BR112012009205B1

BR112012009205B1 - Método para controle do balanço térmico da cuba de reação de um forno de fusão de material em suspensão e queimador de material concentrado

Info

Publication number: BR112012009205B1
Application number: BR112012009205-7A
Authority: BR
Inventors: Supilä Jussi; Lahtinen Markku; P. Pesonen Lauri; Björklund Peter; Peltoniemi Kaarle; Ahokainen Tapio
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2018-04-03
Also published as: CA2775015A1; FI121960B; MX2012004510A; KR20160001841U; FI20096315A0; CL2012000972A1; BR112012009205A2; EA026565B1; CN202047115U; CA2775014C; JP2013508548A; AU2010309729B2; KR101661008B1; CN102042764A; EP2491153A4; CN104263966A; US20120204679A1; EP2491151A4; KR20120103572A; CA2775014A1

Abstract

método para controle do balanço térmico da cuba de reação de um forno de fusão de material em suspensão, e um queimador de material concentrado. a presente invenção está correlacionada a um método de controle do balanço térmico da cuba de reação de um forno de fusão de material em suspensão, e a sólida pulverulenta dentro da cuba de reação do forno de fusão de material em suspensão. no presente método, um material endotérmico (16) é alimentado pelo queimador de material concentrado (4) para constituir parte da mistura formada de matéria sólida pulverulenta (6) e gás de reação (5), de modo que uma mistura contendo a matéria sólida pulverulenta (6), gás de reação (5) e material endotérmico (16) seja formada na cuba de reação (2). o queimador de material concentrado (4)compreende um equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15), para adição do material endotérmico (16), para constituir parte da mistura que é formada a partir da matéria sólida pulverulenta (6), que é descarregada do orifício (8) do tubo alimentador, e do gás de reação (5), que é descarregado através do orifício de descarga anular (14).

Description

(54) Título: MÉTODO PARA CONTROLE DO BALANÇO TÉRMICO DA CUBA DE REAÇÃO DE UM FORNO DE FUSÃO DE MATERIAL EM SUSPENSÃO E QUEIMADOR DE MATERIAL CONCENTRADO (73) Titular: OUTOTEC OYJ. Endereço: Riihitontuntie 7 E, FI-02200 Espoo, FINLÂNDIA(FI) (72) Inventor: JUSSI SUPILÀ; MARKKU LAHTINEN; LAURI P. PESONEN; PETER BJÕRKLUND; KAARLE PELTONIEMI; TAPIO AHOKAINEN

Prazo de Validade: 20 (vinte) anos contados a partir de 19/10/2010, observadas as condições legais

Expedida em: 03/04/2018

Assinado digitalmente por:

Júlio César Castelo Branco Reis Moreira

Diretor de Patente

1/16

MÉTODO PARA CONTROLE DO BALANÇO TÉRMICO DA CUBA DE REAÇÃO DE UM FORNO DE FUSÃO DE MATERIAL EM SUSPENSÃO E QUEIMADOR DE MATERIAL CONCENTRADO

Fundamentos da Invenção [001] A presente invenção tem como objetivo um método de controlar o balanço térmico de uma cuba de reação de um forno de fusão de material em suspensão.

[002] Outro objetivo da invenção é proporcionar um queimador de material concentrado para alimentar um gás de reação e matéria sólida pulverulenta à cuba de reação do forno de fusão de material em suspensão.

[003] A invenção se refere ao método que acontece em um forno de fusão de material em suspensão, tal como, forno de fusão flash, e a um queimador de material concentrado para alimentar gás de reação e matéria sólida pulverulenta à cuba de reação do forno de fusão de material em suspensão, tal como, o forno de fusão flash.

[004] O forno de fusão flash compreende três partes principais: uma cuba de reação, um forno inferior e um coletor ascendente. No processo flash smelting, a matéria sólida pulverulenta que compreende um concentrado sulfídico, um agente de formação de escória e outros componentes em pó, é misturada com o gás de reação através de um queimador de material concentrado, disposto na parte superior da cuba de reação. O gás de reação pode ser ar, oxigênio ou ar enriquecido de oxigênio. O queimador de material concentrado, normalmente, compreende um tubo alimentador para alimentar matéria sólida pulverulenta à cuba de reação, em que o orifício do tubo alimentador se abre para a cuba de reação. O queimador de material concentrado, normalmente, compreende ainda um dispositivo de dispersão, disposto concentricamente no interior do tubo alimentador, se estendendo a uma distância dos orifícios do

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 8/35

2/16 tubo alimentador, no interior da cuba de reação e compreendendo aberturas de gás de dispersão, para direcionar um gás de dispersão para a matéria sólida pulverulenta que circula em volta do dispositivo de dispersão. 0 queimador de material concentrado, normalmente, compreende ainda um dispositivo de suprimento de gás, para alimentar gás de reação à cuba de reação, o dispositivo de suprimento de gás se abrindo para a cuba de reação através de um orifício de descarga anular que envolve concentricamente o tubo alimentador, para mistura do gás de reação, que é descarregado do orifício de descarga anular, com a matéria sólida pulverulenta, que é descarregada da metade do tubo alimentador e que é direcionada lateralmente por meio do gás de dispersão. 0 processo flash smelting compreende um estágio em que a matéria sólida pulverulenta é alimentada à cuba de reação através do orifício do tubo alimentador do queimador de material concentrado. 0 processo flash smelting compreende um estágio em que o gás de dispersão é alimentado à cuba de reação através de orifícios de gás de dispersão do dispositivo de dispersão do queimador de material concentrado, para direcionar o gás de dispersão à matéria sólida pulverulenta que circula em volta do dispositivo de dispersão, e um estágio em que o gás de reação é alimentado à cuba de reação, através do orifício de descarga anular do dispositivo de suprimento de gás do queimador de material concentrado, para mistura do gás de reação com a matéria sólida, que se descarrega na metade do tubo alimentador e que é dirigida lateralmente por meio do gás de dispersão.

