BRPI0710267A2

BRPI0710267A2 - método e equipamento para tramento de gás de processo

Info

Publication number: BRPI0710267A2
Application number: BRPI0710267-4A
Authority: BR
Inventors: Risto Saarinen
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2011-08-09
Also published as: ZA200807811B; FI20060327A0; FI20060327A; BRPI0710267B1; CA2647205C; EP2002024B1; US9322552B2; KR101414499B1; JP2009532583A; CN103851640A; ATE516377T1; CN101410539A; PE20071290A1; WO2007113375A1; AU2007233605A1; KR20080108117A; PL2002024T3; EP2002024A4; FI118540B; EP2002024A1

Abstract

<B>METODO E EQUIPAMENTO PARA TRATAMENTO DE GAS DE PROCESSO<D> A presente invenção se refere a um método para tratamento de gás de processo (7) contendo sólidos em um forno para fundição de material em suspensão (1), compreendendo dirigir o gás de processo, a partir do eixo reacional (2) do forno para fundição de material em suspensão, para um forno inferior (3) e, posteriormente, através de um eixo elevado (4) para uma caldeira de aquecimento de resíduos (6) para resfriar o gás de processo, pelo que, através de um ou mais bocais de gás ajustáveis (8) colocados na parede superior (12) do forno inferior é alimentada uma quantidade de gás oxidante (9) dentro da circulação do gás de processo (7) no forno inferior (3>, onde a quantidade de gás oxidante (9) é ajustada durante o processo, de modo que a quantidade de sulfetos contida na matéria sólida do gás de processo que é dirigida para a caldeira de aquecimento de resíduos (6) seja minimizada. A invenção também se refere a um equipamento para sua implementação.

Description

METODO E EQUIPAMENTO PARA TRATAMENTO DE GÁS DE PROCESSO"

A presente invenção se refere a um método eequipamento para tratamento de gás de processo contendosólidos, o qual se encontra em um forno de fundição paramaterial em suspensão.

Para recuperação de metais, como, por exemplo, decobre, níquel ou chumbo, de matérias-primas sulfídicas,tais como, minérios ou concentrados contendo esses metais,um método de fundição de material em suspensão énormalmente usado, em que os volumes térmicos contidos nasmatérias-primas sulfídicas de granulação fina sãoexplorados. Além das matérias-primas sulfídicas, gásoxigenado, tal como o ar, ar enriquecido de oxigênio ouoxigênio, é alimentado em um espaço reacional do forno defundição de material em suspensão. Além disso, por exemplo,pó de granulação fina, o qual é recuperado dos gases decombustão do forno de fundição de material em suspensão erecirculado, e fundente, uma substância formadora deescória metalúrgica, são alimentados dentro do espaçoreacional.

No espaço reacional do forno de fundição dematerial em suspensão, os materiais sólidos e gasososreagem entre si, de modo que, pelo menos, duas fasesfundidas, uma fase de escória e a fase rochosa contida nometal a ser explorado são formadas na parte inferior doforno de fundição de material em suspensão, isto é, o fornoinferior.As fases fundidas formadas no forno inferior doforno de fundição de material em suspensão são removidas,periodicamente, do forno de fundição de material emsuspensão. Por outro lado, os gases de processo contendodióxido de enxofre, que são formados no espaço reacional doforno de fundição de material em suspensão, são dirigidosatravés do forno inferior para o eixo elevado do forno defundição de material em suspensão e, depois, do eixoelevado para a caldeira de aquecimento de resíduosconectada ao forno de fundição de material em suspensão,onde os gases de combustão do forno de fundição de materialem suspensão são resfriados. Na caldeira de aquecimento deresíduos, o pó de granulação fina é reagido com dióxido deenxofre e oxigênio, em que a matéria sólida é sulfatada. Asulfatação, preferivelmente, ocorre em um espaço dasuspensão na parte de emissão da caldeira de aquecimento deresíduos, antes dos gases se dirigirem para um espaço deconvecção, em que a reação em questão pode formar agregadosde matéria sólida sobre as superfícies dos tubos dacaldeira, tais agregados sendo de difícil remoção. Asulfatação é intensificada mediante um gás oxigenado, oqual é alimentado dentro da caldeira de aquecimento deresíduos.

