DE19500962A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Hochtemperaturbehandlung von feinkörnigen Feststoffen in einem Schmelzzyklon - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Hochtempe­ raturbehandlung von feinkörnigen, bei Behandlungstemperaturen schmelz­ flüssige Produkte ergebenden Feststoffen wie z. B. Nichteisenmetallerzkon­ zentraten, Abfallstoffen oder dergleichen, mit einem Schmelzzyklon und mit wenigstens einem Düsensatz mit Düse zur Eindüsung eines Brennstoff-Sau­ erstoff-Gemisches sowie mit einer Düse zum Einblasen des Feststoff-Parti­ kelstrahls.

Die Herstellung von Schmelzprodukten durch Einblasen eines sauerstoffhal­ tigen Partikelstrahles in eine Reaktionskammer ist bekannt. Innerhalb der Reaktionskammer kann ein Zündbrenner zum Zünden des Partikelstrahls vorgesehen sein. Die Reaktionskammer kann eine zyklonartige konische Form aufweisen und senkrecht ausgerichtet sein, um so im oberen Bereich einen großen Querschnitt zu erreichen, der sich zu einem kleineren Quer­ schnitt am unteren Ende verjüngt.

Bei einer Reaktionskammer nach Art eines Schmelzzyklons ist es bekannt (DE-A-42 00 341), den Zündbrenner horizontal unter einem spitzen Winkel zur inneren Kammerwandung zu richten. Benachbart dazu wird der Parti­ kelstrahl in die Kammer eingeblasen. Bekannt ist, die Brennerflamme im spitzen Winkel auf den Partikelstrahl zu richten, der Partikelstrahl wird ge­ zündet und der feinkörnige Feststoff wird in eine Schmelze umgewandelt. Die Schmelze wird über die Innenwandung der Reaktionskammer verwirbelt und verläßt die Unterseite der Reaktionskammer als Schmelzprodukt. Die vom Partikelstrom mitgerissenen Feststoffe sollen schmelzen, bevor sie mit der Innenwandung der Reaktionskammer in Berührung kommen. Sollten die Feststoffe nicht vor Berührung mit der Kammerinnenwandung schmelzen, bilden sich auf der Kammerwand in unerwünschter Weise Agglomerationen des Feststoffmaterials. Deshalb muß zur Sicherstellung eines wirksames Schmelzvorganges der Partikelstrom so eingeleitet werden, daß die zum Ausreagieren und Schmelzen der einzelnen Feststoffpartikel benötigte Reak­ tionszeit, für welche praktisch nur die Flugstrecke der Partikel von der Einblasdüse zur gegenüberliegenden Reaktionskammer-Innenwandung zur Verfügung steht, ausreichend lang bleibt.

Bei der sogenannten Seitenaufgabe (DE-A-42 00 341) wird der Feststoff des Partikelstrahls waagerecht tangential bzw. sekantial mit Förderluft und Re­ aktionssauerstoff in den Schmelzzyklon eingeblasen. Seitlich dazu wird in spitzem Winkel die Flamme des Brennerstrahls von der Zykloninnenseite her auf den Partikelstrahl gerichtet. Durch diese Anordnung ist die Gefahr nicht ausgeschlossen, daß einerseits die Brennerflamme den Partikelstrahl an die in der Regel gekühlte Innenwandung der Reaktionskammer drückt und daß andererseits der Brennerstrahl vom Partikelstrahl abprallt und die Bren­ nergase sich nicht ausreichend mit dem Partikelstrahl vermischen. Der Feststoff des Partikelstrahls zündet nicht direkt am Eintritt in die Reaktions­ kammer, was zu einer trompetenartigen Aufweitung der Düsenrohre ausge­ hend vom Feststoffeintrag führen kann. Desweiteren kann die Flugzeit der Partikel infolge des verkürzten Flugweges nicht ausreichen, um das gesamte Feststoffmaterial zu schmelzen. Das wiederum kann zu Feststoffansätzen an der Gegenseite der Reaktionskammer führen, wodurch die "Erdrückung" des Partikelstrahls noch gefördert wird.

