Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_14066
.pdf
головкой предназначено для размещения подходящего огнеупорного материала 13, который покрывает
внешнюю поверхность клина и предотвращает ее повреждение из-за тепла и пламени, исходящих из печи.
Предпочтительно этот материал наносится в пластичном состоянии, а клин 6 может быть снабжен на своей
внешней поверхности выступающими выступами или бугорками 14, которые служат для удержания
огнеупорного материала в нужном положении.
С помощью описанной выше конструкции можно надежно прикрепить защитные блоки к трубкам таким
образом, чтобы обеспечить чрезвычайно плотный контакт между блоками и трубками, предотвращающий
быстрое поглощение тепла охлаждающими элементами. Для обеспечения более плотного контакта между
блоками и трубами предпочтительно наносить между каждым I-образным блоком и непосредственно
прилегающей к нему трубой слой подходящего цемента, который способствует созданию непрерывного и
эффективного теплопроводящего соединения. Следует отметить, что в силу формы и положения блоков
между трубами расширение под воздействием тепла приводит к прилеганию блоков к трубам, благодаря чему
сохраняется теплопроводность соединений.
На рисунках 3 и 4 показан еще один вариант осуществления изобретения.
Конструкция в данном случае по существу такая же, как описано выше и показано на рисунках 1 и 2, и
соответствующие элементы, соответственно, обозначены теми же ссылочными символами.
В данном случае, как и в ранее описанном варианте осуществления, защитные блоки 2, 2 закреплены на
месте относительно соседних трубок 1 с помощью вставленного клина 6, и предусмотрено место для
защитной огнеупорной вставки 13. Однако вместо описанного ранее заднего клина 7 используется зажимной
элемент, через который проходит болт 8, причем зажимной элемент 15 прижимается к задним поверхностям
блоков 2, 2 и обеспечивает возможность втягивания клина 6 в коническое углубление между блоками 2, чтобы
тем самым обеспечить плотный контакт блоков с трубами.
На рисунках 5 и 6 показана еще одна форма защитного I-блока, подпадающая под область действия
изобретения. В данном случае блоки 16 предназначены для охвата приблизительно одной четверти
окружности трубок 1, но имеют сужающиеся стороны 1-7, позволяющие использовать фиксирующий клин 18.
Этот клин, вставленный, как показано на рисунке 6, удерживается на месте шпильками 19, которые проходят
через отверстие в удерживающем блоке или хомуте 21, образованном на противоположных концах
закругленными углублениями, которые соответственно входят в зацепление с задними стенками 6 соседних
труб 1 и образуют упор для подъема клина 18, чтобы прижать блоки 16 в плотный контакт с трубами 1
очевидным образом. Как показано на рисунке 5, сужающиеся поверхности 17 блоков не доходят до их концов,
образуя выступающие части 22, которые перекрывают концы клиновидного блока 18.
В модификации, показанной на рисунках 7 и 8, цифра 1, 1, как и на предыдущих иллюстрациях, обозначает
соседние водяные трубки 75 из блока трубок, составляющих активное охлаждающее устройство. К этим
трубам, как было указано ранее, прикреплено множество блоков 23, сформированных и расположенных
относительно друг друга таким образом, чтобы фактически образовывать облицовку 80, расположенную
между внутренней частью печи и указанными трубами. Каждый из этих блоков 23 состоит из двух
взаимодополняющих частей, 24 и 23 соответственно, каждая из которых снабжена на внешней поверхности
полукруглым углублением 85, образованным на радиусе, соответствующем внешней окружности труб 1,
благодаря чему блоки могут быть приведены в непосредственный контакт со значительной частью окружной
площади труб. Элементы 24 и 25 блоков 2' имеют размеры, позволяющие вставлять их между соседними
трубами берега, образующего водонепроницаемую стену, как показано на рисунке 8, и даже в таком
положении каждый элемент эффективно покрывает и защищает область, охватывающую примерно половину
окружности соответствующих труб и всю ту часть окружности трубы, которая обычно непосредственно
подвергается воздействию высоких температур.
Как показано на рисунке F'rt-.e n8, элемент 241 блока снабжен продольным углублением или канавкой 26,
которая образует гнездо 105 для приема соответствующего ребра 27 на элементе 25, и при сборке это ребро
и канавка фактически образуют поворотное или шарнирное соединение между элементами по линии,
параллельной 110 трубкам. Элементы 24 и 25 выдвинуты назад, как показано на рисунках 28 и 29, а между
этими выступами установлен продольно расположенный элемент или звено 31, через которое может быть
приложена сила, стремящаяся раздвинуть выступающие части 28 и 29, и тем самым, в сочетании с
шарнирным соединением 26-27, которое смещено относительно плоскости, содержащей оси труб, для
обеспечения надежного и плотного контакта элементов 24 с трубами 1. Устройство фактически представляет
собой переключатель, позволяющий приложить значительное усилие для плотного прижима 125 элементов
24 и 25 к поверхностям трубок с затратой относительно небольшого усилия на расширение звена 31.
