ES2240786T3 - Metodo para preparar una masa fundida de un material mineral de la que se pueden obtener fibras. - Google Patents

Abstract

Un método para preparar una masa fundida fiberizable de un material mineral que comprende las etapas de introducir una carga de minerales y material carbonoso dentro del interior de un horno de cuba provisto de varias toberas (4, 5) e introducir aire a presión dentro del horno a través de las toberas (4, 5) para generar una combustión del material carbonoso provocando que los minerales se fundan, y descargando la masa fundida formada de este modo por el extremo inferior del horno de cuba, caracterizado porque la situación del extremo (6) por lo menos de una (5) de las toberas (4, 5) es ajustable con relación a la línea central del horno de cuba, porque dicho extremo (6) está colocado a una distancia de entre 10 y 70% de r, en la que r es el radio interno del horno de cuba medido al nivel de las toberas (4, 5), desde su línea central, por lo menos durante parte del funcionamiento del horno.

Description

Método para preparar una masa fundida de un material mineral de la que se pueden obtener fibras.

Esta invención se refiere a un método para preparar una masa fundida de un material mineral de la que se pueden obtener fibras ("fiberizable").

Es bien conocido preparar fibras minerales tales como fibras de piedra y fibras de escoria de una masa fundida de materiales minerales por un procedimiento de hilado. La masa fundida se prepara convencionalmente en un cubilote que se carga con capas alternas de un material carbonoso tal como coque y una mezcla de minerales y que se calienta por combustión del material carbonoso. El oxígeno para la combustión se suministra al interior del cubilote en forma de aire a presión a través de varias toberas provistas en la pared del cubilote.

Es bien conocido usar un horno de cuba que tiene toberas que sobresalen una pequeña distancia hacia adentro de la pared del horno y tienen aberturas de salida situadas cerca de la pared de la cuba.

El uso de tales toberas presenta el inconveniente de que tiende a formarse una columna de coque sin quemar en la región central del horno de cuba porque el aire a presión suministrado a través de las toberas no llega a la región central en una cantidad suficiente para provocar la combustión total del coque situado en dicha región. De este modo, en lugar de ser el coque parte de la reacción de combustión que genera calor, provoca que tenga lugar una gasificación de CO_{2} que consume energía, en la que el CO_{2} producido por combustión reacciona con el coque para formar CO.

Consecuentemente el valor calórico del coque presente en la región central no se utiliza y, además, la gasificación de CO_{2} disipa considerables cantidades de la energía de combustión.

Además el movimiento hacia debajo de la carga de materiales minerales y coque en la región central del horno se vuelve lento.

Este problema se agrava al incrementar los diámetros del horno de cuba, por ejemplo, diámetros de 1,8 m o más.

Un problema especial que surge cuando se usan hornos de cuba que tienen grandes diámetros es que la generación de energía en la forma de una cantidad incrementada de coque tiene que ser incrementada hasta un nivel aceptable y el funcionamiento se vuelve inestable cuando se desea restablecer el funcionamiento normal después de una deseada reducción temporal de la capacidad del horno hasta por debajo del 70%. Se ha teorizado que se forma una masa cilíndrica estacionaria ("muerta") en el centro del horno de cuba durante la producción reducida y que dicha masa no se puede poner en movimiento de nuevo.

Generalmente el uso de hornos que tienen grandes diámetros, por ejemplo, por encima de 1,8 m, implica problemas, si se va a reducir la capacidad del horno. La capacidad se reduce típicamente disminuyendo la cantidad de aire suministrado a través de las toberas, pero reduciendo la cantidad de aire, es difícil suministrar aire a la zona central de horno.

Se ha intentado obtener una combustión más uniforme del coque y de este modo una mejor distribución del calor en los hornos de cuba usando toberas que tienen una longitud fija y que terminan más cerca del centro de la cuba, pero esta solución no ha tenido éxito.

De este modo, tales toberas tienden a provocar la formación de puentes entre las toberas y tales puentes tienden a prevenir el vaciado del horno después de la apertura del fondo del horno de cuba cuando se detiene la producción.

La patente de EE.UU. No. 5.465.942 describe un recipiente de refinado de metal que tiene toberas para introducir un agente de tratamiento tal como oxígeno o polvo de carbón en el metal fundido y por debajo de su superficie. El recipiente comprende toberas que son axialmente deslizables en un bloque de material refractario fijado en la pared del recipiente.

Durante la operación de refinado los extremos de las toberas se queman y las toberas axialmente deslizables se pueden empujar hacia adentro una distancia apropiada de modo que sea reemplazado el extremo de la tobera consumida. Toberas similares que permiten que se mantenga constante la distancia entre la pared del horno y el extremo de la tobera se describen en la patente canadiense No. 992.311.

El método de la invención comprende las etapas de introducir una carga de minerales y material carbonoso en el interior de un horno de cuba provisto de varias toberas e introducir aire a presión dentro del horno a través de las toberas para generar una combustión del material carbonoso, provocando que se fundan los minerales, y descargando la masa fundida formada de este modo por el extremo inferior del horno de cuba, estando caracterizado dicho método porque la posición del extremo de por lo menos una de las toberas es ajustable con relación a la línea central del horno de cuba y que dicho extremo está situado a una distancia de entre 10 y 70%, preferentemente 30-60% y más preferentemente 45-55% de r, en la que r es el radio interior del horno de cuba medido al nivel de las toberas, desde su línea central, por lo menos durante parte del funcionamiento del horno.