Em um processo de fundição de material emsuspensão, tal como, o processo de fundição a arco, o qualproduz cobre metálico, o teor de cobre da rocha écontrolado por meio de reações de oxidação, que se aplicamà combustão parcial do concentrado. Na medida em que oforno produz cobre metálico,o que requer a presença deenxofre, o processo é ajustado pela escassez de oxigênio,de modo que parte do concentrado permanece no estadosulfídico. Isso significa que as reações de oxidaçãoconsomem todo o oxigênio no ar enriquecido de oxigênio queé alimentado do queimador de enriquecimento, em que partesde enxofre e de ferro permanecem não queimadas no estadosulfúrico no pó de granulação fina. Parte dos sulfetos nopó podem ser queimadas no forno inferior sob o efeito do arde vazamento, mas, como o ar frio é lentamente misturadocom o ar quente do processo, a principal parte dos sulfetosentra na caldeira de aquecimento de resíduos junto com ofluxo de gás. Portanto, o pó fino que corre junto com o gásde processo é parcialmente sulfídico. O teor de enxofre dopó no forno inferior do forno de fundição a arco éconhecido como sendo de 10 a 20%. Quando se dirige para acadeira de aquecimento de resíduos, o sulfeto contido no póde granulação fina continua a se aquecer na caldeira deaquecimento de resíduos, causando problemas. Na caldeira deaquecimento de resíduos, os sulfetos começam a queimar como ar de sulfatação, em que o calor é liberado e se formamaglomerados sobre as superfícies dos tubos da caldeira. Asulfatação do pó também é lenta, na medida em que parte dooxigênio do ar de sulfatação é consumida na queima dossulfetos. Os problemas causados pelas aglomerações de póocorrem principalmente conforme exposto a seguir: osdepósitos de resfriamento por convecção na parte deconvecção da caldeira de aquecimento de resíduos entope, otubo entre a caldeira de aquecimento de resíduos e oprecipitador eletrostático conectado ao mesmo entope e seformam aglomerações no eletrodos emissores do precipitadoreletrostático.

A finalidade da presente invenção é de prover ummodo aperfeiçoado de tratar o gás de processo que circulano forno inferior do forno de fundição para material emsuspensão, antes do gás de processo se dirigir para acaldeira de aquecimento de resíduos. Em particular, a finalidade da invenção é alimentar gás oxidante dentro dacirculação de gás de processo no forno inferior, de modo aminimizar a quantidade de sulfetos contida na matériasólida do processo que é dirigida para a caldeira deaquecimento de resíduos. As características essenciais da presente invenção são divulgadas nas reivindicações anexas.

De acordo com a invenção, o gás de processocontendo sólidos no forno para fundição de material emsuspensão é dirigido do eixo reacional do forno parafundição de material em suspensão para o forno inferior e, posteriormente, através do eixo elevado para caldeira deaquecimento de resíduos de modo a resfriar o gás deprocesso, pelo que, através de um ou mais bocais de gáscolocados na parede superior do forno inferior, o gásoxidante é alimentado dentro da circulação de gás de processo no forno inferior, em que a quantidade de gásoxidante é ajustada durante o processo, de modo que aquantidade de sulfetos contida na matéria sólida do gás deprocesso que é dirigida para a caldeira de aquecimento deresíduos é minimizada.

Conseqüentemente, as reações de sulfatação nacaldeira de aquecimento de resíduos podem serintensificadas e a geração de aglomerados reduzida.Mediante alimentação de uma quantidade de gás oxidante,dentro da proporção das condições do processo, dentro dacirculação do gás de processo no forno inferior, é obtidauma composição preferível do gás de processo, antes domesmo se dirigir para a caldeira de aquecimento deresíduos. A alimentação do gás oxidante dentro do fornoinferior é também vantajosa para a economia de energia doforno para fundição de material em suspensão, na medida emque o calor de reação que é gerado da queima dos sulfetos éliberado do forno, ao invés de ser liberado na caldeira deaquecimento de resíduos. Conseqüentemente, a necessidade decombustível adicional no forno inferior é reduzida.

A seguir, a invenção será descrita em detalhescom referência aos desenhos anexos, nos quais:

a figura 1 mostra uma vista esquemática lateral,parcialmente em corte, de uma modalidade preferida dainvenção; e

- a figura 2 mostra uma seção da figura 1 na direção A.

