KRALJEVINA JUGOSLAVIJA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
KLASA 16 (1).
INDUSTßlSKE SVODINE
IZDAN 1 JUNA 1936.
PATENTNI SPIS BR. 12353
Koller Karl, dipl. inž. i Gälöcsy Zsigmond dipl. inž., Budapest, Mađarska.
Postupak za poboljšanje u topljenju ruda, koje sadrže gvožđa.
Prijava od 11 maja 1935.	Važi od 1 septembra 1935.
Traženo pravo prvenstva od 12 maja 1934 (Nemačka).
Odavno postoji težnja u topioničkoj industriji železa, da se smanji količina potrebnih skupih gorivnih materija i uopšte da se poboljša ekonomija u toploti kod pogona visokih peći. U tom cilju su činjeni razni predloži, koji pak nisu mogli da pro-izvedu znatnija poboljšanja.
Jedan od ovih predloga zasnovan je na tome, da se u donji deo visoke peći pored vrelog vazduha ili u datom slučaju pored kiseonika za delimično ili potpuno pokrivanje potrebe za ugljenikom uvedu gorivne materije ili redukcioni gasovi koji sadrže ugljenika, dakle potrošači kiseonika, koji zatim u visokoj peći bivaju sagoreni. Tako je već bilo predlagano, da se u vrelu vazduš-nu struju uštrcavaju ugljovodonici, i da se produkti nepotpunog sagorevanja istih uvode u visoku peć. Dalje je pregledano, da se uvođenje celokupnog potrebnog gorivnog materijala i sredstva za sagorevanje predu-zima zasebno jedno od drugoga kroz vertikalno postavljene redove diza. Takođe je predlagano, da se grotleni gasovi t. j. gasovi koji izlaze iz visoke peći kroz njeno grotlo (ždrelo) (Gichtgase) vraćaju u visoke peći kao gorivni materijal i da se kroz naročite cevi uduvava kiseonik.
Drugi jedan od poznatih postupaka teži da postigne smanjenje potrošnje gorivne materije i regulisanje temperature u visokoj peći na taj način, što se dopunske gasovite gorivne materije sagorevaju u sistemu kanala za sprovođenje promaje, pri čemu toplotno ili temperaturno sniženje, koje nastaje
usled unošenja produkta za sagorevanje u visoku peć, biva nadoknađeno povećanjem promajne temperature ili prethodnim pregrevanjem dodatih gorivnih materija ili obogaćenjem kiseonikom.
Prijavioci su sada sebi stavili u zadatak, da kcd pogona visokih peći postignu smanjenje potrebe za ugljenikom odnosno poboljšanje ekonomije toplote pored postizanja povoljnijih uslova za reakciju i postizanje grotlenih gasova velike vrednosti pomoću poznatih iz osnove potpuno različitih sredstava.
Prema pronalasku u visoku peć suprotno svima dosadašnjim predlozima ne dospe-vaju ni potrošači kiseonika, kao kod prvo pomenutog postupka, ni vreli vazduh sa produktima sagorevanja gasovitih gorivnih materija sagorenih u promajnom kanalnom sistemu, kao kod drugo pomenutog postupka, već toplotna energija, sa znatnim delom za proces potrebnog ugljenika, biva uvođena u topioni prostor visoke peći u vidu vrele, sa sadržinom vodene pare, mešavine gasova za sagorevanje (plamenova), koja se sastoji iz nosača kiseonika (ugljene kiseline i vodene pare) pored eventualnog viška kiseonika i azota i koja je izvedena u, sa visokom peći organski vezanom, primarnom prostoru za sagorevanje, potpunim sagorevanjem proizvoljne primaroe gorivne materije pomoću hladnog ili prethodno zagrejanog kiseonika proizvoljne čistoće ili pomoću kiseonikom veoma obogaćenog vazduha — uz eventualno dodavanje vodene pare uvek prema sa-
IHn. 20.—
držini vlage ili vodonika u primarnoj gorivno] materiji.
