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,
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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
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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.
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.
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Los dispositivos de suministro de gas pueden desembocar en especial en dos zonas en el espacio interior:
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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.
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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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