De acordo com as figuras 1 e 2, os gases contendodióxido de enxofre formados pela fundição no espaçoreacional (2) do forno para fundição de material emsuspensão (1), saem através do forno inferior (3) para oeixo elevado (4) do forno para fundição de material emsuspensão. O eixo elevado (4) é conectado através de umaabertura (5) à caldeira de aquecimento de resíduos (6) ,onde os gases de combustão contendo dióxido de enxofre sãoresfriados. No espaço reacional (2) do forno para fundiçãode material em suspensão, os materiais sólidos e gasososalimentados reagem entre si, de modo que pelo menos duasfases fundidas, uma fase de escória e uma fase rochosacontida no metal a ser explorado são formadas na parteinferior do forno para fundição de material em suspensão,isto é, o forno inferior (3) . De acordo com a invenção, ogás oxidante (9) é alimentado na forma de um jato atravésdos bocais de gás (8) , os quais são colocados na paredesuperior (12) do forno inferior, dentro da circulação dogás de processo (7) no forno inferior, de modo que ossul fetos de metal no processo oxidam o gás antes do mesmose dirigir para dentro da caldeira de aquecimento deresíduos e não continuar a queimar na caldeira deaquecimento de resíduos. A parede superior do fornoinferior é indicada por um plano entre o eixo reacional e oeixo elevado. Os bocais de gás (8) são feitos de ummaterial durável, tal como, um tubo de metal resistente aácido. A velocidade de alimentação do gás oxidante (9) éajustada durante o processo, de modo que a quantidade doteor de sul fetos contida na matéria sólida do gás deprocesso dirigida para a caldeira de aquecimento deresíduos (6) é minimizada. A quantidade e a velocidade dealimentação do gás oxidante, por exemplo, oxigênio puro,que é alimentado são ajustadas, conforme desejado, por meiodo controle do processo.Os bocais de gás (8) para injeção do gás oxidante(9) são colocados na parede superior (12) do fornoinferior, de modo a se estenderem através do forrorefratário (10) da parede superior para uma desejada alturano espaço gasoso do forno inferior. Os bocais de gás (8)são suportados nas suas partes superiores, por exemplo,pelo plano de manutenção (11) do forno, de onde podem serexaminados e ajustados. É preferível que o ponto de injeção(13) do bocal de gás, isto é, o ponto através do qual o gásoxidante é alimentado, esteja 1000 mm acima da bordasuperior (14) da superfície de fundição do forno inferior.A distância (B) entre a superfície de fundição (14) e oponto de injeção (13), preferivelmente, é de 1000 mm. Deacordo com um exemplo, o gás oxidante (9) inclui oxigênioalimentado de seis bocais de gás (8), os quais sãocolocados na parede superior (12) do forno inferior,próximo do eixo elevado (4) . O gás oxidante (9) éalimentado através dos bocais de gás que são dispostos emum determinado ângulo (C), tal como, um ângulo de 45 graus,na direção do fluxo de gás de processo (7) no fornoinferior. O gás de processo no forno inferior (3) circulanuma direção horizontal perpendicular ao eixo elevado (4).Conseqüentemente, a direção do fluxo do gás oxidante (9)encontra a circulação do gás de processo no forno inferiorcom um ângulo vantajoso, sendo garantido que toda a matériasólida contida no fluxo do gás de processo, isto é, o pó degranulação fina, é oxidado sob o efeito do gás oxidante (9)que é alimentado. A quantidade de gás oxidante se encontratambém em proporção com a quantidade de pó contido naquantidade de gás total que circula no forno inferior, comseu teor de enxofre e com o tamanho do forno. A quantidadede gás alimentado dentro do forno inferior (3) é de 0,2 a5%, preferivelmente, de 0,8 a 2% da quantidade total do gásde processo que circula no forno inferior do forno parafundição de material em suspensão. Os bocais de gás (8) sãocolocados na parede superior (12) do forno inferior emintervalos desejados; entretanto, de tal modo que o gásoxidante alimentado através dos mesmos seja uniformementedistribuído no forno inferior. A posição dos bocais de gáspode também variar relativamente entre si, dependendo dainclinação da parede superior e do processo. Naturalmente,o formato da parede superior (12) do forno inferior (3)deve ser levada em consideração, quando da disposição dosbocais de gás. Mediante mudança dos diâmetros internos dosbocais de gás, a velocidade do gás oxidante que éalimentado pode ser influenciada. Uma velocidade preferidado gás oxidante que é alimentado é obtida com um diâmetrointerno preferido de 30 a 90 mm. De acordo com umamodalidade preferida da invenção, existem, pelo menos, trêsbocais de gás, por exemplo, de 4 a 6 bocais, na paredesuperior do forno inferior.

