая вещества, свободные от нежелательных примесей, таких как,
например, углерод. Цинк, используемый в качестве восстановителя, безусловно, может быть получен любым
известным способом. Как указано выше, реакция может быть доведена до конца не только из-за легкости
реакции летучего металла при повышенной температуре, но и в случае летучего сульфида. Очень важными
Соседние файлы в папке патенты