[005] Na maioria dos casos, a energia necessária para a fusão é obtida da própria mistura, quando os componentes da mistura que é alimentada à cuba de reação, a matéria sólida pulverulenta e o gás de reação,

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 9/35

3/16 reagem entre si. Entretanto, existem matérias-primas que não produzem suficiente energia quando reagem entre si, e que para uma completa fusão exigem que o gás combustível seja também alimentado à cuba de reação, para produzir energia para a fusão.

[006] Atualmente, existem diversas alternativas conhecidas de correção para cima do balanço térmico da cuba de reação de um forno de fusão de material em suspensão, isto é, elevação da temperatura da cuba de reação do forno de fusão de material em suspensão para evitar o resfriamento da cuba de reação do forno de fusão de material em suspensão. Não existem muitas maneiras de correção para baixo do balanço térmico da cuba de reação do forno de fusão de material em suspensão, isto é, redução da temperatura da cuba de reação do forno de fusão de material em suspensão. Um método conhecido é, por exemplo, diminuir a alimentação, isto é, alimentar menos quantidade de material concentrado e gás de reação à cuba de reação. Por questões de produtividade, seria também satisfatório ter sucesso na diminuição do balanço térmico sem diminuir a alimentação.

[007] O Pedido de Patente WO 2009/030808 descreve um queimador de material concentrado de acordo com o preâmbulo descrito na presente reivindicação 16.

Breve Descrição da Invenção [008] O objetivo da presente invenção é solucionar os problemas mencionados acima.

[009] O objetivo da invenção é alcançado pelo método para controlar o balanço térmico da cuba de reação do forno de fusão de material em suspensão.

[0010] A invenção também está correlacionada a um queimador de material concentrado para alimentar gás de

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 10/35

4/16 reação e matéria sólida pulverulenta dentro da cuba de reação do forno de fusão de material em suspensão.

[0011] As modalidades preferidas da invenção são também apresentadas no pedido.

[0012] A invenção também se refere ao uso do método e ao queimador de material concentrado.

[0013] Na solução de acordo com a invenção, o queimador de material concentrado é usado para alimentar material endotérmico, para constituir uma parte de uma suspensão que é formada de matéria sólida pulverulenta e gás de reação, de modo que uma mistura contendo matéria sólida pulverulenta, gás de reação e material endotérmico seja formada na cuba de reação do forno de fusão de material em suspensão.

[0014] A solução de acordo com a invenção possibilita uma redução na temperatura da cuba de reação, sem diminuir a alimentação. Isso se deve ao fato de que o material endotérmico que é misturado como componente com a mistura que é formada do gás de reação e matéria sólida pulverulenta, consome energia na cuba de reação. Um material endotérmico na forma de um refrigerante líquido pode, por exemplo, consumir energia mediante evaporação na cuba de reação e a energia de evaporação é retirada das substâncias na cuba de reação. Possivelmente, o material endotérmico pode também conter componentes, que nas condições da cuba de reação podem se desintegrar em componentes parciais menores, consumindo energia de acordo com reações endotérmicas. Portanto, a temperatura na cuba de reação pode ser diminuída de uma maneira controlada.

[0015] A solução de acordo com a invenção possibilita um aumento na capacidade de fundição, isto é, aumento na alimentação. Isso se deve ao fato de que o aumento na temperatura devido ao aumento na alimentação

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 11/35

5/16 pode ser corrigido, respectivamente, através do aumento da alimentação de material endotérmico.

Relação e Descrição das Figuras [0016] A seguir, algumas modalidades preferidas da invenção serão descritas em maiores detalhes, fazendo-se referência às figuras em anexo, nas quais:

- a figura 1 é uma figura básica do forno de fusão de material em suspensão, em cuja cuba de reação o queimador de material concentrado é disposto;

a figura 2 mostra uma primeira modalidade preferida do queimador de material concentrado, de acordo com a invenção;

a figura 3 mostra uma segunda modalidade preferida do queimador de material concentrado, de acordo com a invenção;

a figura 4 mostra uma terceira modalidade preferida do queimador de material concentrado, de acordo com a invenção;

a figura 5 mostra uma quarta modalidade preferida do queimador de material concentrado, de acordo com a invenção; e a figura 6 mostra uma quinta modalidade preferida do queimador de material concentrado, de acordo com a invenção.

Descrição Detalhada da Invenção [0017] A figura 1 mostra o forno de fusão de material em suspensão, compreendendo um forno inferior 1, cuba de reação 2 e coletor ascendente 3. O queimador de material concentrado 4 é disposto na cuba de reação 2. O princípio de operação de tal conhecido forno de fusão é revelado, por exemplo, no documento de patente US 2.506.557.