Exemplo

A invenção é ilustrada ainda pelo seguinteexemplo. De acordo com o exemplo, metal de cobre éfabricado no forno para fundição de material em suspensão.Gás oxidante é injetado dentro do forno inferior do fornopara fundição de material em suspensão para minimizar aquantidade de sulfetos contida na matéria sólida do gás deprocesso que sai do forno para fundição de material emsuspensão. De acordo com o exemplo, o fluxo total de gás deprocesso no forno inferior é de 70000 Nm3/h e o teor deenxofre de matéria sólida ou de pó de granulação fina quecorre junto na forma de uma suspensão é de 12,2%. Paraoxidar o teor de enxofre do percurso do pó na forma desuspensão se fazem necessário 1350 Nm3/h de oxigênio, que éestabelecido por meio de reações de oxidação do pó. Ooxigênio é usado como gás oxidante, sendo soprado para oforno inferior através de seis bocais de gás com umdiâmetro interno de 7 0 mm. Os bocais de gás são colocadosna parede superior curva do forno inferior, próximo ao eixoelevado. Os quatro bocais mais intermediários são colocadosem um ângulo de 45 graus e os dois bocais mais externos emum ângulo de 30 graus, de modo que o fluxo de gás deprocesso para o gás oxidante por eles pulverizados encontreo fluxo de gás de processo no forno inferior em uma posiçãocorreta. Com esse dimensionamento, o oxigênio pode serinjetado numa quantidade de 150 a 250 Nm3/h por bocal,totalizando 900 a 1500 Nm3/h, quando necessário, ao mesmotempo em que se obtém uma efetiva mistura do oxigênio com ofluxo de gás principal, sem que o jato de oxigênio alcancea superfície de fundição. A distância da parede superior doforno inferior da superfície de fundição varia de 1,8 a2,2 m da linha central do forno e de 1 e 1,4 m próximo dasparedes do forno inferior. A diferença entre as distânciasacima mencionadas da linha central e da proximidade dasparedes se deve ao formato curvo da parede superior doforno inferior, enquanto a variação se deve à variaçãonormal da superfície de fundição durante a operação. Deacordo com o exemplo apresentado, a quantidade de enxofrecontida no pó de granulação fina do fluxo de gás deprocesso pode, essencialmente, ser reduzida antes do gás deprocesso se dirigir para dentro da caldeira de aquecimentode resíduos.

É óbvio para os especialistas versados na técnicaque diversas das modalidades da invenção não estãolimitadas aos exemplos acima, podendo variar dentro doescopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Método para tratamento de gás de processo (7)contendo sólidos em um forno para fundição de material emsuspensão (1) , compreendendo dirigir o gás de processo, apartir do eixo reaçional (2) do forno para fundição dematerial em suspensão, para um forno inferior (3) e,posteriormente, através de um eixo elevado (4) para umacaldeira de aquecimento de resíduos (6) para resfriar o gásde processo, caracterizado pelo fato de que através de umou mais bocais de gás ajustáveis (8) colocados na paredesuperior (12) do forno inferior (3) é alimentada umaquantidade de gás oxidante (9) dentro da circulação do gásde processo (7) no forno inferior (3), pelo que aquantidade de gás oxidante (9) é ajustada durante oprocesso, de modo que a quantidade de sulfetos contida namatéria sólida do gás de processo que é dirigida para acaldeira de aquecimento de resíduos (6) seja minimizada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o jato de gás oxidante (9)alimentado é dirigido a partir da parede superior (12) doforno inferior em um adequado ângulo (C), preferivelmente,em um ângulo de 30 a 60 graus, para o fluxo de gás deprocesso (7).

3. Método, de acordo com as reivindicações 1 ou-2, caracterizado pelo fato de que a quantidade de gásoxidante (9) alimentada dentro do forno inferior (3) doforno para fundição de material em suspensão (1) é de 0,2 a-5%, preferivelmente, de 0,8 a 2%, em relação à quantidadetotal da circulação de gás de processo no forno inferior doforno para fundição de material em suspensão.

4. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2ou 3, caracterizado pelo fato de que o gás oxidante (9) éalimentado através de um adequado número de bocais de gás(8) proporcionados às condições do processo,preferivelmente, através de pelo menos três bocais de gás.

5. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2,-3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o gás oxidante (9) éalimentado ao forno inferior (3) através de bocais de gás(8) com um diâmetro interno de 3 0 a 90 mm.

6. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2,-3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o oxigênio ou arenriquecido com oxigênio é alimentado como gás oxidante(9).

7. Equipamento para tratamento de gás de processo(7) contendo sólidos em um forno para fundição de materialem suspensão, em que o gás de processo é dirigido a partirdo eixo reacional (2) do forno para fundição de material emsuspensão para o forno inferior (3) e, posteriormente,através do eixo elevado (4) para a caldeira de aquecimentode resíduos (6) para resfriar o gás de processo,caracterizado pelo fato de que um ou mais bocais de gásajustáveis (8) são colocados na parede superior (12) doforno inferior (3) para alimentação de uma quantidadeajustada de gás oxidante (9) dentro da circulação do gás deprocesso (7) no forno inferior (3), pelo que a quantidadede gás oxidante (9) pode ser ajustada durante o processo,de modo que a quantidade de sulfetos contida na matériasólida do gás de processo que é dirigida para a caldeira deaquecimento de resíduos (6) seja minimizada.

8. Equipamento, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que a distância (B) entre oponto de injeção (13) do gás oxidante (9) e a superfície defundição (14) do forno inferior é superior a 1000 mm.

9. Equipamento, de acordo com as reivindicações 7ou 8, caracterizado pelo fato de que existem,pref erivelmente, pelo menos três bocais de gás (8) paraalimentação de gás oxidante.

10. Equipamento, de acordo com as reivindicações-7 ou 9, caracterizado pelo fato de que o diâmetro internodos bocais de gás (8) varia de 3 0 a 90 mm.