BRPI0820788B1 - Device and process for obtaining metals or metal compounds - Google Patents

Description

DISPOSITIVO E PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE METAIS OU COMPOSTOS

DE METAL Área Técnica A invenção refere-se a um dispositivo e a um processo para obtenção de metais ou compostos de metal especialmente de um sólido contendo o metal ou o composto de metal. A invenção refere-se, portanto, especialmente a um dispositivo segundo a reivindicação 1 e a um processo segundo a reivindicação 11.

Estado Atual da Técnica Frequentemente, metais ou compostos de metal se apresentam em conjunto com sólidos, de modo que é tecnicamente dispendioso separar o metal ou o composto de metal do sólido e aduzi-lo a outras finalidades e processamentos. Por isso, os metais ou compostos de metal são separados dos sólidos por meio de dispositivos para obtenção de tais metais ou compostos de metal. Esses dispositivos e processos para obtenção de metais ou compostos de metal de um sólido contendo o metal ou o composto de metal são conhecidos no estado atual da técnica.

Assim, por exemplo, da WO 2006/131372 é conhecido um dispositivo, em que em um forno de arco voltaico é aquecida uma escória contendo metal liquefeita, sendo a escória contendo metal aquecida em um primeiro forno de corrente alternada ou corrente contínua e a massa fundida então passada de um primeiro forno para um segundo forno, que é executado como forno elétrico de corrente contínua.

Além disso, é conhecida a EP 0714 860 Bl, em que é descrito um processo para preparação de resíduos sólidos de instalações de queima de lixo, em que a escória é fundida em várias câmaras de aquecimento, sendo a escória oxidada em uma primeira câmara de aquecimento, em uma segunda câmara de aquecimento o metal é reduzido e em uma terceira câmara de aquecimento o metal é sedimentado, para em seguida ser aduzido a uma câmara de aquecimento precedente, onde é coletado e da qual é retirado.

Os dispositivos conhecidos no estado atual da técnica mostram uma eficiência insatisfatória, sendo a fração do metal ou do composto de metal obtida ainda demasiado pequena, e a fração do metal ou do composto de metal restante, não obtido, ainda é nitidamente demasiado grande. Além disso, a armazenagem dessas escórias ou materiais está vinculada a custos elevados, como por exemplo a armazenagem de escórias da indústria de liga de ferro ou da indústria não ferrosa, em que, quando da produção ou da conversão com platina, cobre, níquel, chumbo, etc., tipicamente incidem grandes quantidade de escórias, o que implica portanto em custos elevados.

Apresentação da Invenção Constitui portanto objetivo da invenção prover um dispositivo e um processo, por meio do qual a fração do metal obtido de sólido possa ser aumentada ou a fração do metal ou composto de metal contido no sólido possa ser reduzida a um nível mais baixo.

Conforme a invenção, o objetivo com relação ao dispositivo é alcançado com as características da reivindicação 1. Nela o objetivo é alcançado com um dispositivo para obtenção de metais ou compostos de metal, especialmente de um material contendo o metal ou o composto de metal, com um alojamento com uma primeira entrada para a adução do material e uma primeira saída para descarga de gás de escape, sendo que ainda no alojamento está previsto um primeiro eletrodo como ânodo e um segundo eletrodo como cátodo para o aquecimento elétrico do material provido no alojamento e ainda uma sangria para retirada de metal ou composto de metal fundido e uma evacuação para a escória. É então vantajoso que esteja prevista ainda uma adução de escória, por meio da qual escória pode ser aduzida ao interior do alojamento. Consegue-se assim que, por exemplo, escória contendo metal, possa ser aduzido ao dispositivo para enriquecimento.

Para aquecimento do teor do dispositivo é vantajoso que o primeiro eletrodo se projete de cima para dentro do alojamento e atinja até uma camada do material eletricamente condutor.

Também ê vantajoso que o segundo eletrodo fique disposto no fundo do alojamento ou esteja integrado no fundo do alojamento. É especialmente vantajoso que em operação do dispositivo resulte uma estrutura estratifiçada no alojamento de uma camada de material eletricamente condutor, uma camada de escória e uma camada de metal ou composto de metal fundido. É ainda vantajoso que esteja previsto ainda na caixa um eletrodo ou um cartucho de aquecimento, por meio do qual pode ser realizado um aquecimento a resistência do material provido no alojamento, da escória e/ou da massa fundida.

