KRALJEVINA JUGOSLAVIJA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
Klasa 12 (3)
INDUSTRISKE SVOJINE
Izdnn 1 decembra 1934.
PATENTNI SPIS BR. 11211
Levy Stanley Isaac , hemičar, Ottershaw, Englesha.
Postupak za obradu gvozdenih pirita u ciliu ponovnog dobijanja sumpora i obrazovanja
gvozdenog oksida.
Prijava od 29 juna 1933.	Važi od 1 aprila 1934.
Pravo prvenstva od 30 juna 1932. (Engleska\
Ovaj se pronalazak odnosi na ponovno dobijanje sumpora i oksida gvožđa iz pirita i sastoji se u tome, što se kombinuju pod određenim oslovima procesi oksidisanja i re-dukovanja.
Često je predlagano u cilju ponovnog dobijanja sumpora iz sulfidnih minerala da se ovi oksidišu i redukuju. Neki od ranijih predloga želeli su da se oba procesa izvode istovremeno, drugi pak hteli su da se ti procesi izvode u istom sudu ili u odvojenim sudovima. Po nekim predlozima: sulfidni mineral i redukujući agens obrađuju se u istom sudu sa vazduhom ili vodenom parom ili sa obadvoje; po drugim pak potpuno oksidisanje, u cilju obrazovanja sumpora dioksida i oksida metala, isticano je kao prvi proces posle čega nastupa redukcija sumpor dioksida u izlaznim gasovima. Postupak za izođenje redukcije sumpor dioksida u gasovima, koji je najviše predlagan, sastoji se u tome. što se ovi gasovi provode kroz usijani koks, ali je često predlagano i smeša sa redukujućim gaso vima. Uprkos velikom broju postupaka, koji su predlagani i činjenim eksperimentalnim i velikim opitima i r'prkos velike praktične važ nosti problema, trgovački uspeh do sad još nije postignut.
Pri izvođenju ovog postupka, fino usit njeni piriti i fino usitnjeno čvrsto ugljenično gorivo u određenim količinama reaguju suk cesivno sa podesnim komponentama struje gasova, koje se kreću pod podesno odeljenje ili odeljenja, u kojima se održavaju određene temperature,
Proces oksidisanja se izvodi time što se fino usitnjeni piriti puštaju da padaju neprekidno i ravnomerno kroz odeljenje za sa-gorevanje, u koje se uvodi vazduh neprekidno u količini, dovoljnoj za potpuno sagore-vanje minerala. Reakcija postignuta u ovom odelenju za sagorevanje izražena je jedna-činom:
(l)3FeSa+50a = Fe(04+3S t-3	4- 375 K.
Odeljenje je izolovano tako i u vođenje minerala i vazduha je regulisano tako, da izlazni gasovi imaju temperaturu iznad 1000« C.
Gasovi onda idu kroz podesnu zonu, koja može biti drugo odeljenje u kome se izvodi proces redukcije. U ovom procesu gasovi na temperaturi oko 1000° podvrgavaju se dejstvu takve količine fino razdeljenog koksa, drvenog ćumura ili uglja da ova onemogućava suvišak redukujućeg agensa. Re akcija pod ovim uslovima približuje se jed načini:
(2)	S02 + C CO, + S F 25 K.
U ovom poslednjem procesu veća koli čina prisutnog sumpor dioksida se redukujc u mineralni sumpor uz obrazovanje ugljen dioksida, i ako temperatura za vreme redukcije nije znatno ispod 1000° iako je razmera ubačenog goriva tačno podešena, prema jed-načini, tada redukcija teče sa velikom brzinom i glatko, pri čemu se opaža slabo obrazovanje ugljeničnog oksid-sulfida ili u-gljendisulfida.
Pod ovim uslovima slobodan sumpor o-slobođen iz minerala prostom destilacijom, koja je već opisana ,ostaje nepromenjen i
Din. 15-—
ponovo se dobija sa sumporom, obrazovanim redukcijom.
Gasovi, koji dolaze iz redukcione zone sadrže u vidu sumporne pare veći deo sumpora, prvobitno uvedenog u vidu pirita. Ti gasovi idu kroz podesna odeljenja, kon-denzore ili prečišćače gde se elementarni sumpor i male količine prisutnih sumpornih jedinjenja mogu otkloniti.
