ES2964492T3

ES2964492T3 - Horno de arco eléctrico

Info

Publication number: ES2964492T3
Application number: ES20382275T
Authority: ES
Inventors: Landart David Eguizabal; Aviles José Luis Oncala; Pernas Antxon Artola; Zabaleta Jon Ander Iparraguirre
Original assignee: Digimet 2013 SL
Current assignee: Digimet 2013 SL
Priority date: 2020-04-06
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2024-04-08
Anticipated expiration: 2040-04-06
Also published as: EP3892743C0; EP3892743B1; EP3892743A1; US20230175780A1; WO2021204579A1

Abstract

Un horno (1) de arco de plasma de corriente continua para fundir y/o tratar un material mediante la producción de arcos eléctricos y proporcionar un producto fundido, comprendiendo el horno (1); un tanque (10) que comprende: un crisol (12) que delimita una cámara (11) configurada para recibir material a fundir y/o tratar; una pluralidad de paredes refractarias que rodean la superficie exterior del crisol (12); y un marco metálico (15) que cubre las paredes refractarias; y un sistema de calentamiento configurado para calentar el material recibido, comprendiendo el sistema de calentamiento un primer electrodo que actúa como cátodo (13) y un segundo electrodo (120) que actúa como ánodo, en donde el primer electrodo que actúa como cátodo (13) es un electrodo móvil configurado para proyectarse verticalmente dentro de la cámara (11) delimitada por el crisol (12). El crisol (12) está fabricado de un material que comprende al menos un 98% de grafito sintético, siendo el crisol (12) parte de un sistema de ánodo que comprende también dicho segundo electrodo (120) y al menos una parte (12', 12") conectar el crisol (12) y el segundo electrodo (120), teniendo dicho crisol (12) una doble función: recibir y retener material a fundir y/o tratar y proporcionar conducción eléctrica para el flujo de corriente para calentar dicho material, en de tal manera que, en uso del horno (1), la diferencia de potencial de voltaje entre el cátodo (13) y cualquier punto de la superficie del crisol (12) definido para estar en contacto con el material a fundir y/o tratado es el mismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Horno de arco eléctrico

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de los hornos de arco eléctrico para aplicaciones químicas y/o metalúrgicas, tales como la fusión y/o el tratamiento de metales y/o desechos metálicos y/o subproductos que contienen metales y otros compuestos químicos, tales como óxidos metálicos.

Estado de la técnica

Una amplia variedad de hornos cuya geometría, procedimiento y sistemas de calentamiento difieren significativamente y se utilizan en diferentes aplicaciones químicas y metalúrgicas. Dependiendo de su modo de operación, los hornos se pueden agrupar en hornos continuos o discontinuos, que pueden utilizar electricidad o combustibles fósiles. También se pueden clasificar de acuerdo con su geometría. Pueden ser de aplicación directa o indirecta. Las ventajas de cada tipo de horno dependen de varios factores, tales como el tipo y tamaño de la carga utilizada, ya que la carga determina la eficiencia energética y la calidad metalúrgica resultante del proceso aplicado, tal como el proceso de fusión o tratamiento.

Un tipo bien conocido de horno que utiliza electricidad es el horno de arco eléctrico de corriente continua (CC). En el documento US4466824 se divulga un ejemplo de horno de arco eléctrico de CC. El horno tiene un crisol para recoger el material fundido. La superficie del crisol concebida para estar en contacto con el material fundido está hecha de material refractario. Se monta un ánodo en la sección inferior del crisol. En la parte superior del horno está dispuesta una cubierta. Se inserta un cátodo en el horno a través de una abertura central realizada en la cubierta. Durante el funcionamiento del horno, cuando la punta del cátodo está muy cerca del material fundido que llena el crisol, se inicia un arco de plasma. El documento de patente KR 101 731 990 B1 tiene la especificidad de que el ánodo está montado sobre un soporte de varilla colocado debajo del horno de arco eléctrico de corriente continua.

En otros hornos de arco CC, el ánodo está construido en el crisol en forma de diferentes tipos de conductores eléctricos insertados dentro del material refractario del que está hecho el crisol. Esto se divulga, por ejemplo, en los documentos US4541099, US5381440 y US5381441.

Sin embargo, en las divulgaciones citadas hay áreas de conexión eléctrica local que pueden tener una mala conductividad al iniciar el funcionamiento con cargas a baja temperatura (por ejemplo <750 °C para cargas ferrosas o <450 °C para cargas de cobre no ferrosas) o incluso a temperatura ambiente desde el arranque en frío del horno. Una mala conductividad en el circuito eléctrico puede generar enormes pérdidas de energía e incluso un mal funcionamiento de la instalación. De la misma manera, este tipo de conexiones locales pueden perder completamente la conductividad eléctrica debido a las cavidades que se forman en la carga durante la fusión o carga del horno.

Descripción de la invención

La presente invención proporciona un horno de arco eléctrico mejorado para aplicaciones químicas y/o metalúrgicas, tales como la fusión y/o el tratamiento de metales y/o desechos metálicos y/o subproductos que contienen metales y otros compuestos químicos, tales como óxidos metálicos, ya sean óxidos metálicos simples o complejos.

