ES2290533T3 - Instalacion con horno giratorio para la fusion sin sales de aleaciones de aluminio, con criba y recuperacion de las escorias. - Google Patents
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Abstract
Instalación para la fusión de aluminio primario y secundario, con criba y recuperación de las escorias. caracterizada por utilizar: un horno giratorio, equipado internamente con un elemento espiral (11). que realiza la fusión del aluminio sin utilizar baños salinos, un canal de fundición (13) asociado, realizado con pendiente apropiada y adecuadamente encerrado en un ambiente térmicamente aislado (14) y con ventanas (15), puesto entre el orificio (4) del horno giratorio y el depósito esférico de recogida (16) posicionado a un plano más bajo - en una fosa - y equipado con un acoplamiento girador (17) que realiza una continuidad de inclinación con el canal de fundición (13), obteniendo así el desagüe directo y continuo del metal fundido en el depósito de recogida (16); un aparato automático y continuo de criba y recuperación de las escorias de fusión directamente integrado en la misma instalación; y una doble canalización para la salida de los humos.
Description
Instalación con horno giratorio para la fusión
sin sales de aleaciones de aluminio, con criba y recuperación de
las escorias.
El objeto de la presente invención es una
instalación modular para la fusión de materiales metálicos,
especialmente de chatarra de aluminio, que incluye un horno
giratorio caracterizado por el hecho de no utilizar un baño salino,
vertiendo directamente el metal fundido en un depósito de recogida
esférico, y también incluye un aparato para la selección y la
recuperación de las escorias de fusión y un sistema de evacuación
de los humos.
Es sabido que la fusión de la chatarra de
aluminio específicamente pre-tratada para la
producción de lingotes para aleaciones de fundición. y también la
refusión de los mismos lingotes de aluminio, se realiza en hornos
giratorios. también llamados hornos de baño salino, en los que la
sal marina (generalmente mezclada con carbonato de soda, salitre y
prusiato amarillo de potasio) se lleva a fusión por el calor
producido en el horno.
La sal es un buen receptor y trasmisor de calor.
por lo tanto su adición es útil come agente cubriente para impedir
la oxidación del metal en fusión. A casi 1000°C reacciona
englobando las escorias de fusión de la chatarra de aluminio. El
inconveniente principal de este tipo de hornos es la producción de
una cantidad considerable de desechos. esencialmente constituidos
por los productos salinos mezclados con las escorias libradas
durante el proceso de fusión de la chatarra de aluminio. Por lo
tanto, se originan problemas de eliminación de los desechos, puesto
que no siempre es posible y conveniente en sentido económico
reciclar los mismos, afectando de forma considerable el precio
final del lingote de aluminio obtenido.
La patente
DE-U-200113042 describe un horno con
tambor giratorio. cuyas ranuras refractarias constituyen un
recubrimiento cónico que se extiende desde el lado anterior del
horno por el lado de carga hasta el otro lado anterior para la
remoción de los gases. En consecuencia, el diámetro interior del
horno aumenta constantemente a lo largo de su eje longitudinal,
empezando por el lado donde se encuentra la escotilla de carga,
hasta la extremidad del
horno.
horno.
La patente
US-A-4491473 describe un elemento
espiral, cuya función es facilitar o favorecer el movimiento de las
escorias a través del horno; la combinación de la inclinación de
esta espiral y de la velocidad de rotación del horno permite ajustar
el tiempo de permanencia de las escorias en el horno entre 30
segundos y 10 minutos. De todas formas. cabe especificar que este
horno no tiene función de fusión, sino que opera solamente un
precalentamiento de las escorias.
La patente
WO-A-239044 describe una instalación
para la fusión del aluminio, en la que se reivindica un flujo
continuo del metal, aplicado sin interrupciones del ciclo de
trabajo; se describe en particular un acoplamiento giratorio. No se
realiza ninguna selección continua y recuperación de las escorias
de fusión.
El objeto principal de la presente invención es
resolver los inconvenientes de las técnicas anteriores,
principalmente realizando un horno giratorio para la fusión del
aluminio primario y secundario, sin la necesidad de realizar la
fusión del aluminio a través de un baño salino.
Otro objeto de la invención es realizar un horno
giratorio para la fusión del aluminio primario y secundario, de
acuerdo con el propósito anterior, en el que se realiza la
transferencia directa y continua del metal fundido en un depósito de
recogida esférico, sin la necesidad de efectuar ninguna
interrupción del procedimiento de fusión en obra, realizando así
ventajas en términos de combustibles, mano de obra, economía de
materiales salinos y mejores condiciones en términos de seguridad
del trabajo.
