BR112018072397B1

BR112018072397B1 - Recipiente de fundição, processo para fundir um material de alimentação metalífero e aparelho para fundição de material de alimentação metalífero

Info

Publication number: BR112018072397B1
Application number: BR112018072397-5A
Authority: BR
Inventors: Jacques Pilote; Rodney James Dry
Original assignee: Tata Steel Limited
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2022-11-16
Also published as: AU2017260568A1; UA120814C2; CA3022271C; MX2018013296A; KR102237121B1; US20190136333A1; PL3452770T3; KR20190088880A; CL2018003081A1; RU2715924C1; CN109073319B; WO2017190185A1; ZA201807908B; PH12018550178A1; MY193684A; US11371105B2; EP3452770B1; AU2017260568B2; SA518400316B1; CN109073319A

Abstract

Um recipiente de fundição inclui uma pluralidade de tubos de calor (21) posicionados em um revestimento refratário de pelo menos uma parte do cadinho (9) para resfriar pelo menos uma parte do revestimento refratário. Pelo menos um dos tubos de calor inclui (a) uma fase líquida de um fluido de transferência de calor, tipicamente água, em uma seção inferior do tubo de calor e (b) uma fase de vapor do fluido de transferência de calor, tipicamente vapor d?água, em uma seção superior do tubo de calor. O tubo de calor também inclui um respiradouro para permitir que a fase de vapor escape do tubo de calor para reduzir a pressão ou temperatura dentro do tubo de calor quando a pressão de vapor ou a temperatura no tubo de calor exceder uma pressão ou temperatura limiar predeterminada.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um processo e a um aparelho para fundição direta de um material metalífero tal como um material contendo ferro (tal como um minério de ferro) ou uma escória de titânia ou um material contendo cobre.

[002] A presente invenção refere-se particularmente à fundição de um material metalífero em um recipiente de fundição direta, que contém um banho derretido possuindo uma camada de metal derretido e uma camada de escória derretida e tem um cadinho revestido de material refratário que requer resfriamento para maximizar a vida operacional do forno. A presente invenção refere-se particularmente ao resfriamento do cadinho revestido de material refratário do recipiente de fundição direta para maximizar a vida operacional do cadinho.

ANTECEDENTES

[003] Existem vários processos de fundição à base de banho derretido conhecidos.

[004] Um processo de fundição à base de banho derretido que é geralmente referido como o processo “HIsmelt” é descrito em um número considerável de patentes e pedidos de patentes em nome da requerente.

[005] Outro processo de fundição à base de banho derretido é referido a seguir como o processo “HIsarna”. O processo HIsarna, e seu aparelho, estão descritos no pedido internacional PCT/AU99/00884 (WO 00/022176) no nome da requerente.

[006] Outros processos de fundição conhecidos à base de banho derretido incluem, apenas a título de exemplo, processos para fundição de escória de titânia e para fundição de material contendo cobre.

[007] A descrição a seguir da invenção concentra-se nos processos HIsmelt e HIsarna.

[008] Os processos HIsmelt e HIsarna estão associados particularmente à produção de ferro derretido a partir de minério de ferro ou outro material contendo ferro.

[009] No contexto da produção de ferro derretido, o processo HIsmelt inclui as etapas de: (a) formar um banho de ferro derretido e escória derretida em uma câmara de fundição de um recipiente de fundição; (b) injetar no banho: (i) minério de ferro, tipicamente na forma de finos; e (ii) um material carbonoso sólido, tipicamente carvão, que atua como um redutor do material de alimentação de minério de ferro e uma fonte de energia; e (c) fundição de minério de ferro para ferro no banho.

[010] O termo "fundição" é aqui entendido como significando processamento térmico em que as reações químicas que reduzem os óxidos metálicos ocorrem para produzir metal derretido.

[011] O processo HIsmelt permite que grandes quantidades de ferro derretido, tipicamente pelo menos 0,5 Mt/a, sejam produzidas por fundição em um único recipiente compacto.

[012] O processo de HIsarna é realizado em um aparelho de fundição que inclui (a) um recipiente de fundição que inclui uma câmara de fundição e lanças para injetar materiais de alimentação sólidos, e gás contendo oxigênio, na câmara de fundição e é adaptado para conter um banho de metal derretido e escória e (b) um ciclone de fundição para o pré-tratamento de um material de alimentação metalífero que é posicionado acima e se comunica diretamente com o recipiente de fundição.

[013] O termo "ciclone de fundição" é aqui entendido como significando um recipiente que tipicamente define uma câmara cilíndrica vertical e é construído de modo que os materiais de alimentação fornecidos à câmara se movam em um caminho ao redor de um eixo central vertical da câmara e possam suportar altas temperaturas de operação para fundir, pelo menos parcialmente, materiais de alimentação metálicos.

[014] O processo HIsarna é um processo em contracorrente de duas etapas. O material de alimentação metalífero é aquecido e parcialmente reduzido pelos gases da reação de saída do recipiente de fundição (com adição de gás contendo oxigênio) e flui para baixo no recipiente de fundição e é derretido em ferro derretido na câmara de fundição do recipiente de fundição. De um modo geral, essa disposição de contracorrente aumenta a produtividade e a eficiência energética.

[015] O termo “calha” (forehearth) é aqui entendido como uma câmara de um recipiente de fundição que está aberto para a atmosfera e está conectado a uma câmara de fundição do recipiente de fundição através de uma passagem (aqui referida como uma “conexão de calha”) e, sob condições de operação padrão, contém metal derretido na câmara, com a conexão de calha sendo completamente cheia com metal derretido.

[016] A publicação internacional WO 00/01854, em nome da requerente, descreve que um recipiente de fundição direta que é um exemplo de um recipiente que pode ser utilizado nos processos HIsmelt e HIsarna e compreende um cadinho formado por material refratário e paredes laterais que se estendem para cima a partir das laterais do cadinho, com as paredes laterais incluindo painéis resfriados à água, e uma calha conectada à câmara de fundição por meio de uma conexão de calha que permite a saída contínua de produtos metálicos dos recipientes. A descrição na publicação internacional é aqui incorporada por referência cruzada.

[017] Os processos HIsmelt e HIsarna são altamente agitados e isso resulta em desgaste refratário da parte superior do cadinho devido a ataque químico e desgaste físico por lavagem e respingos de escória derretida e metal derretido contra o material refratário na parte superior do cadinho. Este desgaste é maior do que o que normalmente ocorre nos cadinhos de altos-fornos, nos quais o metal quente e a escória estão relativamente quiescentes.