Bei der sogenannten Obenaufgabe des Feststoffs in die Reaktionskammer (DE-A-41 15 348) kann sich die Brennerflamme an die Innenwandung der Reaktionskammer anlegen. Der Feststoff fällt von oben in die Brennerflam­ me und wird von ihr mitgenommen. Das Feststoffmaterial kann schmelzen, bevor es mit der Innenwandung der Reaktionskammer in Berührung kommt. Voraussetzung für diese Betriebsweise ist aber ein in der Reaktionskammer sich ausbildender ausreichender Drall, der bei Verwendung von Luft als Oxidationsmedium gegeben sein kann. Bei Verwendung von Sauerstoff (statt Luft) als Oxidationsmedium ist allerdings die Gesamtgasmenge wesentlich geringer, so daß dann häufig der notwendige Drall, um in der Schmelzzy­ klon-Reaktionskammer das gesamte Feststoffmaterial mitzureißen, nicht mehr gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Hochtemperaturbehand­ lung von feinkörnigen Feststoffen in einem Schmelzzyklon mit Einsatz von eigenen Brennern mit Brennstoffeindüsung dafür zu sorgen, daß bei hohen Schmelzraten und möglichst geringen Schmelzzyklonverschleißerscheinun­ gen und Abgasstaubverlusten sowie bei möglichst niedrigem spezifischem Energiebedarf die einzelnen Partikel des Feststoffmateriales möglichst voll­ ständig schmelzen und ausreagieren können.

Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig mit den Maßnahmen des Kennzeich­ nungsteils des Anspruchs 1 und verfahrensmäßig mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird im Vergleich zur bisher bekannten sogenannten Sei­ tenaufgabe bei einer schmelzzyklonartigen Reaktionskammer die Anordnung von Brennerstrahl und Partikelstrahl vertauscht, d. h. die Brennerflamme des Brennerstrahls legt sich seitlich an die bzw. um die Schmelzzyklon-In­ nenwandung, und der Feststoff des Partikelstrahls wird von der Zyklon­ innenseite her im spitzen Winkel von 0 bis ca. 300 zum Brennerstrahl seit­ lich (sekantial bzw. tangential) mit Förderluft und Reaktionssauerstoff in den Schmelzzyklon eingeblasen. Dabei muß der Feststoff-Partikelstrahl auf sei­ nem Weg zur Innenwandung des Schmelzzyklons durch die Brennerflamme hindurchgelangen. Dadurch werden die Brennergase und der Partikelstrom sehr gut vermischt. Anstatt den Feststoff des Partikelstrahls an die Zyklon- Innenwandung zu drücken, lenkt erfindungsgemäß der Brennerstrahl bzw. dessen Flamme den Materialstrom zum Schmelzzyklon-Inneren ab und ver­ längert dadurch die Flugstrecke der einzelnen Partikel des Partikelstrahls.

Dadurch ist eine ausgezeichnete Durchmischung der heißen Brennergase mit dem Feststoff gegeben. Trompeten- und Ansatzbildungen im Schmelzzyklon werden vermieden oder zumindest vermindert und das Schmelzverhalten wird kontrollierbarer. Außerdem gestattet die erfindungsgemäße Anordnung von Partikelstrahl und Brennerstrahl die Ausbildung einer ausreichenden Drallströmung innerhalb des Schmelzzyklons, um die einzelnen Partikel mit sehr hoher Geschwindigkeit zu schmelzen.

Der Brennerstrahl Zündstrahl und der Partikelstrahl können so angeordnet sein, daß sie sich unter einem Winkel von wenigstens 23° schneiden.

Außer einem ersten Düsensatz für den Partikelstrahl einerseits und den Brennerstrahl andererseits kann erfindungsgemäß darüber hinaus auch ein zweiter Düsensatz vorgesehen sein, wobei der erste und zweite Düsensatz in einer ersten Horizontalebene des Schmelzzyklons positioniert und um ca. 180° zueinander versetzt im Schmelzzyklon angeordnet sein können.

