NO831419L - Fremgangsmaate ved fremstilling av kalsiumkarbid fra pulverisert kalk/kalkstein - Google Patents

Description

FIorelig<g>end<e>oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av kalsiumkarbid fra pulverisert kalk/kalk-

stein oa karboripulver.

3 —

Kalsiumkarbid har blitt fremstilt siden århundreskiftet og har lenge vært råvare for tung kjemisk industri, som f.eks. for fremstilling av kalsiumnitrit og PVC.Karbidens betyd-ning som kjemisk råvare har minsket, men dens store anvendelse finnes for fremstilling av acetylengass for

■j/erkstedsindustri og verft. I et par årtier har større og større kvantiteter med karbid gått til jern- og stålindu-strien for avsvovlingsformål.

I ■

kalsiumkarbid fremstilles i lysbuovner, hovedsakelig tette ovner utstyrt med Soderbergelektroder. Som råvare anvendes"brent kalk, koks og antracit. Råvarene må ha en viss bestemt k! ornstørrelse (ca. 5-40 mm) for å gi rett porøsitet i un!der-l1 aget og riktige elektriske betingelser i råjernsmassenL'""Råvarene må derfor først siktes og den derved erholdte fin-andelen kan i viss utstrekning innføres, i ovnen via et hullelektrodesystem. Arbeidstemperaturen i ovnen er ca.

2 000°C. Karbiden tappes i gryter og får så stivne innen den går til knusing, sikting og pakking. Den tekniske karbiden holder ca. 78 % CaC2, 15 % CaO samt en del andre oksyder fra kalken og karbonmaterialet.iii

Energiforbruket er ca. 3 500 kWt pr. tonn teknisk karbid, regnet som ovnsenergi. I tillegg til dette kommer ca.

300 kWt pr. tonn i form av hjelpeenergi.

i

Esin tyksktofor rmuileg mpre åvvaere d mdeå nnae nvefnrda esfø, r hkvijelknete t bperogsreenss seer r rå<a>v<t>aré-basen. Finkornet kalk/kalkstein og karbonråvare er som riegel betydelig billigere enn stykkformig materiale.

Lysbuovnsteknikken er videre følsom for råvarenes elektriske egenskaper, hvilket også innskrenker valgfriheten med hen-syn til råvarevalg. Det er _der_for jiktigj_finne _en prosess som er ufølsom for råvarevalget og der råvarene er fri-koblet fra ovnsråjernmåssens elektriske ledningsevne. Formålet med foreliggende oppfinnelse er å unngå overneynte ulemper samt frembringe en prosess, som medgir fremstilling av kalsiumkarbid i ett trinn og som medgir anvendelse av pulverformige råvarer. Videre skal prosessen gi mulighet i

til å direkte fra finkornet kalkstein (CaCO^) produsere leafbid, hvorved kalksteinen brennes til kalk direkte i reaksjonssonen.

Dette frembringes ved den i innledningen angivne måte ved hjelp av den ifølge oppfinnelsen foreslåtte løsning, hvorved det vesentlig nye ligger i at finkornet kalk/kalkstein eventuelt sammen med et reduksjonsmiddel med hjelp av en bæregass injiseres i en av en plasmagenerator generert"plasmagass, hvoretter'den således oppvarmede kalk/kalksteinen sammen med det eventuelle reduksjonsmiddel og den energirike plasmagassen innføres i et reaksjonsrom, som i "hovedsak er omgitt av et fast stykkformig reduksjonsmiddel.

Dfeln ytennedvne tke akrbailk d berlilner ges altteirl nasmteivltt nbinreg nnoeg s rkedaulkksstjeon in<t>d<i>i<l>rekte i reaksjonssonen hvorved reaksjonene CaCO^ —> CaO + CC^og C02+CaO + 3 C —> CaC2+ 2 CO skjer.

Gjennom den ifølge oppfinnelsen foreslåtte anvendelsen av pulverformige råvarer gjøres valget av karbidråvare lettere oI g billigere. Den ifølge oppfinnelsen foreslåtte prosessI

t ' i er videre ufølsom for råmaterialets elektriske egenskaper, hJvilketletter valget av reduksjonsmiddel.