El horno de la invención comprende una cámara delimitada por un crisol. La cámara tiene la doble función de recibir el material a tratar y calentarlo para su tratamiento. El horno se calienta mediante un sistema eléctrico, tal como un sistema eléctrico de antorcha de plasma, que tiene dos electrodos: cátodo y ánodo. El sistema eléctrico está equipado con una fuente de alimentación CC. Durante el funcionamiento del horno, los electrodos permiten que la corriente fluya de un electrodo al otro. El ánodo del sistema de plasma es la superficie que delimita la cámara, esto es, el crisol del horno. El cátodo es un electrodo, preferentemente un electrodo de grafito, dispuesto en la parte superior de la cámara. El cátodo se puede mover verticalmente, hacia la cámara que contiene el material a calentar. El cátodo y el ánodo están eléctricamente aislados entre sí. Durante el funcionamiento, cuando la punta del cátodo está muy cerca del material fundido que llena el crisol, esto es, el ánodo, se inicia un arco de plasma. El cuerpo principal del horno está hecho de uno o más materiales refractarios que rodean el crisol.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un horno de arco de plasma de corriente continua para fundir y/o tratar un material mediante la producción de arcos eléctricos y proporcionando un producto fundido. El horno comprende: un tanque que comprende un crisol que delimita una cámara configurada para recibir material a fundir y/o tratar, una pluralidad de paredes refractarias que rodean la superficie exterior del crisol y un marco metálico que cubre las paredes refractarias; y un sistema de calentamiento configurado para calentar el material recibido, comprendiendo el sistema de calentamiento un primer electrodo que actúa como cátodo y un segundo electrodo que actúa como ánodo, en donde el primer electrodo que actúa como cátodo es un electrodo móvil configurado para proyectarse verticalmente dentro de la cámara delimitada por el crisol. El crisol está fabricado de un material que comprende al menos un 98 % de grafito sintético, siendo el crisol parte de un sistema anódico que también comprende dicho segundo electrodo y al menos una parte que conecta el crisol y el segundo electrodo, teniendo dicho crisol una doble función: recibir y contener material a fundir y/o tratar y proporcionar conducción eléctrica para el flujo de corriente para calentar dicho material, de tal manera que, cuando el horno está en uso, la diferencia de potencial de tensión entre el cátodo y cualquier punto de la superficie del crisol definido para estar en contacto con el material a fundir y/o tratar es la misma. Al menos una parte del sistema anódico comprende: una primera porción alargada que tiene un primer extremo conectado a la pared inferior del crisol y que se extiende radialmente desde el mismo; y una segunda porción alargada que tiene un primer extremo conectado al segundo extremo de la primera porción alargada, extendiéndose la segunda porción alargada verticalmente hasta que su segundo extremo asoma fuera del horno.

En las realizaciones de la invención, el sistema de calentamiento comprende una antorcha de plasma.

En las realizaciones de la invención, el cátodo está hecho de un material que comprende al menos un 98 % en peso de grafito sintético.

En las realizaciones de la invención, la pluralidad de paredes refractarias dispuestas entre la superficie exterior del crisol y el marco metálico comprende: una primera capa de material refractario que rodea verticalmente la pared perimetral del crisol; una segunda capa de material refractario que rodea verticalmente la primera capa; una tercera capa de material refractario dispuesta debajo de la parte inferior del crisol; y una cuarta capa de material refractario que rodea verticalmente la segunda capa y en contacto con el marco metálico exterior.

La primera capa comprende preferentemente corindón a base de alúmina. Más preferentemente, está hecha de corindón auto-sinterizable a base de alúmina que tiene una cantidad de alúmina superior al 85 % en peso.

La segunda capa comprende preferentemente hormigón a base de alúmina. Más preferentemente, está hecha de hormigón conformado a base de alúmina que tiene una cantidad de alúmina superior al 90 % en peso.

La tercera capa y la cuarta capa comprenden preferentemente bauxita calcinada. Más preferentemente, también comprenden hormigón a base de alúmina.

En las realizaciones de la invención, la cuarta capa se extiende hacia abajo con respecto a la tercera capa, rodeando las porciones refractarias anteriores dispuestas alrededor del crisol.

En las realizaciones de la invención, el horno comprende además una quinta capa de material refractario que rodea la segunda porción alargada del sistema anódico, siendo la quinta capa un refractario auto-sinterizable a base de sílice.

En otro aspecto de la invención, el uso del horno anteriormente descrito, se proporciona, para fundir o tratar metales y/o desechos metálicos y/o subproductos que contengan metales y otros compuestos químicos.

Gracias a su diseño y geometría, el horno propuesto es altamente eficiente y tiene bajo consumo energético y alto rendimiento metalúrgico. De forma adicional, el horno es versátil ya que se puede utilizar para fundir/tratar diferentes tipos de materiales.

Las ventajas y características adicionales de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y se señalarán especialmente en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

Para completar la descripción y con el fin de proporcionar una mejor comprensión de la invención, se proporciona un conjunto de dibujos. Dichos dibujos forman parte integral de la descripción e ilustran una realización de la invención, que no deben interpretarse como que restringen el alcance de la invención, sino solo como un ejemplo de cómo puede realizarse la invención. Los dibujos comprenden las siguientes figuras:

Las Figuras 1A-1C muestran diferentes vistas de un horno de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 2 muestra esquemáticamente una vista en sección transversal de un tanque comprendido en el horno de la Figura 1, de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 3 muestra esquemáticamente una vista en sección transversal de un horno de acuerdo con una realización de la invención.

Las Figuras 4A-4D muestran diferentes vistas de las partes que forman el ánodo del sistema de calentamiento del horno de la Figura 1.

Las figuras 5A-5B muestran esquemáticamente las partes que forman el ánodo, una vez montado, del horno de la Figura 1.

La Figura 6 muestra esquemáticamente un circuito eléctrico para alimentar el horno, de acuerdo con una realización de la invención.

La Figura 7 muestra una vista lateral del horno de acuerdo con una realización de la invención, en la que se ilustra un conducto de extracción para extraer humos del horno.

Descripción de una forma de realizar la invención

La siguiente descripción no debe tomarse en un sentido limitante, sino que se proporciona únicamente con el fin de describir los principios generales de la invención. Las siguientes realizaciones de la invención se describirán a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos mencionados anteriormente que muestran aparatos y resultados de acuerdo con la invención.

En referencia a las figuras, a continuación se describe una posible realización del horno de esta invención. El horno es un horno de fusión, lo que significa que procesa material en estado fundido. El producto resultante tras el tratamiento aplicado en el horno se encuentra en estado líquido. El horno de la invención se basa en el calentamiento directo del material cargado mediante un arco de plasma de corriente continua (CC), también conocido como chorro de plasma CC, obtenido de dos electrodos. En particular, el horno 1 se calienta mediante un sistema de calentamiento, tal como un sistema de antorcha de plasma, que comprende dos electrodos: un primer electrodo que actúa como cátodo 13 (electrodo negativo) y un segundo electrodo que actúa como ánodo 120 (electrodo positivo), como se muestra, por ejemplo, en las Figuras 1A-1C. La referencia 120 denota la conexión del ánodo. Como se puede deducir de la vista lateral que se muestra en la Figura 1A, el horno de arco CC 1 comprende un tanque, contenedor o recipiente 10 que define una cámara o volumen interior 11 (visto por ejemplo en la vista en sección transversal del tanque de la Figura 2). Preferentemente, la cámara 11 es una cámara sustancialmente central en el horno 1. Durante el uso del horno 1, la cámara 11 se llena con material -tal como masa fundida- a tratar, tal como metales, desechos metálicos o subproductos que contengan metales y otros compuestos químicos, tales como óxidos metálicos. Las paredes interiores (fondo y paredes laterales) del horno que definen la cámara 11 constituyen un crisol 12. En otras palabras, el crisol 12 recibe el material a tratar, en donde este se calienta. Por tanto, el crisol 12 tiene la doble función de recibir el material a tratar y calentar/tratar el material. Como se describirá en detalle con referencia a la Figura 2, el crisol 12 está rodeado por una o más capas o paredes o material refractario. Por último, la capa exterior del horno 1 está hecha de metal. En otras palabras, un marco metálico 15 rodea las paredes refractarias exteriores, formando un recipiente metálico. El marco metálico 15 permite la expansión térmica de los materiales que forman las capas refractarias, evitando la formación de grietas en dichos materiales. Un diseño correcto en términos de simetría, distancias bien establecidas y aislamiento térmico permite un calentamiento homogéneo y, por tanto, un horno optimizado.