В данном случае звено 31 имеет форму резьбовой гайки и шпильки 32 и W3, внешние концы которых
соответственно входят в соответствующие углубления на внутренних поверхностях выступов 28 и "'-9.
Вращение гайки приводит либо к удлинению элемента 31 в целом, либо к его продольному сжатию. Как станет
ясно, каждая пара блоков 23 снабжена по меньшей мере одним элементом Cf из Ililo 31, и каждая пара блоков
может быть индивидуально соединена и удалена без ссылки на остальные блоки.
Возможны дальнейшие модификации, не выходящие за рамки изобретения.
Теперь, подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его реализации, мы пришли к
выводу, что оно должно быть реализовано.
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_362343.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=362343&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB362343A
[]
--, #__ r-=io x- t. ' ' r--
-,--. ", 'i L p
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения конвенции (США): 1 июня 7929 г.
362,343 Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 30 мая 7930 г. № 76,763/ 30.
Завершено: ноябрь. 30, 1931.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в обработке материалов, содержащих железо и другие ценные вещества, или
связанные с ней.
Мы, компания SULPHIDRI CORPORATION, расположенная по адресу: 7, West Tenth Street, Wilmington,
Delaware, United States of America, корпорация, учрежденная в соответствии с законами штата Делавэр
(правопреемники Эрнеста Уотерса Уэскотта, P.O. Box 918, Niagara Falls, County of Niagara, State of New York,
United States of America, гражданина Соединенных Штатов Америки), настоящим заявляем о характере
данного изобретения и способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении: Данное изобретение относится к усовершенствованию процессов обработки руд,
содержащих железо и, как правило, другие ценные металлы, такие как никель, кобальт, медь, цинк, свинец,
драгоценные металлы, хромит и т. д. Изобретение в целом относится к обработке как оксидных, так и
сульфидных руд, при этом при обработке последних сера извлекается в качестве одного из ценных
компонентов.
В более широком смысле изобретение a включает обработку руд типов, указанных для извлечения из них
железа или его части в виде оксида, свободного от пустой породы и либо свободного от каких-либо, кроме
коммерчески несущественных следов других металлов, либо смешанного с оксидами некоторых выбранных
металлов, первоначально присутствовавших в руде, например,
никель и/или кобальт.
Изобретение также относится к извлечению в концентрированной безводной форме хлоридов тяжелых
металлов, таких как медь, цинк и свинец, а также, при необходимости, никеля и кобальта, и к их раздельному
извлечению, а также, при необходимости, к извлечению в безводной форме хлоридов металлоидов, таких как
мышьяк и сурьма, и хлорида висмута. При обработке руд, содержащих серу, целью процесса является
извлечение серы в элементарной форме, практически без примеси хлоридов тяжелых металлов.
Изобретение включает циклическое извлечение и повторное использование хлора в различных активных
формах, и оно дополнительно характеризуется тем, что реакция хлорирования контролируется таким
образом, чтобы превращать железо, присутствующее в руде, в хлорид железа(II), а температура, при которой
проводится хлорирование руды, и степень разбавления хлорирующих газов контролируются таким образом,
чтобы практически все хлориды тяжелых металлов, кроме железа, которые хлорируются в условиях
эксплуатации, и вся или значительная часть железа в виде хлорида железа(II) отделялись от пустой породы в
виде паров. Пары хлорида железа(II) и подобных ему хлоридов (например,
Полученные таким образом хлориды меди, цинка, свинца, кобальта, никеля и т. д. (65) затем переводятся в
твердое состояние и отделяются от паров серы, если они присутствуют, и инертных газов.
Железо, присутствующее в полученной смеси твердых хлоридов в виде хлорида железа(II), затем окисляется
либо непосредственно, либо после превращения в хлорид железа(III) с образованием хлорирующего газа и
без окисления других хлоридов, при этом хлорирующий газ возвращается в зону хлорирования для обработки
дополнительной руды.
Одним из главных преимуществ изобретения является то, что при его использовании образующиеся хлориды
могут быть немедленно или быстро удалены из-под действия, препятствующего реакции, с поверхностями
хлорируемой руды, так что поверхности руды не остаются вне контакта с реагирующими газами ни за счет
твердых, ни за счет расплавленных хлоридов. 85 Таким образом, степень измельчения перерабатываемой
руды становится относительно неважной.
Кроме того, поскольку этот процесс позволяет избежать образования значительных количеств расплавленных
хлоридов на стадии хлорирования, хлорирование руд может проводиться выше температуры плавления
образующихся смешанных хлоридов без необходимости использования дорогостоящего и громоздкого
оборудования, которое обычно требуется для работы с расплавленными хлоридами.
