BRPI0710267B1

BRPI0710267B1 - método e equipamento para tratamento de gás de processo

Info

Publication number: BRPI0710267B1
Application number: BRPI0710267A
Authority: BR
Inventors: Risto Saarinen
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2016-09-13
Also published as: ZA200807811B; FI20060327A; CN101410539A; CN103851640A; AU2007233605A1; EP2002024A1; EP2002024A4; JP2009532583A; CA2647205A1; BRPI0710267A2; ATE516377T1; EP2002024B1; RS51946B; MX2008012433A; US9322552B2; US20090126530A1; PL2002024T3; BRPI0710267B8; CA2647205C; KR20080108117A

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

"MÉTODO E EQUIPAMENTO PARA TRATAMENTO DE GÁS DE PROCESSO" A presente invenção se refere a um método e equipamento para tratamento de gás de processo contendo sólidos, o qual se encontra em um forno de fundição para material em suspensão.

Para recuperação de metais, como, por exemplo, de cobre, níquel ou chumbo, de matérias-primas sulfídicas, tais como, minérios ou concentrados contendo esses metais, um método de fundição de material em suspensão é normalmente usado, em que os volumes térmicos contidos nas matérias-primas sulfídicas de granulação fina são explorados. Além das matérias-primas sulfídicas, gás oxigenado, tal como o ar, ar enriquecido de oxigênio ou oxigênio, é alimentado em um espaço reacional do forno de fundição de material em suspensão. Além disso, por exemplo, pó de granulação fina, o qual é recuperado dos gases de combustão do forno de fundição de material em suspensão e recirculado, e fundente, uma substância formadora de escória metalúrgica, são alimentados dentro do espaço reacional.

No espaço reacional do forno de fundição de material em suspensão, os materiais sólidos e gasosos reagem entre si, de modo que, pelo menos, duas fases fundidas, uma fase de escória e a fase rochosa contida no metal a ser explorado são formadas na parte inferior do forno de fundição de material em suspensão, isto é, o forno inferior.

As fases fundidas formadas no forno inferior do forno de fundição de material em suspensão são removidas, periodicamente, do forno de fundição de material em suspensão. Por outro lado, os gases de processo contendo dióxido de enxofre, que são formados no espaço reacional do forno de fundição de material em suspensão, são dirigidos através do forno inferior para o eixo elevado do forno de fundição de material em suspensão e, depois, do eixo elevado para a caldeira de aquecimento de resíduos conectada ao forno de fundição de material em suspensão, onde os gases de combustão do forno de fundição de material em suspensão são resfriados. Na caldeira de aquecimento de resíduos, o pó de granulação fina é reagido com dióxido de enxofre e oxigênio, em que a matéria sólida é sulfatada. A sulfatação, preferivelmente, ocorre em um espaço da suspensão na parte de emissão da caldeira de aquecimento de resíduos, antes dos gases se dirigirem para um espaço de convecção, em que a reação em questão pode formar agregados de matéria sólida sobre as superfícies dos tubos da caldeira, tais agregados sendo de difícil remoção. A sulfatação é intensificada mediante um gás oxigenado, o qual é alimentado dentro da caldeira de aquecimento de resíduos.