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 12/35

6/16 [0018] Primeiramente, a invenção se refere a um queimador de material concentrado 4 para alimentar gás de reação 5 e matéria sólida pulverulenta 6 à cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão. O gás de reação pode ser, por exemplo, ar enriquecido de oxigênio, ou pode conter ar enriquecido de oxigênio. A matéria sólida pulverulenta pode ser, por exemplo, cobre ou concentrado de níquel.

[0019] O queimador de material concentrado 4 compreende um dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta 23, para alimentar matéria sólida pulverulenta à cuba de reação 2, e um dispositivo de suprimento de gás 12, para alimentar gás de reação 5 à cuba de reação 2.

[0020] O queimador de material concentrado 4 compreende um equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15, para adicionar material endotérmico 16 para constituir parte da mistura, que é formada na cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão 1 de matéria sólida pulverulenta 6 e gás de reação 5.

[0021] O equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15 pode ser configurado para alimentar material endotérmico 16 ao dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta 23, para alimentar material endotérmico 116 por meio do dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta 23 do queimador de material concentrado 4.

[0022] O equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15 pode ser configurado para alimentar material endotérmico 16 dentro do dispositivo de suprimento de gás 12, para alimentar material endotérmico 16 por meio do dispositivo de suprimento de gás 12 do queimador de material concentrado 4.

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 13/35

Nesse caso, resfriamento [0023] O queimador de material concentrado 4 pode compreender um dispositivo de dispersão 9, para dirigir o gás de dispersão 11 à matéria sólida pulverulenta 6 na cuba de reação 2, para direcionar a matéria sólida pulverulenta 6 ao gás de reação 5 na cuba de reação 2.

o equipamento de alimentação de agente de 15 pode ser configurado para alimentar material endotérmico 16 ao dispositivo de dispersão 9, para alimentar o material endotérmico 16 por meio do dispositivo de dispersão 9 do queimador de material concentrado 4.

[0024] O queimador de material concentrado 4 mostrado nas figuras 2-6 compreende um tubo alimentador 7 para alimentar matéria sólida pulverulenta dentro da cuba de reação 2, em que o orifício 8 do tubo alimentador se abre para a cuba de reação 2.

[0025] O queimador de material concentrado 4 mostrado nas figuras 2-6 compreende ainda um dispositivo de dispersão 9, o qual se dispõe concentricamente no interior do tubo alimentador 7 e se estende a uma distância do orifício 8 do tubo alimentador, no interior da cuba de reação 2. O dispositivo de dispersão 9 compreende aberturas de gás de dispersão 10, para direcionar o gás de dispersão 11 em volta do dispositivo de dispersão 9 e da matéria sólida pulverulenta que circula em volta do dispositivo de dispersão 9.

[0026] O queimador de material concentrado 4 mostrado nas figuras 2-6 compreende ainda um dispositivo de suprimento de gás 12 para alimentar gás de reação 5 à cuba de reação 2. O dispositivo de suprimento de gás 12 compreende uma câmara de gás de reação 13, disposta exteriormente à cuba de reação 2 e que se abre para a cuba de reação 2 através do orifício de descarga anular 14 que envolve concentricamente o tubo alimentador 7, para

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 14/35

8/16 misturar o gás de reação 5 proveniente da descarga do orifício de descarga com a matéria sólida pulverulenta 6, que é descarregada da metade do tubo alimentador 7 e que é dirigida lateralmente por meio do gás de dispersão 11.

[0027] O queimador de material concentrado 4 mostrado nas figuras 2-6 compreende ainda um equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15 para adicionar um material endotérmico 16 para fazer parte da mistura 20, a qual é formada na cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão 1 de matéria sólida pulverulenta 6, descarregada do orifício 8 do tubo alimentador, e de gás de reação 5 descarregado através do orifício de descarga anular 14.

[0028] A figura 2 mostra uma primeira modalidade preferida do queimador de material concentrado 4, de acordo com a invenção. O equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15 mostrado na figura 2 é disposto de modo a alimentar material endotérmico 16 dentro do dispositivo de dispersão 9, de modo que o gás de dispersão 9 que é alimentado a partir dos orifícios de gás de dispersão 10, pelo menos parcialmente, consiste de material endotérmico 16.

[0029] A figura 3 mostra uma segunda modalidade preferida do queimador de material concentrado 4, de acordo com a invenção. Na figura 2, o equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15 é disposto de modo a alimentar o material endotérmico 16 dentro do dispositivo de suprimento de gás 12, de modo que o gás de reação 5, descarregado do orifício de descarga através do orifício de descarga anular 14, que concentricamente envolve o tubo alimentador 7, contenha o material endotérmico 16.

[0030] A figura 4 mostra uma terceira modalidade preferida do queimador de material concentrado 4, de acordo

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 15/35

9/16 com a invenção. Na figura 4, o equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15 compreende um dispositivo de suprimento de agente de resfriamento 18 do dispositivo de suprimento de gás 12, compreendendo um segundo orifício de descarga anular 17 e sendo disposto exterior à câmara de gás de reação 13, para alimentar material endotérmico 16 através do segundo orifício de descarga anular, para misturar o material endotérmico 16 com a mistura de matéria sólida pulverulenta 6 e gás de reação 5.