El marco metálico 15 también es adecuado para sostener el horno 1 con el fin de inclinarlo para verter la masa fundida cuando el lote/colada esté listo. El crisol 12 y sus capas circundantes (capas refractarias y estructura metálica) no están refrigerados. En otras palabras, no hay ningún medio de enfriamiento que rodee el crisol. Esto se debe a que el horno 1 está destinado a fundir y tratar material, que nunca solidifica dentro del crisol 12. Por el contrario, una vez fundido/tratado, el material líquido (metal fundido) se extrae del horno. Por este motivo, se desaconseja el uso de medios de enfriamiento que rodeen el crisol 12. Por tanto, el horno 1 no es adecuado para producir bloques sólidos dentro del crisol 12.

En la realización mostrada en la Figura 1A, el horno 1 está montado sobre una plataforma 20. La plataforma 20 permite inclinar el horno 1, por ejemplo con fines de limpieza. Por tanto, el horno 1 se puede inclinar hasta 90° para la extracción del metal y el vaciado parcial o completo (porificación/colada). Durante esta operación, también se puede sacar la escoria del horno y limpiar el crisol. Si, durante el funcionamiento, es necesaria una eliminación parcial de la escoria, dependiendo, por ejemplo, de las características del material fundido, es posible que no se realice de forma correcta y segura utilizando sistemas de inclinación convencionales. Por este motivo, se utiliza la plataforma 20, lo que permite inclinar ligeramente el horno de forma perpendicular con respecto a la dirección de inclinación adecuada. Esto permite la limpieza de escoria mientras el metal fundido/refinado se mantiene en el crisol. Formas alternativas de extraer el metal fundido del horno 1 pueden ser la extracción manual o la extracción utilizando medios de bombeo, entre otras.

Una parte de la carga (material que se está tratando/calentando) se puede gasificar, en cuyo caso se recoge con un sistema de filtro de polvo, que dispone de un medio captador de humos en la parte superior del horno, alrededor del anillo superior. El humo es capturado en la zona superior del horno, conducido y extraído del horno a través del conducto de extracción 25 (véase la Figura 7), desde el cual el humo se suministra a un sistema principal de captura de humo, no mostrado, que está fuera del alcance de la presente invención.

El horno 1 también comprende una cubierta 21, como se muestra, por ejemplo, en la Figura 1B, que cierra el tanque 10 durante el funcionamiento del horno por razones de seguridad. La cubierta 21 se abre o se cierra mediante medios de accionamiento 23, que están fuera del alcance de la presente invención. La cubierta 21 tiene un orificio, entrada o hueco pasante 26 a través del cual se inserta el electrodo que actúa como cátodo 13 en el tanque 10, esto es, en el volumen 11 definido por el crisol 12. El hueco 26 está situado preferentemente en el centro de la cubierta 21, estando la cubierta 21 preferentemente centrada con respecto a la cámara 11. El hueco 26 puede tener un desplazamiento máximo de aproximadamente el 15%(medido con respecto al diámetro de la cámara) con respecto al centro de la cubierta 21. El material que se va a alimentar al crisol 12 para fundirlo se transporta al crisol 12 a través de un segundo orificio, entrada o hueco pasante 27 en la cubierta 21. Se puede realizar la alimentación de material, por ejemplo, mediante un sistema de alimentación vibratorio. El material se puede cargar manualmente, con tornillos dosificadores, o mediante cualquier otro medio de carga adecuado.

Durante el funcionamiento, el horno, en particular el crisol 12 y el material contenido en el mismo, se calienta mediante un sistema de calentamiento que comprende los dos electrodos, cátodo y ánodo, necesarios para permitir que la corriente fluya de un electrodo al otro cuando se enciende la fuente de alimentación de CC con la que está equipado el sistema de calentamiento. La Figura 6 ilustra un diagrama de bloques del circuito eléctrico para alimentar el horno 1. La conexión catódica 13 está conectada eléctricamente a una conexión correspondiente en un panel o placa eléctrica 51. De forma similar, la conexión de ánodo 120 está conectada eléctricamente a una conexión correspondiente en el panel o tablero eléctrico 51. Ambas conexiones se realizan normalmente con un cable eléctrico de CC convencional 28. Estos cables 28 se enfrían preferentemente mediante medios de refrigeración, tal como agua. El panel o tablero eléctrico 51 está a su vez conectado eléctricamente a un rectificador 52. Las conexiones del cátodo 13 y del ánodo 120 también se muestran en la vista en sección transversal de la Figura 3.

El cátodo 13 es un electrodo móvil. En realizaciones de la invención es la parte móvil de una antorcha de plasma. Debido a su movimiento lineal, proporciona al horno la capacidad de regular la potencia de acuerdo con las condiciones de funcionamiento del horno. El electrodo que actúa como cátodo 13 se introduce -gracias a su movimiento lineal- a través del orificio 26 en el interior del tanque 10, esto es, en el volumen 11 definido por el crisol 12. Gracias al movimiento lineal de la antorcha de plasma catódico, la potencia en la entrada de la cámara se puede ajustar, ya que la posición del electrodo móvil se puede cambiar dependiendo de la resistividad eléctrica de la carga (fusión, etc.). A través del hueco 26 practicado en la cubierta 21, el electrodo 13 sobresale de manera desplazable verticalmente en el volumen definido por el crisol 12 y forma el cátodo 13 para el arco voltaico CC. Por lo tanto, el cátodo 13 tiene capacidad de movimiento lineal.

