ES2712127T3 - Procedimiento y aparato de fundición - Google Patents

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Abstract

Un aparato de fundición, que incluye: un recipiente de fundición (4), que incluye una cámara de fundición adaptada para contener un baño de metal fundido y escoria, y un ciclón de fundición (2) para el tratamiento previo de un material de alimentación metalífero, que se coloca arriba y se comunica directamente con el recipiente de fundición (4), y un conducto de gases de escape (9) que se extiende desde el ciclón de fundición para descargar un gas de escape, estando el ciclón de fundición (2), caracterizado por que el conducto de gases de escape (9) que tiene una sección de entrada (18) que se extiende hacia arriba desde el ciclón de fundición (2), en el que la sección de entrada incluye una extensión hacia arriba de la cámara del ciclón que define un tramo aguas arriba (21) de la sección de entrada (18), y un tramo aguas abajo (22) de la sección de entrada (18), extendiéndose el tramo aguas abajo (22) en ángulo respecto al tramo aguas arriba (21) de modo que el gas de escape experimenta un cambio sustancial en la dirección a medida que se mueve a través de una curva que interconecta los tramos aguas arriba y aguas abajo (21, 22), en el que la sección de entrada (18) tiene la forma de una curva en forma de giro brusco que define un ángulo incluido de al menos 90°, normalmente 90-120°, entre el tramo aguas arriba (21) de la sección de entrada (18) y el tramo aguas abajo (22) de la sección de entrada (18), causando la curva que los gases de escape sufran un cambio sustancial de dirección a través del ángulo a medida que fluyen a través de la sección de entrada al conducto de gases de escape (9).

Description

DESCRIPCION
Procedimiento y aparato de fundicion
Campo de la tecnica
La presente invencion se refiere a un procedimiento y a un aparato para fundir un material metaKfero.
En particular, aunque no de manera exclusiva, la presente invencion se refiere a un procedimiento de fundicion y a un aparato para fundir un material que contiene hierro, tal como un mineral de hierro, y para producir hierro.
Antecedentes
Un procedimiento conocido de fundicion en bano fundido se denomina en lo sucesivo procedimiento "HIsarna". El termino "fundicion" se entiende en el presente documento como procesamiento termico en el que tienen lugar reacciones qmmicas que reducen los oxidos metalicos para producir metal fundido.
El procedimiento y el aparato de HIsarna se describen en la solicitud internacional PCT/AU99/00884 (WO 00/022176) en nombre del solicitante y en el documento WO 2013/082658 A1.
El procedimiento HIsarna esta asociado particularmente con la produccion de hierro fundido a partir de mineral de hierro u otro material que contenga hierro.
El procedimiento HIsarna se lleva a cabo en un aparato de fundicion que incluye (a) un recipiente de fundicion que define una camara de fundicion e incluye lanzas para inyectar materiales de alimentacion solidos y gas que contiene oxfgeno en la camara de fundicion y esta adaptado para contener un bano de metal fundido y escoria y (b) un ciclon de fundicion para el tratamiento previo de un material de alimentacion metalffero que define una camara de ciclon e incluye toberas para inyectar materiales de alimentacion solidos y gas que contiene oxfgeno en la camara de ciclon y se coloca arriba y se comunica directamente con el recipiente de fundicion.
La expresion "ciclon de fundicion " se entiende en el presente documento como un recipiente que normalmente define una camara cilmdrica vertical e incluye toberas para inyectar materiales solidos de alimentacion y gas que contiene oxfgeno en la camara y esta construido de manera que los materiales de alimentacion suministrados a la camara se mueven en una trayectoria alrededor de un eje central vertical de la camara y puede soportar altas temperaturas de funcionamiento suficientes para fundir, al menos parcialmente, materiales de alimentacion metalfferos.
El recipiente de fundicion incluye secciones revestidas refractarias en un hogar inferior y paneles refrigerados por agua en una pared lateral y un techo del recipiente, y el agua circula continuamente a traves de los paneles en un circuito continuo.
El recipiente de fundicion tambien incluye un hogar frontal conectado a la camara de fundicion a traves de una conexion delantera que permite la salida continua de productos metalicos del recipiente. Un hogar frontal funciona como un sello de sifon relleno de metal fundido, que de forma natural "derrama" el exceso de metal fundido del recipiente de fundicion a medida que se produce. Esto permite conocer y controlar el nivel de metal fundido en la camara de fundicion del recipiente de fundicion dentro de una pequena tolerancia, esto es esencial para la seguridad de la planta.