[0031] A figura 5 mostra uma quarta modalidade preferida do queimador de material concentrado 4, de acordo com a invenção. Na figura 5, o queimador de material concentrado 4 compreende uma lança central 21 no interior do dispositivo de dispersão 9, a lança compreendendo um orifício de descarga 22, que se abre para a cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão. Na quarta modalidade mostrada na figura 5, o equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15 é disposto de modo a alimentar o material endotérmico 16 à lança central 21, de modo que o material endotérmico 16 possa ser alimentado dentro da cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão através do orifício de descarga 22 da lança central 21.

[0032] A figura 6 mostra uma quinta modalidade preferida do queimador de material concentrado 4, de acordo com a invenção. Na figura 6, o equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15 é configurado para alimentar o material endotérmico 16 dentro do dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta 23, de modo que a partir do orifício 8 do tubo alimentador 7, a mistura de matéria sólida pulverulenta 6 e material endotérmico 16 é descarregada dentro da cuba de reação 2.

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 16/35

10/16 [0033] O material endotérmico 16 pode ser, por exemplo, um líquido, uma solução ou uma suspensão. 0 material endotérmico 16 pode ser um agente líquido de resfriamento, o qual quando se evapora consome energia, isto é, se decompõe endotermicamente. Em outras palavras, o material endotérmico 16 é, preferivelmente, um material que não produz energia térmica na cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão 1, mas, que consome energia térmica na cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão.

[0034] 0 equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15 pode ser disposto de modo a alimentar material endotérmico 16 na forma de spray, dentro da cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão.

[0035] O material endotérmico 16, preferivelmente, compreende, mas não necessariamente, pelo menos um dentre os seguintes materiais: água, ácido, como, por exemplo, ácido sulfúrico, sal metálico e sulfato de deposição metálica, tal como, sulfato de cobre ou sulfato de níquel.

[0036] Outro objetivo da presente invenção é proporcionar um método para controlar o balanço térmico da cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão.

[0037] Nesse método, é usado um queimador de material concentrado 4 que compreende um dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta 23, para alimentar matéria sólida pulverulenta 6 à cuba de reação 2 e um dispositivo de suprimento de gás 12 para alimentação de gás de reação 5 à cuba de reação 2.

[0038] O método compreende alimentar à cuba de reação 2 uma matéria sólida pulverulenta 6 e também a alimentação de gás de reação 5 à cuba de reação 2, para

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 17/35

11/16 misturar o gás de reação pulverulenta 6.

[0039] No método, com matéria sólida material endotérmico 16 alimentado pelo queimador de material concentrado 4 para fazer parte da mistura formada pela matéria sólida pulverulenta 6 e gás de reação 5 na cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão 1, de modo que uma mistura compreendendo matéria sólida pulverulenta 6, gás de reação 5 e material endotérmico 16 seja formada na cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão 1.

[0040] No presente método, o material endotérmico 16 e a matéria sólida pulverulenta 6 podem ser misturados fora da cuba de reação 2, e a mistura do material endotérmico 16 e matéria sólida pulverulenta 6 pode ser alimentada dentro da cuba de reação 2 por meio do queimador de material concentrado 4.

[0041] No presente método, o material endotérmico 16 pode ser alimentado ao dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta 23, e o material endotérmico 16 e a matéria sólida pulverulenta 6 podem ser misturados no dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta 23, fora da cuba de reação 2, de modo que a mistura de material endotérmico 16 e matéria sólida pulverulenta 6 seja alimentada à cuba de reação 2 por meio do queimador de material concentrado 4.

[0042] No presente método, o material endotérmico 16 e o gás de reação 5 podem ser misturados fora da cuba de reação 2, e a mistura do material endotérmico 16 e gás de reação 5 pode ser alimentada à cuba de reação 2 por meio do queimador de material concentrado 4 .

[0043] No presente método, o material endotérmico 16 pode ser alimentado ao dispositivo de

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 18/35

12/16 suprimento de gás 12, e o material endotérmico 16 e gás de reação 5 podem ser misturados no dispositivo de suprimento de gás 12, fora da cuba de reação 2, de modo que a mistura de material endotérmico 16 e gás de reação 5 seja alimentada dentro da cuba de reação 2 por meio do queimador de material concentrado 4.

[0044] No presente método, pode ser usado um queimador de material concentrado 4, o qual compreende um dispositivo de dispersão 9 para direcionar um gás de dispersão 11 à matéria sólida pulverulenta 6 na cuba de reação 2, e para direcionar a matéria sólida pulverulenta 6 ao gás de reação 5 na cuba de reação 2. Nesse caso, o material endotérmico 16 e o gás de dispersão 11 podem ser misturados fora da cuba de reação 2, e a mistura do material endotérmico 16 e gás de dispersão 11 pode ser alimentada à cuba de reação 2 por meio do queimador de material concentrado 4. Alternativa ou adicionalmente, o material endotérmico 16, nesse caso, pode ser alimentado ao dispositivo de dispersão 9 e o material endotérmico 16 e gás de dispersão 11 podem ser misturados no dispositivo de dispersão 9 fora da cuba de reação 2, de modo que a mistura de material endotérmico 16 e gás de dispersão 11 seja alimentada dentro da cuba de reação 2 por meio do queimador de material concentrado 4.