[018] Para minimizar o desgaste refratário mencionado no parágrafo anterior, a publicação internacional WO 2015/081376, em nome da requerente, descreve o uso de tubos de calor posicionados em um cadinho revestido de refratário, tal como, por exemplo, apenas um recipiente de fundição direta para os processos de HIsmelt e HIsarna, para reduzir significativamente o desgaste refratário do material refratário do cadinho devido ao contato com o material derretido na forma de escória derretida ou metal derretido. Os tubos de calor possibilitam o uso de uma maior variedade de materiais refratários no cadinho do que anteriormente e obtêm benefícios operacionais como consequência da seleção mais ampla de materiais.

[019] O termo "tubo de calor" é aqui entendido como significando um tubo alongado vedado que transfere calor sem condução direta como o mecanismo principal, usando um fluido, tal como água, dentro do tubo que tem uma fase líquida que vaporiza em uma extremidade quente do tubo sob as condições nas quais a extremidade quente está localizada e forma uma fase de vapor que se condensa em uma extremidade mais fria do tubo para formar uma fase líquida e assim liberar calor, com a fase líquida fluindo da extremidade mais fria para a extremidade quente do tubo.

[020] A descrição acima não deve ser admitida como conhecimento geral comum na Austrália ou em qualquer outro lugar.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[021] A presente invenção refere-se à melhoria do desempenho de tubos de calor do tipo descrito na publicação internacional WO 2015/081376, e notando que a presente invenção não se limita a estes tubos de calor. Mais particularmente, a presente invenção preocupa-se em minimizar o risco de liberação descontrolada de fluido de transferência de calor de tubos de calor em um recipiente de fundição direta que poderia apresentar problemas operacionais e de segurança para o recipiente de fundição. Por exemplo, em uma situação em que o fluido de transferência de calor é água, a presente invenção preocupa-se em minimizar o risco de liberação descontrolada de água a partir de tubos de calor que poderia causar a geração de grandes quantidades de vapor d’água em um recipiente de fundição, que poderia apresentar problemas operacionais e de segurança para o recipiente de fundição.

[022] A invenção foi feita no decorrer do trabalho de desenvolvimento no recipiente de fundição com tubos de calor descritos na publicação Internacional WO 2015/081376.

[023] Durante o decorrer do trabalho de desenvolvimento, a requerente percebeu que é importante projetar tubos de calor para lidar com os tubos de calor que falham inesperadamente, por exemplo, quando os tubos de calor estouram quando as pressões internas e/ou temperaturas excedem um limite de projeto e os tubos de calor falham como uma consequência. A título de exemplo, a requerente constatou que a falha do tubo de calor é um problema potencial perto do final da vida útil do projeto de um tubo de calor quando o tubo tem estado sob demasiada carga de calor por um período de tempo muito longo.

[024] Em termos gerais, a presente invenção provê um recipiente de fundição para produzir metal derretido, incluindo um cadinho revestido refratário que em uso está em contato com escória derretida ou metal derretido no recipiente, com o cadinho incluindo uma pluralidade de tubos de calor posicionados em um revestimento refratário de pelo menos uma parte do cadinho para resfriar pelo menos uma parte do revestimento refratário, com pelo menos um dos tubos de calor incluindo (a) uma fase líquida de um fluido de transferência de calor, tipicamente água, em uma seção inferior do tubo de calor e (b) uma fase de vapor do fluido de transferência de calor, tipicamente vapor d’água, em uma seção superior do tubo de calor, e (c) um respiradouro para permitir que a fase de vapor escape do tubo de calor para reduzir a pressão ou temperatura dentro do tubo de calor quando a pressão de vapor ou temperatura no tubo de calor exceder uma pressão ou temperatura limiar predeterminada.

[025] A pressão de vapor ou temperatura no tubo de calor que excede uma pressão ou temperatura limiar predeterminada é selecionada com base em uma indicação de que o tubo de calor não está mais funcionando efetivamente e há um risco de falha descontrolada do tubo de calor com liberação potencial de água do tubo de calor para o metal derretido ou escória derretida no recipiente de fundição.

[026] A pressão ou temperatura limiar é selecionada para fazer com que o respiradouro abra antes de ocorrer uma falha descontrolada do tubo de calor. A pressão ou temperatura limiar predeterminada pode ser o limite de projeto de pressão e temperatura para o tubo de calor sob condições operacionais padrão. A pressão ou temperatura limiar predeterminada pode ser a pressão ou temperatura limite do projeto para o tubo de calor, adicionando uma margem acima do limite do projeto.

[027] O respiradouro pode ser adaptado para permitir que a fase de vapor e não a fase líquida escape do tubo de calor e retenha a fase líquida no tubo de calor. Isto é vantajoso porque a fase líquida é mais volátil se entrar em contato com o metal derretido e a escória derretida no recipiente de fundição e a volatilidade pode ter um impacto no desempenho operacional e de segurança do recipiente de fundição. Como mencionado acima, em uma situação na qual o fluido de transferência de calor for água, a liberação descontrolada de água dos tubos de calor pode provocar a geração de grandes quantidades de vapor d’água no recipiente de fundição, o que poderia apresentar problemas operacionais e de segurança para o recipiente de fundição. O respiradouro pode ser adaptado para permitir que a fase de vapor e não a fase líquida escape do tubo de calor e retenha a fase líquida no tubo de calor a título de exemplo devido à localização do respiradouro no tubo de calor.

[028] O respiradouro pode ser qualquer abertura adequada no tubo de calor que esteja fechada sob condições normais de operação em que o tubo de calor esteja funcionando corretamente, ou seja, abaixo da pressão ou temperatura limiar predeterminada, e se abra e permita que a fase de vapor escape do tubo de calor para reduzir a pressão ou temperatura dentro do tubo de calor quando a pressão ou temperatura no tubo de calor exceder a pressão ou temperatura limiar predeterminada.

[029] O respiradouro pode permitir que a fase de vapor escape do tubo de calor para o revestimento refratário do cadinho do recipiente. O respiradouro pode permitir que a fase de vapor escape para a escória derretida ou metal derretido. O respiradouro pode permitir que a fase de vapor escape para fora do recipiente.

[030] A preferência pelo respiradouro para permitir que a fase de vapor e não a fase líquida escape do tubo de calor coloca uma restrição na localização do respiradouro no tubo de calor a ser levada em consideração no projeto do recipiente.