Primarna gorivna materija može biti proizvoljne kakvoće. Na primer mogu biti upotrebljene čvrste gorivne materije manje vrednosti, kao mladi mrki uglji, treset, strugotine, ugljeni prah, zatim tečne gorivne materije, kao ulje, ter i gasovite gorivne materije, kao generatorski gas, grotleni gas it.d. Gorivna materija koja se u visoku peč uvodi odozgo (sekundarna gorivna materija) jeste koks, drveni ugalj i t. sl. Kao materije koje treba da se prerađuju dolaze u obzir sve rude koje sadrže gvožda, dakle i rude male vrednosti, kao n.pr. vrste ugljeva koji sadrže gvožda. Ako se prerađuju vrste ugljeva koji sadrže gvožda, to će u većini slučajeva biti izlišna upotreba naročite sekundarne gorivne materije, jer materija koja treba da se preradi sama sadrži sekundarnu gorivnu materiju. Rude, naročito bauk-siti koji sadrže gvožda, mogu biti uvođene u visoku peć i u obliku briketa, koji su obrazovani iz prvih sa ugljenikom i/ili dodatcima.
Postupkom po pronalasku se postiže znatan tehnički napredak. Velike koristi postupka po pronalasku jesu između ostaloga sledeče:
1.	) Smanjenje potrošnje koksa (drvenog uglja). Koks (drveni ugalj) se delom zamenjuje znatno jeftinijim primarnim gorivom, jer visoka peć mora biti odozgo snabdeva-na sa u toliko manje ugljenika, u koliko se u ovu odozdo sa ugljenom kiselinom uvodi plamen, pri čemu visoka peć biva rasterećena za onu količinu zgure, koja odgovara količini ugljenika uvedenog sa plamenom.
2.	) Postizanje povoljnijih reakcionih uslova. Obrazovanje primarnih produkata za sagorevanje se najvećim delom ne vrši u samoj visokoj peći, već izvan iste i nosioci kiseonika stupaju u redukcioni prostor sa veoma visokom temperaturom, dakle u, za reakcije, naročito povoljnom stanju. Reakcija nosilaca kiseonika u visokoj peći daje re-dukcione gasove (ugljen monoksid i vodonik), koji potpomažu indirektnu redukciju tako, da se odnos direktne i indirektne redukcije na koristan način pomera u korist poslednje. Vodonik u visokoj peći razložene vodene pare deluje u ovom pogledu naročito povoljno, jer obrazuje jedno od najboljih re-dukcionih sredstava i osim toga vrši katali-tičko dejstvo koje potpomaže redukciju. Pošto dalje primarno gorivo biva sagorevano pomoću kiseonika ili pomoću kiseonikom veoma obogaćenog vazduha, to do sada neizbežni azotni balast biva potpuno ili de-limično odstranjen.
3.	) Postizanje grotlenih gasova velike
vrednosti sa sastavom koji se može regulisa-ti. Grejna vrednost grotlenih gasova biva znatno povećana, jer ovi sadrže srazmerno mnogo ugljen monoksida i vodonika i malo ili uopšte nimalo azota. Sastav grotlenih gasova može biti regulisan pramenom sadržine vodene pare odnosno ugljene kiseline u u-vodenoj gasnoj mešavini uvek prema zahte-vima tako, da grotleni gasovi mogu biti koriščenj i za ciljeve prerade gvožda (n. pr. za grejanje Martin-peći bez mešanja sa dodatcima) i u sintetičnoj hemijskoj industriji.
4,	) Povećanje kapaciteta visoke peći. Pošto u visoku peć ne dospeva nikakav ili samo malo azota, to se uvedena količina gasa smanjuje i može za izvesnu određenu snagu da bude građena visoka peć znatno manjih razmera, odnosno može u već postojećoj visokoj peći da bude postignuto znatno veće dejstvo.
5.	) Povećanje termičkog stepena dejstva visoke peći. Kod normalnog pogona visoke peći potrebni zagrevači vazduha ovde izostaju (kao Cowper-aparat i t. d.). Usled ovoga i usled manjih razmera visoke peći gubitak usled zračenja znatno je manji. Pošto je dalje i količina gorotlenih gasova manja, to se smanjuje i toplotni gubitak usled osetne toplote grotlenih gasova. Grotleni gasovi mogu osim toga biti upotrebljeni za proizvoljne ciljeve, suprotno normalnom pogonu visoke peći, gde znatan deo grotlenih gasova biva upotrebljen za grejanje Cowper-aparata, dakle za pogon same visoke peći.