Otro objeto de la invención es obtener una
instalación de fusión del aluminio, de acuerdo con los propósitos
anteriores, equipado con un sistema automático y continuo de criba
y recuperación de las escorias de fusión, directamente integrado en
la instalación misma, sin tener que efectuar tratamientos
posteriores en lugares distintos, realizando así ventajas en
términos de costes relativos a la eliminación de las escorias o bien
a su reciclaje.
Otro objeto de la presente invención es obtener
una instalación de fusión del aluminio para la producción de
lingotes para fundición, de acuerdo con los propósitos anteriores.
completamente modular, de manera que sea posible separar y desplazar
los varios módulos por medio de rieles, facilitando así tanto su
construcción y montaje, como su manutención y eventual sustitución
por desgaste.
Otro objeto de la presente invención es obtener
una instalación de fusión del aluminio para la producción de
lingotes para fundición, de acuerdo con los propósitos anteriores.
equipada con un aparato de evacuación de los humos que permita un
gasto reducido de energía térmica en el horno de fusión. y
contemporáneamente un abatimiento de los gases contaminantes
pesados antes de que éstos se transfieran a la chimenea, además de
una calidad del aire respirable por los operadores de la instalación
considerablemente mejorada respeto a las instalaciones de la
técnica anterior.
Ulteriores características y ventajas de la
invención se especificarán mejor a través de la siguiente
descripción, de una forma de ejecución preferida e ilustrada de
forma indicativa, pero no limitativa, en los dibujos anexos.
La fig. 1 enseña en vista tridimensional el
complejo general del sistema de fusión según la presente
invención.
La fig. 2 enseña en sección perspectiva el
complejo general del sistema de fusión según la presente
invención.
La fig. 3 enseña una sección longitudinal del
complejo general del sistema de fusión según la presente
invención.
La fig. 4 enseña esquemáticamente y en vista
lateral una parte del elemento espiral con los canales realizados
sobre el mismo.
La fig. 5 enseña en vista longitudinal lateral
el equipo de tratamiento de las escorias con la disposición para la
evacuación de los humos y los rieles de desplazamiento.
La fig. 6 enseña esquemáticamente y en vista
general las diversas componentes de la instalación: la componente
de fusión, la de recogida del metal fundido, la de tratamiento de
las escorias e la de evacuación de los humos.
Conformemente con los dibujos, el horno en el
que se realiza la fusión del aluminio primario y secundario
(chatarra), está compuesto por un cuerpo cilíndrico hueco (1) de
sección circular, construido en materiales refractarios resistentes
a las solicitaciones térmicas: a una extremidad, el cuerpo (1) está
tapado por una escotilla (2) utilizada para la carga de la chatarra
metálica, mientras que a la otra extremidad se encuentran arriba la
ventana de entrada (3) de la llama de calefacción de la chatarra y
abajo el orificio (4) de salida del líquido fundido, realizado en
ranura plana. como ilustrado en los dibujos. El diámetro interior
del cuerpo (1) varía constantemente a lo largo de su eje
longitudinal, originando así una inclinación negativa sobre la
horizontal a partir de la extremidad donde se encuentra la
escotilla de carga (2) hasta la extremidad donde se encuentra el
orificio (4) de salida del metal fundido. La diferencia de
inclinación de las dos extremidades respeto a la horizontal es
aproximadamente 2 centímetros para cada metro linear de longitud
del horno.
El horno está revestido por una estructura
metálica y es mantenido en posición horizontal a través de
bastidores metálicos (5) que se apoyan sobre las guías (6) ancladas
a soportes de hormigón (7) y corren sobre las mismas. A las dos
extremidades izquierda y derecha del cuerpo (1) se encuentran la
aperturas (8) y (9) de salida de los humos, que se reúnen en un
mismo canal de evacuación (10).
En la superficie interior del cuerpo (1) y a lo
largo de toda su longitud es presente un elemento espiral (11),
cuyas espiras, en una primera realización preferida e ilustrada,
tienen forma cilíndrica, sección circular y diámetro constante y
están construidas en material refractario resistente al calor y a
las presiones metálicas debidas a la acción de la chatarra bajo
fusión. Sobre la espiras de elemento espiral (11) y en la parte de
abajo cerca de la pared del cilindro (1). se encuentra una cantidad
de galerías o canales (12) de sección preferida a semicírculo.