Erfindungsgemäß besteht auch die Möglichkeit, daß der Schmelzzyklon dar­ über hinaus einen dritten Düsensatz und einen vierten Düsensatz enthält, wobei der dritte und vierte Düsensatz beide in einer zweiten Horizontalebe­ ne des Schmelzzyklons positioniert und ca. 180° voneinander entfernt im Schmelzzyklon angeordnet sein können.

Die Innenwandung des Schmelzzyklons wird durch eine Flüssigkeit gekühlt. Der Partikelstrahl kann mit einem sauerstoffreichen Gas in den Schmelzzy­ klon eingeblasen werden, d. h. die für die Durchführung der Reaktion in der Reaktionskammer insgesamt benötigte Sauerstoffmenge kann wenigstens zum Teil zusammen mit dem Feststoff und der Förderluft in den Schmelz­ zyklon eingebracht werden.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung können Brennerrohr und Partikelstrahl-Einblasrohr auch konzentrisch zueinander angeordnete Rohre sein, mit dem Brennerrohr als Außenrohr und dem Partikel-Einblasrohr als Innenrohr. Auf diese Weise kann der Partikelstrahl allseitig von einem Ringkanalbrenner bzw. von einer Ringbrennerflamme umhüllt bzw. umman­ telt werden, um ausgezeichnete Vermischungen und ganz kurze Reaktions­ zeiten zu erzielen.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu­ tert:

Es zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht eines vertikal aufgestellten Schmelzzyklons;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3 die Draufsicht auf den Schmelzzyklon der Fig. 1;

Fig. 4 die Seitenansicht eines modifizierten Schmelzzyklons mit zwei Düsensätzen als Alternative zur Ausführung nach Fig. 1;

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 4;

Fig. 6 die Draufsicht auf den Schmelzzyklon der Fig. 4;

Fig. 7 die Seitenansicht auf einen modifizierten Schmelzzyklon mit vier Düsensätzen;

Fig. 8 einen Horizontalschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Schmelzzyklons.

Der Schmelzzyklon (10) dient zur Hochtemperaturbehandlung von feinkör­ nigen, bei Behandlungstemperaturen schmelzflüssige Produkte ergebenden Feststoffen, sei es zur pyrometallurgischen Behandlung von Nichteisenme­ tallerzkonzentraten, sei es aber auch zur Vergasung oder auch zur Verbren­ nung von feinkörnigen Abfallstoffen oder dergleichen.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen stellt Fig. 1 einen Schmelzzyklon (10) dar, der die Merkmale der vorliegenden Erfindung verkörpert. Der Schmelzzyklon (10) verfügt über ein oberes Ende (14), einen Boden (16) und einen Innenraum (18), der die Funktion einer Reaktionskammer hat. Der Schmelzzyklon (10) hat einen kreisförmigen Querschnitt und er ist vor­ zugsweise in Richtung auf das untere Ende zugespitzt, so daß sich ein koni­ scher Teil (19) bildet. Die zu behandelnden Feststoffteilchen werden im Be­ reich des Oberteils (14) des Schmelzzyklons (10) in den Schmelzzyklon auf­ gegeben. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Partikelstrahl durch einen ersten Düsensatz (20) durch eine Partikelstrahldüse (28) seitlich in den Schmelzzyklon (10) eingeblasen. Außerdem wird ein Brennerstrahl/Zünd­ strahl durch eine benachbarte Düse (26) des ersten Düsensatzes (20) in den Schmelzzyklon eingeblasen.

Der Brennstrahl/Zündstrahl ist im wesentlichen eine Flamme, die mit dem Partikelstrom in Berührung kommt. Für den Zündstrahl können unter­ schiedliche Brennstoffe, einschl. fester Brennstoffe eingesetzt werden, wie z. B. vermahlene Kohle oder Schwefel, Flüssigkeiten wie Öl, oder auch Brenngase, wie z. B. Erdgas, Propan, usw. Der Partikelstrom besteht aus zu schmelzendem feinkörnigem in einem Fördergas suspendiertem Feststoffma­ terial. Das Gas enthält bevorzugt Sauerstoff, aber auch z. B. Luft, die mit Sauerstoff angereichert sein kann. Der Zündstrahl wird auf den Par­ tikelstrahl gerichtet, so daß letzterer brennt und schmilzt. Falls der Par­ tikelstrom einen hohen Gehalt an Sauerstoff im Fördergas aufweist, kann die für den Zündstrahl erforderliche Brennstoffmenge reduziert werden. Die erzeugte Wärme führt im Inneren (18) des Schmelzzyklons (10) zu hohen Temperaturen.

