Способ получения карбида кальция

(51) 5 С 01 В 31 32 Комитет Российской Федерациипо патентам и товарным знака РЕТЕН ОП НИЕ К ПАТЕН ование. получение соды.смесь известняка с частиц 5 мм и кокса с крупностью ч ужают в бункер шахтной инд под действием силы тяжест ительного нагрева, обжига Обжиг и ппавление ведут и тного поля индуктора 0,44 -льский уг(73) Слободской Станислав АлексМихаил Григорьевич; Силка АдольДобролюбов Юрий Иванович; Примир Васильевич; Колесников Леон лка А.Н.; Добро ников Л.М.ндрович; Скляр ф Николаевич; аченко Владид Михайлович(57) Испольизобретения:ностью 0 - 225 мм загрпечи. Смесьзоны поедвари плавления.электромагни1 ил,5 табл. ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА КАЛЬСущность ами крупастиц 10 - укционной и проходит известняка ри частоте528 МГц, 2004492Изобретение относится к технологии производства карбида кальция и может найти применение в химической промышленности, например в содовом производстве.Карбид кальция получают путем взаимодействия окиси кальция с углеродистым материалом при повышенных температурах,Наиболее близким к предлагаемому является пока единственный используемый на практике способ, заключающийся в получении на первой стадии процесса окиси кальция за счет обжига известняка при сгорании каменноугольного кокса в токе подаваемого воздуха и последующем нагреве на второй стадии в дуговых печах смеси предварительно охлажденной окиси кальция и кокса за счет тепла, выделяемого электрической дугой с получением при этом расплава карбида кальция. Последний охлаждают, измельчают и фасуют как готовый продукт,Существенными недостатками данного способа являются:применение в качестве сырья известняка и кокса только крупных размеров (более 40 мм) из-за необходимости обеспечения газопроницаемости слоя термообрабатываемого материала, а также полная потеря части кокса, используемого для обжига известняка на первой стадии процесса. Все это связано с повышенным расходом качественного металлургического кокса и таким образом неквалифицированным его использованием;происходит полная потеря тепла, затраченного на обжиг известняка, поскольку полученная окись кальция подлежит охлаждению,проведение процесса в электродуговых печах открытого типа приводит к значительному загрязнению окружающей среды эа счет выброса токсичных газов (в том числе окислов азота) и пыли, Применение улэвливающей аппаратуры является малоэффективным и дорогостоящим;обжиг крупных кусков известняка приводит к неравномерной их обработке, что не может не отразиться отрицательно на качестве получаемого продукта, а дообжиг известняка в дуговых печах связан с дополнительным расходом электроэнергии.Целью изобретения является повышение качества карбида кальция, снижение расхода кокса и энергозатрат, упрощение технологии, а также предотвращение образования вредных выбросов,Поставленная цель достигается тем, что шихту, составленную иэ смеси известняка и кокса крупностью частиц 0-20 и 10-25 мм соответственно, подвергают термообработке в индукционной печи при частоте электромагнитного поля индуктора 0,44 - 5,28МГц,Указанные отличия позволили обжиг из 5 вестняка осуществить за счет генерациитепла раскаленным коксом в условиях индукционного его нагрева, а не за счет сжигания кокса, как это имеет место визвестном способе. При этом процессы об 10 жига известняка и образования карбидакальция протекают последовательно нэ одной стадии и кокс в данном случае выполняет две функции: теплоносителя и реагента,В результате был достигнут качествен 15 ный эффект, а именно:исключена необходимость сжиганиякокса и подвод воздушного (воздушно-кислородного) дутья. Поэтому кокс в данномслучае полезно расходуется только на про 20 цесс получения карбида кальция;использован известняк крупностью 0 -20 мм, который в настоящее время не нахо. дит технологического применения инакапливается в отвалах, создавая экологи 25 ческие проблемы;использован менее дефицитный кокскрупностью 10-25 мм;резко сократился объем образующихсягазов термообработки;30 повышена интенсивность процесса, поскольку индукционный нагрев обеспечиваетподвод удельной мощности до 1000 квт/м,т.е, в 50-60 раз больше, чем в способе попрототипу,35 использовано тепло, затраченное на обжиг известняка;повышено качество получаемого продукта за счет улучшения таких показателей,как литраж и остаточное содержание в нем40 окиси кальция и свободного углерода;значительно упрощена технология, повышена оперативность регулирования температурного режима, облегчены условиятруда.45 На чертеже представлен предложенныйобъект,Смесь известняка (О - 20 мм) и кокса (10 -25 мм) загружают в бункер 1, из которогосмесь по желобу 2 попадает в шахту печи 3.50 Проходя по шахте печи сверху вниз, смесьпредварительно нагревается до 300-400 Сза счет тепла газов термообрэботки, которые поднимаются снизу вверх и, отдав тепло, покидают печь через газоотводящий55 патрубок 4. Далее смесь поступает в зонуобжига известняка и нагревается до 10001200 С за счет разогрева кокса в переменном электромагнитном поле индукторэ 5.Обожженная известь затем в электромагнитном поле индуктора 6 вступает во взаи 200449255 модействие с коксом, образуя при температурах 2200-2300 С расплав карбида кальция,Карбид кальция накапливают в нижней зоне печи и периодически сливают через выпускающий канал 7 при отодвинутой заслонке 8 в приемник готовой продукции (на схеме не показан).