ES2271898T5 - Horno industrial. - Google Patents
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Abstract
Horno industrial para la fusión y el tratamiento con gas de metales no ferrosos con las siguientes características: a) una envoltura de acero (3); b) un revestimiento (5) resistente al fuego, dispuesto sobre el lado interior de la envoltura de acero (3), que encierra un espacio interior (I) libre; c) por lo menos un dispositivo (23, 25, 29, 31) para el suministro de gas al espacio interior (I); d) por lo menos un quemador (9, 11) para el calentamiento del espacio interior (I); e) el horno (1) está apoyado, de manera que puede girar en un ángulo de giro de por lo menos 40º, alrededor de un eje de giro (D) que discurre horizontalmente; f) el espacio interior (I) presenta una superficie de sección transversal no circular.
Description
Horno industrial.
La presente invención se refiere a un horno
industrial para la fusión y el tratamiento con gas de metales no
ferrosos.
Por el estado de la técnica se conocen
diferentes tipos de hornos para el tratamiento primario y secundario
de metales no ferrosos, por ejemplo de cobre (aquí por ejemplo para
la fabricación de cobre anódico o ampolloso), plomo, cinc, estaño,
níquel o aluminio o aleaciones de ellos. Uno de estos tipos de horno
es el llamado horno de tambor el cual se utiliza en especial para
la refinación (es decir, para la oxidación y reducción) de cobre.
Como tipo de horno adicional se conoce el denominado horno
basculante el cual se utiliza en especial para la fusión de
desechos de cobre y también para la refinación de la masa fundida
obtenida a partir de ellas. Se conocen también tipos de hornos
correspondientes para la fusión, el tratamiento y el procesamiento
de otros metales no ferrosos.
Los hornos de tambor sirven en particular para
la refinación de masas fundidas líquidas de metales no ferrosos,
las cuales han sido suministradas al horno de tambor desde un horno
de fusión preconectado. En parte se carga también en el horno
material de reciclaje sólido.
Un horno de tambor se parece, esencialmente, a
un tubo de acero que puede girar alrededor de su eje longitudinal
horizontal y obturado por sus dos secciones situadas axialmente en
el lado final. Sobre su lado interior el tubo está revestido de tal
manera con un material resistente al fuego que queda un espacio
interior libre cilíndrico circular.
Este espacio interior cilíndrico circular forma
para la masa fundida de metal no ferroso, en su lado inferior, una
ranura en la cual la masa fundida de metal no ferroso puede ser
tratada, es decir en especial, por ejemplo, ser refinada (oxidada y
reducida), aleada u homogeneizada.
Este proceso de tratamiento (es decir, en
especial el refinamiento, la aleación o la homogeneización) tiene
lugar esencialmente gracias a que desde las toberas, las cuales
están situadas por debajo de la superficie del baño de la masa
fundida de metal no ferroso, denominadas toberas de debajo del baño,
o desde las lanzas, las cuales se sumergen desde arriba en la masa
fundida, se inyecte gas en la masa fundida.
Como gas para la oxidación de masa fundida de
cobre o de otra masa fundida de metal no ferroso cualquiera se
utiliza en particular oxígeno, aire u otro gas de reacción, por
ejemplo gas cloro, reaccionando el gas, mientras circula por la
masa fundida de metal no ferroso, con impurezas que hay en ella y, o
bien sedimenta, como producto de reacción correspondiente, en la
superficie de la masa fundida en forma de escoria, o abandona el
grupo, en forma de polvo volátil o gas de escape de proceso. El
polvo volátil y el gas de escape de proceso pueden abandonar el
grupo, por ejemplo, a través de una escape de gas de combustión.
Para la homogeneización de la masa fundida de
metal no ferroso se puede inyectar, a través de las toberas, de
manera acumulativa o alternativa, un gas inerte, por ejemplo
nitrógeno ó argón, en la masa fundida, mezclando y homogeneizando
el gas inerte ésta, durante su circulación a través de la masa
fundida de metal no ferroso.
Para una reducción de una masa fundida de metal
no ferroso se inyecta en ésta un gas de reducción por ejemplo gas
natural, LPG, amoníaco, hidrógeno o hidrocarburos (aceites)
líquidos.
Un tratamiento eficiente de la masa fundida
puede tener lugar al mismo tiempo cuando el gas circula un tiempo
suficiente a través de la masa fundida. Dado que el tiempo que el
gas necesita para ascender desde su punto de inyección situado en
el lado inferior del baño de masa fundida hasta su superficie, está
determinado esencialmente por la altura del baño, es necesaria una
altura del baño mínima para la cual esté garantizado el tiempo de
circulación suficiente del gas inyectado a través del baño.
Para conducir la masa fundida de metal no
ferroso hacia el exterior del horno de tambor, éste presenta
aberturas, desde las cuales puede fluir hacia fuera la masa fundida
de metal no ferroso, después de que el horno haya sido girado un
ángulo de giro tan grande alrededor de su eje longitudinal hasta que
la masa fundida de metal no ferroso haya alcanzado estas
aberturas.