Pored drugih postupaka ,koji su već opisani, za izvođenje oksidacije pirita, ne davno je predlagano da se fino usitnjeni piriti sagorevaju time, što padaju niz okno nasuprot penjućoj se struji vazduha. U tu svrhu je fjno usitnjen mineral ubacivan pomoću struje vazduha ili nekog neok-sidišućeg gasa u vrh okna pri čemu je dalja količina vazduha usisavana kroz okno sa dna naviše. U ovom radu postignuta) reakcija je potpuno sagorevala minerale sa suviškom vazduha, da bi se obrazovao gvozdeni oksid i sumpordioksid po jednačini:
(3)	3FeS + 802 - Fe.Oi + 6S0a + 535 K
Dalje je isticano da se ,ako se u takvom
radu, otkloni prisustvo kiseonika, može obrazovati slobodan sumpor u gornjem delu peći ako je uvedena količina vazduha nedovoljna za potpuno sagorevanje. Jedan deo ovog pronalaska je u tome ,da se što više ograniči količina upuštenog vazduha, da bi se dobila maksimalna količina slobodnog sumpora u gasovima.
Da bi se otklonilo prisustvo slobodnog kiseonika pri vrhu odeljenja za sagorevanje kod procesa oksidisanja po ovom pronalasku fi no isitnjeni mineral se uvodi bilo mehanički ili pomoću injektora, koji dobija inertan gas. Po desan inertan gas za tu svrhu je krajnji izlazni gas iz procesa, koji se sastoji poglavito iz u gljen dioksida i azota. Oddjenje za sagorevanje mora imati takvu visinu i sitnoća čestica se mora podesiti tako, da reakcija teče po ovoj jednačini:
(4)	3FeS., = 3FeS p 39
(5)	3FeS + 50, = Fe:i04 I 3S0a
Stvarno jedinjenje sa kiseonikom vrši
se samo u srednjem i donjem delu odeljenja za sagorevanje prema jednačini (5). Vreli gasovi iz ove reakcije ,koji su skoro slobodni od kiseonika, nailazeći na zadajući materijal u gornjem delu komore za sagorevanje, po-višavaju mu temperaturu, na kojoj se deo sumpora destiliše prema jednačini (4). U praksi količina slobodnog sumpora istisnuta iz minerala u giornjem delu komore za sa-gforevanje uvek je nešto manja nego po jednačini (4), i količina potrebnog vazduha je zato u suvišku od one, koja odgovara jednačini (1), tako da je srazmerno surnpor-dioksida u gasovima, koji dolaze iz okna, ne što iznad teoriskog maksimuma 13,60/o. Pod normalnim radnim uslovima oko dve petine
celokupnog sumpora u piritima izdvaja se kao slobodan sumpor u gornjem delu komore za sagorevanje pri čemu ostaje oko tri petine da se preobrati u sumpor dioksid u srednjoj i donjoj zoni.
Korisno je ako gasovi ,koji dolaze iz komore za sagorevanje, imaju temperaturu veću od 1000° na primer 1100°. Kao što se može izračunati iz jeđnačine (1) da će teorij ska temperatura pri sagorevanju, pod ovim uslovima, preći 1500°, to je jasno da postoji dovoljna toplotna granica za zračenje s pret postavkom ,da je odeljenje za sagorevanje dobro izolovano. Na ovim visokim temperaturama čvrsti proizvodi reakcije sastoje se poglavito iz crnog magnetnog oksida. U-klanjanje sumpora potpomognuto je upotrebom pirita u specijalno fino usitnjenom stanju kao i Izagrevanjem vazduha, koji ulazi pri dnu peći. Za tu svrhu se vazduh može voditi kroz kanale u zidovima komore za sagorevanje pre nego što uđe u komoru, ili pak voditi kroz izmenjač toplote u kome prima toplotu iz gasova ,koji izlaze iz redukcione zone. Vazduh se isto tako može prethodno zagrevati i uklanjanje sumpora završiti dovođenjem vazduha pre ulaska u komoru za sagorevanje, u blizak dodir sa čvrstim mineralom povučenim sa dna komore za sago-revanje.