П р и м е р 1, Выбор частоты греющего тока был обоснован серией экспериментов, в которых использованы источники питания с диапазоном частот как промышленной частоты, так и включая набор выпускаемых промышленностью машинных и ламповых генераторов, работающих на разрешенных частотах 0,008; 0,066; 0,44; 5,28 и 13,56 МГц,В табл, 1 приведены результаты обработки засыпи кокса крупностью 10 - 25 мм в цилиндрической камере диаметром 100 мм, помещенной в индукторы высокочастотных источников питания, работающих на указанных частотах. При равных условиях проведения экспериментов (в частности, подведенной мощности и времени нагрева), как следует из табл, 1, максимальные температуры 2200 - 2300 С, требуемые для процесса, получены на частотах 440 кГц - 5,28 МГц.Частоты ниже указанного диапазона недостаточны для нагрева кокса, имеющего слабые ферромагнитные свойства, а частоты выше указанного предела, как известно, мало эффективны для индукционного нагрева, Поэтому для осуществления способа рекомендован диапазон частот питающего тока 0,44 - 5,28 М Гц,П р и м е р 2, Для определения влияния крупности известняка, подвергаемого обжигу в условиях обработки индукционным нагревом, была приготовлена смесь известняка и кокса при массовом соотношении соответственно 1:0,75, Испытания проведены на установке производительностью 0,5 кг/ч.При постоянной крупности кусков кокса (10 - 25 мм) и других прочих равных условиях применяли разные фракции известняка 0 - 5;0 - 10; 0 - 15; 0 - 20; 0 - 25; 0-30 мм.В качестве отклика-параметра, характеризующего качество полученного карбида кальция, определяли литраж (обьем сухого ацетилена, выделяемый 1 кг карбида кальция),Результаты выполненных определений приведены в табл. 2,Видно, что расширение диапазона крупности кусков известняка приводит к постепенному ухудшению качества карбида кальция, При крупности кусков известняка, лежащей в пределах 0-20 мм, получен кар 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 бид кальция, соответствующий нормам стандарта (карбид кальция, ГОСТ 1460 -81) высшего, первого и второго сортов, цля более крупных классов известняка качество полученного продукта не укладывается в требования стандарта.На основании выполненных исследований рекомендован предел крупности известняка, равный 0 - 20 мм,П р и м е р 3. Предельные значения крупности кокса были определены на основании результатов исследований, в которых установлен своеобразный механизм индукционного нагрева кокса различной крупности.Сущность этого механизма сводится к тому, что в магнитном поле индуктора возникают как замкнутые токи, протекающие по цепи, образованной примыкающими друг к другу частицами кокса, так и локальные токи с зоной действия, ограниченной отдельно взятыми зернами кокса, Роль каждого иэ индуцируемого типа токов в общем уровне генерации тепла зависит от размера частиц и обьемного сопротивления засыпи кокса.При увеличении размера частиц повышается УЭС эасыпи кокса (за счет роста пороэности) и преобладающим в генерации тепла становится действие локальных токов,Наоборот, высокая плотность упаковки засыпи мелких классов кокса обеспечивает ей максимальную проводимость и повышает интенсивность замкнутых токов, Однако учитывая, что абсолютное значение УЭС такой эасыпи кокса относительно велико, результативность его нагрева значительно ниже в сопоставлении с более крупным коксом. Сказанное подтверждается данными табл, 3, в которой показана зависимость конечной температуры нагрева кокса различной крупности при одинаковой мощности, подведенной от высокочастотного генератора с частотой 5,28 МГц.Описанный механизм индукционного . нагрева засыпи кокса обьясняет и результаты индукционного нагрева смеси кокса различной крупности с известняком в приведенном примере,Нагрев смеси известняка с коксом проводили на стендовой установке при условиях, аналогичных описанию, приведенному в примере 2. Нагоеву подвергали смеси, содержащие во всех опытах известняк одинаковой крупности 0-20 мм и кокс различнойкрупности, Массовое соотношение известняка к коксу в смеси составляло 1:0.75. Результаты нагрева принятых смесейприведены в табл, 4,2004492 Таблица 1 Таблица 2 аблицэ Из приведенной табл. 4 видно, что при использовании кокса крупностью 0 - 5 и 5-10 мм достигнут уровень нагрева смеси всего до 420 и 1040 С, что недостаточно для осуществления способа.Кокс, лежащий в пределах крупности 10-25 мм, обеспечивает нагрев смеси до заданных температур 2000 С и более,Видно также, что дальнейшее повышение крупности кокса снижает эффективность нагрева из-за роста порозности смеси,Таким образом границы оптимальной крупности кокса в смеси с известняком составляют 10 - 25 мм,Ниже приведена оценка сопоставляемых способов получения карбида кальция,Получение карбида кальция предлагаемым способом выполнено на стендовой ус 5 тановке в условиях, описанных в опыте 2,Сопоставление полученного карбида кальция проводили для кусков крупностью 25 -50 мм, Сопоставительные данныеприведены в табл 510 Данные табл,5 свидетельствуют о болеевысоких значениях всех показателей, характеризующих предлагаемый процесс получения карбида кальция,15 (56) Кузнецов А.А, Производство карбида кальция, М,: Госхимиздэт, 1950, с. 19.2004492 12 оставитель С.Слободскойехред М.Моргентал Петров актор Г.Мельников оррек Тираж По НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб аказ 3375 дписное Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Формула изобретенияСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБИДА КАЛЬЦИЯ, включающий смешивание известняка с коксом и термообработку полученной смеси, отличающийся тем, что известняк и кокс берут крупностью частиц 0- 20 и 10- 25 мм соответственно, а термооораоотку смеси ведут в индукционной пе,чи при частоте электромагнитного поля индуктора 0,44-5,28 МГц,