Na nacrtu su radi primera pokazana dva oblika izvođenja jedne visoke peći za izvođenje postupka po ovom pronalasku, koja podesno može bili nazvana kao „plamena visoka peć“.
Sl. 1 pokazuje radi primera oblik izvođenja plamene visoke peći u šematičnom podužnom preseku. Si. 2 pokazuje presek po liniji 11—11 iz si. 1. Si. 3 pokazuje jedan drugi radi primera oblik izvođenja plamene visoke peći u šematičnom podužnom preseku. SI. 4 pokazuje presek po liniji IV—IV iz si. 3.
Na nacrtu je pokazana visoka peć A normalnog izvođenja, koja kao što je poznato biva odozgo punjena rudama, dodatcima i koksom ili drvenim ugljem. Prema pronalasku su na obimu donjeg dela visoke peći A postavljene ravnomemo raspoređene go-riljke B (sl. 1 i 2), u koje s jedne strane eventualno kroz kanal a biva uvođen kiseo-nik ili kiseonikom obogaćeni vazduh, u da-tom slučaju zasićen vodenom parom, i s druge strane eventualno kroz kanal b u ovom slučaju gasovite gorivne materije, kao generatorski gas ili sopstveni grotleni gasovi visoke peći. Poslednji bivaju sagorevani u goriljkama koje obrazuju prostor za sago-
revanje i plamenovi čija temperatura iznosi približno 10,')0 do 20000C, prolaze — u da-tom slučaju sa viškom kiseonika — kroz plamene diže C u donji deo visoke peći. O/de pomoču ugljenika belo zažarenog koksa sa plamenom uvedena ugljena kiselina biv re-dukovana u ugljen monoksid i vodena para biva razložena. Glavni deo obrazovanog ugljen monoksida i vodonika izvodi indirektno redukovanje ruda, dok ostatak odlazi sa grotlenim gasovima i povećava njihovu grej-nu vrednost.
Primarni prostor za sagorevanje biva naravno izvođen uvek prema zahtevima i prema upotrebljenoj primarnoj gorivnoj materiji. On može n. pr. da se sastoji i iz jedne jedine visokoj peći priključene komore D za sagorevanje (si. 3 i 4), u koju se uvode gorivna materija i sredstvo za sagorevanje (n. pr. kroz goriljku Bj) i iz koje plamenovi preko kanala E za dimne gasove dospe-vaju ka plamenim dizama F. Umesto gorilj-ke Bj može biti korišćeno i drugo loženje, kao na pr. roštiljno loženje, loženje ugljenim prahom, loženje uljem i t. d. U komoru D za sagorevanje može biti ugrađen i kakav menjač G toplote n, pr. u vidu cevi za vodu ili vazguh postavljenih po unutrašnjem obimu komore, pomoću kojih slobodna toplota plamenova odnosno zračeča toplota prostora za sagorevanje može biti iskorišćena u cilju prethodnog zagrevanja vazduha ili proizvođenja vodene pare.
U sledečem su izloženi radni podatci jednog primera izvođenja postupka po pronalasku kod prerade bauksil-rude sa dnevnom proizvodnjom od 100 tona sirovog gvožđa.
U visoku peć je za 24 časa uvedeno:
odozgo: 421 000 kgr. sirovog bauksita, 594 000 kgr. sitno-zrnog lignit-r.og koksa (sekundarno gorivo), 305 000 kgr. sirovog krečnjaka.
odozdo; (u vidu plamena): 118 000 kgr.
vodene pare, 303 000 ms industrijskog kiseonika, 165 000 m* grotlenih gasova (primarno gorivo).