En una forma del procedimiento HIsarna, el material de alimentacion carbonoso (normalmente carbon) y opcionalmente el flujo (normalmente piedra caliza calcinada) se inyecta en un bano fundido en la camara de fundicion del recipiente de fundicion. El material carbonoso se proporciona como fuente de agente reductor y una fuente de energfa. El material de alimentacion metalffero, tal como mineral de hierro, opcionalmente mezclado con flujo, se inyecta y se calienta y se funde parcialmente y se reduce parcialmente en el ciclon de fundicion. Este material metalffero fundido, parcialmente reducido, fluye hacia abajo desde el ciclon de fundicion al bano de fundicion en el recipiente de fundicion y se funde hasta un metal fundido en el bano.
El gas de la reaccion caliente (normalmente CO, CO2, H2y H2O) producido en el bano de fundicion se quema parcialmente mediante gas que contiene oxfgeno (normalmente oxfgeno de calidad tecnica) en la parte superior de la camara de fundicion. El calor generado por la poscombustion se transfiere a las gotitas fundidas en la seccion superior que caen nuevamente dentro del bano fundido para mantener la temperatura del bano.
El gas de reaccion caliente, parcialmente quemado, fluye hacia arriba desde la camara de fundicion y entra en la parte inferior del ciclon de fundicion. El gas que contiene oxfgeno (normalmente oxfgeno de calidad tecnica) se inyecta en el ciclon de fundicion a traves de toberas que estan dispuestas de tal manera que generan un patron de remolino ciclonico en un plano horizontal, es decir, alrededor de un eje central vertical de la camara del ciclon de fundicion. Esta inyeccion de gas que contiene oxfgeno conduce a una mayor combustion de los gases de los recipientes de fundicion, lo que da como resultado llamas (ciclonicas) muy calientes. El material de alimentacion metaKfero entrante al ciclon de fundicion, normalmente en forma de materiales finos, se inyecta neumaticamente en estas llamas a traves de las toberas en el ciclon de fundicion, lo que produce un calentamiento rapido y una fundicion parcial acompanada de una reduccion parcial (aproximadamente un 10-20 % de reduccion). La reduccion se debe tanto a la descomposicion termica de la hematita como a la accion reductora de CO/H2 en los gases de reaccion de la camara de fundicion. El material de alimentacion metalffero parcialmente fundido y caliente se lanza hacia el exterior sobre las paredes del ciclon de fundicion por accion del remolino ciclonico y, como se ha descrito anteriormente, fluye hacia abajo en el recipiente de fundicion para fundirlo en la camara de fundicion de ese recipiente.
El gas residual resultante de la postcombustion adicional de los gases de reaccion en el ciclon de fundicion se retira de una region superior del ciclon de fundicion a traves de un conducto de salida de gas.
El efecto neto de la forma descrita anteriormente del procedimiento HIsarna es un procedimiento de contracorriente de dos pasos. El material de alimentacion metalffero se calienta y se reduce parcialmente en el ciclon de fundicion por los gases de reaccion salientes del recipiente de fundicion (con adicion de gas que contiene oxfgeno) y fluye hacia abajo desde el ciclon de fundicion al recipiente de fundicion y se funde hasta obtener hierro fundido en la camara de fundicion del recipiente de fundicion. En un sentido general, esta disposicion a contracorriente aumenta la productividad y la eficiencia energetica.
Sumario de la divulgacion
La presente invencion se basa en la constatacion de que los eventos de formacion de espuma de escoria indeseables en una camara de fundicion de un recipiente de fundicion de un aparato de fundicion HIsarna pueden estar causados por grandes acumulaciones ricas en oxido de hierro solidas o casi solidas (en adelante denominadas "acumulaciones") fuera de un conducto de gases de escape por encima de un ciclon de fundicion del aparato y que caen en el bano fundido en el recipiente de fundicion, donde pueden causar una rapida ebullicion del carbon y una formacion de espuma muy rapida que es extremadamente diffcil de contener. El solicitante cree que estos grumos solidos que caen mas o menos regularmente causan eventos indeseables de "mini ebullicion de carbon", cada uno de los cuales aumenta el CO liberado por el bano fundido durante un penodo de tiempo corto.