Também é conveniente que esteja previsto ainda no alojamento um eletrodo ou um cartucho de aquecimento, por meio do qual na operação a arco voltaico pode ser realizado um aquecimento do material provido no alojamento, da escória e/ou da massa fundida.

Em outro exemplo de execução da invenção é conveniente que esteja prevista uma adução de agente de redução ao alojamento. É vantajoso que esteja previsto no alojamento ao menos um eletroímã ou uma bobina de um eletroímã, sendo que o eletroímã ou a bobina é previsto de preferência na altura da escória, para se obter um movimento ou uma agitação do material no recipiente.

Além disso, é vantajoso que o material contendo o metal ou o composto de metal seja um sólido, como por exemplo um material a granel. 0 objetivo é alcançado com relação ao processo com as características da reivindicação 11. 0 processo se refere então a um processo para obtenção de metais ou compostos de metal especialmente de um material contendo o metal ou o composto de metal com um alojamento com uma primeira entrada para a adução do material e uma primeira saída para escape do gás de descarga, estando ainda previsto no alojamento um primeiro eletrodo como ânodo e um segundo eletrodo como cátodo para o aquecimento elétrico do material previsto no alojamento, ainda uma sangria para retirada de metal ou composto de metal fundido e uma saída para a escória, sendo que o material é colocado no dispositivo e ali fundido, na medida em que energia elétrica é introduzida por aquecimento a resistência ou operação a arco voltaico. É vantajoso que seja executada uma redução química, sendo que para tanto são aduzidos agentes de redução.

Também é conveniente que seja realizada uma remoção de oclusões. É ainda conveniente que no dispositivo ocorra uma agitação da massa fundida e/ou da escória por meio de um ou vários campos magnéticos aplicados de fora e, por exemplo, de um campo de corrente contínua.

Outras configurações vantajosas estão descritas nas sub-reivindicações.

Breve Descrição dos Desenhos A seguir, a invenção será detalhadamente explicada com base em um exemplo de execução através dos desenhos.

Mostram: Fig. 1 - uma representação esquemática de um exemplo de execução de um dispositivo segundo a invenção, Fig. 2 - uma representação esquemática de um exemplo de execução de um dispositivo segundo a invenção, Fig. 3 - uma representação esquemática de um exemplo de execução de um dispositivo segundo a invenção e Fig. 4 - uma. representação esquemática de um exemplo de execução de um dispositivo segundo a invenção.

Execução Preferida da Invenção A fig. 1 mostra esquematicamente uma representação de um exemplo de execução de um dispositivo 1 segundo a invenção para obtenção de metal ou compostos de metal, como por exemplo ligas, de sólidos unidos ou misturados com os mesmos ou contendo os mesmos. 0 dispositivo 1 apresenta um alojamento 2, que é executado bem isolado termicamente, de modo que no interior do alojamento o sólido e/ou o metal ou composto de metal pode ser fundido e a energia a ser aplicada para isso não é excessivamente aumentada por perdas de calor. Por isso, o alojamento é construído também em parede dupla de uma parede de alojamento 3 interior e uma parede de alojamento 4 exterior. No lado superior do alojamento 2 está prevista uma primeira tubuladura de conexão 5, que é executada à maneira de um canal ou tubo de suprimento. Por essa tubuladura de conexão, como entrada 5, pode o sólido contendo o metal, por exemplo como material a granel, ser introduzido no dispositivo 1. Além disso, no lado superior do alojamento 2 está prevista uma outra tubuladura de conexão, como saída 6, que é igualmente executada à maneira de um canal ou tubo de descarga. A conexão 6 serve á descarga ou escape de gás de descarga do dispositivo. O dispositivo 1 dispõe ainda de uma adução 7 opcional para escória, que fica disposta lateralmente ao alojamento e atravessa por exemplo como calha ou tubo a parede do alojamento 2.