Данное изобретение может быть реализовано в различных формах в зависимости от обрабатываемой руды и
желаемых результатов. Ниже описаны пять вариантов осуществления изобретения (Price 33p 362,343), и в
связи с описанием приводятся ссылки на прилагаемые чертежи, на которых:
Рис. 1 представляет собой технологическую схему, схематически иллюстрирующую один из вариантов
процесса обработки оксидных руд; рис. 2 представляет собой технологическую схему, схематически
иллюстрирующую другой вариант процесса обработки оксидных руд; рис. 3 представляет собой
технологическую схему, схематически иллюстрирующую один из вариантов процесса обработки сульфидных
руд. Рис. 4 представляет собой технологическую схему, схематически иллюстрирующую еще один вариант
процесса, применяемый для обработки сульфидных руд, а рис. 5 представляет собой технологическую схему,
схематически иллюстрирующую еще один вариант процесса, применяемый для обработки сульфидных руд.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЯЕТСЯ К ОКСИДАМ IRNB.
Данный процесс может быть с успехом применен к железооксидным рудам, таким как руды северного
побережья Кубы, которые в абсолютно сухом состоянии (т. е. практически не содержащие воды ни в чистом
виде, ни в чистом виде) могут содержать 50% металлического железа в виде Fe·O, около 1% никеля и
кобальта в виде их оксидов, от 1,5 до 2,5% хрома в виде CrO, следы серы, фосфора и т. д., а остальное –
пустая порода, содержащая большое количество оксида алюминия.
При обработке руды такого типа ее сначала доводят до вышеупомянутого абсолютно сухого состояния путем
нагревания примерно до 800–10000 °C, а затем обрабатывают для восстановления железа, никеля и кобальта
до металлического состояния с помощью восстанавливающих газов, таких как CO; другими словами, руду
сушат и восстанавливают или металлизируют известными способами, не восстанавливая при этом хром или
глинозем. В качестве альтернативы, сухую руду можно смешать с углеродом в количестве, достаточном для
соединения с кислородом железа, никеля и кобальта, или же восстанавливающий газ, такой как оксид
углерода, не содержащий водорода (например, генераторный газ, подаваемый воздухом), может быть смешан
с хлорирующими газами.
Данная процедура не рекомендуется, за исключением случаев, когда необходимо извлечь хром в виде
хлорида.
Затем руда, предпочтительно еще горячая, после описанной выше операции восстановления и/или сушки
подается в хлорирующую печь А на рис. 1. Эта печь может быть любого типа, обеспечивающего тесный
контакт проходящих через нее газов и твердых веществ, например, вращающаяся печь или шахтная печь. В
печи А железо, никель и кобальт из изолированной руды хлорируются в таких условиях, чтобы превратить
железо в хлорид железа, а никель и кобальт — в хлоридную форму, при такой температуре, чтобы все эти
хлориды практически полностью испарились и вышли из печи.
Пустая порода руды, выходящей из печи А, содержит оксид хрома (хромит), который может быть извлечен
механическими методами обогащения. Образование хлорида хрома незначительно или отсутствует, если в
процессе хлорирования не присутствовали восстановители, способные восстановить оксид хрома.
Количество хрома, превращаемого в хлорид, может быть сведено к минимуму, чтобы не представлять
коммерческой целесообразности. 8 С помощью описанного анализа можно осуществить полное испарение
хлоридов железа(II), никеля и кобальта, используя исключительно хлор в качестве хлорирующего агента, при
температурах около 8000 °C; 9 с газами, содержащими от 7 до 93 объемов инертных газов; при температурах
около 8250 °C с газами, содержащими от 11 до 89 объемов инертных газов; и при температурах около 8500 °C
с газами, содержащими около 15 объемов хлора и 8,5 объемов инертных газов.
Одна из важных функций инертных газов станет очевидной, если сравнить указанные выше рабочие
температуры с температурами, необходимыми в отсутствие инертного газа. При использовании
вышеупомянутой кубинской железной руды и в условиях работы с практически чистым хлором, например,
электролитическим хлором, для полного испарения железа в виде хлорида железа требуются температуры,
значительно превышающие 10000 °C. Использование таких чрезмерно высоких температур создает
множество трудностей. Во-первых, при температурах выше 10000 °C хромит начинает подвергаться
интенсивному воздействию хлора даже в отсутствие восстанавливающих агентов.
Усложняется конструирование и ремонт оборудования, и часто возникает необходимость использовать
топливо, которое не потребовалось бы при работе при более низких температурах.12 Образующиеся пары
хлоридов и инертные газы, подаваемые в печь вместе с хлорирующим агентом, выходят из печи и
предпочтительно направляются в пылеулавливающую камеру B, которая имеет теплоизоляцию для
предотвращения конденсации хлоридов, где оседает рудная пыль, которая может время от времени
возвращаться в печь A.