[031] O respiradouro pode incluir um snorkel que se estende para dentro do tubo de calor e tem uma extremidade aberta que está no interior do tubo de calor e se comunica apenas com a fase de vapor (sob condições operacionais padrão) e uma extremidade fechada que está fora do tubo de calor, com a extremidade fechada sendo formada de modo que, em uso, a extremidade fechada se abre e permite que a fase de vapor, e não a fase líquida, escape do tubo de calor para reduzir a pressão ou temperatura dentro do tubo de calor quando a pressão de vapor ou temperatura no tubo de calor exceder a pressão ou temperatura limiar predeterminada, e assim minimizar o risco de falha descontrolada do tubo de calor. Consequentemente, nesta condição, a fase líquida é retida no tubo de calor ou vaporiza progressivamente e é expelida do tubo de calor.

[032] A extremidade fechada do snorkel pode estar na forma de um plugue que se abre ou de um fusível que se funde quando a pressão de vapor ou temperatura no tubo de calor exceder a pressão ou temperatura limiar predeterminada. A invenção não se limita a estas opções para formar a extremidade fechada e estende-se a qualquer opção que se abra em resposta à temperatura ou à pressão dentro do tubo de calor que excede o limite predeterminado. A título de exemplo, a extremidade fechada do snorkel pode ser formada como uma solda a frio da extremidade do snorkel que se abre quando a temperatura ou a pressão dentro do tubo de calor exceder o limite predeterminado.

[033] O tubo de calor pode estar na forma de um tubo oco alongado que contém a fase líquida em uma seção inferior do tubo e a fase de vapor em uma seção superior do tubo.

[034] O tubo de calor pode incluir uma parede de extremidade inferior.

[035] O tubo de calor pode incluir uma parede de extremidade superior.

[036] O tubo de calor pode incluir uma parede lateral.

[037] O respiradouro pode estar na parede lateral acima do nível da fase líquida no tubo de calor.

[038] O respiradouro pode estar na parede de cima do tubo de calor.

[039] O snorkel pode se estender através da parede da extremidade inferior. O snorkel pode se estender através da parede lateral abaixo do nível da fase líquida no tubo de calor. Com ambas as disposições, como descrito acima, a extremidade aberta do snorkel está no interior do tubo de calor e se comunica apenas com a fase de vapor (sob condições operacionais padrão) e a extremidade fechada está fora do tubo de calor.

[040] Os tubos de calor podem ser posicionados de modo a não se estenderem para fora do recipiente de fundição.

[041] O cadinho revestido refratário pode incluir uma parte superior que em uso está em contato com a escória derretida em uma zona de escória no recipiente e uma parte inferior que em uso está em contato com metal derretido em uma zona de metal no recipiente.

[042] Os tubos de calor podem ser posicionados no revestimento refratário da parte superior do cadinho para resfriar o revestimento refratário.

[043] Os tubos de calor podem ter qualquer forma adequada.

[044] Os tubos de calor podem incluir seções inferiores que estão dispostas para se estender verticalmente no revestimento refratário.

[045] As seções inferiores podem ser seções retas.

[046] As seções inferiores podem ser conformadas, por exemplo, curvadas, levando em conta a geometria do cadinho.

[047] As seções inferiores dos tubos de calor podem ser paralelas entre si.

[048] As seções inferiores dos tubos de calor podem estar espaçadas umas das outras.

[049] O espaçamento das seções inferiores dos tubos de calor pode ser o mesmo.

[050] O espaçamento das seções inferiores dos tubos de calor pode ser diferente.

[051] O espaçamento das seções inferiores dos tubos de calor pode ser o mesmo em uma seção do cadinho e diferente em outra seção do cadinho.

[052] Por exemplo, pode haver relativamente mais tubos de calor em áreas que precisam de mais resfriamento. Por exemplo, uma área de furo de drenagem de escória pode exigir resfriamento adicional.

[053] Existem vários fatores que são relevantes para a seleção do espaçamento dos tubos de calor, incluindo, a título de exemplo, as posições dos tubos de calor, a quantidade de calor a ser extraída do material refratário, a condutividade térmica e outras características relevantes do material refratário, e a condutividade térmica dos tubos de calor.

[054] Os tubos de calor podem ser posicionados completamente em volta do cadinho.

[055] Os tubos de calor podem ser posicionados em um anel completamente ao redor do cadinho.

[056] Os tubos de calor podem ser posicionados em uma pluralidade de anéis radialmente espaçados completamente em torno do cadinho.

[057] Os tubos de calor de um anel podem ser escalonados circunferencialmente em relação aos tubos de calor de um anel radialmente para fora ou radialmente para dentro.

[058] Os tubos de calor podem ter o mesmo comprimento.

[059] Os tubos de calor podem ter comprimentos diferentes.

[060] O comprimento dos tubos de calor pode aumentar com o espaçamento radial dos tubos de calor a partir de uma superfície interna do cadinho em que os tubos de calor estão localizados.

[061] O revestimento refratário do cadinho em que os tubos de calor estão localizados pode ter uma superfície interna cilíndrica antes do início de uma campanha de fundição no recipiente.

[062] O recipiente pode incluir um resfriador da zona de escória posicionado no revestimento refratário do cadinho para resfriamento do revestimento refratário, com os tubos de calor posicionados abaixo do resfriador da zona de escória, com as seções superiores dos tubos de calor em relação de transferência de calor com o resfriador da zona de escória para transferir calor dos tubos de calor para o resfriador da zona de escória.

[063] O resfriador da zona de escória pode ser do tipo descrito na publicação internacional WO 2007/134382 em nome da requerente.

[064] O resfriador da zona de escória pode ser formado como um anel por uma pluralidade de elementos resfriadores.

[065] Cada elemento resfriador pode ser conformado como um segmento do anel, com as paredes laterais estendendo-se radialmente ao anel.

[066] Cada elemento resfriador pode compreender uma estrutura de invólucro do molde de suporte aberto oco possuindo uma parede de base, um par de paredes laterais, uma parede frontal e uma parede de cima formadas integralmente na estrutura de invólucro do molde e incorporando passagens de fluxo de refrigerante para o fluxo de refrigerante através delas.

[067] Os tubos de calor podem incluir seções superiores que estão dispostas para se estenderem radialmente na vizinhança do resfriador da zona de escória para maximizar a transferência de calor para o resfriador da zona de escória.