Em um processo de fundição de material em suspensão, tal como, o processo de fundição a arco, o qual produz cobre metálico, o teor de cobre da rocha é controlado por meio de reações de oxidação, que se aplicam à combustão parcial do concentrado. Na medida em que o forno produz cobre metálico, o que requer a presença de enxofre, o processo é ajustado pela escassez de oxigênio, de modo que parte do concentrado permanece no estado sulfídico. Isso significa que as reações de oxidação consomem todo o oxigênio no ar enriquecido de oxigênio que é alimentado do queimador de enriquecimento, em que partes de enxofre e de ferro permanecem não queimadas no estado sulfúrico no pó de granulação fina. Parte dos sulfetos no pó podem ser queimadas no forno inferior sob o efeito do ar de vazamento, mas, como o ar frio é lentamente misturado com o ar quente do processo, a principal parte dos sulfetos entra na caldeira de aquecimento de resíduos junto com o fluxo de gás. Portanto, o pó fino que corre junto com o gás de processo é parcialmente sulfídico. O teor de enxofre do pó no forno inferior do forno de fundição a arco é conhecido como sendo de 10 a 20%. Quando se dirige para a cadeira de aquecimento de resíduos, o sulfeto contido no pó de granulação fina continua a se aquecer na caldeira de aquecimento de resíduos, causando problemas. Na caldeira de aquecimento de resíduos, os sulfetos começam a queimar com o ar de sulfatação, em que o calor é liberado e se formam aglomerados sobre as superfícies dos tubos da caldeira. A sulfatação do pó também é lenta, na medida em que parte do oxigênio do ar de sulfatação é consumida na queima dos sulfetos. Os problemas causados pelas aglomerações de pó ocorrem principalmente conforme exposto a seguir: os depósitos de resfriamento por convecção na parte de convecção da caldeira de aquecimento de resíduos entope, o tubo entre a caldeira de aquecimento de resíduos e o precipitador eletrostático conectado ao mesmo entope e se formam aglomerações no eletrodos emissores do precipitador eletrostático. A finalidade da presente invenção é de prover um modo aperfeiçoado de tratar o gás de processo que circula no forno inferior do forno de fundição para material em suspensão, antes do gás de processo se dirigir para a caldeira de aquecimento de resíduos. Em particular, a finalidade da invenção é alimentar gás oxidante dentro da circulação de gás de processo no forno inferior, de modo a minimizar a quantidade de sulfetos contida na matéria sólida do processo que é dirigida para a caldeira de aquecimento de resíduos. As características essenciais da presente invenção são divulgadas nas reivindicações anexas.

De acordo com a invenção, o gás de processo contendo sólidos no forno para fundição de material em suspensão é dirigido do eixo reacional do forno para fundição de material em suspensão para o forno inferior e, posteriormente, através do eixo elevado para caldeira de aquecimento de resíduos de modo a resfriar o gás de processo, pelo que, através de um ou mais bocais de gás colocados na parede superior do forno inferior, o gás oxidante é alimentado dentro da circulação de gás de processo no forno inferior, em que a quantidade de gás oxidante 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 é minimizada.

Conseqüentemente, as reações de sulfatação na caldeira de aquecimento de resíduos podem ser intensificadas e a geração de aglomerados reduzida. Mediante alimentação de uma quantidade de gás oxidante, dentro da proporção das condições do processo, dentro da circulação do gás de processo no forno inferior, é obtida uma composição preferível do gás de processo, antes do mesmo se dirigir para a caldeira de aquecimento de resíduos. A alimentação do gás oxidante dentro do forno inferior é também vantajosa para a economia de energia do forno para fundição de material em suspensão, na medida em que o calor de reação que é gerado da queima dos sulfetos é liberado do forno, ao invés de ser liberado na caldeira de aquecimento de resíduos. Conseqüentemente, a necessidade de combustível adicional no forno inferior é reduzida. A seguir, a invenção será descrita em detalhes com referência aos desenhos anexos, nos quais: a figura 1 mostra uma vista esquemática lateral, parcialmente em corte, de uma modalidade preferida da invenção; e - a figura 2 mostra uma seção da figura 1 na direção A.