Un canal de flujo de fundición (13) realizado
con pendiente apropiada y adecuadamente encerrado en una caja (14)
aislada y con ventanas (15) está colocado entre el orificio (4) y
el depósito esférico de recogida (16), posicionado en un plano más
bajo, en una fosa. Dicho depósito de recogida (16) ha sido
adecuadamente descrito y reivindicado en la oposición de Patente WO
02/39044 en nombre del mismo solicitante. El acoplamiento giratorio
(17), respeto al elemento descrito en la patente antedicha, tiene
conformación diferente, realizando de esta forma una continuidad de
inclinación con el canal de fundición (13).
Las características principales de un ejemplo
preferido de realización del horno giratorio en el que se cumple la
fusión del aluminio primario y secundario son las siguientes:
- diámetro exterior
- 500 centímetros
- diámetro interior
- 320 centímetros
- grosor del hormigón refractario
- 90 centímetros
- longitud del cilindro
- 1200 centímetros
- inclinación para el reflujo
- 24 centímetros
- temperatura de ejercicio
- 700ºC
- alimentación
- metano, aceite
- gasto calórico
- 750 Kcal/h. por Kg/líquido aluminio producido.
El horno es mantenido en lenta rotación - entre
una y cuatro revoluciones por minuto - alrededor de su eje, a
través de un motoreductor.
En el caso de la fundición del aluminio
secundario, se realiza primero la selección y mezcla de varios
tipos de chatarra de aluminio, cuya composición debe acercarse lo
más posible a la composición de la aleación deseada. A continuación,
la chatarra se pone en fusión a través de la escotilla de carga (2)
en el horno giratorio, sin añadir cloruro sódico como cubriente
para impedir la oxidación del metal.
Por efecto de la rotación del horno y de su
especial conformación interior, se obtiene una acción de mezcla
mecánica de la chatarra en fusión. asociada a una acción de
arrastre de las paredes del horno mismo. Poco a poco el metal funde
y el aluminio líquido empieza a girar en el mismo sentido de
rotación del horno: sin embargo, siendo la fuerza de gravedad
superior a la fuerza de arrastre debida a la rotación, el aluminio
se posicionará siempre en la parte de abajo del horno. Además, el
movimiento giratorio asociado a la pendiente interior del horno
tendrá el efecto de empujar continuamente el metal líquido hacia el
orificio de salida (4) posicionado en el punto más bajo, pasando
por los estrechos canales (12) formados transversalmente a las
espiras del cuerpo (11).
El metal líquido queda protegido de la oxidación
del aire por situarse siempre en posición muy baja y no es rozado
directamente por la corriente de gases calientes, cuyo recorrido
horizontal se sitúa en la parte alta del horno, y también por que
desliza continuamente hacia el depósito de espera (16) donde se
recoge el metal fundido, a través del canal de desagüe (13). Las
escorias se recogen en la parte de arriba, son retenidas por los
releves del cuerpo espiral (11) y descargadas en correspondencia de
la escotilla de carga a través de un canal equipado con una cóclea,
una vez que todo el aluminio se haya fundido y haya sido recogido
en el depósito de espera, terminando el ciclo de fusión.
La escorias, puestas en dicho canal y empujadas
por la cóclea. llegan al módulo de selección, en le que entran por
la extremidad (18). El modulo de selección está constituido por
tres cilindros metálicos huecos y coaxiales, insertados el uno en el
otro, y abiertos a la extremidad izquierda. y es mantenido en
posición horizontal a través de travesaños (19) y bastidores
metálicos (20) que se apoyan sobre los rieles (21) anclados a los
soportes de hormigón (22) y corren en los mismos con la
interposición de un carrito motorizado (23).
En la superficie lateral de los cilindros (24) y
(25) se encuentran unos agujeros, más grandes en el primer cilindro
(24) y más pequeños en el segundo (25). de manera que escorias de
tamaños deseados puedan salir a través de ellos. El conjunto de los
cilindros está posicionado en ligera pendiente y se pone en lenta
rotación alrededor de su eje longitudinal, produciendo así una
mezcla de las escorias conforme éstas avanzan a lo largo de los
cilindros, según su peso y su tamaño, pasando del primer cilindro
(24) al último (26). De esta forma, en el primer cilindro (24), de
diámetro más pequeño, se concentran las escorias formadas
esencialmente por piezas de hierro, acero, cobre, etc.. es decir,
metales e inertes que apenas han sido implicados en el procedimiento
de fusión: en el segundo cilindro (25) se concentran las escorias
de óxido del aluminio, mientras que en el tercero (26) se
encuentran esencialmente los polvo metálicos. Destaca el hecho de
que las escorias, en su recorrido. además de ser seleccionadas,
también son enfriadas. Las escorias así tratadas salen por las
extremidades de los cilindros e caen en los canales (27), (28).