Det injiserede reduksjonsmiddelet kan være f.eks. hydrorikarbon såsom naturgass, kullpulver, trekullpulver, antracit, petroleumkoks, som eventuelt kan være renset, og koksgrus.

I

I

Den for prosessen nødvendige temperatur kan lett styres ved hjelp av tilført elektrisk energimengde pr. enhet plasmagass ,._hvprgjennom optimale forhold for minst mulig_el-_fjor-_ bruk oppnås.

Ved at kalksteinen "brennes" direkte i reaksjonssonen kreves ingen kalkovn og dessuten erholdes en kraftig energi-besparing gjennom at den brente kalken direkte omsettes til learbid uten først å ha blitt nédkjølt og siden oppvarmet til reaksjonstemperatur.

Ifølge en passende utførelsesform av oppfinnelsen tilføres det faste stykkformige reduksjonsmiddelet kontinuerlig til reaksjonssonen i den grad det forbrukes.

Passende kan man som fast stykkformig reduksjonsmiddel an-

I .1 vende koks, trekull, petroleumkoks og/eller kjønnrøk

I

og den ved prosessen anvendte plasmagass kan passende ut-gjøres av fra reaksjonssonen resirkulert prosessgass.

i Det faste stykkformige reduksjonsmiddel kan være et pulver overført til stykkform ved hjelp av et bindemiddel sammen-—satt av C og H og eventuelt også 0, f.eks. sucrose.

Ifølge en ytteligere utførelsesform av oppfinnelsen ut-gøres den anvendte plasmageneratoren av en såkalt induktiv plasmagenerator, hvorgjennom eventuelle forurensninger fra elektrodene bringes ned til et absolutt minimum. j i Den ifølge oppfinnelsen foreslåtte metode kan med fordel anvendes for fremstilling av teknisk karbid med høyt gassinnhold, hvorved høyren kalk/kalkstein og reduksjonsmiddel med meget lavt forurensningsinnhold kan anvendes som råvarer.

I

Oppfinnelsen kommer til å beskrives nærmere nedenfor i forbindelse med noen utførelseseksempler. Reaksjonene ut- I føres fortrinnsvis i en sjaktligneride reaktor, som opptil kontinuerlig tilføres et fast reduksjonsmiddel gjenniom eI ksempelvis et oppsetningsmål m' ed jevnt fordelte oIg tette matningsrenner eller en ringformet matningsspaltej i forbindelse til sjaktens periferi. ..Det pulverf ormige kalkmaterialet innblåses nedentil i reaktoren gjennom kanaler ved hjelp av en inert eller reduserende gass. Samtidig kan hydrokarbon innblåses og-eventuelt også oksygen, fortrinnsvis gjennom samme kanalejr.

I nederdelen av den med et stykkformig reduksjonsmiddel

afyv lnlete vntse jaksttyekn kffoinrmneigs e ert edruekakssjojnonsmsirodmde, ls. om I hdeenlnt e<er>r edomuk<g>sit<jtons->sone skjer reduksjonen av CaO og smeltning momentant,

■ i

likesom brenning av kalkstein til kalk nar kalkstein anvendes som Ca-bærer.

j Den utgående reaktorgassen, som består av en blanding ay karbonoksyd og hydrogen i høy konsentrasjon, kan resirkuj-ileres og anvendes for generering av plasmagassen og som bæregass til innmating av pulverformig materiale.

i F! or ytterligere å belyse oppfinnelsen redegjøres det nedien-

for to gjennomførte forsøk. ! -I ! iI

Eksempel 1 j

<:>!

Et forsøk gjennomførtes i halvstor skala. Som kalkråvare

i anvendtes finkornet brent kalk med en kornstørrelse mindre

' enn mm. "Reaks jonsrommet" besto av koks. Som "<]>■ enn 2 mm. "Reaksjonsrommet" besto av koks. Som re- !

cluksjonsmiddel anvendtes karbonpulver og som bæregass og plasmagass anvendtes vasket reduksjonsgass bestående aVj CI O og H2- Ii

i Den innmatede elektriske effekt var 1 000 kWt, 4 kg CaO/- mi inutt ble innmatet som råvare og som reduksjonsmiddel

l ble innmatet 2 kg karbonpulver pr. minutt og 0,4 kg koks pr. minutt.