De acordo com as figuras 1 e 2, os gases contendo dióxido de enxofre formados pela fundição no espaço reacional (2) do forno para fundição de material em suspensão (1), saem através do forno inferior (3) para o eixo elevado (4) do forno para fundição de material em suspensão. O eixo elevado (4) é conectado através de uma abertura (5) à caldeira de aquecimento de resíduos (6), onde os gases de combustão contendo dióxido de enxofre são resfriados. No espaço reacional (2) do forno para fundição de material em suspensão, os materiais sólidos e gasosos alimentados reagem entre si, de modo que pelo menos duas fases fundidas, uma fase de escória e uma fase rochosa contida no metal a ser explorado são formadas na parte inferior do forno para fundição de material em suspensão, isto é, o forno inferior (3) . De acordo com a invenção, o gás oxidante (9) é alimentado na forma de um jato através dos bocais de gás (8) , os quais são colocados na parede superior (12) do forno inferior, dentro da circulação do gás de processo (7) no forno inferior, de modo que os sulfetos de metal no processo oxidam o gás antes do mesmo se dirigir para dentro da caldeira de aquecimento de resíduos e não continuar a queimar na caldeira de aquecimento de resíduos. A parede superior do forno inferior é indicada por um plano entre o eixo reacional e o eixo elevado. Os bocais de gás (8) são feitos de um material durável, tal como, um tubo de metal resistente a ácido. A velocidade de alimentação do gás oxidante (9) é ajustada durante o processo, de modo que a quantidade do teor de sulfetos contida na matéria sólida do gás de processo dirigida para a caldeira de aquecimento de resíduos (6) é minimizada. A quantidade e a velocidade de alimentação do gás oxidante, por exemplo, oxigênio puro, que é alimentado são ajustadas, conforme desejado, por meio do controle do processo.

Os bocais de gás (8) para injeção do gás oxidante (9) são colocados na parede superior (12) do forno inferior, de modo a se estenderem através do forro refratário (10) da parede superior para uma desejada altura no 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 ser examinados e ajustados. É preferível que o ponto de injeção (13) do bocal de gás, isto é, o ponto através do qual o gás oxidante é alimentado, esteja 1000 mm acima da borda superior (14) da superfície de fundição do forno inferior. A distância (B) entre a superfície de fundição (14) e o ponto de injeção (13), preferivelmente, é de 1000 mm. De acordo com um exemplo, o gás oxidante (9) inclui oxigênio alimentado de seis bocais de gás (8), os quais são colocados na parede superior (12) do forno inferior, próximo do eixo elevado (4) . O gás oxidante (9) é alimentado através dos bocais de gás que são dispostos em um determinado ângulo (C), tal como, um ângulo de 45 graus, na direção do fluxo de gás de processo (7) no forno inferior. O gás de processo no forno inferior (3) circula numa 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 inferior com um ângulo vantajoso, sendo garantido que toda a matéria sólida contida no fluxo do gás de processo, isto é, o pó de granulação fina, é oxidado sob o efeito do gás oxidante (9) que é alimentado. A quantidade de gás oxidante se encontra também em proporção com a quantidade de pó contido na quantidade de gás total que circula no forno inferior, com seu teor de enxofre e com o tamanho do forno. A quantidade de gás alimentado dentro do forno inferior (3) é de 0,2 a 5%, preferivelmente, de 0,8 a 2% da quantidade total do gás de processo que circula no forno inferior do forno para fundição de material em suspensão. Os bocais de gás (8) são colocados na parede superior (12) do forno inferior em intervalos desejados; entretanto, de tal modo que o gás oxidante alimentado através dos mesmos seja uniformemente distribuído no forno inferior. A posição dos bocais de gás pode também variar relativamente entre si, dependendo da inclinação 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 dos bocais de gás. Mediante mudança dos diâmetros internos dos bocais de gás, a velocidade do gás oxidante que é alimentado pode ser influenciada. Uma velocidade preferida do gás oxidante que é alimentado é obtida com um diâmetro interno preferido de 3 0 a 9 0 mm. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, existem, pelo menos, três bocais de gás, por exemplo, de 4 a 6 bocais, na parede superior do forno inferior.