[0045] No presente método, pode ser usado um queimador de material concentrado 4, o qual compreende:

(i) um dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta 23, compreendendo um tubo alimentador 7 para alimentar matéria sólida pulverulenta 6 à cuba de reação 2, onde o orifício 8 do tubo alimentador se abre para a cuba de reação 2;

(ii) um dispositivo de dispersão 9, o qual se dispõe concentricamente no interior do tubo alimentador 7 e

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 19/35

13/16 que se estende a uma determinada distância do orifício 8 do tubo alimentador no interior da cuba de reação 2, e que compreende aberturas de gás de dispersão 10 para direcionar gás de dispersão 11 em volta do dispositivo de dispersão 9 e da matéria sólida pulverulenta 6 que circula em volta do dispositivo de dispersão 9; e (iii) um dispositivo de suprimento de gás 12 para alimentar gás de reação 5 à cuba de reação 2, o dispositivo de suprimento de gás 12 se abrindo para a cuba de reação 2 através do orifício de descarga anular 14 que envolve concentricamente o tubo alimentador 7, para misturar o gás de reação 5, descarregado do orifício de descarga anular 14, com matéria sólida pulverulenta 6, descarregada da metade do tubo alimentador 7 e que é direcionada lateralmente por meio do gás de dispersão 11. Um exemplo de tal queimador de material concentrado 4 é mostrado nas figuras 2-6.

[0046] Se for usado no método um queimador de material concentrado 4 do tipo mostrado nas figuras 2-6, a matéria sólida pulverulenta 6 é alimentada dentro da cuba de reação 2, através do orifício 8 do tubo alimentador do queimador de material concentrado 4.

[0047] Se for usado no método um queimador de material concentrado 4 do tipo mostrado nas figuras 2-6, gás de dispersão 11 é alimentado à cuba de reação 2, através de orifícios de gás de dispersão 10 do dispositivo de dispersão 9 do queimador de material concentrado 4, para direcionar gás de dispersão 11 à matéria sólida pulverulenta 6 que circula em volta do dispositivo de dispersão 9.

[0048] Se for usado no método um queimador de material concentrado 4 do tipo mostrado nas figuras 2-6, gás de reação 5 é alimentado à cuba de reação 2, através do

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 20/35

14/16 orifício de descarga anular 14 do dispositivo de suprimento de gás do queimador de material concentrado 4, para misturar gás de reação 5 com matéria sólida pulverulenta 6 que é descarregada da metade do tubo alimentador 7, e que é dirigida lateralmente por meio do gás de dispersão 11.

[0049] Se for usado no método um queimador de material concentrado 4 do tipo mostrado nas figuras 2-6, o queimador de material concentrado 4 é usado para alimentação de material endotérmico 16, para constituir um componente da mistura que é formada de matéria sólida pulverulenta 6 e gás de reação 5 na cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão 1, de modo que seja formada uma mistura na cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão 1 contendo matéria sólida pulverulenta 6, gás de reação 5 e material endotérmico 16.

[0050] Em uma primeira modalidade preferida do método de acordo com a invenção, material endotérmico 16 é alimentado através dos orifícios de gás de dispersão 10 do dispositivo de dispersão 9 do queimador de material concentrado 4, de modo que o gás de dispersão 11 que deve ser, pelo menos parcialmente, alimentado, consista de material endotérmico 16. A figura 2 mostra o queimador de material concentrado 4, aplicando essa primeira modalidade preferida do método de acordo com a invenção.

[0051] Em uma segunda modalidade preferida do método de acordo com a invenção, o material endotérmico 16 é alimentado dentro do dispositivo de suprimento de gás 12 do queimador de material concentrado 4, de modo que o gás de reação 5 que é descarregado através do orifício de descarga anular 14 do dispositivo de suprimento de gás, que envolve concentricamente o tubo alimentador 7, contenha material endotérmico 16. A figura 3 mostra um queimador de

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 21/35

15/16 material concentrado 4, aplicando essa segunda modalidade preferida do método de acordo com a invenção.

[0052] Em uma terceira modalidade preferida do método de acordo com a invenção, um equipamento de alimentação de agente de resfriamento 15 é disposto exteriormente ao dispositivo de suprimento de gás 12, compreendendo um dispositivo de suprimento de agente de resfriamento 18, o qual compreende um segundo orifício de descarga anular 17, disposto de forma concêntrica com o orifício de descarga anular 14 do dispositivo de suprimento de gás, e que se abre para a câmara de reação. Nessa modalidade preferida, o material endotérmico 16 é alimentado através do segundo orifício de descarga anular, para, pelo menos parcialmente, misturar o material endotérmico 16 com a mistura de matéria sólida pulverulenta 6 e gás de reação 5. A figura 2 mostra um queimador de material concentrado 4 que aplica essa terceira modalidade preferida do método de acordo com a invenção.

[0053] Em uma quarta modalidade preferida do método de acordo com a invenção, uma lança central 21 é disposta no interior do dispositivo de dispersão 9 do queimador de material concentrado, compreendendo um orifício de descarga 22 que se abre para a cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão. Nessa modalidade preferida, o material endotérmico 16 é alimentado através do orifício de descarga 22 da lança central 21 à cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão, para misturar, pelo menos parcialmente, o material endotérmico 16 com a mistura de matéria sólida pulverulenta 6 e gás de reação 5. Em uma quarta modalidade preferida do método de acordo com a invenção, o material endotérmico 16 é alimentado ao dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta 23, de modo que a partir do

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 22/35

16/16 orifício 8 do tubo alimentador, a mistura de matéria sólida pulverulenta 6 e material endotérmico 16 é descarregada dentro da cuba de reação 2.