Los hornos de tambor son muy adecuados para el
tratamiento mencionado con anterioridad de desecho no ferroso
mediante inyección de gas, aunque no lo son para la fusión de
desechos no ferrosos o de material sólido en el material de
cementación. Ya que una fusión/descomposición rápida y eficiente de
desechos no ferrosos sería posible de manera eficiente únicamente
en las zonas superiores del baño de masa fundida no ferrosa, la cual
es calentado directamente por los quemadores de que desembocan en
el espacio libre por encima del baño de masa fundida no ferroso. A
causa de la altura del baño mínima necesaria los desechos no
ferrosos se hunden sin embargo, por lo menos parcialmente, en la
masa fundida de metal no ferroso, de manera que los desechos no
ferrosos, globalmente, no pueden ser fundidas de manera rápida y
eficiente, o descomponerse.
Para la fusión de desechos no ferrosos se
utiliza por ello preferentemente un horno adicional. Como horno
correspondiente para la fusión de desechos no ferrosos o de material
de cementación sólido se utiliza, además del horno de cuba, en
particular el denominado horno de reverbero de solera (estacionario)
o el horno basculante (basculable). En el último se funden los
desechos no ferrosos, con una altura de baño relativamente pequeña
y gran superficie de baño de la masa fundida de metal no ferroso.
Una refinación suficiente u otro tratamiento de la masa fundida de
metal no ferroso mediante toberas de debajo del baño, si bien es
posible mediante una basculación del horno, es sin embargo
relativamente ineficaz debido a lo reducido de la altura del baño.
Para extraer la masa fundida de metal no ferroso del horno
basculante éste puede ser basculado unos pocos grados de ángulo.
La patente US nº 1.856.716 da a conocer un horno
de fusión con un espacio interior cónico. En el lado del quemador,
el cono presenta una superficie transversal elíptica. En el lado más
ancho del cono, las toberas del gas desembocan en el espacio
interior.
La invención se plantea el problema de
proporcionar un horno industrial en el cual un metal no ferroso, por
ejemplo cobre, pueda ser tratado de manera eficiente, por un lado,
por un gas, es decir en especial ser refinado y mezclado y, por el
otro, pueda ser fundido simultáneamente a partir de desechos.
Para resolver este problema se propone, según la
invención, un horno industrial para fundir y para el tratamiento
con gas de metales no ferrosos con las características según la
reivindicación de patente 1.
La invención se basa en el conocimiento de que
los hornos de tambor, utilizados hasta ahora esencialmente para el
tratamiento con gas de metales no ferrosos, se pueden optimizar en
el sentido de que tanto el paso del procedimiento de la fusión así
como también el refinamiento y el tratamiento con gas se pueden
realizar en cada caso de manera más eficiente, cuando el espacio
interior del horno presenta una sección transversal de forma no
circular.
Ya que mientras que la relación de la superficie
del baño del baño de masa fundida de metal con respecto a su
profundidad, durante el movimiento de giro de un horno de tambor
según el estado de la técnica - debido a la superficie circular de
sección transversal del espacio interior - también durante el giro
del horno alrededor de su eje longitudinal, permanece siempre
igual, esta relación puede ser modificada, en un horno cuyo espacio
interior presenta una superficie de sección transversal no circular,
mediante un giro del horno alrededor de su eje de giro.
La superficie de sección transversal de un horno
como está dimensionada, de tal manera que el horno sea girable en
una primera posición, en la cual la relación de la superficie del
baño de una masa fundida de metal no ferroso (en lo que viene a
continuación llamada también únicamente "maza fundida de
metal") existente en el espacio interior es, con respecto a su
profundidad, mayor (en lo sucesivo denominada "posición de
fusión") que en la segunda posición del horno (en lo sucesivo
denominada también "posición de tratamiento con gas"), en la
cual el horno es asimismo girable.
La posición de fusión se caracteriza con ello
porque, para un volumen invariable de masa fundida, la relación
entre la superficie del baño de la masa fundida con respecto a la
altura del baño (respectivamente el volumen del baño) es mayor que
en la posición de tratamiento con gas.
Mediante un giro del horno alrededor de su eje
de giro el horno se puede girar, de un lado para otro, desde su
posición de fusión a su posición de tratamiento con gas.
Preferentemente está previsto que el horno sea pueda girar, de un
lado para otro, mediante un giro de 90º alrededor de su eje de giro,
desde su posición de fusión a una posición de tratamiento con gas;
sin embargo, se ha demostrado según la invención que a partir de un
giro de 40º se puede conseguir ya una variación suficiente de la
relación de la superficie del baño de una masa fundida de metal,
existente en el espacio interior, con respecto a su profundidad
(respectivamente volumen), de manera que un metal no ferroso puede
ser fundido de manera eficiente en la posición de fusión y, tras un
giro de 40º, puede ser tratado en la posición de tratamiento con
gas.
Por ello, según la solicitud está previsto que
el horno industrial según la invención esté apoyado de manera que
pueda girar, un ángulo de giro de por lo menos 40º alrededor de un
eje de giro que discurre horizontalmente. Correspondientemente el
horno puede ser girable también un ángulo de por lo menos 50º, 70º,
90º, 120º, 160º ó 180º. Dado que la girabilidad del horno es
necesaria también para poder llevar el horno a una posición, en la
cual la masa fundida de metal pueda ser conducida hacia fuera,
saliendo por una abertura (posición de vertido), el horno puede ser
girable, por ejemplo, también un ángulo comprendido entre 40º y 120º
o entre 70º y 120º, para poder girarlo, de un lado para otro, entre
la posición de fusión y la posición de tratamiento con gas y un
ángulo comprendido entre 40º y 180º o entre 90º y 180º, para poder
girarlos, de un lado para otro, entre la posición de fusión y la
posición de vertido.