El electrodo 13 se sujeta, por ejemplo, mediante un brazo de soporte móvil 22 accionado con un conector eléctricamente activo 24, tal como una abrazadera. La abrazadera tiene funciones tanto mecánicas como eléctricas (sostiene el brazo de soporte 22 y realiza el cableado eléctrico). Los conectores 24 (tales como las abrazaderas) también conectan los electrodos -el cátodo 13 y el ánodo (crisol) 12-con el cableado eléctrico 28 requerido. El cableado eléctrico 28 se representa esquemáticamente en la Figura 6. La abrazadera 24 está hecha, por ejemplo, de una aleación de cobre. En otras palabras, puede estar hecha de compuestos a base de cobre, por ejemplo de compuestos que comprenden al menos un 75 % de cobre y opcionalmente al menos uno de Zn/Sn/Ni/Al/Fe. Las abrazaderas 24 están diseñadas para facilitar el desmontaje y cambio de electrodos. La abrazadera 24 se enfría, por ejemplo mediante agua. Este conjunto -brazo de soporte móvil 22 y abrazadera eléctricamente activa 24- se realiza mediante una parte de aislamiento de revestimiento que tiene alta resistividad eléctrica y resistencia térmica, permitiendo así temperaturas de trabajo superiores a los 200 °C. Los medios de aislamiento y los medios de enfriamiento están fuera del alcance de la presente invención.

En la Figura 6, se muestran las partes o elementos principales del circuito eléctrico de la antorcha de plasma, incluido el cableado eléctrico que se conecta a la antorcha de plasma y al propio sistema de la antorcha de plasma. Un armario de distribución eléctrica 52, también conocido como rectificador, actúa como fuente de corriente continua (CC). Desde el armario de distribución eléctrica 52, la energía se dirige a un panel o placa eléctrica 51, por ejemplo usando un cable rígido o cableado rígido. El cuadro o tablero eléctrico 51 es un intercambiador de conexiones que recibe como entrada un cable o cableado rígido y suministra a su salida un cable refrigerado (cableado refrigerado) 28. En otras palabras, el intercambiador de energía 51 permite enfriar la conexión eléctrica hacia los electrodos 13, 120 y, por lo tanto, hacia la antorcha de plasma. El intercambiador de energía 51 genera una diferencia de valor de tensión entre los electrodos 13, 120, que produce la ionización de un gas (aire, nitrógeno o argón) entre electrodos y permite así el paso de corriente eléctrica de un electrodo al otro. El proceso de ionización comienza con la emisión de electrones del cátodo al ánodo, que en realidad es la corriente eléctrica. Las partes del horno 1 que se enfrían (refrigeran) son preferentemente los cables eléctricos de CC 28 y el conjunto formado por el brazo de soporte móvil 22 y el conector eléctricamente activo 24. El cuerpo del horno (crisol y paredes circundantes) y elementos auxiliares, excepto el cableado y los electrodos de sujeción, no están enfriados por agua.

El cátodo 13 está hecho de un material inorgánico a base de carbono. El cátodo 13 está hecho preferentemente de grafito sintético con una pureza igual o superior al 98 %. En otras palabras, el cátodo 13 está fabricado preferentemente de un material que comprende al menos un 98 % de grafito sintético (porcentaje expresado en peso con respecto al peso total del material) y una cantidad de contenido de ceniza igual o inferior al 2 % (porcentaje expresado en peso con respecto al peso total del material). Como un ejemplo, el material del que está hecho el cátodo podrá producirse utilizando una materia prima que tenga al menos un 30 % de coque acicular.

Como se muestra en la Figura 2, el electrodo que actúa como ánodo es el crisol 12. En otras palabras, el crisol 12 (parte del horno que define la cámara o volumen interior 11 definido por el tanque 10) constituye el ánodo. El ánodo (crisol 12) tiene por tanto una doble función: como crisol, recibe y sostiene el material a tratar (tal como metal, desechos o material fundido); como ánodo, proporciona conducción eléctrica para el flujo de corriente en el sistema de calentamiento. El sistema de calentamiento proporciona a la cámara 11 definida por el crisol 12 suficiente energía para fundir y tratar los materiales con los que se ha llenado la cámara 11. Las paredes inferior y lateral que definen la cámara interior 11 son, por tanto, el ánodo 12 del sistema de calentamiento, como se muestra en la Figura 2. El cátodo 13 está aislado, desde un punto de vista eléctrico, del ánodo 12. Durante el funcionamiento, el ánodo 12 está bien protegido por la masa fundida que llena el crisol, por el impacto del arco de plasma. La capa 12 que forma el crisol, y también el ánodo del sistema de calentamiento, está hecha de un material inorgánico a base de carbono. La capa 12 está hecha preferentemente de grafito sintético que tiene una pureza igual o superior al 98 %. En otras palabras, preferentemente está fabricado con un material que comprende al menos un 98 % de grafito sintético (porcentaje expresado en peso respecto del peso total del material) y una cantidad de contenido de ceniza igual o inferior al 2 % (porcentaje expresado en peso respecto del peso total del material). Como un ejemplo, el material del que está hecho el cátodo podrá producirse utilizando una materia prima que tenga al menos un 30 % de coque acicular. Los compuestos que comprenden al menos un 98 % de carbono tienen una alta conductividad eléctrica y térmica. Por lo tanto, tanto el cátodo como el crisol, esto es, el ánodo, tienen alta conductividad eléctrica y térmica.

La Figura 2 muestra una posible implementación del sistema de calentamiento, en particular el sistema de calentamiento con antorcha de plasma. El sistema anódico (crisol-sistema anódico) está formado por el propio crisol 12 y al menos una parte que conecta el crisol 12 y el segundo electrodo 120. Para facilitar la construcción y el mantenimiento, el sistema anódico (crisol-sistema anódico) puede estar formado por tres partes: el propio crisol 12 (pared perimetral y pared inferior que definen la cámara 11); una primera porción alargada 12' que tiene un primer extremo conectado a la pared inferior del crisol 12 y que se extiende radialmente desde la pared inferior del crisol a través de una pared refractaria (aún no divulgada en detalle); y una segunda porción alargada 12'' que tiene un primer extremo conectado al segundo extremo de la primera porción alargada 12'. La segunda porción alargada 12'' se extiende verticalmente a través de una pared refractaria o entre dos paredes refractarias (aún no divulgadas en detalle) hasta que asoma en el extremo superior del horno 1, en las proximidades de la cubierta 21. En la Figura 2, el extremo libre de la segunda porción alargada 12'' se denomina 120 (conexión de ánodo), en línea con el elemento 120 correspondiente en la Figura 1. Preferentemente, las tres partes 12, 12', 12'' están hechas sustancialmente con el mismo material. Están hechas de un material inorgánico a base de carbono. Preferentemente están hechas de grafito sintético con una pureza igual o superior al 98 %. En otras palabras, preferentemente están hechas con un material que comprende al menos un 98 % de grafito sintético (porcentaje expresado en peso respecto del peso total del material) y una cantidad de contenido de ceniza igual o inferior al 2 % (porcentaje expresado en peso respecto del peso total del material). Como un ejemplo, el material del que estén fabricados podrá producirse utilizando una materia prima que tenga al menos un 30 % de coque acicular. La diferencia de conductividad en las tres partes 12, 12', 12" es preferentemente inferior al 5 %, o inferior al 4 % o inferior al 3 %.