Exemplo A invenção é ilustrada ainda pelo seguinte exemplo. De acordo com o exemplo, metal de cobre é fabricado no forno para fundição de material em suspensão. Gás oxidante é injetado dentro do forno inferior do forno para fundição de material em suspensão para minimizar a quantidade de sulfetos contida na matéria sólida do gás de processo que sai do forno para fundição de material em suspensão. De acordo com o exemplo, o fluxo total de gás de processo no forno inferior é de 70000 Nm3/h e o teor de enxofre de matéria sólida ou de pó de granulação fina que corre junto na forma de uma suspensão é de 12,2%. Para oxidar o teor de enxofre do percurso do pó na forma de suspensão se fazem necessário 1350 Nm3/h de oxigênio, que é estabelecido por meio de reações de oxidação do pó. O oxigênio é usado como gás oxidante, sendo soprado para o forno inferior através de seis bocais de gás com um diâmetro interno de 7 0 mm. Os bocais de gás são colocados na parede superior curva do forno inferior, próximo ao eixo elevado. Os quatro bocais mais intermediários são colocados em um ângulo de 4 5 graus e os dois bocais mais externos em um ângulo de 30 graus, de modo que o fluxo de gás de processo para o gás oxidante por eles pulverizados encontre o fluxo de gás de processo no forno inferior em uma posição correta. Com esse dimensionamento, o oxigênio pode ser injetado numa quantidade de 150 a 250 Nm3/h por bocal, totalizando 900 a 1500 Nm3/h, quando necessário, ao mesmo tempo em que se obtém uma efetiva mistura do oxigênio com o fluxo de gás principal, sem que o jato de oxigênio alcance a superfície de fundição. A distância da parede superior do forno inferior da superfície de fundição varia de 1,8 a 2,2 m da linha central do forno e de 1 e 1,4 m próximo das paredes do forno inferior. A diferença entre as distâncias acima mencionadas da linha central e da proximidade das paredes se deve ao formato curvo da parede superior do forno inferior, enquanto a variação se deve à variação normal da superfície de fundição durante a operação. De acordo com o exemplo apresentado, a quantidade de enxofre contida no pó de granulação fina do fluxo de gás de processo pode, essencialmente, ser reduzida antes do gás de processo se dirigir para dentro da caldeira de aquecimento de resíduos. É óbvio para os especialistas versados na técnica que diversas das modalidades da invenção não estão limitadas aos exemplos acima, podendo variar dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Método para tratamento de gás de processo contendo sólidos em um forno para fundição de material em suspensão, compreendendo dirigir o gás de processo (7), a partir do eixo reacional (2) do forno para fundição de material em suspensão (1), 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, em que através de um ou mais bocais de gás ajustáveis (8) é alimentada uma quantidade de gás oxidante (9) dentro da circulação do gás de processo (7) no forno inferior (3), pelo que 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, caracterizado pelo fato de que um ou mais bocais de gás são colocados na parede superior (12) do forno inferior em um determinado ângulo (C) em relação à direção do fluxo de gás de processo, o ângulo (C) sendo de 30 a 60 graus em relação ao fluxo de gás de processo (7).

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

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o gás oxidante (9) é alimentado através de pelo menos três bocais de gás.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o gás oxidante (9) é alimentado ao forno inferior (3) através de bocais de gás (8) com um diâmetro interno de 30 a 90 mm.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o oxigênio ou ar enriquecido com oxigênio é alimentado como gás oxidante (9) .

6. Equipamento para tratamento de gás de processo contendo sólidos em um forno para fundição de material em suspensão, em que o gás de processo (7) é dirigido a partir do eixo reacional (2) do forno para fundição de material em suspensão para o forno inferior (3) e, posteriormente, através do eixo elevado (4) para a caldeira de aquecimento de resíduos (6) para resfriar o gás de processo, em que um ou mais bocais de gás ajustáveis (8) são colocados para alimentação de uma quantidade ajustada de gás oxidante (9) dentro da circulação do gás de processo (7) no forno inferior (3) , pelo que a quantidade de gás oxidante (9) pode ser 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, caracterizado pelo fato de que os bocais de gás (8) são colocados na parede superior (12) do forno inferior em um determinado ângulo (C) em relação à direção do fluxo de gás de processo, o diâmetro interno dos bocais de gás (8) variando de 30 a 90 mm.

7. Equipamento, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a distância (B) entre o ponto de injeção (13) do gás oxidante (9) e a superfície de fundição (14) do forno inferior é superior a 1000 mm.

8. Equipamento, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que existem pelo menos três bocais de gás (8) para alimentação de gás oxidante.