[068] A título de exemplo, os tubos de calor podem estar geralmente de cabeça para baixo em forma de L ou em forma de bastão de hóquei com seções inferiores que se estendem verticalmente e seções superiores que se estendem radialmente ou geralmente radialmente.

[069] O recipiente pode incluir paredes laterais que se estendem para cima a partir do cadinho e uma pluralidade de painéis de resfriamento posicionados em torno das paredes laterais de modo a formar um revestimento interior nessas paredes laterais.

[070] O recipiente pode incluir um dispositivo para despejar (tapping) o metal derretido e um dispositivo para despejar a escória do recipiente, uma ou mais de uma lança para fornecer materiais de alimentação sólidos incluindo material metalífero sólido e/ou material carbonoso no recipiente, e uma ou mais de uma lança para o fornecimento de um gás contendo oxigênio ao recipiente para produtos gasosos de reação pós-combustão gerados no processo de fundição direta.

[071] O dispositivo para despejar o metal derretido pode ser uma calha.

[072] O recipiente pode incluir um ciclone de fundição para reduzir parcialmente e fundir parcialmente o material metalífero sólido para o recipiente posicionado acima do recipiente.

[073] O recipiente pode ser adaptado, a título de exemplo, para a produção de ligas contendo ferro por um processo de fundição direta à base de banho derretido.

[074] De acordo com a invenção, é provido um conjunto de (a) um elemento resfriador da zona de escória para resfriar uma parte de um revestimento refratário de um cadinho de um recipiente de fundição e (b) tubos de calor em relação de transferência de calor com o resfriador da zona de escória para transferência de calor dos tubos de calor para o resfriador da zona de escória, com pelo menos um dos tubos de calor incluindo (i) uma fase líquida de um fluido de transferência de calor, tipicamente água, em uma seção inferior do tubo de calor e (ii) uma fase de vapor do fluido de transferência de calor, tipicamente vapor d’água, em uma seção superior do tubo de calor, e (iii) um respiradouro para permitir que a fase de vapor escape do tubo de calor para reduzir a pressão ou temperatura dentro do tubo de calor quando a pressão de vapor ou temperatura no tubo de calor exceder a pressão ou temperatura limiar predeterminada.

[075] O respiradouro pode ser como descrito acima.

[076] Em uso, uma pluralidade dos conjuntos pode ser formada como um anel dentro do cadinho do recipiente de fundição.

[077] Cada elemento resfriador pode ser conformado como um segmento do anel, com as paredes laterais estendendo-se radialmente.

[078] Cada elemento resfriador pode compreender uma estrutura de invólucro do molde de suporte aberto oco possuindo uma parede de base, um par de paredes laterais, uma parede frontal e uma parede de cima formadas integralmente na estrutura de invólucro do molde e incorporando passagens de fluxo de refrigerante para o fluxo de refrigerante através delas.

[079] De acordo com a invenção é provido um recipiente de fundição para a produção de metal derretido, incluindo um cadinho revestido refratário com uma parte superior que em uso está em contato com a escória em uma zona de escória no recipiente e uma parte inferior que em uso está em contato com metal derretido em uma zona de metal no recipiente, o cadinho incluindo (a) um resfriador da zona de escória posicionado em um revestimento refratário da parte superior do cadinho para resfriar o revestimento refratário e (b) uma pluralidade de tubos de calor posicionados no revestimento refratário da parte superior do cadinho abaixo do resfriador da área de escória para resfriamento do revestimento refratário, com as seções superiores dos tubos de calor em relação de transferência de calor com o resfriador da zona de escória para transferir calor dos tubos de calor para o resfriador da zona de escória e seções inferiores estendendo-se para baixo na parte superior do cadinho a partir do resfriador da zona de escória, e com pelo menos um dos tubos de calor, incluindo (i) uma fase líquida de um fluido de transferência de calor, tipicamente água, em uma seção do tubo de calor e (ii) uma fase de vapor do fluido de transferência de calor, tipicamente vapor d’água, em uma seção superior do tubo de calor, e (iii) um respiradouro para permitir que a fase de vapor escape do tubo de calor para reduzir a pressão ou temperatura dentro do tubo de calor quando a pressão de vapor ou temperatura no tubo de calor exceder um limite predeterminado de pressão ou temperatura.

[080] O respiradouro pode ser como descrito acima.

[081] O resfriador da zona de escória e os tubos de calor podem ser formados como um conjunto desses dois componentes.

[082] De acordo com a invenção, é provido um processo para fundir um material de alimentação metalífero, incluindo a fundição do material de alimentação metalífero em um banho derretido no recipiente de fundição acima descrito.

[083] O processo pode incluir (a) pelo menos parcialmente reduzir e parcialmente fundir o material de alimentação metalífero em um ciclone de fundição e (b) fundir completamente o material pelo menos parcialmente reduzido/derretido no banho derretido do recipiente de fundição acima descrito.

[084] O material de alimentação metalífero pode ser qualquer material que contenha óxidos metálicos.

[085] Os materiais de alimentação metalífero podem ser minérios, minérios parcialmente reduzidos e correntes de resíduos contendo metais.

[086] O material de alimentação metalífero pode ser minério, um material de alimentação contendo ferro, tal como um minério de ferro. Nesse caso, o processo pode ser caracterizado pela manutenção de uma temperatura de pelo menos 1100 °C, tipicamente pelo menos 1200 °C no ciclone de fundição.

[087] O material de alimentação metalífero pode ser uma escória de titânia.

[088] O material de alimentação metalífero pode ser um material de alimentação contendo cobre.

[089] O processo pode incluir a manutenção de oxigênio potencial no ciclone de fundição que é suficiente para que o gás de escape do ciclone de fundição tenha um grau de pós-combustão de pelo menos 80%.

