FI57787C - Suspensionsmaeltugn foer smaeltning av finfoerdelade sulfid- eller oxidmalmer och -koncentrat - Google Patents

Description

U.lftCrq r.i KUULUTUSJULKAISU c77on miA tBJ "y UTLÄCGN I NGSSKRIFT 0 ' c (45) Patentti rnySr.nctty 10 10 1930 lV3rv ξαtenti meddelat (51) Kv.!k?/int.a. C 22 B 9/00 // C 22 B 15/00 SUOMI—FINLAND (21) *“"””***·"*»—^«w»n«afa*int Τ5325Θ (22) KUkamiipUn —Aiwöknlnpd«| 19.11.75 0 (23) Alkupllvt—GUtlghutadug 19.11.75 (41) Tullut JulkMoi — BIMt offuntllg 20.05.77 PMiirttH» ruklrterlhallltu· (44) NUicMkdp.». J. kuuLlullubun pm.-

Patanfe· och registerstyrtlMn AnaBkan uttagd «di utUkriftan publlcurad 30.06.80 (32)(33)(31) ^rydttty etuoikeus—Bagftrd priority (71) Outokumpu Oy, Outokumpu, FI; Töölönkatu 1+, 00100 Helsinki 10, Suomi-Finland(Fl) (72) Olavi August Aaltonen, Pori, Timo Tapani Talonen, Nakkila, Seppo Ensio Härkki, Haukilahti, Suomi-Finland(FI; (74) Berggren Oy Ab (5I+) Suspensiosulatusuuni hienojakoisten sulfidi- tai oksidimalmien ja -rikasteiden sulattamiseksi - Suspensionsmältugn för smältning av fin-fördelade sulfid- eller oxidmalmer och -koncentrat (6l) Lisäys patenttiin 50397 - Tillägg till patent 56397 Tämä keksintö kohdistuu suspensiosulatusuuniin hienojakoisten sulfidi-tai oksidi- ja sulfidimalmien ja -rikasteiden suspensiosulattamiseksi suomalaisessa patentissa n:o 56.397 (pat.hak.n:o 2088/74) selostetulla menetelmällä.

Tämän patentin n:o 56.397(pat.hak.nro 2088/74) mukaan hienojakoista sulfidi- ja/tai oksidi- ja sulfidimalmia ja rikastetta johdetaan ilmassa ja/tai hapessa hienojakoisena suspensiona suspension ja sen alla olevan sulan yhteisesti muodostamassa reaktiovyöhykkeessä ylhäältä alaspäin suspensiossa olevan raaka-aineen hapettamiseksi ja sulattami-seksi, minkä jälkeen suspensiovirta saatetaan muuttamaan kulkusuuntaansa kohtisuorasti sivulle päin niin, että pääosa suspensiovirran sisältämästä raaka-aineosasista törmää kertyneen sulan pintaa vasten sus-pensiovyöhykkeen alaosassa ja jäännössuspensiovirta johdetaan nousuvir-tavyöhykkeeseen ja käsitellään tunnetulla tavalla. Erottuneet raaka-aineosaset ovat sellaisessa lämpötilassa, että niiden lämpösisällön muutos sulassa kattaa siinä tapahtuvien endotermisten reaktioiden lämpömäärän tarpeen ja yhdessä kaasun lämpösisällön muutoksen kanssa myös laitteen lämpöhäviöt.

2 57787 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada suspensiosulatusuuni yllä mainitussa patentissa esitetyn menetelmän soveltamiseksi, jossa suspensiosulatusuunissa on vaakasuora alauuni, johon ainakin yhden pystysuoran suspensioreaktiokuilun ja nousuvirtauskuilun alapäät on yhdistetty, jonka suspensioreaktiokuilun yläpäässä on laitteita hienojakoisen sulfidi- tai oksidi- ja sulfidimalmin tai -rikasteen suspension muodostamiseksi ilman ja/tai hapen kanssa sekä tämän suspension johtamiseksi alaspäin reaktiokuilussa kohtisuorasti alauuniin kertyneen sulan pintaa vasten suspension pääosan purkamiseksi sulaan ja nousuvirtauskuilussa on laitteita jäännössuspension poistamiseksi sen yläosasta, minkä lisäksi alauunissa on laitteita kuonan ja metallin sekä kiven poistamiseksi alauunista.