In der zyklonartigen Reaktionskammer wird eine Wirbelströmung erzeugt. Um eine Wirbelströmung zu erreichen, werden die Düsen in die gleiche allgemeine Rotationsrichtung - d. h. z. B. als Sekanten zur Zykloninnen­ wand - ausgerichtet.

Die Teilchen schmelzen auf ihrem Flugweg im Zyklon und bilden ein Schmelzprodukt, das als Schmelzefilm um die Innenwand (22) des Schmelz­ zyklons (10) rotiert. Aufgrund der Schwerkraft rotiert der Schmelzefilm nach unten, wie durch Linienverlauf (23) in Fig. 1 dargestellt. Die Schmelze tritt durch Öffnung (24) im Boden (16) des Schmelzzyklons (10) aus. Die Schmelze kann nach Austrag aus dem Schmelzzyklon (10) weiter behandelt werden.

Die Ausrichtung der Düsen ist in Fig. 2 dargestellt. Die Brennerdüse/Zünd­ düse (26) ist in der Zyklonwandung (22) angeordnet. Die Partikelstrahldüse (28) ist ebenfalls in der Zyklonwand (22) angeordnet, vorzugsweise neben der Zünddüse (26).

Die Zünddüse (26) ist so positioniert, daß ein Brennerstrahl/Zündstrahl in den Zykloninnenraum (18) gerichtet wird. Der Zündstrahl wird vorzugswei­ se als Sekante zur Wand (22) gerichtet, also nicht tangential zur Wand (22), sondern leicht gegen das Innere (18) gerichtet, um für den Zündstrahl einen längeren Weg sicherzustellen.

In ähnlicher Weise ist die Partikelstrahldüse (28) so angeordnet, daß der Partikelstrom als Sekante zu Wand (22) in den Schmelzzyklon gerichtet wird. Auch der Partikelstrom wird vorzugsweise als Sekante zu Wand (22) und nicht tangential ausgerichtet, damit die Weglänge der Partikel größer wird.

Zünddüse (26) und Partikelstrahldüse (28) werden unter einem solchen Winkel zueinander positioniert, daß sich innerhalb des Schmelzzyklons (10) eine Wirbelströmung bildet. Für die in Fig. 2 dargestellte Ausführung ver­ läuft die Wirbelströmung im Uhrzeigersinn.

Der Partikelstrom wird so eingeblasen, daß er den Zündstrahl schneidet, während die Partikel im Strom in der Schwebe sind. Der Schnittwinkel ist als θ dargestellt. θ ist nach Fig. 2 vorzugsweise 23° oder größer. Der Partikelstrahl wird durch den Zündstrahl von der Zyklonwand (22) weg abgelenkt. Durch diese Ablenkung wird die Länge des Suspensionsweges bzw. Flugweges der Partikel verlängert, bis diese mit der Zyklonwand (22) in Berührung kommen. So müssen alle Partikel, bevor sie auf die Wand auftreffen, den Zündstrahl passieren.

Der Partikelstrahl hat zwei Seiten: eine, die zur Zyklonmitte gerichtet ist und eine, die näher an der Wand (22) liegt. Der Zündstrahl wird so aus­ gerichtet, daß er den Partikelstrahl auf der Seite schneidet, die der Zyklon­ innenwand (22) am nächsten liegt.

Der Partikelstrom enthält vorzugsweise sauerstoffreiches Gas, wodurch der Zündstrahl sofort nach seinem Austritt gezündet wird. Dies führt zur Ver­ brennung und hohen Temperaturen innerhalb des Schmelzzyklons (10), so daß die Partikel schmelzen. Durch die Ablenkung des Partikelstroms wird die Zeit verlängert, während der sich die Teilchen mit den Verbrennungs­ gasen innerhalb des Schmelzzyklons vermischen können. Damit wird sicher­ gestellt, daß die Teilchen geschmolzen werden, solange sie auf ihrer Flug­ bahn in der Schwebe sind. Die geschmolzenen Partikel kommen dann mit der Wand (22) in Berührung, wo sich ein Schmelzefilm bildet.