[090] De acordo com a presente invenção, é também provido um aparelho para a fundição de material de alimentação metalífero que inclui o recipiente de fundição acima descrito.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[091] A presente invenção é descrita adicionalmente a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, dos quais:

[092] A Figura 1 é uma ampliação de uma seção inferior de parte de uma modalidade de um recipiente de fundição direta de acordo com a invenção antes do início de um processo de fundição direta no recipiente, com a figura incluindo os níveis de metal derretido e escória derretida que estaria no recipiente sob operação em estado estacionário do processo, com os níveis mostrados sob condições quiescente, ou seja, não operacionais, no recipiente;

[093] A figura 2 é uma vista esquemática em perspectiva que ilustra um segmento de uma parte superior do cadinho do recipiente mostrado na figura 1 com o material refratário removido para mostrar o resfriador da zona de escória e os tubos de calor da modalidade;

[094] A figura 3 é uma vista de baixo da disposição mostrada na figura 2;

[095] A figura 4 é uma vista de extremidade da disposição mostrada na figura 2; e

[096] A figura 5 é uma seção transversal esquemática através de um dos tubos de calor ilustrados nas figuras 1 a 4, que ilustram em detalhe o respiradouro do tubo de calor.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[097] A invenção é relevante para os recipientes de fundição direta que são usados em instalações HIsarna e HIsmelt. A invenção não se limita a direcionar recipientes de fundição usados nestas instalações e é relevante para qualquer recipiente de fundição direta adequado que contenha um banho derretido que inclua uma camada de metal derretido e uma camada de escória derretida e tenha um cadinho revestido com material refratário que requeira resfriamento para maximizar a vida operacional do cadinho, mais especificamente para reduzir o desgaste refratário do material refratário do cadinho devido ao contato com o material derretido na forma de escória derretida ou metal derretido.

[098] As figuras mostram uma parte de um recipiente de fundição direta 4 que está de acordo com uma modalidade da invenção. O recipiente de fundição 4 é adequado para as instalações HIsarna e HIsmelt e é do tipo descrito na publicação internacional acima mencionada WO 2015/081376 em nome da requerente. O recipiente de fundição 4 compreende um cadinho geralmente identificado pelo número 9 na figura 1 que é formado por material refratário e paredes laterais 11 que se estendem para cima a partir dos lados do cadinho, com as paredes laterais 11 incluindo painéis resfriados à água. A descrição na publicação internacional é aqui incorporada por referência cruzada.

[099] A figura 1 é uma ampliação de uma seção inferior de parte do recipiente de fundição 4 antes do começo de um processo de fundição direta no recipiente.

[100] Com referência à figura 1, o cadinho 9 tem uma parte superior 25 que em uso está em contato com escória derretida na zona de escória 18 no recipiente de fundição 4 e uma parte inferior 26 que em uso está em contato com metal derretido na zona de metal 19 no recipiente de fundição 4. A zona de escória 18 e a zona de metal 19 são mostradas sob condições quiescentes, isto é, não operacionais. É bem entendido que as zonas de escória e metálicas seriam altamente agitadas sob operação em estado estacionário dos processos HIsarna e HIsmelt e agitadas em menor grau sob operação em estado estacionário de outros processos de fundição direta à base de banho derretido.

[101] Com referência adicional à figura 1, o cadinho 9 inclui uma base 43 e lados 44 que incluem um revestimento refratário na forma de tijolos refratários, uma calha 27 para descarregar continuamente o metal derretido e um furo de despejo 28 para descarregar a escória derretida. Uma superfície anelar superior 31 do cadinho afunila para cima e para fora para a parede lateral 11 do recipiente de fundição 4. Em uso do recipiente, esta parte do cadinho é exposta a respingos com metal e escória derretidos.

[102] Com referência adicional à figura 1, o cadinho 9 inclui: (a) um resfriador da zona de escória 20 posicionado no revestimento refratário da parte superior do cadinho 9 para resfriar o revestimento refratário naquela parte do cadinho; e (b) uma pluralidade de tubos de calor 21 posicionados no revestimento refratário da parte superior do cadinho de calor por baixo do resfriador da zona de escória 20 para resfriar o revestimento refratário nessa parte do cadinho.

[103] O resfriador da zona de escória 20 é como descrito na publicação internacional WO 2007/134382 em nome da requerente e a descrição na publicação internacional é aqui incorporada por referência cruzada. O resfriador da zona de escória 20 é formado como um anel por uma pluralidade de elementos de resfriamento 35, um dos quais é mostrado nas figuras 2 a 4. Cada elemento resfriador 35 é conformado como um segmento do anel, com as paredes laterais estendendo- se radialmente ao anel. Cada elemento de resfriamento 35 compreende uma estrutura de invólucro do molde de suporte aberto oco 41 possuindo uma parede de fundo 69, um par de paredes laterais 64, uma parede frontal de duas partes 65a, 65b, uma parede de fundo 49 e uma parede de topo 63 formada integralmente na estrutura de invólucro do molde 41 e incorporando passagens de fluxo de refrigerante na forma de tubos 48 (apenas figura 1), para fluxo de fluido refrigerante através do mesmo. A estrutura de invólucro do molde 41 é feita de um metal ou uma liga metálica de alta condutividade térmica, tal como cobre ou liga de cobre. Os tubos refrigerantes são formados de cobre ou níquel.

[104] Cada elemento resfriador da zona de escória 35 e os tubos de calor associados 21 na relação de transferência de calor com o elemento resfriador da zona de escória 35 podem ser formados como um conjunto que pode ser instalado como um conjunto no local. Em alternativa, os elementos resfriadores 35 da zona de escória e os tubos de calor 21 podem ser instalados separadamente no local.

[105] O revestimento refratário da parte superior 25 do cadinho é eficientemente resfriado e suportado pelo resfriador da zona de escória 20. O resfriador 20 da zona de escória reduz significativamente a taxa de desgaste do material refratário nesta parte do cadinho. Em particular, o funcionamento do resfriador da zona de escória 20 resfria o revestimento refratário para abaixo da temperatura solidus da escória derretida na região do revestimento e faz com que a escória congele na sua superfície, e a escória congelada provê uma barreira para o desgaste adicional do material refratário.

[106] Como descrito na publicação Internacional WO 2015/081376 e em mais detalhe abaixo, em uso, os tubos de calor 21 reduzem significativamente o desgaste refratário do material refratário do cadinho 9 devido ao contato com o material derretido na forma de escória derretida ou de metal derretido e possibilita o uso de uma gama mais ampla de materiais refratários no cadinho 9 do que foi anteriormente o caso e traz benefícios operacionais como consequência da seleção mais ampla de materiais. Os tubos de calor 21 estão posicionados de modo a não se estenderem para fora do recipiente de fundição 4. Cada tubo de calor 21 inclui uma seção que se estende verticalmente. O resultado é uma disposição de seções de tubo que se estendem paralelas verticalmente retas no revestimento refratário.