(29) posicionados cada uno bajo un cilindro y son empujadas a
través de un sistema de cóclea presente en cada canal, a temperatura
casi ambiente. en los cubos de recogida.
El óxido de aluminio recuperado vuelve en
producción, alimentando la carga de fusión. Todos los humos
producidos en el módulo de selección y recuperación de las escorias
son encauzados a través de canalizaciones hasta el aspirador (30).
sin escapar al medio ambiente exterior.
Destaca el hecho de que el módulo de selección y
recuperación de las escorias está constituido por
sub-módulos, cada uno de los cuales desplazable
sobre rieles (31). de manera que sea posible abrirlo para
inspección y manutención.
Aún si no se representa en los dibujos, también
para el horno de fusión se prevé una construcción modular y un
posicionamiento sobre carritos móviles sobre rieles, pudiéndose así
abrir los módulos.
Otra notable innovación es el sistema asociado
de evacuación de los humos. constituido de dos distintas
canalizaciones. Los gases calientes procedentes del horno de fusión
a una temperatura máxima de 300°C son dirigidos a través del
conducto (32) a la fosa subterránea (33), accesible a través de una
escotilla de inspección (34). Estos humos escapan del horno de
fusión por efecto concomitante de la fuerza cinética debida a su
calor y por efecto de la simultánea expansión que sufren una vez
llegados a la fosa (33), por la depresión generada por la chimenea
(35) y por el arrastre generado por el flujo de aire de velocidad
mayor que sale de la extremidad (36) del conducto (37). En la fosa
(33) baja la temperatura de los humos calientes por efecto de la
expansión y también ocurre una primera precipitación de las
partículas de material contaminante más pesadas presentes en los
humos.
\newpage
Todos los otros humos que salen de las
elaboraciones efectuadas en los otros módulos, en temperatura más
baja, son dirigidos hacia el conducto (37) a través de extractores.
siguiendo luego en un conducto subterráneo (38) hasta la chimenea
(35). dotada de varios aparatos para el abatimiento de los gases
peligrosos para el medio ambiente, según las normas corrientes.
Cada uno de los dos conductos (32) y (37) es
equipado con una válvula (39) de tránsito de los humos, ajustable
automáticamente. El sistema así concebido, además de realizar las
antedichas ventajas, permite realizar un ahorro energético en el
horno de fusión, porque los humos se evacuan de forma natural y tan
sólo en la cantidad necesaria para el proceso de combustión: de
esta manera, non es necesario restablecer cantidades de calor por
excesos en la evacuación de los humos.
Las dimensiones y las formas contingentes podrán
variarse libremente según las exigencias.
El objetivo de la invención se define a través
de las reivindicaciones listadas a continuación.
Claims (13)
1. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario, con criba y recuperación de las escorias.
caracterizada por utilizar: un horno giratorio, equipado
internamente con un elemento espiral (11). que realiza la fusión del
aluminio sin utilizar baños salinos, un canal de fundición (13)
asociado, realizado con pendiente apropiada y adecuadamente
encerrado en un ambiente térmicamente aislado (14) y con ventanas
(15), puesto entre el orificio (4) del horno giratorio y el
depósito esférico de recogida (16) posicionado a un plano más bajo
- en una fosa - y equipado con un acoplamiento girador (17) que
realiza una continuidad de inclinación con el canal de fundición
(13), obteniendo así el desagüe directo y continuo del metal
fundido en el depósito de recogida (16); un aparato automático y
continuo de criba y recuperación de las escorias de fusión
directamente integrado en la misma instalación; y una doble
canalización para la salida de los humos.
2. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario, tal y como en la reivindicación 1),
caracterizada por el hecho de que el horno de fusión del
aluminio primario y secundario (chatarra) está constituido por un
cuerpo cilíndrico hueco (1) de sección circular, cuyo diámetro
interior incrementa constantemente a lo largo de su eje
longitudinal, a partir de la extremidad donde se encuentra la
escotilla de carga (2) hasta la extremidad donde se encuentra el
orificio (4), realizado en ranura plana. para la salida de metal
fundido, originando así una inclinación negativa sobre la
horizontal.
3. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario, tal y como en las reivindicaciones 1) y 2),
caracterizada por el hecho de que la inclinación negativa
preferida sobre la horizontal del horno es de dos centímetros por
cada metro lineal de longitud del horno.
4. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario con criba y recuperación de las escorias, tal
y como en la reivindicación 1), caracterizada por el hecho
de que dicho horno se mantiene en posición horizontal a través de
monturas metálicas (5), que se apoyan y corren sobre unas guías (6)
ancladas a soportes de hormigón (7); en las dos extremidades
izquierda y derecha del cuerpo (1) se encuentran las aperturas (8)
y (9) para la salida de los humos, que se reúnen en un solo canal
de evacuación (10).
5. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario, tal y como en las reivindicaciones 1), 2) y
4), caracterizada por el hecho de que en la superficie
interior del cuerpo (1) y a lo largo de toda su longitud es presente
un elemento espiral (11) cuyas espiras, cilíndricas de sección
circular. de diámetro constante y construidas en material
refractario resistente al calor y a los esfuerzos mecánicos debidos
a la acción de la chatarra en fusión, llevan en la parte de abajo
cerca la pared del cilindro (1) una cantidad de galerías o canales
(12) con sección preferida a semicírculo.
6. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario. tal y como en las reivindicaciones 1) y 4),
caracterizada por el hecho de que las espiras del elemento
(11) pueden tener sección oval o poligonal.
7. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario con criba y recuperación de las escorias, tal
y como en las reivindicaciones 1) a 5), caracterizada por el
hecho de que las galerías o canales (12) pueden tener cualquier
sección, por ejemplo circular, elíptica o poligonal.
Instalación para la fusión de aluminio primario
y secundario con criba y recuperación de las escorias. tal y como
en la reivindicación 1), caracterizada por el hecho de que el
modulo de selección giratorio está constituido por tres cilindros
huecos y coaxiales, insertados el uno en el otro y abiertos a la
extremidad izquierda; en la superficie lateral de los cilindros
(24) y (25) se encuentran unos agujeros, más grandes en el primer
cilindro (24) y más pequeños en el segundo (25), de manera que en el
primer cilindro (24). con diámetro más pequeño, se concentran las
escorias formadas por metales e inertes que han sido interesados
poco o nada por el proceso de fusión, en el segundo cilindro (25)
se concentran las escorias de óxido de aluminio, mientras que en el
tercer cilindro (26) quedan esencialmente los polvos.
8. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario con criba y recuperación de las escorias, tal
y como en la reivindicación 8), caracterizada por el hecho
de que las escorias seleccionadas salen por las extremidades de los
cilindros y caen en los canales (27), (28), (29) posicionados cada
uno bajo un cilindro y sucesivamente, a través de un sistema a
cóclea presente en cada canal, son empujadas a temperatura casia
ambiente hacia los cubos de recogida.
9. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario con criba y recuperación de las escorias, tal
y como en las reivindicaciones 1), 8) y 9), caracterizada
por el hecho de que el módulo de selección y recuperación de
escorias está constituido por sub-módulos, cada uno
desplazable sobre rieles (31), de forma que sea posible abrirlos
para inspecciones y manutención.
10. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario con criba y recuperación de las escorias, tal
y como en las reivindicaciones 1), 5) y 6). caracterizada
por el hecho de que las escorias son retenidas por releves del
cuerpo espiral (11), son recogidas en correspondencia de la
escotilla de carga y desde ahí alcanzan un canal equipado con una
cóclea, que las empuja hasta la entrada (18) del módulo de
criba.
\newpage
11. Sistema para la fusión de aluminio primario
y secundario con criba y recuperación de las escorias, tal y como
en la reivindicación 1), caracterizado por el hecho de que
la canalización de los gases de escape originados en el horno de
fusión, a una temperatura máxima de 300°C, se realiza a través del
conducto (32) hasta la fosa (33) subterránea, por efecto de la
depresión generada del arrastre, que genera un flujo de aire de
alta velocidad desde la extremidad (36) del conducto (37) y la
chimenea (35).
12. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario con criba y recuperación de las escorias, tal
y como en la reivindicación 1), caracterizada por el hecho
de que la canalización de los gases que salen de los módulos de
criba y recuperación de las escorias y del depósito de recogida. en
temperatura más baja, está constituida por un conducto (37) dotado
de extractores y por un conducto subterráneo (38) hasta la chimenea
(35).
13. Instalación para la fusión de aluminio
primario y secundario con criba y recuperación de las escorias. tal
y como en las reivindicaciones 1), 12) y 13), caracterizada
por el hecho de que cada uno de los conductos (32) y (37) es dotado
da una válvula de tránsito de los humos ajustable
automáticamente.
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