Pri izvođenju redukcije po ovom prona lasku vreli gasovi iz procesa sagorevanja obrađuju se fino usitnjenim čvrstim ugljc-ničnim gorivom u istoj ili drugoj komori. Pošto prisustvo slobodnog kiseonika u ga sovima vodi nepotrebnoj potrošnji redukuju čeg agensa, to je bolje uvoditi čvrsto go rivo kroz sisak pomoću inertnog gasa. Mala količina izlaznih gasova iz procesa može se upotrebiti za tu svrhu. Čvrsto gorivo može se uvoditi pri ili u blizini vrha redukcione zone i pada kroz vrele gasove, pri čemu nastupa redukcija po jednačini (2) za vreme padanja kroz okno. S druge strane gasovi se takođe mogu uvoditi i na dnu redukcione komore, kroz koju se čvrsti reduk,ljući agens odvodi na dole, tako da se oni kreću u suprotnim pravcima.
Ako pretpostavimo da temperatura gasova na mestu ulaza u redukcionu zonu prelazi 1003° i da je izvedena dobra izolacija u cilju sprečavanja gubitaka toplote usled zračenja, onda se redukcija vrši brzo i lako, tako da se gasovi dobijeni iz ovog procesa sastoje iz azota i ugljen dioksida, koji nose sumporne pare sa malim količinama nepro menjenog sumpor dioksida. Količina uvedenog čvrstog goriva ne treba da pređe količinu potrebnu za ređukovanje sumpor dioksida uz obrazovanje ugljen dioksida. Ovo se lako kontroliše analizom izlaznih gasova. Bolje je podešavati količinu uvedenog ugljeinčnog
goriva, tako da izlazri gasovi sadrže mali procenat na primer l°/o. sumpor-dioksida, da hi se osiguralo potpuno iskorišćenje redu-kujućeg agensa i otklonilo naknadno obrazovanje oksisulfida i ugljen disulfida.
Raniji predloži za dobijanje sumpora redukcijom gasova, koji sadrže sumpor-diok-sid bili su dosta podjednako neuspešni zbog suviše nisko predlagane temperature i zbog toga što redukujući agens nije upotrebljen u pravoj srazmeri ili iz oba uzroka. Ako pri menjena temperatura nije dovoljno visoka onda je reakcija vrlo spora i neutrošeni redukujući agens ostaje da obrazuje ugljen-c/ksi-sulfid i ugljen disulfid reakcijom sa slobodnim proizvedenim sumporom. Ako se upotrebi suviše veliki procenat redukujućeg agensa, čak i ako je temperatura dovoljno visoka, iskorišćenja su vrlo niska jer se o-brazuju ugljen-oksisulfid i ugljen-disulfid posle hlađenja usled reakcije između suviška redukujućeg agensa i obrazovanog sumpora.
Po ovom pronalasku upotrebljuje se temperatura ne mnogo ispod 100(5° a otklanja suvišak redukujućeg agensa, tako da je reakcija lalćal i brza, da ne nastupa znatno obrazovanje ugljeno sumpornih jedinje-nja, te se postiže visoko iskorišćenje sumpora i dobro iskorišćenje redukujućeg agensa. U-potreba uprašenog goriva kao redukujućeg agensa naročito je podesna, pošto se tačna količina može lako uvoditi i vrlo dobar dodir se dobija od velike površine fino usitnjenog čvrstog materijala, koji je sa svih strana izložen dejstvu gasova. Ode je upotrebljavan uprašeni ugalj kao redukujući agens prema ranijim predlozima, nije nikad bilo mogućno dobiti sumpor dobre boje i kakvoće. Po ovom pronalasku usled visoke temperature i isključenja suviška uglja dobijeni sumpor je zadovoljavajući u oba pogleda.
Ma da je bitna odlika moga pronalaska u tome, da se sagorevanje i redukcija izvode jedno za drugim, kao što je rečeno, nije potrebno predvideti dve odvojene komore. Mogućno je izvoditi oba procesa u odvodnim zonama u jednom i istom sudu.
Izlazni gasovi iz redukcione komore treba da se oslobode prašine pre kondenzova-nja sumpora, koji isti sadrže, da bi se dobio sumpor dobre boje i kakvoće. Najpo-desnija naprava za uklanjanje sumpora je elektrt statički taložnik. Pošto se takav ta-lažnik ne može sigurno upotrebiti na temperaturama iznad 450° ni 500°, to treba gasove ohladiti do oko 400° pre uvođenja u taložn:':. Hladnjak se može konstruisati tako da iskorišćuje toplotu, oduzetu iz gasova u cilju proizvodnje pare ili da zagreva vaz-duh za komoru za sagorevanje ili za obe svrhe. Ako se želi prethodno uklanjanje velike koljčine prašine, može se izvesti pre
ulaska gasova u hladnjak propuštajući ih kroz komoru za prašinu običnog tipa, koji se nalazi između redukcione komore i hlad ujaka.