De este modo se puede establecer una zona uniforme de alta temperatura en el área transversal total del horno de cuba, ajustando los extremos de las toberas a una posición dentro del intervalo anteriormente mencionado.

Además es incluso posible, moviendo los extremos de las toberas cerca de la línea central de la cuba, generar una temperatura más alta en el centro de la cuba que en la pared de la cuba y de este modo reducir la pérdida de calor por dicha pared de la cuba.

La posibilidad de mover los extremos de las toberas con relación a la línea central del horno puede resolver los problemas anteriormente mencionados que surgen con respecto a una deseable disminución temporal de la capacidad del horno y se puede usar también para controlar la capacidad del horno.

Cuando las toberas sobresalen de la pared del horno dentro de la cuba, pueden soportar la carga de materias primas debido a la formación de puentes y cuando la operación de fusión se detiene y se va a vaciar el horno, tal formación de puentes puede prevenir que caiga el material sin fundir a través del fondo de horno abierto.

Este problema se puede resolver por el método de la invención moviendo los extremos de las toberas de nuevo hasta una posición adyacente a la pared del horno.

Si ocurre tal formación de puentes durante la producción normal, se puede tomar una decisión similar o se puede cambiar el perfil de temperatura con el objeto de romper los puentes.

El método de la invención es particularmente apropiado para su uso en la producción de masas fundidas de cargas que contienen componentes tales como Al_{2}O_{3}, que tienen altos puntos de fusión. Tales componentes se van a disolver en la masa fundida formada por los otros componentes de la masa fundida y moviendo los extremos de las toberas cerca del centro del horno es posible proporcionar en dicha zona una masa fundida de alta temperatura que incrementa la velocidad de disolución de los componentes de alto punto de fusión.

En una realización preferida del método de la invención, el(los) extremo(s) de la(s) tobera(s) se mueve(n) hasta una posición adyacente a la pared del horno y se mantienen temporalmente en dicha posición previamente a la apertura del fondo del horno para provocar que se funda el material sólido que se pueda adherir a la pared y de este modo facilitar el vaciado del horno.

Las toberas ajustables comprenden preferentemente una tubería que está montada telescópicamente movible en una tobera convencional que sobresale de la pared de la cuba y que comprende una abertura conectada a un sistema de suministro de aire a presión.

La tubería telescópicamente movible preferentemente tiene un diámetro externo que es algo más pequeño que el diámetro interior de la tobera que sobresale para permitir un movimiento libre de la tobera ajustable.

Para evitar que las toberas se dañen, por ejemplo, por deformación o fusión, deben estar hechas de un material resistente al calor y/o refrigeradas, por ejemplo, con agua o aceite.

Las toberas en un cubilote convencional están montadas normalmente en una o dos hileras que se extienden circunferencialmente, que comprende cada una varias toberas.

El método de la invención es particularmente apropiado para su uso en un cubilote.

En un cubilote para su uso en el método de la invención por lo menos una y preferentemente tres o más toberas son ajustables.

La invención se describirá con más detalle con referencia al dibujo que ilustra esquemáticamente una vista de una sección vertical a través de una pared del horno que comprende una tobera longitudinalmente ajustable.

El dibujo ilustra una pared 1 interior de cubeta y una pared 2 exterior de cubeta que juntas definen un paso de flujo 3 para un medio de refrigeración tal como agua.

El dibujo muestra adicionalmente dos toberas 4 y 5 que sobresale de la pared interior de la cuba y termina en un extremo 6. El extremo opuesto de cada tobera está conectado con un canal 7 de suministro para el aire a presión.

Una tubería 8 que está montada axialmente desplazable en la tobera 5. Se proporciona una abertura 8 en el lado de la tubería 8 y dicha abertura comunica con el canal 7 de suministro de aire a presión. El diámetro de la tubería 8 es algo más pequeño que el diámetro interior de la tubería 5 para que esté permitido circular aire a presión no solo por dentro de la tubería 8 sino también a lo largo de su lado exterior.

El extremo exterior de la tubería 8 está cerrado y está conectado a medios (no mostrados) para ajustar axialmente la posición de la tubería 8 con relación a la tobera 5.

Claims (4)

1. Un método para preparar una masa fundida fiberizable de un material mineral que comprende las etapas de introducir una carga de minerales y material carbonoso dentro del interior de un horno de cuba provisto de varias toberas (4,5) e introducir aire a presión dentro del horno a través de las toberas (4,5) para generar una combustión del material carbonoso provocando que los minerales se fundan, y descargando la masa fundida formada de este modo por el extremo inferior del horno de cuba, caracterizado porque la situación del extremo (6) por lo menos de una (5) de las toberas (4,5) es ajustable con relación a la línea central del horno de cuba, porque dicho extremo (6) está colocado a una distancia de entre 10 y 70% de r, en la que r es el radio interno del horno de cuba medido al nivel de las toberas (4,5), desde su línea central, por lo menos durante parte del funcionamiento del horno.

2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque el extremo (6) de la tobera (5) se mueve hasta una posición adyacente a la pared del horno y se mantiene temporalmente en dicha posición previamente a la apertura del fondo del horno.

3. Un método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la tobera ajustable (5) comprende una tubería (8) que está montada telescópicamente movible en una tobera (5), que sobresale de la pared (1) de la cubeta.

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el horno de cuba es un cubilote que tiene preferentemente un diámetro interno por lo menos de 1,8 m.