En terminos generales, la presente invencion proporciona un aparato de fundicion que incluye (a) un recipiente de fundicion que define una camara de fundicion y esta adaptado para contener un bano de metal fundido y escoria y (b) un ciclon de fundicion para el tratamiento previo de un material de alimentacion metalffero que define una camara de ciclon y se coloca arriba y se comunica directamente con el recipiente de fundicion y (c) un conducto de gases de escape que se extiende desde el ciclon de fundicion para descargar un gases de escape del ciclon de fundicion, teniendo el conducto de gases de escape una seccion de entrada que se extiende hacia arriba desde el ciclon de fundicion y se forma para hacer que los gases de escape experimenten un cambio sustancial de direccion a medida que fluyen a traves de la seccion de entrada del conducto de gases de escape.
La seccion de entrada incluye (a) una extension hacia arriba, normalmente vertical, de la camara del ciclon que define un tramo aguas arriba de la seccion de entrada y (b) un tramo aguas abajo de la seccion de entrada, extendiendose el tramo aguas abajo en un angulo hacia el tramo aguas arriba para que el gas de escape experimente un cambio sustancial en la direccion a medida que se mueve a traves de una curva que interconecta los tramos aguas arriba y aguas abajo. La finalidad del cambio sustancial en la direccion en la seccion de entrada es alejar rapidamente los gases de escape la extension hacia arriba, normalmente vertical, de la camara del ciclon. Esto hace que (a) el material lfquido salga de la seccion de alta temperatura del conducto de los gases de escape que se encuentra aguas abajo y se desplace lateralmente desde la extension hacia arriba (en la direccion del flujo de los gases de escape) y regrese continuamente al bano fundido en la camara de fundicion y (b) las acumulaciones formadas en las paredes en una parte superior del conducto de gases de escape que se encuentra aguas abajo de la seccion aguas abajo de alta temperatura caen en la seccion aguas abajo de alta temperatura y se funden allf, cayendo el lfquido resultante directamente en el bano fundido en la camara de fundicion.
Se observa que las acumulaciones pueden deberse a (a) material fundido arrastrado en el gas de escape que se solidifica en las paredes que forman el conducto de gases de escape y (b) material solido arrastrado en el gas de escape que se deposita en las paredes que forman el conducto de gas de escape.
El tramo aguas arriba de la seccion de entrada de la seccion de entrada puede extenderse verticalmente hacia arriba desde el ciclon de fundicion.
La curva de la seccion de entrada puede tener la forma de una curva en forma de giro brusco que define un angulo incluido de al menos 90°, por lo general 90-120°, entre el tramo aguas arriba (en la direccion del flujo de los gases de escape) de la seccion de entrada y el tramo aguas abajo de la seccion de entrada. Durante el uso, la curva hace que los gases de escape experimenten un cambio sustancial de direccion, siendo el cambio del angulo del gas un angulo de al menos 60°, normalmente 60-90°, a medida que fluye a traves de la seccion de entrada hacia las secciones aguas abajo del conducto de los gases de escape.
La curva de la seccion de entrada se puede enfriar y construir de tal manera que se evite el crecimiento de grandes acumulaciones solidas en esta ubicacion.
La curva de la seccion de entrada puede incluir elementos de refrigeracion, tales como duelas refrigeradas por agua. Los elementos de refrigeracion pueden ser cualquier elemento adecuado.
Como se ha descrito anteriormente, el conducto de gases de escape puede incluir una seccion aguas abajo (en la direccion del flujo de los gases de escape) que es una seccion de alta temperatura, es decir, a una temperatura que esta por encima del rango de temperatura de solidificacion de la escoria.
La seccion aguas abajo puede formarse de modo que haga que los gases de escape experimenten otro cambio sustancial de direccion a medida que fluye a traves de la seccion aguas abajo. Al igual que con el primer cambio de direccion descrito anteriormente, este segundo cambio de direccion facilita la separacion del material solido y lfquido del gas de escape. Ademas, como se ha descrito anteriormente, la seccion aguas abajo tambien es un area de recoleccion para acumulaciones que se forman en las paredes del conducto de gases de escape aguas abajo de la seccion aguas abajo y, posteriormente, se funden o se caen de las paredes. Con el tiempo, estas acumulaciones se funden y el material fundido fluye de regreso a la camara de fundicion.
La seccion aguas abajo puede incluir una curva, normalmente una curva en forma de giro brusco, que define un angulo incluido de menos de 90°, normalmente 60-90°, entre un tramo aguas arriba en la direccion del flujo de gas de escape y un tramo aguas abajo de la seccion aguas abajo, de modo que la curva hace que los gases de escape experimenten un cambio sustancial de direccion a traves del angulo a medida que fluye a traves de la seccion aguas abajo.