Ako određeni piriti sadrže cink i olovo, to prašina izlučena iz gasova može sadržati bitne količine ovih metala i može se o brađivati na izvlačenje tih metala.
Prečišćeni gasovi ulaze u kondenzator, koji može imati oblik vodene cevi ili vodo-grevne cevi u kome se gasovi hlade do oko 150° i u kome se veći deo prisutnog sum pora kondenzuje u tečno stanje.
Izlazni gasovi iz kondenzatora prolaze kroz taložnik prvenstveno elekt ostatički, da bi se uklonio slobodan sumpor, koji jc prošao kroz kondenzator, i najzad kroz podesne prečišćače u cilju uklanjanja tragova prisutnih gasnih sumpornih jedinjenja.
Pri izvođenju pronalaska stepen finoće upotrebljenog minerala treba da se izabere u odnosu na visinu komore za sagorevanje. Što je veći s'tepen finoće minerala, u toliko je manja komora za uspešno oksidi-sanje. Sa komorom od 7 do 8 m. visine mineral treba da je tako fini da 80»/o istoga prolazi kroz sito od 200 rupica. Brzina dovođenja materijala treba isto tako da se podešava, da bi se izbeglo preopterećenje oksidacione komore. Sa gornjom finoćom i visinom komore najpodesnije je dovođenje od 3 do 4 kg pirita na minutu za svaki kvadratni metar poprečnog preseka. Za normalne radove najmanja količina vazduha dovedena zoni oksidacije iznosi oko 1,6 m:! po kilogram pirita.
Ako se upotrebljavaju odvojeno komo ra za sagorevanje i redukciju onda ili treba urediti, tako, da se one mogu smestiti u jedan sud, da bi se izbegli 'gubici usled zračenja i omogućilo jevtino i lakše iz.o-lovanje. Šematički raspored aparata po ovom pronalaska a koji je podesan za izvođenje istoga pokazan je u priloženom nacrtu.
Cisti suvi piriti dovode se u oksidacionu komoru (za sagorevanje) A kod C pomoću oscilatornog levka ili siska B. Vazduh se ovoj komori dovodi kod I pomoću duvaljke F. Vazduh se može provoditi kroz kanale su dova peći ili kroz hladnjak N ili se može dovoditi u dodir sa sagorenim materijalom, koji izlazi iz komore A kao što je ranije re čeno. Komora A pošto se dovede do crvenog usijanja sagorevaiijem kakvog podesnog materijala, puni se mineralom, koji se (pali i lako sagoreva. Vazduh koji ulazi kod 1 odaje kiseonik u srednjem i donjem delu komore. Sitan materijal, koji ulazi kod C nailazi na struju jako zagrejanih gasova, koji ne sadrže slobodnog kiseonika, zagreva se do temperature, na kojoj labavo vezani sumpor destilira u gasiiu struju, stavljaju
ći proizvod, koji je po sastavu približan gvozdenom monosulfidii, koji pada kroz komoru za sagorevanje nasuprot struji gasova, koji se penju. Materijal sagoreva brzo u srednjim i donjim delovima peći obrazujući gvozdeni oksid i sumpor dioksid. Izlazna cev L) odvodi sagoreli materijal u otpravljač E.
Izlazni gasovi, koji izlaze iz odeljka A, ulaze u redukcionu komoru N' kroz kanal G u vertikalnom zidu između dveju komora. Peć, koja se sastoji iz dva odele-uja dobro je izolovana ,da bi se smanjili to plotni gubitci usled zračenja.
Uprašeno čvrsto ugljenično gorivo u-vodi se u redukciono odeljenje H kod J pomoću siska ili oscilatornog levka K. Intertni gas podesan za uvođenje goriva kroz si-sak može se dobiti iz đuvaljke S. Fino uprašeno čvrsto gorivo pada kroz redukcionu komoru H zajedno sa gasovima iz odeljenja A, i redukcija se vrši potpuno pre nego što gasovi dođu do dna peći. Pepeo iz goriva i prašina, dovedena iz odeljenja A skuplja se pri dnu komore H; i može se ukloniti s vre mena na vreme kroz izlaznu cev L.