El horno presenta unos dispositivos para el
suministro de gas al espacio interior, por ejemplo toberas de
debajo del baño, mediante las cuales la masa fundida de metal no
ferroso existente en el espacio interior se puede tratar en la
posición de tratamiento con gas. De forma acumulativa, el horno
puede presentar por lo menos otro dispositivo para el suministro de
gas al espacio interior, mediante el cual la masa fundida de metal
no ferroso puede ser tratara también en la posición de fusión.
Con un volumen invariable del baño de masa
fundida de metal se puede dimensionar la superficie de la sección
transversal del horno de tal manera que la masa fundida de metal
presenta,
- -
- en la posición de fusión del horno, una superficie de baño tan grande y una profundidad de baño tan pequeña que se puede fundir desecho de metal no ferroso y que
- -
- en la posición de tratamiento con gas, presenta una altura de baño tan grande que gas, que es inyectado en esta posición a través de dispositivos para el suministro de gas al espacio interior, en el lado inferior, en el baño de fusión de metal, circule un tiempo suficientemente largo a través del baño de fusión de metal, como para poder tratarlo (es decir, en especial refinarlo, alearlo y mezclarlo).
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Dado que el horno se puede girar, de un lado
para otro, desde la posición de fusión a la posición de tratamiento
de gas, el horno según la invención se puede utilizar
simultáneamente tanto como horno para la fusión así como para el
tratamiento con gas de metales no ferrosos.
Debido a su superficie de sección transversal de
forma no circular, el espacio interior del horno presenta (por
fuerza) diámetros diferentes. Al mismo tiempo puede estar previsto
que la superficie de sección transversal presente exactamente un
diámetro máximo y un diámetro mínimo. Si a lo largo de una línea
curva se convierten (de forma continua) diámetros máximos y
diámetros mínimos unos en los otros, la superficie de sección
transversal corresponde a una elipse o un óvalo.
El diámetro máximo y el diámetro mínimo de la
superficie de sección transversal, de acuerdo con una forma de
realización preferida, puede extenderse formando un ángulo de 90º
entre sí; básicamente los dos diámetros pueden discurrir, sin
embargo, formando un ángulo discrecional entre sí, por ejemplo con
un ángulo comprendido entre 30º y 90º, entre 60º y 90º, o entre 80º
y 90º (las indicaciones de ángulos mencionadas con anterioridad se
refieren en cada caso al ángulo más pequeño comprendido entre ambos
diámetros).
El espacio interior del horno presenta, sin
embargo, una superficie de sección transversal elíptica u ovalada.
En el caso de una superficie de sección transversal elíptica u
ovalada del espacio interior el más largo de los dos ejes
principales de la elipse, respectivamente del óvalo, pueden ser por
ejemplo entre 1,2 y 3, o entre 1,6 y 2,4 veces más largos que los
más cortos de los dos ejes principales.
Según una forma de realización preferida está
previsto que el diámetro máximo de la superficie de sección
transversal del espacio interior esté dispuesto horizontalmente en
la posición de fusión del horno. Dicho con otras palabras: en la
posición de fusión la superficie del baño de una masa fundida de
metal discurre en el espacio interior del horno paralela con
respecto al diámetro máximo. Se puede adoptar, sin embargo,
cualquier otra posición favorable para la fusión o la
refinación.
Correspondientemente, puede estar previsto,
según otra forma de realización preferida, que el diámetro mínimo
de la superficie de sección transversal del espacio interior esté
dispuesto horizontalmente en la posición de tratamiento con gas del
horno. Dicho con otras palabras: en la posición de tratamiento con
gas la superficie del baño de una masa fundida de metal discurre,
en el espacio interior del horno, paralela con respecto al diámetro
mínimo.
En el caso de un espacio interior con una
superficie de sección transversal elíptica u ovalada discurre,
correspondientemente, el más largo de los dos ejes principales, en
la posición de fusión del horno, de manera horizontal, discurriendo,
en la posición de tratamiento con gas del horno, el más corto de
los ejes principales, horizontal-
mente.
mente.
El espacio interior del horno presenta la forma
de un cilindro con una superficie de sección transversal elíptica u
ovalada. En la forma del espacio interior mencionada en último lugar
el eje del cilindro puede extenderse en paralelo con respecto al eje
de giro del horno.
El horno presenta unos dispositivos para el
suministro de gas al espacio interior (designado en lo que viene a
continuación únicamente como "dispositivo de suministro de
gas"). El gas sirve para el tratamiento de la masa fundida de
metal por lo tanto, en especial, para su refinación, aleación o
mezcla. Un dispositivo de suministro de gas de este tipo puede
estar formado, en cada caso, por una o varias toberas, por ejemplo
toberas de debajo del baño, o ladrillos de lavado, los cuales son
conocidos en cada caso por el estado de la técnica para el
tratamiento de una masa fundida de metal. Las toberas, o
respectivamente los ladrillos de lavado, pueden ser cargados en
cada caso con gas, de manera individual o reunidos en grupos.
Para la oxidación de la masa fundida de metal en
el espacio interior del horno se le puede suministrar a la masa
fundida de metal, a través del dispositivo de suministro de gas, un
gas de reacción, en especial por ejemplo aire, oxígeno, gas cloro o
mezclas de ellos.
Para mejorar la mezcla (homogeneización) o,
respectivamente, para la homogeneización de la masa fundida de
metal se puede insuflar en la masa fundida de metal, a través de los
dispositivos de suministro de gas, de forma acumulativa o
alternativa, un gas inerte, por ejemplo, nitrógeno o argón.