[107] Como pode ser melhor visto na figura 5, cada tubo de calor 21 é um tubo oco alongado que tem uma parede lateral 47, e parede de extremidade superior 49, e uma parede de extremidade inferior 51. O tubo contém (a) principalmente água 53 na seção inferior do tubo e (b) principalmente vapor d’água 55 em uma seção superior do tubo.

[108] Os tubos de calor 21 se estendem para baixo verticalmente e paralelos uns aos outros dentro da parte superior do cadinho 9 do resfriador da zona de escória 20. Em uso, os tubos de calor 21 resfriam o revestimento refratário da parte superior do cadinho que está abaixo do resfriador da zona de escória 20. As seções superiores dos tubos de calor 21 estão em relação de transferência de calor com o resfriador da zona de escória 20 e transferem calor dos tubos de calor 21 para o resfriador da zona de escória 20. Em uso, há vaporização da fase de água e condensação da fase de vapor em resposta à transferência de calor do revestimento refratário para os tubos de calor 21 e transferência de calor dos tubos de calor 21 para o resfriador da zona de escória 20. Cada tubo de calor 21 transfere calor sem condução direta como o mecanismo principal, com a água vaporizando em uma extremidade inferior quente e condensando e formando água em uma extremidade superior mais fria. A condensação do vapor libera o calor que é transferido para o resfriador da zona de escória 20. Com referência à figura 5, a água condensada flui para baixo e retorna para a extremidade inferior quente para fechar o circuito de resfriamento interno. Por exemplo, a água condensada pode formar uma película, tipicamente uma película fina, na superfície interior da parede lateral 47 que flui para baixo para a extremidade inferior quente. A camada de película fina é identificada pelo número 67 na figura 5.

[109] Tipicamente, os tubos de calor 21 estão posicionados em toda a volta do cadinho. Os tubos de calor 21 estão dispostos em quatro anéis espaçados radialmente na modalidade mostrada nas figuras 1 a 4. Esta disposição pode ser melhor vista na figura 2. Os tubos de calor 21 em cada anel são escalonados circunferencialmente em relação aos tubos de calor 21 nos anéis radialmente para dentro e radialmente para fora dos tubos de calor 21. O comprimento dos tubos de calor 21 aumenta com o espaçamento radial dos tubos de calor 21 a partir de uma superfície interna da parte superior 25 do cadinho na qual os tubos de calor estão localizados. Os tubos de calor 21 podem estar em qualquer outra disposição e orientação adequadas. A título de exemplo, a invenção não se limita a disposições nos quais os tubos de calor 21 são verticais. A título de exemplo adicional, a invenção não se limita a disposições nos quais os tubos de calor 21 são retos - os tubos de calor 21 podem incluir seções curvadas para acomodar as características estruturais do cadinho. A título de exemplo adicional, a invenção não se limita a disposições em que o comprimento dos tubos de calor 21 aumenta com o espaçamento radial dos tubos de calor 21 a partir da superfície interna da parte superior 25 do cadinho.

[110] Os tubos de calor 21 podem ter qualquer construção adequada.

[111] Tipicamente, os tubos de calor 21 contêm água. Qualquer outro fluido de transferência de calor adequado à temperatura de operação do processo pode ser usado, tal como álcool, acetona ou mesmo metal como sódio. Os tubos de calor 21 removem o calor do material refratário do revestimento refratário e de qualquer material solidificado protetor (escória ou metal) que se forme em uma superfície interior do revestimento refratário. O objetivo dos tubos de calor 21 é manter o maior volume possível do material refratário do revestimento refratário no qual os tubos de calor 21 estão posicionados abaixo da temperatura solidus da escória na região do revestimento refratário para fazer com que a escória (ou metal) congele na superfície do cadinho e forme uma camada de escória congelada (ou metal) que atua como uma barreira ao desgaste.

[112] Com referência à figura 5, pelo menos um dos tubos de calor 21 inclui um respiradouro geralmente identificado pelo número 63 que permite que o vapor d’água e não a água escape do tubo de calor 21 quando a pressão ou temperatura no tubo de calor exceder um limite predeterminado - o que é uma indicação de que o tubo de calor 21 deixa de funcionar eficazmente e existe o risco de falha descontrolada do tubo de calor 21 com potencial liberação de água do tubo de calor 21 para o metal derretido ou escória derretida no recipiente de fundição.

[113] Com referência adicional à figura 5, o respiradouro inclui um snorkel 57 na forma de um tubo alongado que se estende para dentro do tubo de calor 21 através da parede de extremidade inferior 51 e tem uma extremidade aberta 59 que está no interior do tubo de calor 21 e se comunica apenas com o vapor d’água 55 no tubo de calor 21 e uma extremidade fechada 61 que está fora do tubo de calor 21 e está localizado dentro do revestimento refratário do cadinho 9. A extremidade fechada 61 do snorkel 57 é formada através de um plugue (fusível) 75 de material adequado que bloqueia a extremidade. A extremidade fechada 61 é formada para se abrir quando a pressão de vapor ou temperatura no tubo de calor 21 exceder uma pressão ou temperatura limiar predeterminada. Quando o snorkel 57 está aberto, o vapor d’água pode escapar do tubo de calor 21 através do snorkel 57 para reduzir a pressão e a temperatura dentro do tubo de calor 21 e minimizar o risco de falha descontrolada do tubo de calor 21. Consequentemente, nesta condição, a água líquida é inicialmente retida no tubo de calor 21 até que se evapore gradualmente pelo fluxo de calor de entrada contínuo. O vapor d’água escapa através do snorkel 57 para o revestimento refratário do cadinho 9.

[114] Com referência adicional à figura 5, pode-se ver que o snorkel 57 inclui uma seção dentro do tubo de calor 21 e uma seção que é externa ao tubo de calor 21. A seleção destes comprimentos de snorkel 57 dentro e fora do tubo de calor 21 e a seleção do diâmetro interior do snorkel 57 é uma função de vários fatores incluindo o tamanho do tubo de calor 21 e a quantidade de fluido de transferência de calor no tubo de calor 21 e as condições operacionais nas quais o tubo de calor 21 está localizado.

[115] O respiradouro vantajosamente resulta em um risco reduzido de água líquida escapar do tubo de calor 21 e produzir um volume de vapor repentino. Isto é vantajoso em termos de redução do risco de a água entrar em contato com o metal derretido e a escória derretida no recipiente de fundição, criando assim um evento descontrolado no recipiente de fundição 4, tal como uma explosão problemática ou uma excursão de pressão incontrolável. O snorkel 57 permite que o vapor e não o líquido escape diretamente do tubo de calor 21 quando a pressão e a temperatura limiar são excedidas.