Die Ausrichtung der Düsen erzeugt ein Verwirbeln der Gase innerhalb des Schmelzzyklons. Vom Zündstrahl und der Verbrennung des Partikelstroms her bildet sich ein Feuerring um den Zyklonumfang. Der Schmelzefilm rotiert um die Zyklonwand (22) in der gleichen Richtung wie die verwir­ belten Gase. Der die rotierende Strömung des Schmelzefilms verursachende Drall wird vom Impuls der eingeblasenen Partikel und der von den ver­ wirbelten Gasen herrührenden Reibung verursacht.

Fig. 3 macht in Draufsicht auf das obere Ende (14) des Schmelzzyklons (10) die Öffnung (24) im Boden (16) des Schmelzzyklons (10) sichtbar.

Der Düsensatz (20) besteht aus der Brennerdüse/Zünddüse (26) und der zu­ gehörigen Partikelstrahldüse (28). Eine Schmelzzyklon-Ausführung mit einem Düsensatz ist in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt. Diese Anordnung reicht für eine relativ geringe Schmelzrate aus.

Für höhere Schmelzraten ist es vorteilhaft, einen Schmelzzyklon vorzu­ sehen, der über mehr als einen Düsensatz verfügt. Höhere Partikel-Schmelz­ raten ergeben größere Schmelzefilmmengen auf der Wand (22). Deshalb ist auch eine stärkere Drallströmung erforderlich. Der Drall kann durch den Einsatz von Mehrfach-Düsensätzen verstärkt werden. Fig. 4, 5 und 6 zeigen einen Schmelzzyklon mit einem ersten Düsensatz (20) und einem zweiten Düsensatz (30).

In einer Schmelzzyklonausführung mit zwei Düsensätzen (normalerweise bei Zyklondurchmessern von mindestens 1 m) werden die Düsensätze vorzugs­ weise in einer gemeinsamen horizontalen Ebene, der ersten horizontalen Ebene A-A angeordnet. Zwei Düsensätze in der gleichen Ebene sollten we­ nigstens 120° - besser noch 180° - voneinander entfernt positioniert wer­ den. Fig. 5 und 6 zeigen den ersten Düsensatz (20) und den zweiten Düsen­ satz (30) in der gleichen Ebene A-A 180° voneinander entfernt.

Es ist auch möglich, einen Schmelzzyklon mit mehr als zwei Düsensätzen auszustatten. Fig. 7 stellt einen Schmelzzyklon mit vier Düsensätzen dar: er­ ster Düsensatz (20), zweiter Düsensatz (30), dritter Düsensatz (32) und vier­ ter Düsensatz (34). Sobald mehr als zwei Düsensätze vorgesehen werden, ist es vorteilhaft, die weiteren Düsen auf einer anderen Ebene B-B mit einem Mindestabstand von 350 mm anzuordnen. Düsensätze auf unterschiedlichen Ebenen sollten vorzugsweise einen Abstand von 600 mm aufweisen.

Außerdem gilt, daß bei Düsensätzen auf unterschiedlichen Ebenen die auf der gleichen Ebene positionierten Düsensätze vorzugsweise senkrecht zu den auf der anderen Ebene vorhandenen Düsensätzen ausgerichtet sind. Falls Düsensätze auf unterschiedlichen Ebenen nicht senkrecht zueinander ausge­ richtet sind, sollte der Versatz nicht mehr als 45° betragen, so daß der obere Düsensatz in Richtung der Schmelzzyklon-Strömungsrotation vor dem unteren Düsensatz angeordnet ist. Bild 7 zeigt den dritten Düsensatz (32) und den vierten Düsensatz (34), der jeweils auf einer zweiten Horizontal­ ebene B-B unterhalb der ersten Horizontalebene A-A angeordnet ist und zwar so, daß der dritte Düsensatz (32) senkrecht unterhalb des ersten Dü­ sensatzes (20) und der vierte Düsensatz (34) senkrecht unter dem zweiten Düsensatz (30) ausgerichtet ist.