Los inventores han observado que tener un ánodo que corresponde al crisol 12 proporciona el efecto de tener la misma diferencia de potencial de tensión a lo largo de toda la superficie exterior del crisol. Esto hace que el sistema de calentamiento sea más estable que los convencionales, en los que se implementa el ánodo, por ejemplo, como un grupo de placas eléctricas dispuestas en una cierta porción del crisol. Como consecuencia, la temperatura del material a tratar dentro del crisol es más estable. En otras palabras, el material (metal, desechos, etc.) se trata en el propio ánodo. La Figura 4A muestra una vista del crisol 12 y la cavidad 11 así definida, de acuerdo con una posible implementación del horno. La geometría mostrada del ánodo permite un mejor control del chorro de plasma debido al isopotencial (potencial isoeléctrico o potencial de isotensión) en todos los puntos de las paredes (suelo y paredes laterales) del crisol. Durante el funcionamiento del horno 1, el material mantenido en el crisol 12 a alta temperatura, tal como para fundirse, está entre el ánodo y el cátodo, y en contacto directo con el ánodo, como consecuencia de lo cual alcanza la misma tensión que el ánodo (crisol 12) y actúa de hecho como parte anódica en el sistema de plasma. En otras palabras, cuanto mayor sea la superficie del ánodo (crisol 12), más fácil será que los electrones emitidos por el cátodo lleguen al ánodo. Esto es especialmente importante cuando arranca el chorro (al inicio de la operación) o en caso de malas condiciones de conductividad debido por ejemplo al tipo de material que se carga en el horno 1.

Al inicio de la operación del horno, esto es, a temperatura ambiente, el material a cargar es preferentemente metálico, o al menos tiene una conductividad eléctrica similar a la de los materiales metálicos, ya que para el arranque se requiere una conductividad eléctrica mínima, hasta alcanzar una cierta temperatura (por ejemplo, aproximadamente 800 °C). De esta forma, el material cargado también actúa como ánodo en el sistema de antorcha de plasma. Por ejemplo, se requiere una cantidad de material metálico que llene el crisol con una profundidad de aproximadamente 10 mm. Luego, el material se funde bajo la acción calorífica de la energía irradiada por la columna de plasma 19 y se mantiene en estado líquido en el crisol 12. Una vez cumplidas las condiciones iniciales y alcanzada una cierta temperatura, el horno se puede cargar con material no metálico (en general, con material con mala conductividad) para fundirlo, ya que a la temperatura de funcionamiento los materiales no metálicos son lo suficientemente conductores como para alcanzar sustancialmente la misma tensión que el ánodo. Los materiales no conductores se funden por efecto del chorro de plasma mediante transferencia de calor por radiación y convección (hasta alcanzar temperaturas superiores a 1.000 °C, por ejemplo). Los electrones generados en el cátodo 13 fluyen en la columna de plasma 19 y se recogen en la superficie del baño fundido 17 que actúa como superficie del ánodo, liberando así su calor de recombinación y calentando el baño fundido 17. Se estima que el nivel máximo de metal fundido es, por ejemplo, aproximadamente 2/3 de la altura de la cámara (Figura 3).

En resumen, el ánodo proporciona una alta conducción al flujo de corriente y estabiliza el chorro de plasma dentro de la cavidad 11, porque el crisol 12 proporciona una superficie de potencial isoeléctrico. En el presente texto, cuando se dice que el crisol es isopotencial, se debe asumir un error o tolerancia de aproximadamente /-1 %. En particular, las perturbaciones en la tensión de salida son inferiores al 5 % de un objetivo de configuración. El objetivo de configuración está formado por objetivos de tensión e intensidad seleccionados para obtener la potencia de salida deseada. Los valores de tensión e intensidad son parámetros del proceso de calentamiento y están relacionados con las condiciones eléctricas entre el ánodo y el cátodo.

Al iniciar la operación, la carga (material) a procesar se puede añadir en forma sólida (normalmente a temperatura ambiente) y luego fundirse en el horno. Como alternativa, puede transferirse directamente en estado líquido desde otro horno. Normalmente, el material a tratar se carga en estado sólido, iniciando el funcionamiento a temperatura ambiente y calentando el horno como se ha explicado, hasta la temperatura de funcionamiento adecuada, lo cual depende del proceso que se esté llevando a cabo. La temperatura de operación se mantiene durante el tiempo necesario para procesar el material. El material -añadido por ejemplo en estado sólido- se mantiene en contacto con el ánodo (porque todo el crisol es ánodo, es una zona de isotensión), como consecuencia de lo cual todo el material alimentado está sustancialmente a la misma tensión.

La carga (material que se está tratando) nunca se solidifica en el ánodo-crisol 12, ya que debe verterse en estado líquido fuera del horno. Como ya se ha explicado, el material líquido se vierte fuera del horno, por ejemplo inclinando el horno, o mediante extracción manual, o utilizando medios de bombeo, tal como medios de bombeo neumáticos, entre otros. Por este motivo (porque el material a tratar debe extraerse en estado líquido, y por tanto, la temperatura de operación debe mantenerse lo suficientemente alta durante todo el proceso), el crisol 12 y sus capas circundantes (capas refractarias y estructura metálica) no están refrigerados, para evitar que el material a tratar se solidifique dentro del crisol 12. Por este motivo, es necesario diseñar capas refractarias optimizadas. Si el crisol debe refrigerarse, se requeriría una cantidad de energía mucho mayor para mantener el material tratado en estado fundido hasta su extracción del horno.