[116] A pressão e a temperatura limiar podem ser qualquer valor adequado levando em consideração a construção do tubo de calor 21 e as condições operacionais (incluindo as cargas de calor necessárias) nos tubos de calor 21. A pressão ou temperatura limiar predeterminada pode ser o limite de projeto de pressão e temperatura para o tubo de calor sob condições operacionais padrão. A pressão ou temperatura limiar predeterminada pode ser o limite de projeto de pressão ou temperatura para o tubo de calor mais uma margem acima do limite de projeto. A título de exemplo, no caso de um material de alimentação metalífero de fundição de processo HIsmelt ou HIsarna na forma de minério de ferro, tipicamente a construção do tubo de calor 21 tal que o tubo de calor 21 irá romper, ou seja, falhar de uma forma descontrolada, a temperaturas de ~270°C dentro do tubo de calor 21. Nesta situação, a temperatura limiar seria selecionada para ser inferior a 270°C para que o snorkel 57 se abra e permita que o vapor d’água escape do snorkel antes do tubo de calor atingir a temperatura de falha.

[117] A requerente realizou testes laboratoriais da invenção. Especificamente, dois tubos de calor com respiradouros de snorkel 57 do tipo descrito nas figuras foram fabricados, como se segue e depois testados como descrito abaixo. FABRICAÇÃO • Tubos de calor: %” de diâmetro externo (OD) e 24,5” de comprimento formado a partir de monel contendo 30g (~ 25% de volume interno) de água como fluido de transferência de calor. • Snorkels: tamanhos de tubo de 1/8” OD e 1/16” OD, respectivamente, formados a partir de cobre e soldados à vácuo aos tubos de calor, com comprimento de snorkel de ~ 22” dentro dos tubos de calor e comprimento de snorkel de 6 a 7” fora dos tubos de calor. • As extremidades dos snorkels foram fechadas comprimindo as extremidades e soldando a frio as extremidades comprimidas. DESCRIÇÃO DA CONFIGURAÇÃO DE TESTE • O calor foi fornecido para o fundo de 3" dos tubos de calor. • O calor foi rejeitado pelos tubos de calor por convecção natural e radiação sobre o comprimento exposto dos tubos de calor (~ 21,5”). • Os termopares foram soldados por pontos nas superfícies do tubo de calor. • Teste de Entrada de Calor Constante: aplicou-se uma constante de 450 W aos tubos de calor e monitorou-se a temperatura na qual o snorkel liberou o vapor. • Teste de impregnação de temperatura: usou-se um controlador de temperatura para variar a temperatura de operação dos tubos de calor de maneira gradual. • Manteve-se cada ponto de ajuste de temperatura por ~ 30min para determinar se a liberação do snorkel depende do tempo/temperatura. RESULTADOS • Antes da falha da solda a frio, ambos os tubos de calor demonstraram operação adequada do tubo de calor, indicada pelas temperaturas isotérmicas em cada superfície do tubo. • Para todos os testes, a água permaneceu no estado gasoso (ou vapor d’água) durante o respiradouro dos snorkels. • Os resultados dos testes mostraram que os snorkels podiam fazer com que os respiradouros dos tubos de calor funcionassem com segurança somente com liberação de vapor d’água.

[118] Muitas modificações podem ser feitas na modalidade do processo da presente invenção descrita acima sem se afastar do espírito e âmbito da invenção.

[119] A título de exemplo, enquanto as modalidades incluem aberturas na forma de snorkels 57 que permitem que vapor d’água e não água escape dos tubos de calor 21 quando a pressão ou temperatura nos tubos de calor exceder um limite predeterminado, a presente invenção não está limitada a snorkels e se estende a qualquer construção de respiradouro adequada.

[120] A título de exemplo, enquanto as modalidades incluem snorkel 57 possuindo extremidades fechadas formadas como um plugue (fusível) 75 de material adequado que bloqueia a extremidade, a presente invenção não é tão limitada e se estende a qualquer opção adequada para fechar as extremidades dos snorkels. O requisito é prover um fechamento que responda à pressão ou temperatura limiar selecionada no tubo de calor. A pressão ou temperatura limiar é selecionada para fazer com que o respiradouro se abra antes de ocorrer uma falha descontrolada da falha do tubo de calor do tubo de calor.

[121] A título de exemplo, enquanto as modalidades incluem disposições de tubos de calor 21 nos quais os comprimentos dos tubos de calor 21 aumentam com o espaçamento radial dos tubos de calor 21 a partir de uma superfície interna da parte superior do cadinho na qual os tubos de calor estão localizados, a presente invenção não é tão limitada e os tubos de calor 21 podem ter qualquer comprimento adequado.

[122] A título de exemplo, enquanto as modalidades incluem um resfriador da zona de escória 20, a presente invenção não está limitada e estende-se a disposições nos quais não haja resfriadores da zona de escória 20. Note-se que os resfriadores da zona de escória 20 do tipo mostrado nas modalidades são uma opção conveniente para facilitar a transferência de calor dos tubos de calor 21 para o exterior do recipiente 4.

[123] A título de exemplo, enquanto as modalidades se concentram no contato de revestimentos refratários com escória derretida, a presente invenção não é tão limitada e também se estende a situações em que os revestimentos refratários são contatados por metal derretido.

Claims

1. Recipiente de fundição (4) para produzir metal derretido, caracterizado pelo fato de que inclui um cadinho revestido refratário (9) que em uso está em contato com escória derretida ou metal derretido no recipiente (4), com o cadinho (9) incluindo uma pluralidade de tubos de calor (21) posicionados em um revestimento refratário de pelo menos uma parte do cadinho (9) para resfriar pelo menos uma parte do revestimento refratário, com pelo menos um dos tubos de calor (21) adaptados para conter: uma fase líquida de um fluido de transferência de calor, tipicamente água, em uma seção inferior do tubo de calor (21); uma fase de vapor do fluido de transferência de calor, tipicamente vapor d’água (55), em uma seção superior do tubo de calor (21); e um snorkel (57) se estendendo para dentro do tubo de calor (21), através de um respiradouro definido no tubo de calor (21), o snorkel (57) compreendendo: uma extremidade aberta (59), que está dentro do tubo de calor (21), e adaptada para se comunicar com a fase de vapor, e uma extremidade fechada (61), que está fora do tubo de calor (21), em que, a extremidade fechada (61) do snorkel (57) é configurada para abrir quando a pressão de vapor ou temperatura no tubo de calor (21) exceder uma pressão ou temperatura limiar predeterminada, para permitir que a fase de vapor, e não a fase líquida, escape do tubo de calor (21) para reduzir a pressão ou temperatura dentro do tubo de calor (21).