No alojamento 2 do dispositivo estão previstos dois eletrodos 8, 9 de um aquecimento elétrico, sendo que o ânodo 8 se projeta em forma de barra pela parede de alojamento superior para o interior do alojamento 2, sendo que para a passagem do ânodo pela parede de alojamento está prevista uma outra passagem 10, que conduz e retêm o ânodo 8 no alojamento 2. Além disso, o cátodo 9 está introduzido no fundo inferior do alojamento 2 ou disposto no fundo do alojamento. Ele é executado de preferência plano.

Na região interior do alojamento está prevista a sangria 11, por meio da qual o metal fundido ou o composto de metal 12 fundido, que se acumula no fundo do alojamento 2, pode ser removido.

Em operação, o metal pesado ou o composto de metal pesado 12 se acumula no fundo do alojamento 2. Acima dele se acumula a escória em uma camada 13. Acima da camada de escória 13 se encontra uma camada 14 do material a granel do sólido condutor.

Lateralmente, no alojamento está prevista uma saida 16 para a escória 13, que se encarrega de que o nível da escória 13 seja limitado para cima e não aumente mais para cima. Com isso, é fixada essencialmente a posição da camada 14, para a qual se projeta o ânodo.

Na altura da escória 13 está disposto um eletroímã 15, que cuida para que a escória 13 e a camada 12 de metal ou do composto de metal sejam colocados em movimento, como por exemplo em movimento circular, e seu respectivo plano. A figura 2 mostra um exemplo de execução segundo a invenção de um dispositivo 20, em que adicionalmente às características explicadas na figura 1 podem ser concretizadas outras características. Na figura 2, as características já representadas na figura 1 estão providas de referências iguais.

Frente ao dispositivo 1 da figura 1, o dispositivo 20 da figura 2 apresenta um meio de adução 21 para agentes de redução sólidos e/ou líquidos e/ou gasosos. Esse meio de adição 21 está executado como tubo na figura 21, que se projeta de fora do alojamento 2 para dentro do alojamento 2 e chega até à região da escória 13, de modo que o agente de redução conduzido pelo tubo é alimentado até dentro da escória. Pela adução de agentes de redução no compartimento interno do alojamento, por exemplo coque, carvão, carvão de madeira, carvão de petróleo, carbureto de cálcio e/ou gases, que se compõem também de carbono ou hidrogênio, pode ser controlada a desejada reação no alojamento.

Além disso, dentro do ou no alojamento se encontram bobinas de campo magnético 15, que produzem um campo magnético no interior do alojamento para agito do material no alojamento.

Além disso, um eletrodo ou barra de aquecimento 22 para o aquecimento dos meios ou escórias para a operação a resistência se encontram no alojamento 2. Um eletrodo ou barra de aquecimento 23 para o aquecimento dos meios ou escórias para a operação a arco voltaico se encontra no alojamento 2. A massa fundida 12, o material a granel 14 condutor e/ou a escória 13 podem ser fundidos ou temperados por aquecimento a resistência e/ou por aquecimento a arco voltaico. A alimentação de energia pode assim ser nitidamente aumentada e eventualmente também equalizada.

As figuras 3 e 4 mostram dispositivos 30, 40 segundo a invenção, que correspondem essencialmente aos dispositivos 1 e 20 das figuras 1 e 2, distinguindo-se pelo fato de que não há campos magnéticos para movimentação e agitação da massa fundida ou escória. Por isso, nesses dispositivos pode ser executada uma mera operação de corrente contínua com leito de coque.

Pelos dispositivos 1, 20, 30, 40 segundo a invenção é vantajosamente possível executar um processo para obtenção de metal ou de compostos de metal feitos de sólidos contendo metal ou um composto de metal, em que o sólido é colocado em um forno elétrico e fundido por meio do forno elétrico, de preferência por meio de um forno elétrico de corrente contínua. Isso é obtido em um forno elétrico de corrente contínua pelo fato de que ocorre uma alimentação de energia elétrica por um forno de arco voltaico ou um aquecimento a resistência da escória que se encontra no forno.

Além disso, pode ser realizada uma redução química e pode ser executada uma remoção de oclusões.

No forno elétrico ocorre, de preferência, igualmente uma agitação da massa fundida por meio de um ou vários campos magnéticos aplicados de fora e, por exemplo, de um campo de corrente contínua no forno, que é produzido por um material a granel eletricamente condutor e a fase de metal ou composto de metal no fundo do forno.