Volviendo al sistema anódico, las Figuras 4B-4D muestran diferentes vistas de la primera porción alargada 12'. La segunda porción alargada 12'' no se muestra. Se puede implementar con un cilindro, ya sea sólido o hueco, que tenga, por ejemplo, una rosca en el extremo que se conectará a la primera porción alargada 12'. En otras palabras, las dos partes alargadas 12' 12'' conectan la parte inferior del crisol 12 con la parte exterior del tanque 10, permitiendo la conexión eléctrica entre el crisol 12 que actúa como ánodo y la fuente de alimentación CC. Las partes 12', 12" son, por tanto, parte, junto con el crisol 12, del sistema anódico. Las Figuras 5A-5B muestran las tres partes 12, 12', 12'' que forman el sistema anódico, una vez montado.

En la realización de las Figuras 4A-4D, la porción inferior 12B del crisol 12 tiene un espesor mínimo de 120 mm (milímetros, 10'3 metros) y un espesor máximo de 250 mm. La pared lateral 12A (pared perimetral) del crisol 12 tiene un espesor mínimo de 25 mm y un espesor máximo de 75 mm. A modo de ejemplo, cuando un horno tiene un crisol de 530 mm de diámetro interno y el cátodo está configurado para proporcionar un chorro de plasma de alrededor de 160 kW (kilovatios, 103 vatios), la parte inferior 12B del crisol 12 puede seleccionarse para que tenga 160 mm y la pared lateral 12A (pared perimetral) del crisol 12 puede seleccionarse para que tenga un espesor de 35 mm.

El sistema anódico 12, 12', 12'' y el cátodo 13 son fácilmente reemplazables. En particular, las partes 12' 12" permiten la fácil sustitución del ánodo. Dado que el sistema anódico está hecho en esta realización de tres partes extraíbles independientes, y dado que el material que las rodea (entre las partes de grafito del ánodo y las paredes refractarias, tal como paredes de hormigón) es preferentemente un refractario auto-sinterizable, si es necesario, las partes de grafito son desmontables y el material auto-sinterizable es de fácil extracción. Por tanto, los tres cuerpos principales de hormigón refractario se mantienen sin daños y las partes retiradas se pueden reemplazar fácilmente.

Como se explica, el ánodo (crisol 12) está fabricado preferentemente de un material que comprende al menos un 98 % de grafito sintético (porcentaje expresado en peso respecto del peso total del material) y una cantidad de contenido de ceniza igual o inferior al 2 % (porcentaje expresado en peso respecto al peso total del material). En un ejemplo particular, el ánodo (crisol 12) está hecho de un material que comprende al menos un 98 % de grafito sintético obtenido a partir de un material que comprende más del 30 % de coque acicular y grafitizado a una temperatura de al menos 2800 °C. La densidad aparente del material es de al menos 1,6 g/cm3, preferentemente entre 1,65 y 1,75 g/cm3. El grafito sintético seleccionado proporciona propiedades de alta conductividad tanto dentro del intervalo de temperatura de fusión, normalmente de 600 a 1600 °C y a temperatura ambiente, como por ejemplo menos de 50 °C. En ambos intervalos de temperatura, deben obtenerse condiciones eléctricamente cortas (tales como, por ejemplo, < 10 voltios entre ánodo y cátodo) para permitir que la corriente pase a través del circuito eléctrico. Por lo tanto, la resistividad máxima permitida es 5,8 O x pm medida en la dirección longitudinal del paso de corriente.

La conductividad térmica del material del que está hecho el ánodo, también es una propiedad clave para una fácil homogeneización de las condiciones térmicas dentro de la cámara 11 formada por el ánodo 12. La conductividad térmica del material del que está hecho el ánodo debe ser superior a 125 W/Km, preferentemente mayor que 200 W/km.

Dado que los valores del proceso de expansión y contracción de los diferentes materiales que componen el horno no son los mismos, el ánodo 12 debe poder soportar fuerzas de expansión y contracción. Por lo tanto, el material que constituye el ánodo debe tener una resistencia a la flexión de al menos 9 MN/m2 y un módulo de Young preferentemente comprendido entre 8 y 10 MPa. Su resistencia lineal debe ser al menos de 4,5 MPa.

La Figura 2 muestra una posible implementación de las capas, paredes o porciones 14A, 14B, 14C, 14D, 14E de materiales refractarios dispuestos entre el crisol 12 y el marco metálico 15 que constituye la superficie exterior del horno 1. Las capas refractarias 14A-14E tienen como objetivo evitar fugas, tales como fugas de metal y proporcionar un alto aislamiento. En otras palabras, el cuerpo principal del tanque 10 está hecho de al menos un material refractario adaptado a las características del material a fundir/tratar.

Ejemplos no limitativos de materiales refractarios que pueden usarse son el hormigón o el ladrillo. En la implementación de la Figura 2, se usan diferentes materiales refractarios que tienen diferentes propiedades y funciones.

La capa 14A, que rodea verticalmente la pared perimetral del crisol 12, puede estar hecha de corindón a base de alúmina. En una realización particular, la capa 14a está hecha de corindón auto-sinterizable a base de alúmina que tiene una cantidad de alúmina (óxido de aluminio, AhOa) mayor que >85 %, una cantidad de magnesia (óxido de magnesio, MgO) entre 10 y 15 %, una cantidad de óxido de hierro (III) (Fe2Oa) inferior al 0,3 % y una cantidad de sílice (dióxido de silicio, SiO2) menor que 0,2 % (porcentajes expresados en peso respecto del peso total del compuesto o composición). El tamaño de grano (dimensión más grande) es inferior a 6 mm y la densidad aparente está entre 2,6 y 2,9 g/cm3. Este material tiene una temperatura máxima de trabajo de 1800 °C. La capa 14A se extiende preferentemente hacia abajo más allá de la base interior del crisol 12, pero sin extenderse más allá de todo el espesor de la parte inferior del crisol 12 (en promedio hasta el espesor medio de la parte inferior 12B del crisol 12). El espesor de la capa 14A puede estar entre 5 y 30 mm.

Una segunda porción o capa 14B de material refractario está dispuesta verticalmente rodeando la primera capa 14A. Esta capa 14B puede estar hecha de hormigón a base de alúmina. En una realización particular, la capa 14B está hecha de hormigón conformado a base de alúmina que tiene una cantidad de alúmina superior al 90 % (preferentemente 94-97 %) con contenidos de SiO2 < 0,5 % y Fe2O3 < 0,5 % (porcentajes expresados en peso con respecto a el peso total del compuesto o composición). El espesor de la capa 14B oscila entre 25-100 mm. La temperatura máxima de trabajo de este material es superior a 1800 °C, o superior a 1850 °C.