Gasovi iz redukcionog okna H ^prolaze kroz odeljenje M u hladnjak N, koji je u pr vom redu konstruisan kao kotao sa vodo-gitjnim cevima i u kome se gasovi hlade do oko 400°. Hladnjak N se može posta viti kao toplotni izmenjač, u kome se dovedeni vazduh odeljenju A prvo zagreva. Ako se peć, koja sadrži odeljenja A i H dobro izoluje onda je nepotrebno upotrebiti za za-grevanje vazduha tako veliku količinu toplote, koja nam stoji na raspoloženju hlađenjem gasova do 400°.
Gasovi iz hladnjaka N prolaze kroz komoru O za taloženje prašine, prvenstvenog elektrostatičkog tipa, u cilju potpunog u-klanjanja prisutnih finih čestica čvrstog materijala. Čisti gasovi idu iz komore O (ta-ložnika) u kondenzator P, koji se može načiniti kao kotao sa vodogrejnim cevima i u kome se gasovi hlade do 130 150°. Iz. lažni gasovi iz P idu kroz taložnik Q u ci Iju uklanjanja sumpora neizdvojenog u P. Temperatura u taložniku Q, koji isto tako može biti električnog tipa, održava se po moću podesne izolacije na oko 120°—130° tako da nataložen sumpor može ostati u teč nom stanju. Tečan sumpor se otače 41a. dnu kondenzatora P i taložnika Q preko delova Ti i T?. Izlazni gasovi iz Q pro-
vode sc kroz prečišćač R i prazne pomoću đuvaljke S u atmosferu. Ta srazmera ovih inertnih gasova, potrebna za siskove B $ K može se dovoditi kroz grane iz đuvaljke S.
Patentni zahtevi:
1)	Postupak za proizvodnju sumpora i gvozdenog oksida naznačen time što se uvode fino usitnjeni piriti u prostor za sagorc-vanje, provodi vazduh kroz taj prostor u količini nedovoljnoj za potpuno oksidisanje minerala, čuva toplota sagorevanja tako, da izlazni gasovi imaju temperaturu od oko 1000° uvodi fino usitnjeno ugljenično gorivo u te gasove u redukcionom prostoru u takvoj količini, da se skoro cela količina ugljenika preobraća u ugljen dioksid, i 'održava u redukcionom prostoru temperatura ne niža od 1000°.
2)	Postupak po zahtevu 1 naznačen time, što se gasovi penju kroz komoru za sagorevanje nasuprot fino usitnjenom piritu, koji pada, i silaze kroz redukcionu komoru zajedno s afino usitnjenim ugljeničnim gorivom.
3)	Postupak po zahtevuf 1 i 2 naznačen time što vazduh uveden u prostor za sago revanje po količini nije veći od količine potrebne za oksidisanje gvožđa i tri petine sumpora u piritima.
4)	Postupak po zahtevu 1 do 3 naznačen time što se upotrebljuju gasovi slobodni od nesjedinjenog kiseonika u cilju rasprašivanja usitnjenog materijala u prostor za sagorevanje i redukciju.
5)	Postupak po zahtevu 4 naznačen time, što se gasovi slobodni od nesjedinjenog kiseonika dobijaju pomoću krajnjih izlaznih gasova iz postupka.
6)	Postupak po zahtevu 1 do 5 naznačen time što se obe komore i za oksidisanje, i za redukciju nalaze u jednoj konstruktiv ncj jedinici.
7)	Postupak po zahtevu 1 do fi naznačen time, što se gasovi iz redukcione komore hlade i čiste i provode kroz kondenzatore i taložnike, da bi se odvojio slobodni sumpor u tečnom stanju.
8)	Postupak po zahtevu 1 do 7 naznačen time što se redukcija izvodi u gornjoj zoni a oksidisanje u srednjim1 i donjim zonama jedne komore, u čiju se gornju zonu uvode i fino usitnjeni materijal i uprašeno ugljenično gorivo.
Ad patent broj 11211
S K
■










: <