Keksinnön mukaisessa suspensiosulatusuunissa on ainakin yhden suspensioreaktiokuilun sisäpuolelle sovitettu kaasutiivis painevesijäähdytys-järjestelmä, edullisesti pakkokiertöinen painevesijäähdytysputkisto, jonka avulla on mahdollista aikaansaada suspensioreaktiokuilun sisäpuolelle kivi- ja kuonakomponenteista muodostuva lämpöä eristävä kerros, joka toimii suspensioreaktiokuilun sisäseinämänä ja säätelee samalla suspension lämpötilaa.

Useita suspensioreaktiovyöhykkeitä käytettäessä on nämä mahdollista sovittaa mahdollisimman lähekkäin siten, että suspensioreaktiovyöhyk-keiden painevesijäähdytysjärjestelmät jäähdyttävät myös viereisiä suspensioreaktiovyöhykkeitä.

Kun sovelletaan patentissa n:o 56.397 (pat.hak.n:o 2088/7^) mainittua menetelmää ns. normaaleissa, nykyisen tekniikan tason mukaisissa suspensiosulatusuuneissa, joissa reaktiokuilu on vuorattu tulenkestävillä tiilillä ja usein ulkovaippa jäähdytetty valuvalla vedellä, tullaan verrattain helposti tilanteeseen, jossa sulatus menee täysin autogenisesti ilman lisäpolttoainetta. Jos saavutetun autogenipisteen jälkeen halutaan edelleen lisätä sulaton kapasiteettia säilyttämällä kaasukäsittelylaitteet entiselleen, voi se tapahtua vain jäähdytystä tehostamalla ja/tai lisäämällä syötteeseen joitain metalliyhdisteitä, jotka vaativat lämpöä hajaantuakseen, sulaakseen ja muuttuakseen sulatuksessa toivotuksi kiveksi tai metalliksi. Tällaisia yhdisteitä voivat olla esim. ao. metallioksidit, sulfaatit, karbonaatit jne. Myös ao. metallin jätteet ja niiden sulatus voivat tulla kyseeseen ylimääräisen lämmön sitojina. Lisättäessä sulatuksessa voimakkaasti proses- 3 57787 si-ilman happirikastusta tai menemällä teknillisesti puhtaan hapen käyttöön tullaan reaktiokuilussa niin korkeisiin lämpötiloihin, että vuorausmateriaalit tavanmukaisesta valuvasta vaippavesijäähdytyksestä huolimatta eivät kestä.

On ennestään tunnettua järjestää uunin sisälle jäähdytyslaitteistoja, kun uunin lämpötila pyrkii nousemaan liian korkeaksi. Tällöin voidaan esim. laittaa jäähdytysvesiputkisto keskelle uunin reaktiotilaa. Etuna voidaan mainita, että kaikki hukkalämpÖ saadaan talteen. Menetelmän haittana on se, että uunin seinämiä ei suojata millään tavoin.