[0054] O material endotérmico 16 pode ser, por exemplo, um líquido, uma solução ou uma suspensão. O material endotérmico 16 pode ser um agente líquido de resfriamento, o qual quando se evapora consome energia, isto é, se decompõe endotermicamente. Em outras palavras, o material endotérmico 16 é, preferivelmente, um material que não produz energia térmica na cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão, mas, que consome energia térmica na cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão.

[0055] No método de acordo com a invenção, por exemplo, o material endotérmico 16 pode ser alimentado na forma de spray à cuba de reação 2 do forno de fusão de material em suspensão.

[0056] No método de acordo com a invenção, o material endotérmico 16, preferivelmente, compreende, mas não necessariamente, pelo menos um dos seguintes materiais: água, sal metálico, ácido, como, por exemplo, ácido sulfúrico, e sulfato metálico, tal como, sulfato de cobre ou sulfato de níquel.

[0057] O método e o queimador de material concentrado de acordo com a invenção podem ser usados para controlar o balanço térmico em uma cuba de reação de um forno de fusão de material em suspensão.

[0058] É óbvio para os especialistas versados na técnica que com o aperfeiçoamento da tecnologia, a ideia básica da invenção pode ser implementada de diversas maneiras. Desse modo, a invenção e suas modalidades não são limitadas aos exemplos descritos acima, podendo variar dentro do escopo invenção.

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 23/35

1/11

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 /6

FIG 1

1. Método para controle do balanço térmico da cuba de reação de um forno de fusão de material em suspensão, compreendendo o uso de um queimador de material concentrado (4) que compreende:

- um dispositivo de suprimento (23) de matéria sólida pulverulenta, para alimentar matéria sólida pulverulenta (6) à cuba de reação (2); e

- um dispositivo de suprimento de gás (12) para alimentar gás de reação (5) à cuba de reação (2), o método compreendendo:

alimentar matéria sólida pulverulenta (6) à cuba de reação (2), e alimentar gás de reação (5) à cuba de reação (2), de modo a misturar o gás de reação (5) com a matéria sólida pulverulenta (6) , formando uma mistura de matéria sólida pulverulenta (6) e gás de reação (5) na cuba de reação (2) do forno de fusão de material em suspensão (D ;

caracterizado pelo fato de que o material endotérmico (16) , na forma de um agente líquido de resfriamento é alimentado pelo queimador de material concentrado (4) para constituir parte da mistura formada pela matéria sólida pulverulenta (6) e gás de reação (5) na cuba de reação (2) do forno de fusão de material em suspensão (1) , de modo que uma mistura contendo matéria sólida pulverulenta (6) , gás de reação (5) e material endotérmico (16), na forma de um agente líquido de resfriamento, seja formada na cuba de reação (2) do forno de fusão de material em suspensão (1).

2/6

2/11

- o material endotérmico (16) e a matéria sólida pulverulenta (6) são misturados fora da cuba de reação (2);

e a mistura de material endotérmico (16) e matéria sólida pulverulenta (6) é alimentada dentro da cuba de reação (2) por meio do queimador de material concentrado (4) .

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 24/35

3/6

FIG3

3/11

- a mistura de material endotérmico (16) e gás de reação (5) é alimentada à cuba de reação (2) por meio do queimador de material concentrado (4).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que é usado um queimador de material concentrado (4), compreendendo um dispositivo de dispersão (9) para direcionar o gás de dispersão (11) para a matéria sólida pulverulenta (6) na cuba de reação (2), para dirigir a matéria sólida pulverulenta (6) para o gás de reação (5) na cuba de reação (2).

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que:

- o material endotérmico (16) e o gás de dispersão (11) são misturados fora da cuba de reação (2);

e

- a mistura de material endotérmico (16) e gás de dispersão (11) é alimentada à cuba de reação (2) por meio do queimador de material concentrado (4).

8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que:

- o material endotérmico (16) é alimentado ao dispositivo de dispersão (9) e o material endotérmico (16) e o gás de dispersão (11) são misturados no dispositivo de dispersão (9), fora da cuba de reação (2); e

- a mistura de material endotérmico (16) e gás de dispersão (11) é alimentada à cuba de reação (2) através do queimador de material concentrado (4).

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de usar um queimador de material concentrado (4) que compreende:

- um dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta (23), compreendendo um tubo alimentador (7)

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 26/35

3. Método, de acordo com a caracterizado pelo fato de que: reivindicação 1 ou 2, - o material endotérmico (16) é alimentado ao dispositivo de suprimento (23) de matéria sólida pulverulenta e o material endotérmico (16) e matéria sólida pulverulenta (6) são misturados no dispositivo de

suprimento (23) de matéria sólida pulverulenta, fora da cuba de reação (2);

a mistura de material endotérmico (16) e matéria sólida pulverulenta (6) é alimentada à cuba de reação (2) por meio do queimador de material concentrado (4) .