Además, para una reducción de la masa fundida de
metal se puede insuflar un gas de reducción adecuado discrecional,
por ejemplo, gas natural, LPG, amoníaco, hidrógeno o hidrocarburos
líquidos (aceites), en la masa fundida de metal.
\newpage
Los dispositivos de suministro de gas pueden
desembocar en especial en dos zonas en el espacio interior:
- -
- Por un lado, los dispositivos de suministro de gas (en lo sucesivo denominado también únicamente "dispositivos de suministro de gas de posición de tratamiento con gas") desembocan en una zona en el espacio interior, la cual se encuentra en la posición de tratamiento con gas por debajo de la superficie del baño del baño de fusión. Estos dispositivos de suministro de gas de posición de tratamiento con gas están, por consiguiente, previstos para suministrar gas a la masa fundida de metal en la posición de tratamiento de gas. Preferentemente puede estar previsto que los dispositivos de suministro de gas de posición de tratamiento con gas se encuentren en la posición de fusión por encima de la superficie del baño de baño de fusión.
- -
- Por el otro lado, los dispositivos de suministro de gas (en lo sucesivo denominado también únicamente "dispositivos de suministro de gas de posición de fusión") pueden desembocar en una zona en el espacio interior, la cual se encuentra en la posición de fusión por debajo de la superficie del baño de fusión. Estos dispositivos de suministro de gas de posición de fusión están, por consiguiente, previstos para suministrar gas a la masa fundida de metal en la posición de fusión. Preferentemente, puede estar previsto que los dispositivos de suministro de gas de posición de fusión se encuentren, en la posición de tratamiento con gas, por encima de la superficie del baño del baño de fusión.
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Mediante los dispositivos de suministro de gas
de posición de fusión se puede conseguir, ya en la posición de
fusión del horno, una prerrefinación o una premezcla de la masa
fundida de metal.
Los dispositivos de suministro de gas desembocan
en cada caso en el espacio interior a lo largo de un tramo, es
decir a lo largo de una línea.
Preferentemente, los dispositivos para el
suministro de gas están dispuestos a lo largo de varios tramos.
Estos tramos pueden, por ejemplo, discurrir
esencialmente paralelos entre sí y, por ejemplo, en cada caso
esencialmente paralelos con respecto al eje de giro.
Tanto los dispositivos de suministro de gas de
posición de fusión como también los dispositivos de suministro de
gas de posición de tratamiento con gas pueden desembocar, en cada
caso, a lo largo de uno o varios tramos en el espacio interior. Los
dispositivos de suministro de gas de posición de tratamiento con gas
pueden estar dispuestos, por ejemplo, de tal manera a lo largo de
varios tramos que desembocan, con respecto a tramos contiguos,
desplazados entre sí en el espacio interior; gracias a ello se puede
conducir el gas distribuido de manera muy uniforme en la masa
fundida de metal no ferroso. Se cumple lo mismo con respecto a la
disposición de los dispositivos de suministro de gas de posición de
fusión.
Preferentemente, puede estar previsto que la
zona en la cual los dispositivos de suministro de gas de posición
de tratamiento con gas desembocan en el espacio interior, y la zona
en la cual los dispositivos de suministro de gas de posición de
fusión desembocan en el espacio interior, estén desplazadas entre sí
un ángulo de giro definido (como punto de referencia para la
determinación del ángulo de giro se define en una zona su eje
central que discurre paralelo con respecto al eje de giro). Al
mismo tiempo puede estar previsto que las dos zonas estén
dispuestas desplazadas entre sí, por ejemplo, un ángulo de giro
comprendido entre 5º y 180º, por lo tanto, por ejemplo, también un
ángulo de giro comprendido entre 30º y 170º o un ángulo de giro
comprendido entre 70º y 150º.
Dicho con otras palabras: si el horno se
encuentra, por ejemplo, en la posición de fusión (y los dispositivos
de suministro de gas de posición de fusión lo están con ello en una
posición en la cual pueden ser dispuestos de tal manera debajo del
baño de masa fundida de metal que pueden suministrar de manera
óptima gas de tratamiento a la masa fundida de metal), el horno
debe ser girado un ángulo de giro, como se ha indicado con
anterioridad, alrededor de su eje de giro, hasta que se encuentra
en la posición de tratamiento con gas (y los dispositivos de
suministro de gas de posición de tratamiento con gas lo están con
ello en una posición en la cual pueden ser dispuestos de tal manera
debajo del baño de masa fundida de metal que pueden suministrar, de
forma óptima, gas de tratamiento a la masa fundida de metal).
Los dispositivos de suministro de gas de
posición de tratamiento con gas están dispuestos junto a o contiguos
a uno de los dos puntos de corte del diámetro máximo de la
superficie de sección transversal del espacio interior, con la
pared del espacio interior hecha de revestimiento resistente al
fuego orientada hacia el espacio interior. Gracias a ello se puede
suministrar a la masa fundida de metal, en la posición de
tratamiento con gas, gas de tratamiento en la zona de la mayor
profundidad del baño.
De igual manera, los dispositivos de suministro
de gas de posición de fusión pueden estar dispuestos junto a o
contiguos a uno de los dos puntos de corte del diámetro mínimo de la
superficie de sección transversal del espacio interior con la pared
del espacio interior hecha del revestimiento resistente al fuego,
orientada hacia el espacio interior. Gracias a ello se le puede
suministrar a la masa fundida de metal, en la posición de fusión,
gas de tratamiento en la zona de la mayor profundidad del baño.