Uvedene sirovine i gorivne materije male su sledeči sastav :
Bauksit
49,18°/0 А'г0, 26,0070 FeaOt 2,50« SiO* 2,32 % Ti0o 20,00 % H,0 100,00 %
lignitni keks
63,437o C 0,55°/o S 0,65% H. 1,02% 02 + N; 8,20 %Ha0 26,15% pepela 100,00%'
pepeo (lignitni koks)
30,41 % CaO 5,60% MgO 22,90% SiO-15,78% Ff203 12,85% A1.,03 1,76% K..Ö + Na20 10,70°/o S63 100,00%
Crejna vrednost Industriski kiseonik
80% 0-20% N2
krečnjak
55,08% CaO 0,477o MgO 0,2370 Fe.03 0,1 57o SiȄ
11,007o H.O" 33,07% C02 100,00%
5310 kalorija, grotleni gasovi vidi niže
100%
Za 24 časa su dobiveni sledeči produkti: 100 000 kgr. sirovog gvožđa, 656 000 kgr. topljenog cementa, 1 115 000 ms grotlenih gasova, od čega 165 000 m* vraćeno u visoku pee kao primarna gorivna materija (vidi gore).
Dobiveni produkti su imali sledeči sastav:
Sirovo gvožđe: 95,1770 Fe, 4,00% C, 0,80% S. i 0,03% S, ukupno 100,00%;
Cement: 42 65% Al.,0,, 7,28% Si05) 39,80% CaO, l,62o/n MgO, 3,70% FeO, 1,88% m 0,42% E20, Na20, 2,657« CaS, ukupno 100,007«;
Hidrauličai modul: CaO -j- MgO “ AliO, + SiO ~
= 0,83
Grotleni gasovi 67, 90% CO, 22,35% H2, 8, 64% N.„	1, 11%	CO.,; ukupno
100,00%;
Grejna vrednost: 2635 kalorija /m*.
Potrošnja toplote je pri tome na svaki 1 kgr. čvrstog produkta iznela 1445 toplotnih jedinica, što je približno polovina potrošnje toplote potrebne kod poznatih postupaka.	•
Patentni zahtevi:
1). Postupak za poboljšanje prerade ruda koje sadrže gvožđa, odnosno iz ovih sa ugljenikom i/ili dodatcima obrazovanih briketa u visokoj peći pored smanjenja potrošnje gorivne materije i postizanja grotlenih gasoAa (Gichtgase) velike vrednosti, naznačen time, što se u prostor za topljenje u visokoj peći toplotna energija sa jednim delom za proces potrebnog ugljenika uvodi u vidu vrele, poglavito iz nosača kiseonika (uljene kiselina i vodene pare) sastojeće se mešavi-ne (plamenova) gasova za sagorevanje, koja se spravlja u, sa visokom peći organski vezanom, primarnom prostoru za zagorevanje
potpunim sagorevanjem proizvoljne primarne gorivne materije pomoću hladnog ili prethodno zagrejanog kiseonika ili kiseonikom veoma obogaćenog vazduha — uz eventualni dodatak vodene pare uvek prema sadržim vlage ili sadržini vodonika u primarnoj gorivnoj materiji — i čija reakcija u visokoj peći daje redukcione gasove (ugljen monoksid i vodonik), koji potpomažu indirektno redukovanje, pri čemu se dobijaju ne samo ugljen monoksidom, već i vodonikom bogati i azotom siromašni ili bez azota grotleni gasovi povećane grejne vrednosti.
2.) Postupak po zahtevu 1, naznačen time, što se u visoku peć sa vrelom meša-vinom gasova za sagorevanje uvodi i kise-onik u višku.
3.	) Postupak po Zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što kao primarna gorivna materija bivaju upotrebljeni sopstveni grotleni gasovi visoke peći.
4.	) Visoka peć za izvođenje postupka po zahtevu 1 ili 1 do 3, naznačena time, Što su na obimu donjeg dela visoke peći postavljene goriljke (B), koje su snabdevene plamenim dizama (C) koje ulaže u donji deo visoke peći.
5.	) Visoka peć za izvođenje postupka po zahtevu 1 ili 1 do 3, naznačena time, što ima komoru (D) za sagorevanje, koja se preko kanala (K) za dimne gasove nalazi u-vezi sa plamenim dizama (F) koje utiču u donji deo peći.
Ad pat.br. 12353

FTg.Z




> '
















" /