El ciclon de fundicion puede incluir toberas para inyectar materiales de alimentacion solidos y gas que contiene oxfgeno en la camara del ciclon.
El recipiente de fundicion puede incluir lanzas para inyectar materiales de alimentacion solidos y gas que contiene oxfgeno en la camara de fundicion.
De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un procedimiento para fundir un material de alimentacion metalffero que incluye fundir el material de alimentacion metalffero en el bano fundido del recipiente de fundicion en el aparato de fundicion descrito anteriormente.
El procedimiento puede incluir (a) reducir al menos parcialmente y fundir parcialmente el material de alimentacion metalffero en el ciclon de fundicion en el aparato de fundicion descrito anteriormente y (b) fundir completamente el material al menos parcialmente reducido / fundido en el bano fundido del recipiente de fundicion del aparato.
El procedimiento puede incluir mantener un potencial de oxfgeno en el ciclon de fundicion que sea suficiente para que el gas de escape del ciclon de fundicion tenga un grado de post-combustion de al menos el 80 %.
El material de alimentacion metalffero puede ser cualquier material que contenga oxidos metalicos.
El material de alimentacion metalffero puede ser minerales, minerales parcialmente reducidos y corrientes de residuos que contienen metal.
El material de alimentacion metalffero puede ser un material de alimentacion que contiene hierro, tal como un mineral de hierro. En ese caso, el procedimiento puede caracterizarse manteniendo una temperatura de al menos 1100 °C, normalmente al menos 1200 °C en el ciclon de fundicion.
El material de alimentacion metalffero puede ser una escoria de titania.
El material de alimentacion metalffero puede ser cualquier otro material adecuado.
Breve descripcion de los dibujos
La presente invencion se describe adicionalmente a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, de los cuales:
la figura 1 es un diagrama esquematico que ilustra una realizacion de una planta para fundir material de alimentacion metalffero que contiene hierro a hierro fundido de acuerdo con el procedimiento de fundicion HIsarna en el aparato de fundicion HIsarna;
la figura 2 es un diagrama esquematico que ilustra una realizacion de un conducto de gases de escape de un aparato de fundicion HIsarna de acuerdo con la presente invencion; y
la figura 3 es un diagrama esquematico que ilustra otra realizacion, aunque no la unica, de un conducto de gases de escape del aparato de fundicion HIsarna de acuerdo con la presente invencion.
Descripcion de las realizaciones
El procedimiento y el aparato que se muestran en la figura 1 son una realizacion del procedimiento y el aparato HIsarna.
El procedimiento y el aparato de la invencion no se limitan al procedimiento y aparato HIsarna y tambien se extienden a cualquier otro procedimiento y aparato de fundicion a base de bano fundido.
El procedimiento y el aparato que se muestra en la figura 1 se basan en el uso de un aparato que incluye un ciclon de fundicion 2 y un recipiente de fundicion 4 a base de bano fundido ubicado directamente debajo del ciclon de fundicion 2, con comunicacion directa entre las camaras del ciclon de fundicion 2 y el recipiente de fundicion 4. Con referencia a la figura 1, una mezcla de material de alimentacion metalffero en forma de mineral a base de magnetita (u otro mineral de hierro) con un tamano superior de 6 mm y caliza 1 se alimenta, a traves de un secador de minerales, al ciclon de fundicion 2 usando un gas de transporte neumatico 1a. La piedra caliza representa aproximadamente el 8-10 % en peso de la corriente combinada de mineral y piedra caliza. El carbon 3 se alimenta, a traves de un secador separado, al recipiente de fundicion 4 donde se inyecta en un bano de metal fundido y escoria utilizando gas transportador 2a. El oxfgeno 7 se inyecta en el recipiente de fundicion 4 al gas post-combustion, normalmente CO y H2, se genera y libera del bano fundido y proporciona el calor necesario para el procedimiento de fundicion en el bano antes de que los gases fluyan hacia arriba desde el recipiente de fundicion 4 al ciclon de fundicion 2. Se inyecta oxfgeno 8 en el ciclon fundido 2 para precalentar y fundir parcialmente el mineral. Espedficamente, el oxfgeno 8 quema despues el gas, normalmente CO y H2, generado y liberado del bano fundido, lo que produce llamas muy calientes (ciclonicas) en el ciclon de fundicion 2. Por lo general, el oxfgeno 7 y 8 es oxfgeno de calidad tecnica.