Tämän keksinnön mukaan kyseinen vaikeus voiteitaan sovittamalla reaktio-kuilun seinämien sisäpuolelle kaasutiivis painevesijäähdytysjärjestelmä, esim. pakkokiertoinen. Tällöin, heti happi- ja rikastesyötön alettua, jäähdytysvesijärjestelmän pinnalle jähmettyy sulasta suspensiosta eristävä kerros, jonka paksuus asettuu lämmönsiirtoa vastaavaksi. Kerroksen sisäpinnalla on suspensiosta erottunut sula, alaspäin valuva kerros, jonka alla ovat jähmeä ja kiinteä samasta suspensiosta peräisin olevat kerrokset. Jos nyt määrätyssä uunissa syöttöä suurennetaan, kasvaa reaktioiden synnyttämä lämpömäärä, ja lämpötila reaktiokuilussa pyrkii kohoamaan, jolloin lämmönsiirto kasvaa suspensiosta jäähdytys-vesijärjestelmään kohonneen lämpötilaeron johdosta. Lämpötilat sula-jähmeä-kiinteä eristekerroksissa kasvavat, jähmeä- ja kiinteäkerrokset ohenevat valuen sulana pois, järjestelmän lämpövastus pienenee ja lämmönsiirto kasvaa. Tämä merkitsee samalla suspension keskimääräisen lämpötilan laskua. Syöttöä jatkuvasti suurentamalla lähestytään raja-arvoa, jolloin jäähdytysvesijärjestelmän pinnalla on käytännöllisesti katsoen vain valuva sulakerros.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin esimerkkien avulla ja viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää poikkileikattua sivu-kuvantoa keksinnön mukaisen suspensiosulatusuunin alkupäästä ja kuvio 2 esittää kaaviomaista yläkuvantoa keksinnön vaihtoehtoisesta suoritusmuodosta, jossa on useita suspensioreaktiovyöhykkeitä samassa kuilussa.

Kuvioissa 1 ja 2 on reaktiokuilu merkitty viitenumerolla 1 ja alauuni, johon reaktiokuilun 1 alapää on yhdistetty, viitenumerolla 2. Rikasteen ja hapen syöttöaukko reaktiokuilun 1 yläosassa on merkitty viitenumerolla 3. Viitenumerolla 4 on merkitty kaasutiivis painevesijääh-dytysputkisto, joka kiertää reaktiokuilun 1 sisäseinämää. Viitenumero 5 tarkoittaa alauunissa 2 olevan sulan pintaa. Kuviossa 2 on nousu-kuilu merkitty viitenumerolla 7 ja yksi seitsemästä reaktiokuiluun 1 sovitetuista reaktiovyöhykkeistä viitenumerolla 6.

57787 4

Suureen kapasiteettiin pyrittäessä on joskus edullista sovittaa useampia reaktiovyöhykkeitä 6 samaan reaktiokuiluun 1 tai jakaa reaktiokuilu useaan reaktiovyöhykkeeseen esimerkiksi hunajakenno-rakenteen periaatteen mukaisesti (kuvio 2), jolloin saavutetaan mm. seuraavia etuja: laitteen häiriöalttius pienenee sillä häiriön kohdistuessa yhteen reaktiovyöhykkeeseen 6, esim. sen syöttölaitteeseen, voidaan muilla kuiluilla jatkaa tuotantoa. Osa jäähdytyslait-teistoa 4 (putkistoa) tulee molemmin puolin käytetyksi, sillä jokaisella reaktiovyöhykkeellä 6 on vähintään yksi yhteinen sivu viereisen kolmen vyöhykkeen 6 kanssa. Paitsi tätä hunajakenno-rakennetta voidaan myös muunlaisia reaktiovyöhykeyhdistelmiä käyttää.

Kuviossa 1 esitetyn painevesijäähdytysputkiston 4 pinta-ala oli noin 9 m ja se toimi pakkokierrolla 40 aty:n paineessa. Reaktiokuiluun 1 syötettiin aukosta 3 99 %'sta teknistä happea ja kalkkopyriittistä kuparirikastetta, jonka analyysi oli:

Cu 18,3 %

Fe 28,5 % S 26,7 %

SiOp 16,8 % Jäännös 9,7 %

Kuviossa 1 esitetyn koesuspensiosulatusuunin syöttökohdan 3 ja sulan pinnan 5 välinen etäisyys oli noin 2,5 m ja reaktiokuilun 1 poikki- 2 pinta-ala oli noin 1,2 m .

Esimerkki 1

Syötöt: rikaste 3,3 t/h tekn. happi 700 Nm^/h Jäähdytyslaitteen pinnalle jähmettyneen kerroksen keskimääräinen pak- 2 suus 14-15 mm. Lämmönylikulkuluku k = 220 kJ/m ,h, laskettu 40 aty:n kyllästetyn höyryn tuotosta.