Es ist wünschenswert, die Schmelzzyklonwand (22) sowie die Düsensätze (20, 30, 32 und 34) zu kühlen, um Schäden wegen der extremen Wärmebe­ lastung innerhalb des Innenraums (18) (z. B. 1600°C) zu vermeiden. Dabei wird vorzugsweise eine Kühlflüssigkeit durch Kühlkanäle (36) innerhalb Wand (22) und Teile der Düsen geleitet, um deren Temperatur abzusenken.

Mindestens 20% der für die Schmelzebildung, z. B. Kupfersteinbildung erforderlichen Sauerstoffmenge sollte vorzugsweise durch den Partikelstrom eingeführt werden. Das Gas im Partikelstrom kann Luft sein. Die För­ derluftmenge sollte 80 m³/t bis 120 m³/t, vorzugsweise 100 m³/t Feststoff betragen. Die Feststoffgeschwindigkeit sollte 25 m/s, vorzugsweise 55 m/s und die Brenneraustrittsgeschwindigkeit der Brennergase 60 m/s, vorzugsweise 150 m/s sein.

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung besteht auch die Mög­ lichkeit, nach Fig. 8 den Winkel θ (der Fig. 2) zwischen dem Brennerrohr (26) und dem Partikel-Einblasrohr (28) auf Null zu bringen, d. h. die beiden Rohre konzentrisch zueinander anzuordnen, mit dem Brennerrohr (26) als Außenrohr und dem Partikel-Einblasrohr (28) als Innenrohr, d. h. durch den Ringraum zwischen beiden Rohren wird gasförmiger/flüssiger/fester Brenn­ stoff (31) zusammen mit einem Sauerstoffträger (O₂) geführt, während der bei Behandlungstemperaturen schmelzflüssige Produkte ergebende Feststoff pneumatisch durch das Innenrohr (28) in den Schmelzzyklon (10) eingedüst wird. Die Einmündung des Außenrohres (26) in den Schmelzzyklon (10) kann konvergent verlaufend ausgebildet sein. Auf diese Weise wird der durch das zentrale Innenrohr (28) zugeführte Partikelstrom bei seiner Ausdüsung sofort allseitig von einer Ringbrenner-Flamme umgeben, die Brennergase dringen zum Teil in den Partikelstrom von dessen Randbereich her ein, der Partikelstrom wird allseitig von seiner Peripherie her von den Brennergasen aufgerissen, wodurch noch schnellere Reaktionen bei der Hochtemperaturbehandlung des Partikelstrahls erreicht werden, sei es bei dessen Verbrennung, oder auch bei dessen Vergasung zu einem Syn­ thesegas, oder auch bei der pyrometallurgischen Behandlung des z. B. aus Erzkonzentrat bestehenden Partikelstrahls mit hohen Verflüchtigungsraten verflüchtigbarer Feststoffkomponenten und hohen Schmelzraten nicht ver­ flüchtigbarer Bestandteile des Partikelstrahls. Jedenfalls reicht erfindungs­ gemäß die Flugstrecke der Partikel von der Einblasdüse zur gegenüber­ liegenden Innenwandung des Schmelzzyklons (10) aus, um bei minimalen Abgasstaubverlusten die einzelnen Feststoffpartikel während ihrer Flugbahn zum Schmelzen und zur Reaktion zu bringen, wobei die Schmelze den Schmelzzyklon (10) nach unten durch die zentrale Zyklonaustragsöffnung (21) verläßt.

Der Zweikanal-Brenner der Fig. 8 kann auch zu einem Dreikanal-Brenner erweitert werden, indem zwischen beide konzentrische Rohre (26 und 28) noch ein weiteres Rohr installiert wird. Durch den auf diese Weise dann ge­ schaffenen Zwischen-Ringkanal kann z. B. weiterer Sekundärsauerstoff/- Luft, ggf. versehen mit einem Drall, in den Schmelzzyklon eingeführt wer­ den.