El eje de giro puede extenderse a través del
espacio interior del horno.
El eje de giro del horno puede discurrir coaxial
con respecto al eje del cilindro. Según otra forma de realización
está previsto que el eje de giro discurra desplazado con respecto al
eje del cilindro del espacio interior.
Para el calentamiento del espacio interior del
horno éste presenta por lo menos un quemador. El o los
quemado(res) pueden desembocar en el espacio interior en una
superficie lateral situada axialmente en el lado final del espacio
interior (quemador de pared lateral) o en una zona situada
axialmente en el lado final de la envoltura de acero (quemador de
techo).
En la medida en que el eje de giro del horno se
extienda a través del espacio interior del horno, puede estar
previsto que el o los quemadores de pared lateral desemboquen en el
espacio interior en una de las dos superficies laterales situadas
axialmente en los lados en los cuales el eje de giro corta el
revestimiento.
Al mismo tiempo puede estar previsto que, de
manera respectiva, los quemadores de pared lateral o de techo estén
previstos únicamente en una de las dos zonas situadas axialmente en
los lados y en la otra zona del espacio, situada axialmente en los
lados, esté dispuesto un dispositivo para la retirada de gases de
combustión del espacio interior. Este dispositivo de retirada de
gas puede desembocar en el espacio interior, correspondientemente,
o bien en la superficie lateral del espacio interior o de la
superficie de envoltura del espacio interior. En esta forma de
realización los gases de combustión son introducidos en el espacio
interior del horno correspondientemente en una zona situada
axialmente en el lado final y son retirados por el extremo
opuesto.
Como quemadores se pueden utilizar, quemadores
adecuados discrecionales según el estado de la técnica.
Alternativamente se puede utilizar, en lugar de
un quemador, un dispositivo para la fusión inductiva de un metal no
ferroso.
El horno según la solicitud puede presentar, por
lo menos, una abertura que desemboca desde el exterior en el
espacio interior, para el suministro de un metal no ferroso al
espacio interior. Esta abertura puede estar dimensionada de tal
manera que al espacio interior se le pueden suministrar, a través de
esta abertura, tanto una masa fundida de metal como también desecho
de metal.
El horno industrial puede presentar por lo menos
una de las siguientes aberturas, que desembocan desde el exterior
en el espacio interior: una abertura para conducir hacia el exterior
un metal no ferroso líquido, desde el espacio interior hacia fuera,
o una abertura de escoria, a través de la cual se puede retirar
escoria del espacio interior.
También puede estar previsto que al horno se le
suministre a través de únicamente una abertura tanto un metal no
ferroso así como que se pueda retirar de él hacia fuera también
metal no ferroso líquido.
Las aberturas se pueden obturar de tal manera
mediante un elemento de obturación que incluso la masa fundida de
metal líquida no pueda pasar a través de ellas hacia el exterior
desde el espacio interior, cuando la masa fundida de metal que hay
en el espacio interior carga contra este elemento de obturación, por
ejemplo, cuando el elemento de obturación o la abertura se
encuentran debajo de la superficie del baño.
El horno industrial según la solicitud es
mantenido unido por una envoltura de acero exterior.
La envoltura de acero puede presentar una
superficie de sección transversal discrecional, por ejemplo, una
superficie de sección transversal elíptica, ovalada, circular o
poligonal (es decir, por ejemplo, cuadrangular u octogonal).
Para girar el horno según la solicitud alrededor
de su eje longitudinal se puede recurrir, fundamentalmente, al
estado de la técnica conocido para el giro o la basculación de un
horno para el tratamiento de metales no ferrosos.
En la medida en que la envoltura de acero - por
lo menos en su zona inferior - presente una superficie de sección
transversal circular, puede ser apoyada sobre una cama de rodillos
y, mediante un giro sobre los rodillos, ser girada alrededor de su
eje de giro.
Según otra forma de realización el horno puede
estar apoyado basculante y ser basculable en el apoyo mediante un
dispositivo de basculación, por ejemplo un dispositivo de
basculación hidráulico.
Sobre el lado interior de la envoltura de acero
está dispuesto un revestimiento resistente al fuego, el cual
encierra el espacio interior libre. Para la elección del material
resistente al fuego de este revestimiento resistente al fuego se
puede recurrir al estado de la técnica conocido para el
revestimiento de hornos para el tratamiento de metales no ferrosos.
Por ejemplo, se pueden utilizar ladrillos de
magnesia-cromo, ladrillos de silicato de aluminio o
ladrillos de carburo de silicio.
Preferentemente, el revestimiento resistente al
fuego está dispuesto de forma autoportante en la envoltura de
acero. Una disposición autoportante correspondiente del material
resistente al fuego es conocida, por ejemplo, por el estado de la
técnica para el revestimiento interior con mampostería de hornos de
tambor o tubulares giratorios (para la cochura de clínker de
cemento). Al mismo tiempo los ladrillos no deben ser sujetos
mediante eventuales elementos de fijación a la envoltura de acero
que los rodea, sino que se apoyan mutuamente en forma de un arco de
360º. El horno podría ser girado gracias a ello 360º alrededor de su
eje longitudinal.