Esimerkki 2

Syötöt: rikaste 4,7 t/h tekn. happi 1020 Nm^/h Jäähdytyslaitteen pinnalle jähmettyneen kerroksen keskimääräinen pak- p suus 10 mm. Lämmönylikulkuluku k = 320 kJ/m , h, laskettu 40 aty:n kyllästetyn höyryn tuotosta.

Lisättäessä kapasiteettia edelleen kerrospaksuus tietenkin edelleen ohenee ja vastaavasti lämmönylikulkuluku kasvaa.

5 57787

Keksinnön mukaisella suspensiosulatusuunilla on saavutettu seuraavat edut: - Mahdollisuus huomattavaan kapasiteetin nostoon vanhan laitoksen kaasunkäsittelylaitteita käyttäen, mm. vanhojen reverbiuunien muuttamiseksi tehokkaiksi liekkisulatusperiaatteella toimiviksi yksiköiksi.

- Kalliiden tiilien käytön väheneminen, kun reaktiotiloissa ei tarvita vuorausta.

- Samalla muuttuvat reverbiuunit työvoimantarpeen ja energiankulutuksen kannalta edullisemmiksi ja niistä tällaisen muutoksen jälkeen saatava SC^-kaasu sopii väkevyytensä vuoksi hyvin kaikkiin rikin talteenottoon ja hyväksikäyttöön sopiviin prosesseihin.

- Mahdollisuus rikasteiden sisältämän ylimääräisen reaktiolämmön saamiseen höyrynä talteen.

- Korkean reaktiolämpötilan käytön edut sulatuksissa, kuten suurempi eräiden metallien haihtuvuus (Zn, Pb, Sb, Bi, As jne.), paremmat edellytykset mm. metallisen kuparin valmistukseen suoraan sulatuksella jne.

- Uunikonstruktiiviset ratkaisut helpottavat mm. reaktiokuilun ja ala-uunin liittymäkohdassa, koska jäähdytetty reaktiokuilu voidaan tuoda riittävän alas alauuniin,

Claims (4)

6 57787

1. Suspensiosulatusuuni hienojakoisten sulfidi- tai oksidi- ja sul-fidimalmien ja -rikasteiden suspensiosulattamiseksi, jossa on vaakasuora alauuni, johon ainakin yhden pystysuoran suspensioreaktiokuilun ja nousuvirtauskuilun alapäät on yhdistetty, jonka suspensioreaktiokuilun yläpäässä on laitteita hienojakoisen sulfidi- tai oksidi- ja sulfidimalmin tai -rikasteen suspension muodostamiseksi ilman ja/tai hapen kanssa, jotka laitteet on suunnattu alaspäin alauuniin kertyneen sulan pintaa kohti suspension pääosan purkamiseksi sulaan ja nousuvirtauskuilussa on laitteita jäännössuspension poistamiseksi sen yläosasta, minkä lisäksi alauunissa on laitteita kuonan ja metallin sekä kiven poistamiseksi alauunista, tunnettu siitä, että suspensioreaktiokuilun (1) sisäpuolella on kaasutiivis painevesijääh-dytysjärjestelmä (4) suspension lämpötilaa säätelevän kivi- ja kuona-komponenteista muodostuvan vuorausmateriaalin aikaansaamiseksi paine-vesijäähdytysjärjestelmän (4) pinnalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suspensiosulatusuuni, tunnet-t u siitä, että painevesijäähdytysjärjestelmä (4) on jäähdytysput-kisto.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suspensiosulatusuuni, tunnettu siitä, että painevesijäähdytysjärjestelmä (4) on pakko-kiertoinen.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen suspensiosulatusuuni, tunnettu siitä, että painevesijäähdytysjärjestelmä (4) on kennoston muotoinen. 1 Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen suspensiosulatusuuni, tunnettu siitä, että suspensioreaktiokuilu (1) on jaettu useaan suspensioreaktiovyöhykkeeseen (6) painevesijäähdytysjärjestelmien (4) avulla, niin että kunkin suspensioreaktiovyöhykkeen (6) painevesijäähdytysjärjestelmällä (4) on samalla mahdollista tukea ainakin yhden viereisen suspensioreaktiovyöhykkeen jäähdytystä.