2. Recipiente (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o snorkel (57) é adaptado para permitir que a fase de vapor, em vez da fase líquida, escape do tubo de calor (21) e retenha a fase líquida no tubo de calor (21).

3. Recipiente (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a extremidade fechada (61) do snorkel (57) está na forma de um plugue que se abre ou um fusível que se funde ou uma extremidade crimpada que é configurada para abrir quando a pressão de vapor ou a temperatura no tubo de calor (21) excede a pressão ou temperatura limiar predeterminada.

4. Recipiente (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cadinho (9) inclui uma parte superior (25) que em uso está em contato com escória derretida em uma zona de escória (18) no recipiente (4) e uma parte inferior (26) que em uso está em contato com metal derretido em uma zona de metal (19) no recipiente (4), com os tubos de calor (21) sendo posicionados no revestimento refratário da parte superior (25) do cadinho (9) para resfriar o revestimento refratário.

5. Recipiente (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os tubos de calor (21) incluem seções inferiores que se estendem verticalmente no revestimento refratário.

6. Recipiente (4), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as seções inferiores dos tubos de calor (21) são seções retas.

7. Recipiente (4), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as seções inferiores dos tubos de calor (21) são conformadas, por exemplo, curvadas, levando em conta a geometria do cadinho (9).

8. Recipiente (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui um resfriador da zona de escória (20) posicionado no revestimento refratário do cadinho (9) para resfriar o revestimento refratário, com os tubos de calor (21) sendo posicionados por baixo do resfriador da zona de escória (20), com seções superiores dos tubos de calor (21) estando em relação de transferência de calor com o resfriador da zona de escória (20) para transferir calor dos tubos de calor (21) para o resfriador da zona de escória (20).

9. Conjunto, caracterizado pelo fato de que compreende (a) um elemento resfriador da zona de escória (35) para resfriar uma parte de um revestimento refratário de um cadinho (9) de um recipiente de fundição (4) e (b) tubos de calor (21) em relação de transferência de calor com o resfriador da zona de escória (20) para transferir calor dos tubos de calor (21) para o resfriador da zona de escória (20), com pelo menos um dos tubos de calor (21) adaptado para incluir (i) uma fase líquida de um fluido de transferência de calor, tipicamente água, em uma seção inferior do tubo de calor (21) e (ii) uma fase de vapor do fluido de transferência de calor, tipicamente vapor d’água (55), em uma seção superior do tubo de calor (21), e (iii) um snorkel (57) se estendendo para dentro do tubo de calor (21) através de um respiradouro definido em tubo de calor (21), o snorkel (57) compreendendo: uma extremidade aberta (59), que está dentro do tubo de calor (21), e uma extremidade fechada (61), que está fora do tubo de calor (21), em que, a extremidade fechada (61) do snorkel (57) é configurada para abrir quando a pressão de vapor ou temperatura no tubo de calor (21) exceder uma pressão ou temperatura limiar predeterminada, para permitir que a fase de vapor escape do tubo de calor (21) para reduzir a pressão ou temperatura dentro do tubo de calor (21).

10. Recipiente de fundição (4) para produzir metal derretido, caracterizado pelo fato de que inclui um cadinho revestido refratário (9) possuindo uma parte superior (25) que em uso está em contato com escória em uma zona de escória (18) no recipiente (4) e uma parte inferior (26) que em uso está em contato com metal derretido em uma zona de metal (19) no recipiente (4), o cadinho (9) incluindo (a) um resfriador da zona de escória (20) posicionado em um revestimento refratário da parte superior (25) do cadinho (9) para resfriar o revestimento refratário e (b) uma pluralidade de tubos de calor (21) posicionados no revestimento refratário da parte superior (25) do cadinho (9) abaixo do resfriador da zona de escória (20) para resfriamento do revestimento refratário, com as seções superiores dos tubos de calor (21) estando em relação de transferência de calor com o resfriador da zona de escória (20) para transferir calor dos tubos de calor (21) para o resfriador da zona de escória (20) e seções inferiores que se estendem para baixo, dentro da parte superior (25) do cadinho (9) do resfriador da zona de escória (20), e com pelo menos um dos tubos de calor (21), incluindo (i) uma fase líquida de um fluido de transferência de calor, tipicamente água, em uma seção inferior do tubo de calor (21) e (ii) uma fase de vapor do fluido de transferência de calor, tipicamente vapor d’água (55), em uma seção superior do tubo de calor (21), e (iii) um snorkel (57) se estendendo para dentro do tubo de calor (21), através de um respiradouro definido no tubo de calor (21), o snorkel (57) compreendendo: uma extremidade aberta (59), que está dentro do tubo de calor (21), e adaptada para se comunicar com a fase de vapor, e uma extremidade fechada (61), que está fora do tubo de calor (21), em que, a extremidade fechada (61) do snorkel (57) se abre quando a pressão de vapor ou temperatura no tubo de calor (21) exceder uma pressão ou temperatura limiar predeterminada, para permitir que a fase de vapor escape do tubo de calor (21) para reduzir a pressão ou temperatura dentro do tubo de calor (21).

11. Recipiente (4), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a extremidade fechada (61) do snorkel (57) está na forma de um plugue que se abre ou um fusível que se funde ou uma extremidade crimpada que se abre quando a pressão de vapor ou a temperatura no tubo de calor (21) excede a pressão ou temperatura limiar predeterminada.

12. Processo para fundir um material de alimentação metalífero, caracterizado pelo fato de que compreende a fundição do material de alimentação metalífero em um banho derretido no recipiente de fundição (4), definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que inclui (a) pelo menos parcialmente a redução e parcialmente a fundição do material de alimentação metalífero em um ciclone de fundição e (b) a fundição completa do material pelo menos parcialmente reduzido/derretido no banho derretido do recipiente de fundição (4) acima descrito.

14. Aparelho para fundição de material de alimentação metalífero caracterizado pelo fato de que inclui o recipiente de fundição (4), definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.