Однако использование этой пылевой камеры необязательно и может быть исключено, если только t30.
Твердые хлориды, собранные в C и D, переносятся, предпочтительно горячими, но в любом случае с
тщательным исключением влаги, в печь G. Печь (-, которая может быть вращающейся, лучше всего снабжена
футеровкой из хромированной стали и должна быть снабжена плотной теплоизоляцией. Если материалы
подаются в эту печь в достаточно предварительно нагретом состоянии и если обеспечена надлежащая
теплоизоляция 15, то дополнительный нагрев не требуется. Если эти условия не соблюдены, следует подать
дополнительное тепло в количестве, достаточном для поддержания температуры внутри печи на 80 Гс выше
температуры испарения хлорида железа(III) в присутствии инертных и других газов, присутствующих в печи.
Для этой цели может использоваться воздушная баня или другая жидкая ванна, обеспечивающая
равномерное распределение тепла.
Согласно схеме изобретения, представленной на рис. 1, поток хлора, полученного в результате последующей
операции 90, которая будет описана далее, в смеси с инертными газами — азотом и обычно небольшим
количеством диоксида углерода — подается в печь G и протекает через нее, контактируя с твердыми
хлоридами 95, подаваемыми в печь.
Как указано выше, минимальная рабочая температура, поддерживаемая в печи G, должна быть равна или
превышать температуру испарения хлорида железа(III) в образующихся газах. С другой стороны, нельзя
допускать повышения температуры до такой степени, чтобы значительные количества хлоридов никеля и
кобальта испарились и были выведены из системы вместе с хлоридом железа. В терминах температурных
диапазонов считается, что температура ГУ никогда не должна быть ниже 2800 °C, а лучше — не ниже 3000 °C,
и что верхний предел не должен превышать 4000 °C, а предпочтительно — 3500 °C. Хотя эти температуры
важны для справочных целей, контроль следует осуществлять путем наблюдения за продуктами,
выходящими из печи. Если температура в печи слишком низкая, то при выходе из печи будет обнаруживаться
твердый хлорид железа(III), смешанный с хлоридами никеля и кобальта. Если выходящие газы содержат 12G
какое-либо коммерчески значимое количество паров хлоридов никеля или кобальта, то температура G
слишком высока.
Газы, выходящие из G, предпочтительно направляются в 125 без существенного охлаждения.
Окислитель H, в котором хлорид железа(III) сжигается с кислородом воздуха и, предпочтительно, с помощью
некоторого количества монооксида углерода (воздух, подаваемый генераторным газом, не содержащим
водорода), до оксида железа(III), а хлориды никеля и кобальта 130 впоследствии обрабатываются процессом,
на работу которого мешает присутствие небольших количеств пустой породы и рудной пыли.
Пары хлорида и сопутствующие газы отводятся из пылевой камеры при использовании или непосредственно
из печи А в конденсатор хлорида А, где газы и пары систематически охлаждаются путем пропускания их вниз
по металлическим трубам, снабженным непрерывно работающими внутренними скребками.
Таким образом, хлориды конденсируются преимущественно на холодных поверхностях, а не в виде
неощутимого дыма, как это происходит, когда газы и пары охлаждаются просто за счет прохождения через
большие колбы с холодными стенками. При использовании такого конденсатора количество образующихся
дымовых газов невелико и при желании может быть утилизировано путем пропускания газообразных
испарений из хлоридного конденсатора С через уловитель дымовых газов D, который может представлять
собой рукавный фильтр с асбестовыми мешками или электростатический осадитель. В камерах C и D обычно
поддерживают температуру выше точки росы других конденсируемых веществ, присутствующих в газовом
потоке; хотя при малом количестве серы или металлоидов температура может опускаться ниже указанного
диапазона.
Газообразный поток, выходящий из D, может быть разделен на две части: одна часть, пропорции которой
соответствуют количеству инертного газа, необходимого для рециркуляции с хлорирующим агентом,
направляется через коллектор R1 и далее в печь A, а другая часть направляется через коллектор F.
Коллектор E служит для отделения и конденсации хлоридов металлоидов и предпочтительно представляет
собой фильтр из адсорбирующего угля или другого адсорбирующего вещества. Следует предусмотреть как
минимум два таких коллектора, чтобы один из них можно было время от времени отключать от цепи для
регенерации путем нагрева с целью удаления адсорбированных хлоридов. Хлориды, удаленные из фильтра и
больше не связанные с большими объемами инертного газа, могут быть затем извлечены путем конденсации.
Использование коллектора E рекомендуется в тех случаях, когда в руде содержится значительное количество
металлоидов, особенно когда количество газов, поступающих в коллектор E, велико по сравнению с
количеством газов, поступающих в коллектор F.