Além disso, pode ser realizada uma deposição eletrolítica dos metais ou compostos de metal a serem obtidos.

Assim, pode ser aumentado vantajosamente o grau de obtenção de metais ou compostos de metal de escorais e fases de pedra, que resultam por exemplo quando da produção de metais não ferrosos e de ligas de ferro. Também pode ser assim realizada a preparação de depósitos de resíduos contaminados. No total é possibilitado executar uma fusão pobre de sólidos, de modo que as escórias disso resultantes são menos poluidoras.

Lista de referências 1 dispositivo para obtenção de metais ou compostos de metal 2 alojamento 3 parede de alojamento 4 parede de alojamento 5 tubuladura de conexão, entrada 6 tubuladura de conexão, saída 7 adução 8 eletrodo 9 eletrodo 10 passagem 11 sangria 12 metal ou composto de metal fundido 13 camada, de preferência camada de escória 14 camada, de preferência material a granel condutor 15 eletroímã, bobina 16 saída 20 dispositivo 21 meio de adução 22 barra de aquecimento, eletrodo 23 barra de aquecimento, eletrodo 30 dispositivo 40 dispositivo REIVINDICAÇÕES

Claims (13)

1. Dispositivo para obtenção de metais ou compostos de metal a partir de um material contendo o metal ou o composto de metal, compreendendo um alojamento (2) com uma primeira entrada (5) para a adução do material e uma primeira saida (6) para descarga de gás de escape, em que um primeiro eletrodo (8) é previsto como um ânodo no alojamento (2) e um segundo eletrodo (9) é previsto como um catodo para aquecimento elétrico do material provido no alojamento, e uma sangria para retirada de metal ou composto de metal fundido e uma evacuação (16) para a escória, uma adução (7) de escória sendo também prevista na lateral do alojamento, por meio da qual escória pode ser aduzida ao interior do alojamento (2), caracterizado pelo fato de que durante a operação do dispositivo (1) um estrutura estratifiçada resulta no alojamento de uma camada de material eletricamente condutor, uma camada de escória e uma camada de metal ou composto de metal fundido são formadas, em que a evacuação (16) para a escória (13) o nível da escória (13) confina e dessa forma essencialmente fixa a camada (14), e o primeiro eletrodo (8) se projeta de cima para dentro do alojamento e se estende para uma camada do material eletricamente condutor.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo eletrodo (9) fica disposto no fundo do alojamento ou está integrado no fundo do alojamento.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que da operação do dispositivo (1) resulta uma estrutura estratifiçada no alojamento de uma camada de material eletricamente condutor, uma camada de escória e uma camada de metal ou composto de metal fundido.

4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que está previsto ainda na caixa um eletrodo ou um cartucho de aquecimento (22) , por meio do qual pode ser realizado um aquecimento a resistência do material provido no alojamento, da escória e/ou da massa fundida.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que está previsto ainda no alojamento um eletrodo ou um cartucho de aquecimento (23) , por meio do qual na operação a arco voltaico pode ser realizado um aquecimento do material provido no alojamento, da escória e/ou da massa fundida.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que está prevista uma adução (21) de agente de redução ao aloj amento.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que está previsto no alojamento (2) ao menos um eletroimã (15) ou uma bobina de um eletroimã, sendo que o eletroimã ou a bobina é previsto de preferência na altura da escória.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o material contendo o metal ou o composto de metal é um sólido, como por exemplo, um material a granel.

9. Processo para obtenção de metais ou compostos de metal com auxilio do dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o material é consumido no dispositivo e ali fundido, na medida em que energia elétrica é introduzida por aquecimento a resistência ou operação a arco voltaico.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que é executada uma redução química, sendo que para tanto são aduzidos agentes de redução.

11. Processo, de acordo com reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que é realizada uma remoção de oclusões.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que no dispositivo ocorre uma agitação da massa fundida e/ou da escória por meio de um ou vários campos magnéticos aplicados de fora e, por exemplo, de um campo de corrente contínua.

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que é executada uma deposição eletrolítica dos metais ou compostos de metal a serem obtidos.