El efecto neto de la forma descrita anteriormente del procedimiento HIsarna es un procedimiento de contracorriente de dos pasos. El material de alimentacion metalffero se calienta y se reduce parcialmente en el ciclon de fundicion 2 por los gases de reaccion salientes del recipiente de fundicion 4 y fluye hacia abajo en el recipiente de fundicion 4 y se funde a hierro fundido.
El hierro fundido 5 se descarga del recipiente de fundicion 4 a traves de un hogar frontal.
La escoria fundida 6 producida en el procedimiento se descarga del recipiente de fundicion 4 a traves de un orificio de toma de escoria.
Las condiciones de operacion, incluidas, entre otras, las velocidades de alimentacion de carbon y mineral, las velocidades de alimentacion de oxfgeno al recipiente de fundicion directo 4 y el ciclon de fundicion 2 y las perdidas de calor del recipiente de fundicion 4 se seleccionan de manera que los gases de escape salgan del ciclon de fundicion 2 a traves de un conducto de salida de gases de escape 9 tiene un grado de post-combustion que normalmente es de al menos el 90 %.
El gas de escape del ciclon de fundicion 2 pasa a traves de un conducto de gases de escape 9 a un incinerador de gases de escape 10, donde se inyecta oxfgeno adicional 11 para quemar el CO / H2 residual y proporcionar un grado de oxfgeno libre (normalmente 1-2 %) en el gas de combustion completamente quemado.
El gas completamente quemado luego pasa a traves de una seccion de recuperacion de calor residual 12 donde el gas se enfna y se genera vapor. El gas de combustion luego pasa a traves de un lavador humedo 13 donde se logra la refrigeracion y la eliminacion del polvo. El lodo resultante 14 esta disponible para su reciclaje en la fundicion a traves de la corriente de alimentacion de minerales 1.
El gas de combustion fno que sale del lavador 13 se alimenta a una unidad de desulfuracion de gas de combustion 15.
El gas de combustion limpio se ventila a traves de una pila 16. Este gas consiste principalmente en CO2 y, si corresponde, se puede comprimir y geo-secuestrar (con la eliminacion adecuada de las especies de gases no condensables residuales).
El recipiente de fundicion 4 es del tipo descrito en la publicacion internacional WO 00/01854 en nombre del solicitante y comprende un hogar formado por material refractario y paredes laterales que se extienden hacia arriba desde los lados del hogar, incluyendo la pared lateral paneles enfriados con agua. La divulgacion en la publicacion internacional se incorpora en el presente documento por referencia.
El aparato descrito anteriormente puede funcionar como se describe en la seccion de Antecedentes de la memoria descriptiva anterior para producir metal fundido.
Como se ha indicado anteriormente:
(a) la escoria indeseable que forma espuma en la camara de fundicion del recipiente de fundicion 4 puede estar causada por grandes acumulaciones ricas en oxido de hierro solidas (o casi solidas) que se desprenden del conducto de gases de escape por encima del ciclon de fundicion y caen en el bano fundido en el recipiente de fundicion, donde pueden producir una rapida ebullicion del carbon y formacion de espuma en la escala de tiempo de aproximadamente un minuto;
(b) las pruebas en plantas piloto indican que el "producto" que cae en el recipiente de fundicion del ciclon de fundicion comprende en gran medida gotas de lfquido o lodo y de vez en cuando tambien comprende las acumulaciones solidas; y
(c) el solicitante cree que estas acumulaciones solidas mas o menos regulares causan eventos de "mini ebullicion de carbon" no deseados, cada uno de los cuales incrementa el CO durante un penodo corto de tiempo.
La figura 2 y la figura 3 muestran cada una una realizacion del conducto de gases de escape 9 de acuerdo con la presente invencion.
Con referencia a las Figuras 2 y 3, la presente invencion aborda los eventos de formacion de espuma de escoria indeseables descritos anteriormente causados por acumulaciones en el conducto de gases de escape 9 que entran en el bano fundido en el recipiente de fundicion proporcionando una seccion de entrada 18 (veanse las partes rodeadas por un cfrculo de las Figuras 2 y 3) del conducto de gases de escape 9 que se extiende hacia arriba (verticalmente en las realizaciones mostradas en las Figuras 2 y 3) desde un techo del ciclon de fundicion 2 y se forma para hacer que los gases de escape experimenten un cambio sustancial de direccion a medida que fluyen a traves de la seccion de entrada. El cambio sustancial en la direccion en la seccion de entrada aleja rapidamente el gas de escape de la extension hacia arriba (en estas realizaciones verticales) de la camara de fundicion y la camara del ciclon, de modo que cualquier acumulacion que se forme en el conducto 9 tenga mas probabilidades de formarse aguas abajo ( en la direccion del movimiento de los gases de escape) y se desplazan lateralmente de la seccion de entrada y, por lo tanto, no pueden caer directamente en el bano fundido en la camara de fundicion.