In Fig. 8 ist noch zu sehen, daß der mit feuerfestem Material (37) ausge­ kleidete Schmelzzyklon (10) einen Kühlmantel (36) aufweist.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Hochtemperaturbehandlung von feinkörnigen, bei Be­ handlungstemperaturen schmelzflüssige Produkte ergebenden Feststof­ fen wie z. B. Nichteisenmetallerzkonzentraten, Abfallstoffen oder der­ gleichen, mit einem Schmelzzyklon (10) und mit wenigstens einem Dü­ sensatz mit Düse zur Eindüsung eines Brennstoff-Sauerstoff-Gemisches sowie mit einer Düse zum Einblasen des Feststoff-Partikelstrahls, da­ durch gekennzeichnet, daß die Brennerdüse (26) mit dem Brennerstrahl und die Partikeldüse (28) mit dem Partikelstrahl so ausgerichtet sind, daß sie gemeinsam eine Rotationsströmung innerhalb des Schmelz­ zyklons (10) erzeugen, und daß der Partikelstrahl so in spitzem Winkel (θ) von 0 bis 30° zum Brennerstrahl gerichtet ist, daß der Brenner­ strahl den Partikelstrahl von der Zykloninnenwandung (22) ablenkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bren­ nerstrahl/Zündstrahl (26) und der Partikelstrahl (28) so angeordnet sind, daß sie sich unter einem Winkel von mindestens 23° schneiden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzzyklon darüber hinaus einen zweiten Düsensatz (30) enthält, wobei der erste und zweite Düsensatz (20, 30) in einer ersten Horizon­ talebene (A-A) des Schmelzzyklons (10) positioniert und um ca. 180° zueinander versetzt im Schmelzzyklon (10) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzzyklon darüber hinaus einen dritten Düsensatz (32) und einen vierten Düsensatz (34) enthält, wobei der dritte und vierte Düsensatz beide in einer zweiten Horizontalebene (B-B) des Schmelzzyklons positioniert und ca. 180° voneinander entfernt im Schmelzzyklon (10) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Horizontalebene (A-A) oberhalb der zweiten Horizontalebene (B-B) angeordnet und der erste und zweite Düsensatz (20, 30) im allgemeinen senkrecht oberhalb des dritten und vierten Düsensatzes (32, 34) po­ sitioniert sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzzyklon-Innenwand (22) durch eine Flüssigkeit gekühlt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Brenner­ rohr und Partikelstrahl-Einblasrohr konzentrisch zueinander angeord­ nete Rohre sind, mit dem Brennerrohr (26) als Außenrohr und dem Partikel-Einblasrohr (28) als Innenrohr (Fig. 8).

8. Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von feinkörnigen, bei Be­ handlungstemperaturen schmelzflüssige Produkte ergebenden Feststof­ fen wie z. B. Nichteisenmetallerzkonzentraten, Abfallstoffen oder der­ gleichen, mit einem Schmelzzyklon (10) und mit wenigstens einem Düsensatz mit Düse zur Eindüsung eines Brennstoff-Sauerstoff-Ge­ misches sowie mit einer Düse zum Einblasen des Feststoff-Partikel­ strahls, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerdüse mit dem Bren­ nerstrahl und die Partikeldüse mit dem Partikelstrahl so ausgerichtet sind, daß sie gemeinsam eine Rotationsströmung innerhalb des Schmelzzyklons (10) erzeugen, und daß der Partikelstrahl so in spitzem Winkel (θ) von 0 bis 30° zum Brennerstrahl gerichtet wird, daß der Brennerstrahl den Partikelstrahl wenigstens teilweise ummantelt, so daß der Partikelstrahl (28) nur auf dem Weg durch die Brennerflamme hin­ durch zur Innenwandung (22) des Schmelzzyklons (10) gelangt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, daß der Brenner­ strahl und der Partikelstrahl so eingeblasen werden, daß sie sich unter einem spitzen Winkel von mindestens 23° schneiden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Parti­ kelstrahl mit sauerstoffreichem Gas in den Schmelzzyklon eingeblasen wird.