Коллектор F может представлять собой адсорбер того же типа, что и E, или же просто скруббер, в котором
хлориды металлоидов собираются с помощью воды или другого жидкого распыла; если количество таких
хлоридов невелико или не представляет большой ценности, то коллектор F может быть опущен.
362,343 хлор, как описано в Спецификации №.
314,075. При необходимости газы могут пропускаться через пылевую камеру по пути к окислителю.
При таком способе работы из окислителя выходит оксид железа(III) в крупнокристаллическом состоянии,
готовый к использованию в доменной печи. Хлор вместе с инертными газами, выходящими из окислителя,
разделяется на малый поток, поступающий в печь G, и большой поток, поступающий в печь A. Вместо того
чтобы направлять все пары хлорида железа и инертные газы, выходящие из печи GC, в окислитель H, часть
может быть направлена непосредственно в печь A. Другая модификация процесса, которая может быть
выгодно применена к описанным выше кубинским рудам и аналогичным оксидным рудам железа, особенно
когда необходимо осуществить разделение железа, никеля и кобальта, с одной стороны, от пустой породы и
хрома, с другой, представлена на рис. 2. Однако это изменение процесса может быть использовано также для
полного отделения железа от других компонентов, как показано на рис. 1, с той лишь разницей, что оксид
железа обычно получают в виде мелкодисперсного порошка, а никель и кобальт извлекают путем
растворения их хлоридов из оксида железа.
В данной модификации процесса операции A, B, C, D, E и F выполняются так же, как и на рис. 1. Если
требуется получить мелкодисперсный оксид железа с извлечением никеля и кобальта в виде хлоридов в
растворе, печь G может представлять собой вращающуюся печь, как показано выше на рис. 1. Однако
температуру внутри него необходимо довольно тщательно контролировать. Нижний предел остается
прежним; верхний предел температуры — это температура, при которой коммерчески нежелательные
количества никеля и/или кобальта появляются в виде оксидов наряду с оксидом железа. Процесс обычно
проводится при температуре от 2800 до 3250 или 3500 °C; при температуре 4000 °C.
0 = наблюдается довольно значительное окисление хлорида никеля. Сконденсированные хлориды из ячеек a
и D подаются в газовый хроматограф, а отходящие газы из газового хроматографа поступают в печь A.
Предварительно нагретый воздух подается в газовый хроматограф и проходит через него противотоком к
хлоридам. Было установлено, что подача этого воздуха для подпитки хлора является желательной, поскольку
это позволяет достичь несколько более широкого диапазона температур. Это особенно желательно при
наличии кобальта. Воздух может быть предварительно нагрет непосредственно или путем сжигания до или
после его попадания в подходящее топливо, предпочтительно в монооксид углерода или генераторный газ, не
содержащий водорода. Из G образуется мелкодисперсный оксид железа(III) вместе с хлоридами никеля и
кобальта. Эти хлориды легко растворимы и могут быть извлечены в растворе путем выщелачивания оксида
железа, а затем очищены известными семью способами.
Как уже указывалось выше, иногда желательно смешивать кобальт или кобальт и никель непосредственно с
железом в виде оксида. Когда это необходимо, 7. Дополнительный хлор не добавляется в воздух,
поступающий в печь G, а направляется непосредственно в печь A; печь G также работает при более высокой
температуре, достаточно высокой для того, чтобы хлориды никеля и кобальта практически полностью
окислились. Полученные оксиды не должны содержать коммерчески значимых количеств водорастворимого
никеля и кобальта; если они не содержат водорастворимого никеля, то проверку на кобальт проводить не
нужно. Хотя контроль температуры должен зависеть от результатов анализа, для руд, содержащих от 2 до 4%
никеля, температуры от 450 до 5000 °C являются удовлетворительными. При противоточном режиме работы
следует использовать самые низкие температуры, обеспечивающие желаемую степень окисления.
Слишком высокие температуры могут вызвать испарение хлоридов, особенно хлорида никеля, и его выход из
печи вместе с хлорирующими газами, поступающими в печь А, что приводит к ненужной рециркуляции
материалов и, как следствие, к снижению эффективной производительности оборудования. Чтобы
предотвратить это и обеспечить возможность использования более высоких температур, часто оказывается
целесообразным изменить направление потока газов через газовую печь, подавая предварительно нагретый
воздух с того же конца, что и хлориды, и отводя поток газообразного хлорида железа с того же конца, что и
оксид железа. При такой работе с одновременным потоком газов и надлежащим контролем подачи воздуха,
по-видимому, нет верхнего предела используемой температуры, и при такой работе предпочтительнее
заменить вращающуюся печь стационарной кирпичной камерой, в которую хлориды могут подаваться с
помощью механизма, аналогичного тому, который используется при сжигании порошкообразного угля.