Con referencia a la Figura 2, la seccion de entrada 18 del conducto de gases de escape 9 incluye una curva, normalmente una curva en forma de giro brusco, que define un angulo incluido a de aproximadamente 100-115° entre un tramo 21 aguas arriba (en la direccion del flujo de los gases de escape) que se extiende verticalmente de la seccion de entrada 18 y un tramo aguas abajo 22 de la seccion de entrada 18. En otras palabras, la seccion de entrada incluye el tramo aguas arriba 21 y el tramo aguas abajo 22, extendiendose el tramo aguas abajo 22 al angulo a desde el tramo aguas arriba 21 y definiendo la curva de la seccion de entrada 18. La seccion de entrada 18 esta colocada de manera que el tramo aguas arriba 21 se extiende verticalmente hacia arriba desde un techo del ciclon de fundicion 2. La seccion de entrada 18 esta colocada centralmente en el techo de el ciclon de fundicion 2. Esta disposicion canaliza los gases de escape que fluyen hacia arriba desde el ciclon de fundicion 2 hacia la seccion de entrada 18. Casi inmediatamente, se hace que el gas de escape fluya alrededor de la curva, es decir, con un cambio sustancial de direccion a traves del angulo de la curva de 100-115° entre los tramos 21, 22 de la seccion de entrada 18, y se aleja de un camino vertical en relacion con el ciclon de fundicion 2 y el recipiente de fundicion 4. El cambio del angulo del gas a traves de la curva es de 65-80°. Esta disposicion minimiza el area de superficie de la pared del conducto de gases de escape 9 en el que pueden formarse acumulaciones solidas y posteriormente se separa del dueto 9 y caen directamente al bano fundido en el recipiente de fundicion 4 y causan eventos de formacion de espuma de escoria. El tramo aguas arriba 21 y el tramo aguas abajo 22 pueden tener cualquier longitud adecuada. Normalmente, los tramos 21 se seleccionan para que sean lo mas cortos posible de modo que la seccion de entrada 18 sea una zona de alta temperatura.
Con el fin de minimizar el crecimiento de la acumulacion, la seccion de entrada 18 se enfna mediante elementos de refrigeracion en forma de laminas de cobre 19 refrigeradas con agua en las secciones de las paredes de la seccion de entrada 18 que son las principales superficies de contacto para el flujo de gases de escape a traves de la seccion de entrada 18, tal como en la superficie superior de la curva entre el tramo aguas arriba 21 y el tramo aguas abajo 22 de la seccion de entrada 18.
El conducto de los gases de escape 9 incluye ademas una seccion recta 23 que es una extension del tramo aguas abajo 22 que se extiende hacia arriba alejandose de la seccion de entrada 18 en un angulo de 10-15° con respecto a la horizontal. La seccion recta 23 puede estar en cualquier angulo adecuado a la horizontal y puede tener cualquier longitud adecuada. La seccion recta 23 termina en una seccion descendente 24 en forma de una curva ascendente en forma de giro brusco que define un angulo p incluido de al menos 75° y normalmente de 75-80°, entre la seccion recta 23 y un tramo aguas abajo 25 que se extiende verticalmente de la seccion aguas abajo 24. La curva hace que los gases de escape experimenten otro cambio sustancial de direccion (a traves de un cambio de angulo del gas de 75-80°) a medida que fluye a traves de la seccion aguas abajo 24. Este segundo cambio de direccion facilita la separacion de las acumulaciones del gas de escape. La seccion aguas abajo es tambien un area de recoleccion para acumulaciones que se forman en las paredes del conducto de gases de escape aguas abajo de la seccion aguas abajo 24 y posteriormente se funden o caen de las paredes. Con el tiempo, estas acumulaciones se funden y el material fundido fluye de regreso al ciclon de fundicion 2 y al recipiente de fundicion 4.