Una tercera porción o capa 14C de material refractario está dispuesta debajo de la porción inferior del crisol 12. Preferentemente se extiende radialmente, de tal manera que también esté dispuesta debajo de la primera y segunda capas 14A 14B, así como debajo de la primera porción alargada 12' del sistema anódico. Esta capa 14B comprende bauxita calcinada. Es capaz de soportar una temperatura máxima de 1.700 °C. En una realización particular, la capa 14C está hecha de una mezcla de bauxita calcinada en una cantidad entre 80-90 % y hormigón a base de alúmina en una cantidad entre 10-20 % (porcentajes expresados en peso respecto al peso total del compuesto o composición). El espesor de la capa 14C puede ser variable. Por ejemplo, su espesor puede ser mayor debajo de la primera y segunda capas 14A, 14B que debajo de la parte inferior del crisol 12. El espesor medio de la capa 14C en el fondo del crisol está entre 50 y 100 mm. Una pequeña capa 14C' del mismo material que la capa 14C rodea el extremo superior de la parte 12''.

Una cuarta porción o capa 14D de material refractario está dispuesta verticalmente rodeando la segunda capa 14B. Esta capa 14D es la última pared refractaria antes del marco metálico 15. La capa 14D se extiende preferentemente hacia abajo con respecto a la tercera capa 14C, de tal manera que rodee todas las porciones refractarias anteriores dispuestas alrededor del crisol 12. Esta capa 14B comprende también bauxita calcinada. Es capaz de soportar una temperatura máxima de 1.500 °C. En una realización particular, la capa 14D está hecha de una mezcla de bauxita calcinada en una cantidad entre 77-85 % y hormigón a base de alúmina en una cantidad entre 15-23 % (porcentajes expresados en peso respecto al peso total del compuesto o composición). El espesor medio de esta capa está entre 50-250 mm.

Rodeando la segunda porción alargada 12'' del sistema anódico que se extiende verticalmente desde la primera porción alargada 12' del mismo, hay una capa o porción 14E de material refractario. Puede ser un refractario autosinterizable a base de sílice. Dado que la temperatura máxima en esta porción 12' es menor que la temperatura en las paredes refractarias más cercanas al crisol, se puede utilizar un material que tenga una temperatura de sinterización más baja, tal como un refractario auto-sinterizable a base de sílice.

El espacio (si lo hay) entre el marco exterior del horno y las capas refractarias detalladas se puede llenar con fibra aislante y refractarios aislantes de bauxita de baja densidad. Estos materiales también pueden usarse para rellenar la capa 14F en el fondo del horno. Todas estas capas o porciones 14A-14F proporcionan una alta capacidad de aislamiento.

Al controlar la atmósfera del horno, se minimiza el contenido de oxígeno libre dentro de la cámara 11, por ejemplo, reducido a menos del 1 %. La atmósfera del horno se controla (bajo contenido de oxígeno) mediante una purga de gas inerte insertada a través del cátodo y añadiendo material reductor (base carbono) con el material a calentar. En la cámara 11 del horno 1, las reacciones del proceso de reducción-oxidación se pueden controlar aplicando un control preciso de la temperatura y garantizando condiciones específicas de la atmósfera interior. El horno se puede utilizar en la reducción de óxidos metálicos contenidos en minerales, subproductos y desechos industriales.

A continuación, se divulgan varios experimentos relativos a reacciones metalúrgicas, realizados con un horno implementado de acuerdo con las figuras mostradas.

En un primer experimento, los óxidos de estaño procedentes de procesos de desestañado no ferrosos se reducen en un horno como se muestra en la Figura 1. El diámetro del electrodo de la antorcha de plasma es de 75 mm (+/-3 %). Se utiliza una potencia eléctrica máxima de 160 kW y una potencia media de 100-110 kWh para un tratamiento de 200 kg/h de material. La composición media a tratar es: 70-85 % de SnO/SnO2; 5-20 % de Cu/CuO; Zn < 5 %; Fe < 2 %; Ag < 0,5 %; Ni < 1 %; otros incluyendo por ejemplo SiO2 o AhO3 < 8 %. Se ha tratado en el horno a una temperatura media entre 1.050 °C y 1.180 °C, con una temperatura mínima de proceso de 950 °C y una temperatura máxima de proceso de 1.250 °C. La atmósfera se reduce a A< 1 (donde el valor de A es CO2máx./CO2 = 1 (O2/(21-O2)). Elementos acondicionadores de escoria que contienen diferentes cantidades de SiO2, Al2O3, Na3(AIF6), MgO y Fe2O3 se añaden y se mezclan con la materia prima de óxido de estaño. En la cámara 11 definida por el crisol 12 se llevan a cabo las siguientes reacciones:

xSnO yC = xSn CO2

SnO C = Sn CO

CuO C = Cu CO

SnO2 2CO = 2Sn 2CO2

Zn (s) (+ Q) = Zn (g)

Mientras se captura el humo y se suministra al conducto de extracción 25, se produce un proceso de reoxidación (de Zn a ZnO, en este ejemplo). La reoxidación ocurre mientras el material se funde dentro del horno. Los humos se extraen del horno como ya se ha explicado.

Zn (g) O = ZnO (g)

Como resultado del proceso de reducción o refinación, el baño de metal fundido se obtiene con las siguientes composiciones: Sn: 85-95 %; Cu: 5-15 %; Fe: < 0,2 %; Ni: < 0,2 %; Zn < 0,5 %. Adicionalmente, se obtienen escorias y polvo de filtro, como subproductos.

La composición media de la escoria es CuO<5 %, SnO 10-25 %, Fe2O3 5-15%, AI2O3 5-25 % MgO <5 %, SiO2 5 20 % CaO 3-8 % y cantidades variables de C (<5 % y Na2O<25 %. Resto de elementos <3 %.

La composición del polvo del filtro es SnO 50-75 %, ZnO 10-25 %, Na2O 5-20 % y resto de elementos residuales <3 %.