При таком способе проведения процесса окисление выгодно осуществлять при температурах около
8500–9000 °C. В этом температурном диапазоне оксиды железа и никеля получаются вместе в
крупнокристаллическом состоянии, готовом к немедленному использованию в доменной печи. При более
высоких температурах постепенно можно извлекать большее количество хлора в исходном виде, а не в виде
хлорида железа(III), а при 800-900°C практически весь хлор может представлять собой 362,343 хлоридов
металлоидов, как описано ранее, при этом любое желаемое количество инертного газа из печи E поступает в
печь A.
Твердые хлориды, сконденсированные в С, как и прежде, пропускают в печь Г через 70, через которую они
проходят в присутствии, предпочтительно, противоточного потока хлора и инертного газа. В установке G0
хлорид железа(II) превращается в хлорид железа(III), который отводится в парообразном виде и поступает в
окислитель H, где хлорид железа(III) окисляется известным способом с образованием оксида железа и потока
хлора и инертного газа. Этот поток разделяется на малый поток, идущий в установку G0, и основной поток,
идущий в генератор хлорида серы J. Любая часть основного потока, не требуемая в генераторе хлорида серы,
может быть направлена непосредственно в установку A. Любой хлор, необходимый для компенсации потерь
85%, может быть добавлен к малому потоку, поступающему в установку G, или он может быть добавлен в
виде хлора или хлорида серы в установке J. Регулирование температуры в установке G аналогично случаю,
показанному на рис. 1.
Данная форма процесса может быть модифицирована путем пропускания любого желаемого количества
хлорида железа(III) непосредственно из G в A при условии, что к окислителю Ht подается достаточное
количество хлорида железа(III) для обеспечения хлора, необходимого для операции в (G) и для операции в J.
Согласно другому модифицированному варианту процесса, показанному на рис. 3, температура в точке А
может быть ограничена, например, примерно до 100 8000 °C, чтобы в ней испарились все, с точки зрения
промышленного производства, хлорируемые металлы, кроме железа, при этом испарилась лишь часть
железа; обычно это обязательно от 20 до 30%. При этом, при желании, можно опустить как C, так и D, при
этом все улетучившиеся хлориды тяжелых металлов конденсируются с серой в 1 л и 12 л. После удаления из
этих хлоридов серы в J, их можно преобразовать в G0 для дальнейшей обработки.
В этом варианте процесса печь А представляет собой шахту или другую печь, которая позволяет отводить ту
часть хлорида железа, которая не испаряется, так что он удаляется потоком с поверхностей хлорируемых
частиц руды.
При такой эксплуатации пустая порода, выходящая из рудного пласта А, содержит в виде хлорида железа 120
большую часть железа, первоначально присутствовавшего в руде. Этот хлорид железа(II) может быть окислен
до оксида железа способами и с помощью оборудования, которые станут очевидны из других описаний в
настоящем документе, а образующиеся хлорирующие газы могут быть возвращены в цикл. Например, эту
пустую породу и хлорид железа можно напрямую подавать в G и там обрабатывать воздухом или кислородом.
При таком способе работы предпочтительно, чтобы было восстановлено 130 единиц.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ К СУЛЬФИДНЫМ РУДАМ.
На рис. 3 схематически представлены несколько этапов процесса, модифицированных для применения при
обработке руд, содержащих железо в сочетании с серой.
Согласно рис. 3, руда, которая может быть как мелкодисперсной, так и кусковой, подается в печь А. Руда
встречается с потоком инертного газа и хлорирующего агента, которым может быть хлор, хлорид серы или
хлорид железа, или любая совместимая комбинация этих веществ, все из которых получены или могут быть
получены на более поздних стадиях процесса. Железо и другие сульфиды руды вступают в реакцию с
образованием свободной серы и хлоридов. Температура печи поддерживается в диапазоне от примерно 8500
°C до 9500 °C таким образом, чтобы коммерчески значимое количество хлорида железа(II) не покидало печь А
вместе с пустой породой, а температура и количество инертного газа предпочтительно контролируются таким
образом, чтобы в печи А не существовало значительного количества хлорида железа(II) в состоянии
объемного плавления, и чтобы все хлориды или почти все хлориды либо испарялись так же быстро, как и
образовывались, с поверхности частиц руды, либо удалялись в расплавленном состоянии с поверхности
частиц руды и затем испарялись.
Выходящие из печи А газы и пары проходят через B и C, а при необходимости и через , аналогично
показанным на рис. 1 и 2, при этом газы, выходящие из D выше точки росы серы, последовательно проходят
через ряд серных конденсаторов I, I, I. Однако обычно предпочтительнее отказаться от улавливателя
дымовых газов D, поскольку установлено, что остатки фуллина очень эффективно улавливаются в первом
или двух серных конденсаторах, при этом сконденсированная сера делает дымовой канал липким, так что она
легко оседает на стенках, с которых затем смывается дальнейшим потоком сконденсированной серы.