4/6

FIG4

4/11 para alimentar matéria sólida pulverulenta (6) à cuba de reação (2), onde o orifício (8) do tubo alimentador se abre para a cuba de reação (2);

- um dispositivo de dispersão (9) , o qual é disposto concentricamente no interior do tubo alimentador (7) e se estende a uma distância do orifício (8) do tubo alimentador, no interior da cuba de reação (2) e que compreende aberturas de gás de dispersão (10) para direcionar um gás de dispersão (11) em volta do dispositivo de dispersão (9) e matéria sólida pulverulenta (6) que circula em volta do dispositivo de dispersão (9); e

- um dispositivo de suprimento de gás (12) para alimentar gás de reação (5) à cuba de reação (2), o dispositivo de suprimento de gás (12) se abrindo para a cuba de reação (2) através de um orifício de descarga anular (14) que envolve concentricamente o tubo alimentador (7), para misturar gás de reação (5), que é descarregado do orifício de descarga anular (14), com matéria sólida pulverulenta (6) , que é descarregada da metade do tubo alimentador (7) e que é dirigida lateralmente por meio do gás de dispersão (11) ; o método compreendendo:

- alimentar à cuba de reação (2) a matéria sólida pulverulenta (6) , através do orifício (8) do tubo alimentador do queimador de material concentrado;

- alimentar gás de dispersão (11) à cuba de reação (2) , através de orifícios de gás de dispersão (10) do dispositivo de dispersão (9) do queimador de material concentrado, para direcionar o gás de dispersão (11) para a matéria sólida pulverulenta (6) que circula em volta do dispositivo de dispersão (9); e

- alimentar gás de reação (5) à cuba de reação (2) através do orifício de descarga anular (14) do

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 27/35

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o material endotérmico (16) e o gás de reação (5) são misturados fora da cuba de reação (2), e a mistura de material endotérmico (16) e gás de reação (5) é alimentada à cuba de reação (2) por meio do queimador de material concentrado (4).

5/11 dispositivo de suprimento de gás do queimador de material concentrado, para misturar gás de reação (5) com a matéria sólida pulverulenta (6) que é descarregada da metade do tubo alimentador (7) e que é dirigida lateralmente por meio do gás de dispersão (11).

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o material endotérmico (16) é alimentado através de aberturas de gás de dispersão (10) do dispositivo de dispersão (9) do queimador de material concentrado, de modo que o gás de dispersão (11) a ser alimentado, consiste, pelo menos parcialmente, de material endotérmico (16).

11. Método, de acordo com a reivindicação 9 ou

10, caracterizado pelo fato de que o material endotérmico (16) é alimentado ao dispositivo de suprimento de gás (12) do queimador de material concentrado, de modo que o gás de reação (5) , que é descarregado através do orifício de descarga anular (14) do dispositivo de suprimento de gás, que concentricamente envolve o tubo alimentador (7) do queimador de material concentrado, contenha o material endotérmico (16).

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-11, caracterizado pelo fato de que:

- o equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15) é disposto exteriormente ao dispositivo de suprimento de gás (12) do queimador de material concentrado, compreendendo um dispositivo de suprimento de agente de resfriamento (18), o qual compreende um segundo orifício de descarga anular (17), que é concêntrico com o orifício de descarga (14) do dispositivo de suprimento de gás do queimador de material concentrado e que se abre para a cuba de reação (2) do forno de fusão de material em suspensão; e

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 28/35

6/11

- o material endotérmico (16) é alimentado através do segundo orifício de descarga anular (17) à cuba de reação (2) do forno de fusão de material em suspensão, para misturar o material endotérmico (16) com a mistura de matéria sólida pulverulenta (6) e gás de reação (5).

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-12, caracterizado pelo fato de que:

- uma lança central (21) é disposta no interior do dispositivo de dispersão (9) do queimador de material concentrado, compreendendo um orifício de descarga (22) que se abre para a cuba de reação (2) do forno de fusão de material em suspensão; e

- o material endotérmico (16) é alimentado através do orifício de descarga (22) da lança central (21) à cuba de reação (2) do forno de fusão de material em suspensão, para misturar o material endotérmico (16) com a mistura de matéria sólida pulverulenta (6) e gás de reação (5) .

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-13, caracterizado pelo fato de que o material endotérmico (16) é alimentado ao dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta (23), de modo que a partir do orifício (8) do tubo alimentador, seja descarregada a mistura de matéria sólida pulverulenta (6) e material endotérmico (16) dentro da cuba de reação (2).

15. Método, de acordo com qualquer das reivindicações 1-5, caracterizado pelo fato de que o material endotérmico (16) compreende pelo menos um dos seguintes materiais: água, sal metálico, ácido, tal como, ácido sulfúrico, e sulfato metálico, tal como, sulfato de cobre ou sulfato de níquel.

16. Queimador de material concentrado (4), para alimentar gás de reação (5) e matéria sólida pulverulenta

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 29/35

7/11 (6) à cuba de reação (2) de um forno de fusão de material em suspensão, compreendendo:

- um dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta (23) para alimentar matéria sólida pulverulenta (6) à cuba de reação (2), e

- um dispositivo de suprimento de gás (12), para alimentar gás de reação (5) à cuba de reação (2), caracterizado pelo fato de que o queimador de material concentrado (4) compreende um equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15) para adicionar material endotérmico (16), na forma de um agente liquido de resfriamento, para fazer parte da mistura que se forma na cuba de reação (2) do forno de fusão de material em suspensão (1), de matéria sólida pulverulenta (6) e gás de reação (5).