El horno industrial según la solicitud se puede
utilizar para el tratamiento de un metal no ferroso discrecional,
por ejemplo para cobre, plomo, níquel, aluminio, zinc o estaño o
aleaciones de ellos. Sin embargo, se puede utilizar preferentemente
para el tratamiento de cobre.
Todas las características del horno industrial
según la solicitud dadas a conocer en la presente solicitud se
pueden combinar de manera discrecional entre sí y ello en cada caso
individualmente o en combinación.
Otras características del horno resultan de la
restante documentación de solicitud, en particular también de las
figuras.
En la siguiente descripción de las figuras se
explica con detalle un ejemplo de forma de realización del horno
según la solicitud.
En la memoria, en cada caso en una
representación muy esquematizada:
la Figura 1 muestra una vista del horno, desde
el lado, a lo largo de una sección, paralela al eje de giro;
la Figura 2 muestra una vista del horno, desde
arriba, a lo largo de una sección por la línea B-B
según la Figura 1, paralela al eje de giro;
la Figura 3 muestra una vista del horno, desde
el lado, a lo largo de una sección por la línea A-A
según la Figura 1, perpendicular al eje de giro;
la Figura 4 muestra una vista del horno según la
Figura 3, si bien girada un ángulo de giro de 90º;
la Figura 5 muestra una vista del horno según la
Figura 3, si bien girada un ángulo de giro de 147º.
El horno, caracterizado en la Figura 1 en su
totalidad con el signo de referencia 1, tiene esencialmente la
forma exterior de un cilindro con una superficie de sección
transversal ovalada, extendiéndose el eje del cilindro coaxialmente
con respecto al eje de giro D del horno 1.
En la Figura 1 el horno 1 se encuentra en la
posición de fusión.
El horno 1 presenta una envoltura de acero 3
exterior sobre cuyo lado interior está dispuesto un revestimiento 5
resistente al fuego hecho de material de
magnesia-cromo, que comprende un espacio interior I
libre.
El espacio interior I presenta asimismo la forma
de un cilindro con una superficie de sección transversal ovalada,
extendiéndose el eje del cilindro coaxialmente con respecto al eje
de giro D del horno 1.
En una de sus dos superficies laterales 7r (en
la Figura 1 la derecha), situada axialmente en el extremo,
desembocan dos quemadores de pared lateral 9, 11 (en la Figura 1 se
puede ver únicamente un quemador 11) en el espacio interior I. En
la superficie lateral 71 opuesta desemboca, en el espacio interior
I, una abertura 13 a través de la cual los gases de combustión así
como los productos de reacción, tales como polvo volátil y gas de
escape de proceso, pueden ser retirados del espacio interior I.
El espacio interior I forma, en su lado
inferior, una ranura en la cual se encuentra una masa fundida de
cobre 15, indica mediante rayado.
La superficie de envoltura del horno 1 presenta
varias aberturas 171, 17r, 19 las cuales, en cada caso, desembocan
a través de la envoltura de acero 3 y el revestimiento 5 en el
espacio interior I.
En la posición de fusión según la Figura 1 las
aberturas 13, 171, 17r, 19 así como los quemadores 9, 11 desembocan
en el espacio interior I por encima de la superficie 15o del baño de
fusión 15.
A través de las aberturas 171, 17r el horno 1
puede ser cargado con una masa fundida de cobre y/o con desecho de
cobre. Las aberturas 171, 17r se encuentran en la zona lateral de la
superficie de envoltura.
La abertura 19 sirve para la conducción hacia el
exterior de la masa fundida de cobre 15 fuera del espacio interior
I del horno 1. La abertura 19 se encuentra en la zona superior de la
superficie de envoltura.
La Figura 2 muestra el horno 1 según la Figura 1
desde arriba, y ello a lo largo de la línea de corte
B-B según la Figura 1.
Se puede reconocer que los dos quemadores 9, 11
desembocan, desplazados lateralmente con respecto al eje de giro D,
en el espacio interior I.
En la Figura 3, la cual muestra una vista del
horno 1 sobre una sección a lo largo de la línea A-A
según la Figura 1, se puede reconocer la superficie de sección
transversal ovalada del espacio interior I.
El eje principal más corto (diámetro mínimo) de
la superficie de sección transversal del espacio interior I está
caracterizado mediante d_{\text{mín.}} y su eje principal más
largo (diámetro máximo) con el signo de referencia d_{máx.}. El
eje principal más largo d_{máx.} y el eje principal más corto
d_{\text{mín.}} forman un ángulo de 90º entre sí.
El eje de giro D del horno 1 está situado
perpendicular con respecto al plano de proyección y corta éste en
el punto de corte de los dos ejes principales d_{\text{mín.}},
d_{máx.} de la superficie de sección transversal.
Como se ha explicado con anterioridad, el horno
1 se encuentra en la Figura 3 en su posición de fusión.
Correspondientemente, el eje principal más largo d_{máx.} de la
superficie de sección transversal del espacio interior I discurre
horizontalmente y el eje principal más corto d_{\text{mín.}} lo
hace verticalmente.
Contigua al punto de corte 21 del eje principal
más corto d_{\text{mín.}} con la pared del espacio interior I
orientada hacia el espacio interior I - formada por el
revestimiento 5 resistente al fuego - discurre una zona S en la
cual desembocan en el espacio interior I varios dispositivos de
suministro de gas de posición de fusión en forma de toberas 23,
25.