Загрязнённая сера, а также необходимое количество чистой серы, поступает в генератор хлорида серы J,
куда также поступает поток хлора и азота, полученных на более поздней стадии работы. Здесь сера
превращается в пары хлорида серы, которые поступают в печь А. Остатки твердых хлоридов,
накапливающиеся из дымовых газов в печи f, периодически удаляются и обрабатываются в печи G для
отделения остаточного хлорида железа.
Из конденсаторов I и 1 отводится чистая жидкая сера для использования или продажи.
Выходные газы из I4 могут быть разделены на два потока, проходящих соответственно через коллектор или
адсорбер E и коллектор, адсорбер или скруббер F для удаления 362,343 362,343 с целью обеспечения
достаточного количества хлора для генератора хлорида серы J не только для вытеснения серы,
присутствующей в смеси хлоридов серы и металлов, подаваемой туда E, но и для преобразования
содержащегося в ней хлорида железа(II) в хлорид железа(III), при этом полученные хлориды серы и
железа(III) подаются в печь A, где хлориды цветных металлов остаются в состоянии, пригодном для
разделения и очистки известными способами. При таком способе проведения процесса твердые вещества,
выходящие из реактора G, будут состоять в основном из оксида железа и пустой породы.
Следует отметить, что описанный на рис. 3 и ранее способный процесс приводит к образованию оксида
железа в крупнокристаллической форме, а хлориды присутствующих цветных металлов образуются в
безводной форме. Когда нет необходимости извлекать оксид железа в крупнокристаллической форме, и/или
когда нет смысла иметь хлориды меди и т. д. в безводной форме, модификации процесса, описанные на рис.
4 и 5, могут быть с успехом применены.
Различные элементы оборудования, необходимые для осуществления модификаций, указанных на рис. 4 и 5,
идентичны описанным выше, за исключением того, что в соответствии с модификацией, показанной на рис. 5,
требуется вторая печь G'.
Выбор между двумя модификациями зависит от различных экономических факторов; модификация,
показанная на рис. 5, требует выщелачивания относительно небольших количеств оксида железа для
извлечения хлоридов других металлов.
Согласно процессу, описанному на рис. 4, хлорирование проводится в печи А при температурах от примерно
8500 °C до 9500 °C с полным испарением хлоридов железа и других металлов, которые затем переносятся в
печь Г0 и обрабатываются там кислородом воздуха или эквивалентным окислителем при контролируемых
температурах описанным выше способом. В результате образуются хлорирующие пары или газы,
содержащие хлорид железа(III), но свободные от хлоридов других тяжелых металлов. Эти пары или газы
подаются в исходную хлорирующую печь А. Твердые вещества, выходящие из печи Г0, содержат оксид
железа(III) и хлориды других тяжелых металлов, которые могут быть извлечены путем выщелачивания.
Процесс, показанный на рис. 5, отличается от процесса, показанного на рис. 4, только тем, что температура в
печи А, аналогичная температуре, указанной в процессе, показанном на рис. 3, и количество инертных газов,
подаваемых обратно в нее, контролируются таким образом, что происходит практически полное испарение
цветных тяжелых металлов, но не железа; то есть, таким образом, что пустая порода и хлорид железа,
выходящие из печи А, не содержат коммерчески важных количеств других хлоридов тяжелых металлов. Для
достижения этой цели либо температура A будет ниже (около 8000 °C), либо количество инертного газа,
подаваемого в A, будет ниже, либо и температура, и количество инертного газа будут ниже, чем в случае
работы в соответствии с модификацией, показанной на рис. 4.
При таком способе обработки пустая порода и хлорид железа из А подвергаются обработке в СУ Г воздухом
для окисления хлорида. Образующиеся хлорирующие газы подаются в реактор А, а пустая порода и
полученный оксид железа, содержащий лишь следы хлоридов и не требующий выщелачивания перед
спеканием или другой обогащающей обработкой, удаляются. Конденсированные хлориды обрабатываются в
G, при этом полученный твердый оксид железа не содержит пустой породы и содержит в растворимой форме
все (в коммерческих целях, говоря словами, 90%) хлориды других тяжелых металлов.
Нецелесообразно устанавливать единое фиксированное правило, связывающее необходимую температуру и
количество инертного газа, которое будет достаточным для полного испарения хлоридов железа и других
металлов из всех руд, поскольку эти величины зависят от любых изменений в анализе. В целом, воздействие
температуры и инертного газа дополняют друг друга, так что при более высоких температурах требуется
меньше инертного газа, и наоборот.
Хотя в наиболее предпочтительном варианте процесса он осуществляется без образования значительных
количеств расплавленных хлоридов, многие преимущества изобретения могут быть получены, если
допускается плавление; такой способ работы по-прежнему позволяет получать оксид железа, свободный от
пустой породы, как в мелкозернистом, так и в крупнозернистом состоянии, с оксидами никеля и кобальта или
без них, получать хлориды других металлов в безводной форме, получать всю серу, если она присутствует, в
виде свободного H5 из хлоридов металлов, а также получать безводные хлориды металлоидов.