17. Queimador de material concentrado, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15) é configurado para alimentar material endotérmico (16) dentro do dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta (23) para alimentar material endotérmico (16) por meio do dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta (23) do queimador de material concentrado (4) .

18. Queimador de material concentrado, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que o equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15) é configurado para alimentar material endotérmico (16) ao dispositivo de suprimento de gás (12) para alimentar material endotérmico (16) por meio do dispositivo de suprimento de gás (12) do queimador de material concentrado (4).

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 30/35

8/11

19. Queimador de material concentrado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que o queimador de material concentrado (4) compreende um dispositivo de dispersão (9), para direcionar gás de dispersão (11) à matéria sólida pulverulenta (6) na cuba de reação (2), para dirigir a matéria sólida pulverulenta (6) ao gás de reação (5) na cuba de reação (2).

20. Queimador de material concentrado, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15) é configurado para alimentar material endotérmico (16) ao dispositivo de dispersão (9) para alimentar material endotérmico (16) por meio do dispositivo de dispersão (9) do queimador de material concentrado (4).

21. Queimador de material concentrado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizado pelo fato de que:

- o dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta (23) compreende um tubo alimentador (7) para alimentar matéria sólida pulverulenta (6) à cuba de reação (2), onde o tubo alimentador (7) apresenta um orifício (8) que se abre para a cuba de reação (2), em que o queimador de material concentrado compreende um dispositivo de dispersão (9), o qual se dispõe concentricamente no interior do tubo alimentador (7), e que se estende a uma distância do orifício (8) do tubo alimentador, no interior da cuba de reação (2), e que compreende aberturas de gás de dispersão (10) para direcionar um gás de dispersão (11) em volta do dispositivo de dispersão (9) e para a matéria sólida pulverulenta (6) que circula em volta do dispositivo de dispersão (9); e

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 31/35

9/11

- um dispositivo de suprimento de gás (12) para alimentar gás de reação (5) à cuba de reação (2), compreendendo uma câmara de gás de reação (13) , disposta exteriormente à cuba de reação (2) e que se abre para a cuba de reação (2), para misturar gás de reação (5), que é descarregado do orifício de descarga através do orifício de descarga anular (14), que concentricamente envolve o tubo alimentador (7), com matéria sólida pulverulenta (6), que é descarregada da metade do tubo alimentador (7) e que é dirigida lateralmente por meio do gás de dispersão (11).

22. Queimador de material concentrado, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15) é disposto para alimentar material endotérmico (16) ao dispositivo de dispersão (9), de modo que o gás de dispersão (11) que é alimentado através das aberturas de gás de dispersão (10) do dispositivo de dispersão (9), seja constituído, pelo menos parcialmente, do material endotérmico (16).

23. Queimador de material concentrado, de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que o equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15) é disposto para alimentar material endotérmico (16) ao dispositivo de suprimento de gás (12), de modo que o gás de reação (5), descarregado do orifício de descarga através do orifício de descarga anular (14), que concentricamente envolve o tubo alimentador (7), contenha o material endotérmico (16).

24. Queimador de material concentrado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21-22, caracterizado pelo fato de que o equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15) compreende um dispositivo de suprimento de agente de resfriamento (18), o qual compreende um

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 32/35

10/11 segundo orifício de descarga anular (17) e que é disposto exteriormente à câmara de gás de reação (13) do dispositivo de suprimento de gás (12) para alimentar material endotérmico (16) através do segundo orifício de descarga anular (17), para misturar o material endotérmico (16) com a mistura de matéria sólida pulverulenta (6) e gás de reação (5) .

25. Queimador de material concentrado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21-24, caracterizado pelo fato de que:

- o queimador de material concentrado (4) compreende uma lança central (21) , no interior do dispositivo de dispersão (9) , a lança compreendendo um orifício de descarga (22) que se abre para a cuba de

reação (2) do forno de fusão de material em suspensão; e

- o equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15) é disposto de modo a alimentar material endotérmico (16) dentro da lança central (21), de modo que o material endotérmico (16) possa ser alimentado à cuba de reação (2) do forno de fusão de material em suspensão, através do orifício de descarga (22) da lança central (21) .

26. Queimador de material concentrado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21-25, caracterizado pelo fato de que o equipamento de alimentação de agente de resfriamento (15) é configurado para alimentar material endotérmico (16) ao dispositivo de suprimento de matéria sólida pulverulenta (23), de modo que a partir do orifício (8) do tubo alimentador, a mistura de matéria sólida pulverulenta (6) e material endotérmico (16) seja descarregada dentro da cuba de reação (2).

27. Queimador de material concentrado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16-26, caracterizado

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 33/35

11/11 pelo fato de que o material endotérmico (16) compreende pelo menos um dos seguintes materiais: água, sal metálico e sulfato metálico, tal como, sulfato de cobre ou sulfato de níquel.

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 34/35

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que:

- o material endotérmico (16) é alimentado ao dispositivo de suprimento de gás (12) e o material endotérmico (16) e gás de reação (5) são misturados no dispositivo de suprimento de gás (12), fora da cuba de reação (2), e

Petição 870170089586, de 21/11/2017, pág. 25/35

6/6