En el mismo horno utilizado en el primer experimento, se realiza un segundo experimento. Es un proceso de refinación por reducción de óxidos de cobre provenientes del corte y decapado de chatarra a base de cobre no ferroso, con composición media de: Cu < 40 %; CuO 60-90 %; Sn < 1 %; Ni < 1 %; Fe <2 %; Zn < 5 %; otros (incluyendo por ejemplo SiO2, Al2O3, MgO,...) < 10 %. Se ha tratado en el horno a una temperatura media entre 1.150 °C y 1.300 °C, con una temperatura mínima de proceso de 1.050 °C y una temperatura máxima de proceso de 1.350 °C. La atmósfera se reduce como A< 1 (donde el valor de A es CO2máx./CO2 = 1 (O2/(21-O2)). Elementos acondicionadores de escoria que contienen diferentes cantidades de SiO2, Al2O3, Na3(AIF6), MgO y Fe2O3 se añaden y se mezclan con la materia prima de óxido de estaño. En la cámara 11 definida por el crisol 12 se llevan a cabo las siguientes reacciones:

CuO C = Cu CO

xSnO yC = xSn CO2

SnO C = Sn CO

SnO2 2CO = 2Sn 2CO2

Zn (s) (+ Q) = Zn (g)

Y, después, en el sistema de captura de humos:

Zn (g) O = ZnO (g)

Como resultado del proceso de reducción o refinación, se obtiene un baño de metal fundido con las siguientes composiciones: Cu: > 98 %; Sn Fe Ni: < 2 %; Zn < 0,5 %.

En el presente texto, el término "comprende" y sus derivados (tales como "comprendiendo", etc.) no deberían entenderse en un sentido excluyente, es decir, no debería interpretarse que estos términos excluyen la posibilidad de que lo que se describe y define pueda incluir otros elementos, etapas, etc.

En el contexto de la presente invención, el término "aproximadamente" y los términos de su familia (tales como "aproximado", etc.) deben entenderse como un indicador de valores muy cercanos a los que acompañan el término mencionado anteriormente. Esto es, se debe aceptar una desviación dentro de los límites razonables de un valor exacto, porque una persona experta en la materia comprenderá que una desviación de este tipo de los valores indicados es inevitable debido a imprecisiones de medición, etc. Lo mismo se aplica a las expresiones "aproximadamente" y "alrededor de" y "sustancialmente".

Por otro lado, la invención obviamente no se limita a la o las realizaciones específicas descritas en el presente documento, sino que también abarca cualquier variación que pueda ser contemplada por los expertos en la materia (por ejemplo, en cuanto a la elección de los materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro del alcance general de la invención como se define en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un horno de arco de plasma de corriente continua (1) para fundir y/o tratar un material mediante la producción de arcos eléctricos y proporcionar un producto fundido, comprendiendo el horno (1):

un tanque (10) que comprende: un crisol (12) que delimita una cámara (11) configurada para recibir material a fundir y/o tratar; una pluralidad de paredes refractarias que rodean la superficie exterior del crisol (12); y un marco metálico (15) que cubre las paredes refractarias;

un sistema de calentamiento configurado para calentar el material recibido, comprendiendo el sistema de calentamiento un primer electrodo que actúa como cátodo (13) y un segundo electrodo (120) que actúa como ánodo, en donde el primer electrodo que actúa como cátodo (13) es un electrodo móvil configurado para proyectarse verticalmente dentro de la cámara (11) delimitada por el crisol (12);

en donde el crisol (12) está hecho de un material que comprende al menos un 98 % en peso de grafito sintético,

estando el horno (1)caracterizado por queel crisol (12) forma parte de un sistema anódico, el sistema anódico formado por el crisol (12), conectando dicho segundo electrodo (120) y al menos una parte (12', 12'') el crisol (12) y el segundo electrodo (120), teniendo dicho crisol (12) una doble función: recibir y contener material a fundir y/o tratar y proporcionar conducción eléctrica para el flujo de corriente para calentar dicho material, de tal manera que, cuando el horno está en uso (1), la diferencia de potencial de tensión entre el cátodo (13) y cualquier punto de la superficie del crisol (12) definido para estar en contacto con el material a fundir y/o tratar es la misma; y en donde dicha al menos una parte (12', 12") del sistema anódico comprende: una primera porción alargada (12') que tiene un primer extremo conectado a la pared inferior del crisol (12) y que se extiende radialmente desde el mismo; y una segunda porción alargada (12'') que tiene un primer extremo conectado al segundo extremo de la primera porción alargada (12'), extendiéndose la segunda porción alargada (12'') verticalmente hasta que su segundo extremo (120) asoma fuera del horno (1).

2. El horno (1) de la reivindicación 1, en donde el sistema de calentamiento comprende una antorcha de plasma.

3. El horno (1) de una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde el cátodo (13) está hecho de un material que comprende al menos un 98 % en peso de grafito sintético.

4. El horno (1) de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde la pluralidad de paredes refractarias dispuestas entre la superficie exterior del crisol (12) y el marco metálico (15) comprende: una primera capa (14A) de material refractario que rodea verticalmente la pared perimetral del crisol (12); una segunda capa (14B) de material refractario que rodea verticalmente la primera capa (14A); una tercera capa (14C) de material refractario dispuesta debajo de la parte inferior del crisol (12); y una cuarta capa (14D) de material refractario que rodea verticalmente la segunda capa (14B) y en contacto con el marco metálico exterior (15).

5. El horno (1) de la reivindicación 4, en donde la primera capa (14A) comprende corindón a base de alúmina.

6. El horno (1) de la reivindicación 5, en donde la primera capa (14A) está hecha de corindón a base de alúmina autosinterizable que tiene una cantidad de alúmina superior al 85 % en peso.

7. El horno (1) de cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en donde la segunda capa (14B) comprende hormigón a base de alúmina.

8. El horno (1) de la reivindicación 7, en donde la segunda capa (14B) está hecha de hormigón conformado a base de alúmina que tiene una cantidad de alúmina superior al 90 % en peso.

9. El horno (1) de cualquiera de las reivindicaciones 4-8, en donde la tercera capa (14C) y la cuarta capa (14D) comprenden bauxita calcinada.

10. El horno (1) de la reivindicación 9, en donde la tercera capa (14C) y la cuarta capa (14D) también comprenden hormigón a base de alúmina.

11. El horno (1) de cualquiera de las reivindicaciones 4-10, en donde la cuarta capa (14D) se extiende hacia abajo con respecto a la tercera capa (14C), rodeando las porciones refractarias anteriores dispuestas alrededor del crisol (12).

12. El horno (1) de una cualquiera de las reivindicaciones 4-11, que comprende además una quinta capa (14E) de material refractario que rodea la segunda porción alargada (12") del sistema anódico, siendo la quinta capa (14E) un refractario auto-sinterizable a base de sílice.

13. Uso del horno (1) de cualquier reivindicación anterior para fundir o tratar metales y/o desechos metálicos y/o subproductos que contienen metales y otros compuestos químicos.