В целом, для сульфидных руд не требуется такое сильное разбавление инертным газом, как в случае с
оксидными рудами. Присутствие других металлов, таких как медь, цинк и свинец, и особенно металлоидов,
также оказывает влияние в общем направлении — на уменьшение необходимого количества инертного газа.
Устройство для сбора дымовых газов (т.е. обозначенное буквой D на рис. 1-5 включительно) является
дорогостоящим как с точки зрения первоначальных, так и эксплуатационных затрат. Было показано, как его
использование может быть исключено при обработке руды, содержащей серу (362,343). Когда сера
отсутствует в обрабатываемых рудах, ее можно добавлять в цикл любым способом, например, в виде
исходной серы, пирита, добавляемого в обрабатываемую руду, или путем добавления хлорида серы в
качестве добавки.
В таком случае сера используется лишь в качестве собирающего агента, весь выход серных конденсаторов
возвращается в цикл, и подается только такое количество серы, которое необходимо для поддержания
требуемого уровня снабжения системы.
Кроме того, подходящие безводные пары могут циклически использоваться в качестве агентов для сбора
дымовых газов. Такие пары должны быть инертны к происходящим процессам хлорирования и легко
конденсироваться без существенных потерь инертных газов на выходе, то есть при конденсации паров
полученная жидкость должна иметь чрезвычайно низкое давление пара при температуре охлаждающей воды.
Хлориды металлов, и в частности хлорид висмута, являются подходящими материалами.
Хотя хлорид серы и хлорид железа могут использоваться в качестве агентов для хлорирования руды в
соответствии с данным процессом, предпочтительнее использовать хлор в элементарной форме, хотя все
остальные соображения не перевешивают преимущества, которые могут быть получены путем корректировки
условий эксплуатации таким образом, чтобы извлекать хлор для повторного использования в такой форме.
Если в процессе эксплуатации технологическая часть перерабатываемого сырья загрязнена хлоридными
примесями, становится экономически целесообразным использовать рутениевую серу для получения хлорида
серы, используемого в качестве хлорирующего агента в процессе. Однако использование большего
количества хлорида серы, чем необходимо для утилизации такой загрязненной серы, не дает особых
преимуществ; с другой стороны, использование больших количеств не причиняет особого вреда.
-4. Использование чрезмерного количества хлорида железа имеет существенные недостатки, требующие
применения большего количества инертных газов или более высоких температур (или и того, и другого), чем
это было бы необходимо в противном случае.
Термин «хлориды металлоидов», используемый ранее в описании и в прилагаемых пунктах формулы
изобретения, не следует понимать как ограниченный только тем классом элементов, которые известны как
металлоиды, например, мышьяк и сурьма, а следует понимать как включающий висмут и другие элементы,
хлориды которых имеют существенное давление пара при температурах от 115 до 600 °C — в диапазоне, в
котором сера конденсируется в жидком состоянии из газовых смесей, полученных в соответствии с
настоящим изобретением.
Нам известно о спецификации №.
6306,691 В одном из вариантов осуществления X описан процесс обработки сульфидных материалов, таких
как пирит, путем хлорирования сульфидных руд хлором с инертными газами или без них при температурах от
-1000°C до 1000°C. В этом варианте осуществления хлорид железа(II) с хлоридом меди(II) остается, в то
время как летучие хлориды цинка и свинца удаляются вместе с серой. Мы не претендуем на подобный
процесс, поскольку, как следует из вышеизложенного описания, согласно нашему процессу все железо в виде
хлорида железа(II) или его значительной части, а также хлориды нежелез(II) удаляются вместе с серой с
помощью хлорирующих газов, содержащих инертные газы, при температурах от примерно 800 до 9500 °C.
После подробного описания и выяснения природы нашего изобретения и способа его осуществления, мы
заявляем, что то, что мы заявляем, это: 1. Процесс обработки материалов, содержащих железо и другие
металлы, сухим способом и при повышенных температурах с циклическим использованием хлора, который
включает подачу такого материала в зону хлорирования, хлорирование присутствующего в ней железа до
хлорида железа с помощью газовой смеси хлорирующего агента и инертного разбавляющего газа, удаление
указанного хлорида и других металлов из ингибирующего реакцию соотношения с поверхности указанного
материала и отделение присутствующих хлоридов цветных тяжелых металлов и по меньшей мере
значительной части указанного хлорида железа от пустой породы путем испарения, конденсацию
испарившихся хлоридов, обработку указанного хлорида железа с образованием оксида железа с
одновременным образованием разбавленных хлорирующих газов и использование полученных разбавленных
хлорирующих газов для хлорирования свежего материала, в основном, как описано выше.
2.
Соседние файлы в папке патенты