Los dispositivos de suministro de gas de
posición de fusión 23, 25 están al mismo tiempo dispuestos de tal
manera que una parte de ellos desembocan, en el espacio interior I,
con sus puntos de desembocadura 23m, a lo largo de un primer tramo
y la otra parte de ellos lo hace con sus puntos de desembocadura 25m
a lo largo de un segundo tramo. Los puntos de desembocadura 23m,
25m están dispuestos al mismo tiempo desplazados entre sí de un
tramo a otro. Ambos tramos discurren en la Figura 3, en cada caso
perpendiculares respecto del plano de proyección, a través del
punto de desembocadura 23m o 25m.
Ambos tramos se extienden correspondientemente
paralelos con respecto al eje de giro D. Para hacerlo más claro se
han indicado en la Figura 2 los puntos de desembocadura 23m, 25m -
estando situados los puntos de desembocadura en la Figura 2 por
debajo del plano de proyección.
Contigua a un punto de corte 27 lateral (aquí
izquierdo) del eje principal más largo d_{máx.} con la pared del
espacio interior I orientada hacia el espacio interior I, discurre
una zona R, en la cual desembocan varios dispositivos de suministro
de gas de posición de tratamiento con gas en forma de toberas 29, 31
de forma correspondiente a como desembocan unos dispositivos de
suministro de gas de posición de fusión 23, 25 en el espacio
interior I.
Los dos tramos, a lo largo de los cuales están
dispuestos los puntos de desembocadura 29m, 31m de los dispositivos
de suministro de gas de posición de tratamiento con gas 29, 31, se
extienden correspondientemente asimismo paralelos con respecto al
eje de giro D.
Mientras que los puntos de desembocadura 29m,
31m de los dispositivos de suministro de gas de posición de
tratamiento con gas 29, 31 desembocan en el espacio interior I, en
la posición de fusión según la Figura 3, por encima de la
superficie 15o del baño de fusión 15, los puntos de desembocadura
23m, 25m de los dispositivos de suministro de gas de posición de
fusión 23, 25 desembocan en el espacio interior I, en la posición de
fusión según la Figura 3, evidentemente por debajo de la superficie
15 o del baño de fusión 15.
La zona en la cual los dispositivos de
suministro de gas de posición de fusión 23, 25 desembocan en el
espacio interior I, y la zona en la cual los dispositivos de
suministro de gas de posición de tratamiento con gas 29, 31
desembocan en el espacio interior I están en la Figura 3 desplazados
entre sí un ángulo de giro de 130º.
Para hacerlo más claro están representados en la
Figura 2 los dispositivos de suministro de gas de posición de
tratamiento con gas 29, 31. Una primera parte de los dispositivos de
suministro de gas de posición de tratamiento con gas - con el signo
de referencia 29 - está situada en un plano ligeramente por encima
del plano de proyección, otra parte de los dispositivos de
suministro de gas de posición de tratamiento con gas - con el signo
de referencia 31 - está situada, desplazada respecto de ello, en
otro plano situado por encima del plano mencionado con
anterioridad.
La posición de los quemadores 9, 11 y de la
abertura 13 está indicada mediante círculos.
En la Figura 3 se puede reconocer bien que la
masa fundida de metal 15, en el caso de una superficie del baño 15o
grande orientada hacia el espacio interior I presenta, al mismo
tiempo, únicamente una profundidad de baño pequeña. A causa de ello
los gases de combustión existentes en la parte libre del espacio
interior I en contacto directo con la superficie del baño 15o de la
masa fundida de metal 15 que en la posición de fusión es
relativamente grande. Correspondientemente, la masa fundida de metal
15 puede ser calentada de forma muy rápida y eficiente y, gracias a
ello, se pueden fundir desechos de cobre de manera rápida y
eficiente.
Al mismo tiempo se puede suministrar gas a la
masa fundida de metal 15, mediante dispositivos de suministro de
gas de posición de fusión 23, 25, con el fin de poder tratar la masa
fundida de metal. Dado que la masa fundida de metal 15 presenta,
sin embargo, únicamente una altura de baño relativamente pequeña,
los gases inyectados en la masa fundida de metal 15 circulan
relativamente rápido hasta la superficie del baño 15o de la masa
fundida de metal 15 y permanecen por ello sólo un tiempo
relativamente corto en la masa fundida de metal 15, de manera que
no puede tener lugar un tratamiento eficiente de la masa fundida de
metal 15.
Para poder tratar la masa fundida de metal 15 de
manera eficiente se mueve el horno 1 a la posición de tratamiento
con gas. Para ello se gira el horno 1, desde su posición de fusión
según la Figura 3, 90º alrededor de su eje de giro D en sentido
antihorario, hasta que se encuentra en su posición de tratamiento
con gas representada en la Figura 4.
En la posición de tratamiento con gas según la
Figura 4 el eje principal más corto d_{\text{mín.}} discurre
horizontal y los puntos de desembocadura 29m, 31m de los
dispositivos de suministro de gas de posición de tratamiento con
gas 29, 31 están situados debajo de la superficie del baño 15o,
mientras que los puntos de desembocadura 23m, 25m de los
dispositivos de suministro de gas de posición de fusión 23, 25 están
situados por encima de la superficie del baño 15o.