Con referencia a la Figura 3, la seccion de entrada 18 de la realizacion del conducto de gases de escape 9 que se muestra en esta Figura se forma como una curva, normalmente una curva en forma de giro brusco, que define un angulo incluido a de aproximadamente 90° entre un tramo aguas arriba 21 (en la direccion de flujo de los gases de escape) que se extiende verticalmente de la seccion de entrada 18 y un tramo aguas abajo 22 de la seccion de entrada 18. Como se describe en relacion con la realizacion de la Figura 2, el tramo aguas abajo 22 se extiende en el angulo a desde el tramo aguas arriba 21 y define la curva de la seccion de entrada 18. La seccion de entrada 18 esta colocada de manera que el tramo aguas arriba 21 se extiende verticalmente hacia arriba desde un techo del ciclon de fundicion 2. La seccion de entrada 18 esta colocada centralmente en el techo de el ciclon de fundicion 2. Esta disposicion canaliza los gases de escape que fluyen hacia arriba desde el ciclon de fundicion 2 hacia la seccion de entrada 18. Casi inmediatamente, se hace que el gas de escape fluya alrededor de la curva, es decir, con un cambio sustancial de direccion, es decir, un cambio del angulo del gas de 90° y se aleja de un camino vertical en relacion con el ciclon de fundicion 2 y el recipiente de fundicion 4. Esta disposicion minimiza el area de la superficie de la pared del conducto de gases de escape 9 en el que pueden formarse acumulaciones solidas y, posteriormente, separarse del conducto y caer directamente en el bano fundido en el recipiente de fundicion 4 y provocar eventos de formacion de espuma de escoria. Con el fin de minimizar el crecimiento de la acumulacion, la seccion de entrada 18 se enfna mediante elementos de refrigeracion en forma de laminas de cobre 19 refrigeradas con agua en las secciones de las paredes de la seccion de entrada 18 que son las principales superficies de contacto para el flujo de gases de escape a traves de la seccion de entrada 18, tal como en la superficie superior de la curva entre el tramo aguas arriba 21 y el tramo aguas abajo 22 de la seccion de entrada 18.
El conducto de gases de escape 9 que se muestra en la Figura 3 tambien incluye una seccion aguas abajo 24 en forma de una curva en forma de giro brusco, que define un angulo incluido p de 70-75° entre el tramo aguas abajo 22 de la seccion de entrada 18 y un tramo aguas abajo 23 que se extiende hacia arriba de la seccion 24 aguas abajo. La seccion aguas abajo 24 esta inmediatamente despues de la seccion de entrada 18. La curva hace que los gases de escape experimenten otro cambio sustancial de direccion (a traves de un cambio de angulo del gas de 105-110°) a medida que fluye a traves de la seccion aguas abajo 24. Este segundo cambio de direccion facilita la separacion de las acumulaciones del gas de escape. La seccion aguas abajo es tambien un area de recoleccion para acumulaciones que se forman en las paredes del conducto de gases de escape 9 aguas abajo de la seccion aguas abajo 24 y posteriormente se funden o caen de las paredes. Con el tiempo, estas acumulaciones se funden y el material fundido fluye de regreso al ciclon de fundicion 2 y al recipiente de fundicion 4. El tramo aguas abajo 23 es una seccion recta que se extiende hacia arriba en un angulo de 60-70° con respecto a la horizontal.
Las realizaciones del conducto de gases de escape 9 de la presente invencion mostradas en las Figuras 2 y 3 son opciones eficaces para minimizar las acumulaciones en el conducto de gases de escape 9 que caen directamente al bano fundido en el recipiente de fundicion 4 y provocan eventos de formacion de espuma de escoria.
Pueden hacerse muchas modificaciones a las realizaciones de la presente invencion descritas anteriormente sin apartarse del espmtu y alcance de la invencion.
A modo de ejemplo, si bien cada realizacion incluye dos curvas en forma de giro brusco en la seccion de entrada 18 y la seccion aguas abajo 24, la presente invencion no esta tan limitada y las realizaciones mas amplias de la invencion incluyen una sola curva en forma de giro brusco en la seccion de entrada 18. La invencion tambien se extiende a disposiciones en las que hay mas de dos curvas.
Ademas, la presente invencion no se limita a las dimensiones relativas particulares de los tramos y otras partes de los conductos de gases de escape 9 en las realizaciones mostradas en las Figuras 2 y 3.
Ademas, mientras que los tramos 21 de las secciones de entrada 18 de los conductos de gases de escape 9 de las realizaciones mostradas en las Figuras 2 y 3 son tramos verticales 21, la presente invencion no esta tan limitada e incluye disposiciones en las que los tramos 21 se extienden hacia arriba pero no necesariamente verticalmente. La seleccion del angulo para los tramos 21 se rige por el objetivo de minimizar la posibilidad de que se formen acumulaciones en los tramos 21.