I!

i i Ved forsøket ble det totalt produsert ca. 500 kg teknisk karbid med et CaC2-innhold på 78 %. Det gjennomsnittlige el-forbruket var ca. 4 kWt/kg produsert karbid. j

I

i Forsøket ble utført i liten skala, hvorfor varmetapet blie

stort. Med gassgjenvinning kan el-forbruket senkes ytterligere og varmetapene minsker også betydelig i et større anlegg.

Eksempel 2

Et forsøk ble gjennomført i halvstor skala. Som kalkråvare ble anvendt finkornet kalkstein med en kornstørrelse mindre enn 2 mm. "Reaksjonsrommet" besto av koks. Som re--diuksjonsmidde<l>ble anvendt karbonpulver og som bæregass og plasmagass ble anvendt vasket reduksjonsgass bestående av Co og t^.

DI en innmatede elektriske effekt var 1 000 kw, 4,5 kg CaCj OJ-./- mi i inutt ble innmatet som råvare og som reduksjonsmiddel b i;le innmatet 1,8 kg karbonpulver pr. minutt og 0,4 kg koks pr.

""minutt.

I

Ved forsøket ble det produsert totalt ca. 500 kg teknisk"karbid med et CaC2_innhold på 78 %. Det gjennomsnittlige el-forbruk var ca. 6,0 kW/kg produsert karbid.

Forsøket ble kjørt i liten skala, hvorfor varmetapet ble stort. Med gassgjenvinning kan el-forbruket senkes ytterligere og varmetapene minsker også betydelig i et større anlegg. l

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av kalsiumkarbid fra pulverformig kalk/kalkstein og karbonpulver, karakterisert ved at pulverformig kalk/kalkstein, eventuelt sammen med et reduksjonsmiddel ved hjelp av en bæregass injiseres i en av en plasmagenerator generert plåsmagass, hvoretter den således oppvarmede kalk/kalksteinen sammen med det eventuelle reduksjonsmiddelet og den energirike plasmagassen innføres i et reaksjonsrom , som mi I ihddoeveld. sak er helt omgitt av et fast stykkformig reduksjIions- 2i.

Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kalken utgjøres av brent kalk, som smeltes og i reduseres til flytende karbid. i 3I .

Fremgangsmåte ifø- lge krav 1, karakterise■rt ved at kalksteinen brennes direkte i reaksjonssonen, i hvorved reaksjonene CaC03 —> CaO + C02 og C02 + CaO + 3|C —> CaC2 + CO finner sted.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisej rt ved at det injiserte reduksjonsmiddel utgjøres av ! hydrokarbon såsom naturgass, karbonpulver, trekull-.! pulver, antracit, petroleumkoks, som kan være renset og/eller koksgrus. ■ ! i i "

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ; vi ed at det faste stykkformige reduksjonsmiddel til-ji føres kontinuerlig til reaksjonssonen i den takt det for- brukes, i j

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakteris ei r t ! i ved at som fast stykkformig reduksjonsmiddel anvendes kI oks, trekull, petroleumkoks og/eller kjønnrøk.,... !' i 7.

Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisejrt y e d at det faste stykkformige reduksjonsmiddel utgjøres av et pulver som er overført til stykkform ved hjelp av et-bindemiddel sammensatt av C og H og eventuelt også 0, f.eks. i sucrose.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den ved prosessen anvendte plasmagass utgjøres av'fra reaksjonssonen resirkulert prosessgass. 9i.

Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den anvendte plasmageneratoren utgjøres av en såkalt induktiv plasmagenerator for å bringe forurensning-ene fra elektrodene til et minimum.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert " y ed at ved fremstilling av teknisk karbid med høyt gassinnhold, høyren kalk og reduksjonsmiddel med meget i lavt forurensningsinnhold anvendes som råvarer.