En la posición de tratamiento con gas se puede
suministrar a la masa fundida de metal 15, a través de dispositivos
de suministro de gas de posición de tratamiento con gas 29, 31, por
fin gas de tratamiento, favoreciéndose una refinación efectiva o
mezcla gracias a que la altura del baño es relativamente alta y el
gas recorre, desde los puntos de desembocadura 29m, 31m de la
inyección de gas hasta la superficie del baño 15o, un camino
relativamente largo a través de la masa fundida de metal 15 y por
ello dispone de un tiempo relativamente largo para tratar la masa
fundida de metal 15 de manera efectiva.
En caso de un giro del horno 1 alrededor del eje
de giro unos 57º adicionales en sentido antihorario (es decir, un
ángulo de giro de en total 147º con respecto a la posición de
fusión), el horno 1 se encuentra en su posición de vertido según la
Figura 5. En esta posición el punto de desembocadura 19m de la
abertura 19 se encuentra, para conducir hacia el exterior la masa
fundida de metal fuera del espacio interior I, así como su salida
sobre el lado exterior del horno 1, por debajo de la superficie del
baño de la masa fundida de metal, de manera que la masa fundida de
metal puede ser conducida fuera del espacio interior I del horno
1.
Claims (16)
1. Horno industrial para la fusión y el
tratamiento con gas de metales no ferrosos con las siguientes
características:
- a)
- una envoltura de acero (3);
- b)
- un revestimiento (5) resistente al fuego, dispuesto sobre el lado interior de la envoltura de acero (3), que encierra un espacio interior (I) libre;
- c)
- unos dispositivos (23, 25, 29, 31) para el suministro de gas al espacio interior (I), que desembocan a lo largo de un tramo en el espacio interior;
- d)
- por lo menos un quemador (9, 11) para el calentamiento del espacio interior (I);
- e)
- el horno (1) está apoyado, de manera que puede girar en un ángulo de giro de por lo menos 40º, alrededor de un eje de giro (D) que discurre horizontalmente;
- f)
- el espacio interior (I) presenta la forma de un cilindro con una superficie de sección transversal elíptica u ovalada, en el que
- g)
- los dispositivos (23, 25, 29, 31) para el suministro de gas en el espacio interior (I) están dispuestos junto o contiguos a uno o dos puntos de corte del diámetro máximo de la superficie de sección transversal del espacio interior (I), estando orientada la pared del espacio interior (I) constituida por un revestimiento resistente al fuego hacia el espacio interior (I).
2. Horno industrial según la reivindicación 1,
en el que el más largo de los dos ejes principales de la elipse o
del óvalo es entre 1, 2 y 3 veces más largo que el más corto de los
ejes principales.
3. Horno industrial según la reivindicación 1,
en el que el eje del cilindro se extiende en paralelo con respecto
al eje de giro (D).
4. Horno industrial según la reivindicación 1,
en el que el eje de giro (D) se extiende a través del espacio
interior un espacio interior (I).
5. Horno industrial según la reivindicación 1,
en el que el eje de giro (D) está situado sobre el eje del
cilindro.
6. Horno industrial según la reivindicación 1,
en el que el eje de giro (D) se extiende desplazado con respecto al
eje del cilindro.
7. Horno industrial según la reivindicación 1,
en el que el/los quemador(es) (9, 11) desemboca/desembocan
en el espacio interior (I) en una superficie lateral (7r) axialmente
del lado final del espacio interior (I) o en una zona axialmente
del lado final de la envoltura de acero (5), por ejemplo también
como quemador de techo.
8. Horno industrial según la reivindicación 7,
en el que, en la otra superficie lateral (71) axialmente del lado
final del espacio interior (I) o en la otra zona axialmente del lado
final de la envoltura de acero (3), está dispuesto un dispositivo
(13) para la retirada de los gases de combustión del espacio
interior (I).
9. Horno industrial según la reivindicación 1,
en el que desembocan en el espacio interior (I) los dispositivos
(23, 25, 29, 31) para el suministro de gas al espacio interior (I)
en dos zonas (S, R) las cuales, con respecto al eje de giro (D),
están dispuestas desplazadas entre sí en un ángulo de giro.
10. Horno industrial según la reivindicación 9,
en el que las dos zonas (S, R) están dispuestas desplazadas entre
sí en un ángulo de giro comprendido entre 5º y 180º.
11. Horno industrial según la reivindicación 9,
en el que las dos zonas (S, R) están dispuestas desplazadas entre
sí en un ángulo de giro comprendido entre 30º y 170º.
12. Horno industrial según la reivindicación 1,
que presenta por lo menos una abertura (171, 17r) que desemboca,
desde fuera, en el espacio interior (I) para el suministro de un
metal no ferroso al espacio interior (I).
13. Horno industrial según la reivindicación 1,
que presenta por lo menos una abertura (19) que desemboca, desde
fuera, en el espacio interior (I), para la descarga hacia el
exterior de un metal no ferroso líquido desde el espacio interior
(I) hacia fuera.
14. Horno industrial según la reivindicación 1,
en el que la superficie exterior de la envoltura de acero (3)
presenta, esencialmente, la forma de la superficie de envoltura de
un cilindro circular, de un cilindro con una superficie de sección
transversal elíptica o la de un cilindro con una superficie de
sección transversal ovalada.
15. Horno industrial según la reivindicación 1,
en el que el revestimiento (5) resistente al fuego está dispuesto de
manera autoportante en la envoltura de acero (3).
16. Horno industrial según la reivindicación 1,
que se puede girar en un ángulo de giro comprendido entre por lo
menos 50º y por lo menos 70º alrededor del eje de giro (D).
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