Ademas, aunque la curva en la seccion de entrada 18 esta definida por tramos rectos 21, 22, la invencion no se limita a esta disposicion y se extiende a disposiciones en las que uno o ambos tramos 21, 22 son curvas u otro perfil.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de fundicion, que incluye:
un recipiente de fundicion (4), que incluye una camara de fundicion adaptada para contener un bano de metal fundido y escoria, y
un ciclon de fundicion (2) para el tratamiento previo de un material de alimentacion metalffero, que se coloca arriba y se comunica directamente con el recipiente de fundicion (4), y
un conducto de gases de escape (9) que se extiende desde el ciclon de fundicion para descargar un gas de escape, estando el ciclon de fundicion (2), caracterizado por que el conducto de gases de escape (9) que tiene una seccion de entrada (18) que se extiende hacia arriba desde el ciclon de fundicion (2), en el que la seccion de entrada incluye
una extension hacia arriba de la camara del ciclon que define un tramo aguas arriba (21) de la seccion de entrada (18), y
un tramo aguas abajo (22) de la seccion de entrada (18), extendiendose el tramo aguas abajo (22) en angulo respecto al tramo aguas arriba (21) de modo que el gas de escape experimenta un cambio sustancial en la direccion a medida que se mueve a traves de una curva que interconecta los tramos aguas arriba y aguas abajo (21, 22),
en el que la seccion de entrada (18) tiene la forma de una curva en forma de giro brusco que define un angulo incluido de al menos 90°, normalmente 90-120°, entre
el tramo aguas arriba (21) de la seccion de entrada (18) y el tramo aguas abajo (22) de la seccion de entrada (18), causando la curva que los gases de escape sufran un cambio sustancial de direccion a traves del angulo a medida que fluyen a traves de la seccion de entrada al conducto de gases de escape (9).
2. El aparato definido en la reivindicacion 1, en el que la curva de la seccion de entrada esta configurada para ser enfriada, para evitar el crecimiento de grandes acumulaciones solidas en la curva.
3. El aparato definido en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el conducto de gases de escape incluye una seccion aguas abajo que se forma para hacer que los gases de escape experimenten otro cambio sustancial de direccion a medida que fluyen a traves de la seccion aguas abajo.
4. El aparato definido en la reivindicacion 3, en el que la seccion aguas abajo incluye una curva en forma de giro brusco que define un angulo incluido de menos de 90°, normalmente de 60-90°, entre un tramo aguas arriba, que esta dispuesto en la direccion del flujo de los gases de escape y un tramo aguas abajo de la seccion aguas abajo, haciendo la curva que los gases de escape sufran un cambio sustancial de direccion a traves del angulo a medida que fluyen a traves de la seccion aguas abajo.
5. El aparato definido en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el ciclon de fundicion incluye toberas para inyectar materiales de alimentacion solidos y gas que contiene oxfgeno en la camara del ciclon.
6. El aparato definido en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el recipiente de fundicion incluye lanzas para inyectar materiales de alimentacion solidos y gas que contiene oxfgeno en la camara de fundicion.
7. Un procedimiento para fundir un material de alimentacion metalffero que incluye fundir el material de alimentacion metalffero en el bano fundido en el recipiente de fundicion (4) del aparato definido en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
8. El procedimiento definido en la reivindicacion 7 incluye reducir al menos parcialmente y fundir parcialmente el material de alimentacion metalffero en el ciclon de fusion del aparato definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6; y fundir completamente el material al menos parcialmente reducido / fundido en el bano fundido en el recipiente de fundicion del aparato reivindicado.
9. El procedimiento definido en la reivindicacion 7 o la reivindicacion 8 incluye mantener un potencial de oxfgeno en el ciclon de fundicion que es suficiente para que el gas de escape del ciclon de fundicion tenga un grado de poscombustion de al menos el 80 %.
10. El procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el material de alimentacion metalffero contiene oxidos metalicos.
11. El procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que el material de alimentacion metalffero incluye minerales, minerales parcialmente reducidos y corrientes de residuos que contienen metal.
12. El procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que el material de alimentacion metaKfero incluye material de alimentacion que contiene hierro, tal como un mineral de hierro.
13. El procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que el material de alimentacion metalffero incluye una escoria de titania.
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