FI63259C - Saett och anordning foer bildande av en riktad suspensionsstraole av ett pulverformigt aemne och reaktionsgas - Google Patents

Description

63259

Tapa ja laite suunnatun jauhemaisen aineen ja reaktio-kaasun suspensiosuihkun muodostamiseksi Tämä keksintö kohdistuu tapaan ja laitteeseen jauhemaisen aineen ja reaktiokaasun suunnatun ja hallitun suspensiosuihkun muodostamiseksi.

Suspension syöttämisestä reaktiotilaan on kirjallisuudessa lukuisia esityksiä. Suurin osa niistä käsittelee joko pneumaattisesti kuljetetun hienojakoisen kiintoaineen suoraa puhallusta tai laitteistoja, joissa sus-pensiosuihku muodostetaan ejektorimaisesti reaktiokaa-suun aiheutettujen painesykkeiden avulla ja puhalletaan reaktiotilaan. Tällainen suihku muodostaa kartion, jossa kiintoaineen pitoisuus on suurin suihkun keskellä. Jakautuman muoto riippuu lähinnä kiintoaineen ominaisuuksista ja suspension virtausnopeudesta. Kiintoaineella ja kaasulla on tässä oleellisesti sama suunta.

Kuten tunnettua, riippuu massansiirto reagoivan kiinto-ainehiukkasen ja sitä ympäröivän kaasun välillä oleellisesti niiden välisestä nopeuserosta. Tästä syystä on tärkeää, että nopeusero on suurin tai mahdollisimman suuri juuri itse reaktiotilassa. Tämän vuoksi em. esimerkissä esitettyä ejektorimaista, ennen reaktiotilaa tapahtuvaa suspensiomuodostustapaa edullisempi on itse reaktiotilassa tehty reaktiokaasun ja pulverimaisen aineen sekoittaminen. Tällöin nopeusero on suurimmillaan, koska kiintohiukkaset eivät ole ehtineet tasaantua kaasuvirran nopeuteen.

Esimerkkinä tästä itse reaktiotilassa tapahtuvasta suspen-siomuodostukseata voidaan mainita FI-patenttijulkaisu 57 786, missä menettely on lyhyesti seuraava: Jauhemai sesta aineesta muodostetaan kaltevalle pinnalle putoavien 2 63259 osavirtojen avulla rengasmainen alaspäin suuntautuva kiin-toainevirtaus. Erityisessä pyörrekammiossa voimakkaaseen pyörreliikkeeseen saatetun reaktiokaasun annetaan purkautua pyörimisakselin suuntaisena pyörrekammion päädyssä olevan kuristavan tasoituselimen kautta jauhemaisen aineen rengasmaisen virran sisäpuolelle oleellisesti sen akselin suuntaisena. Tältä suoraan reaktiotilaan avautuvalta aukolta voimakkaasti turbulenttinen pyörre-suihku purkautuu kartiona, jonka avautumakulmaa voidaan säädellä alueella 15-180° ja kohtaa tarpeellisella nopeus-erolla jauhemaisen aineen virran itse reaktiotilassa.

Sekä ennen reaktiotilaa ja itse reaktiotilassa muodostetulta suspensiosuihkulta vaaditaan hallittu suuntaus ja levitys reaktiotilan tehokkaan ja edullisen hyväksikäytön takia.

Reaktioiden kannalta on nimittäin tärkeää, että reaktio-tilan joka kohdassa seossuhde reaktiokaasu:jauhemainen aine on oikea. Tilankäytön kannalta on lisäksi edullista, että suuntaus- ja levityslaitteisto on mahdollisimman pienikokoinen, ja että reaktiotila on mahdollisimman hyvin täytetty, kuitenkin tällöin on otettava huomioon sus-pensiosuihkun seinämiä kuluttava tai kasvattava vaikutus. Tämä johtaa tarpeeseen suunnata reaktiokaasun ja jauhemaisen aineen suspensiosuihku hallitusti, yleensä reaktiotilaan nähden symmetrisesti huolimatta siitä vaikeudesta, että kaasut usein johdetaan reaktiotilaan päävir-taukseen nähden hankalassa kulmassa.

Eräs tunnettu tapa suunnata kaasusuihkuja on käyttää, kuten em. FI-patenttijulkaisussa 57 786, voimakasta pyörimisliikettä hyväksi. Tämä on jopa usein tarpeellista erittäin vaikeita reaktio-olosuhteita vaativissa prosesseissa. Tällöin joudutaan kuitenkin käyttämään jonkin verran paine-energiaa, jota voidaan usein säästää vähem- 63259 3 män vaativissa prosesseissa.

Ehkä yksinkertaisin tapa kääntää usein lähes vaakatasossa tuleva kaasuvirtaus pystysuorassa olevan reaktiotilan suuntaiseksi on käyttää tasapaksuista mutkaputkea. Tällä on etuna yksinkertaisuus ja melko pieni painehäviö, mutta haittana epäsymmetrinen purkauskaasuvirtaus. Kirjallisuudestakin (Handbook of Fluid Dynamics Victor L. Streeter, McGraw-Hill Book Company, Inc. 1961 ss. 3-18...

3-23, 9-11, 14-16.) on tunnettua putkivirtauksen muuttuminen putken mutkassa keskipakovoimien vaikuttaessa keski-leikkauksessa säteiden eron takia voimakkaammin kuin reunoilla aiheuttaen virtauksen pakkautumisen keskiosassa putkea ulkolaitaa kohti ja vaikuttaa näin kahden putken sivuilta palaavan pyörteen syntymisen. Suspension muodostamisen takia on putkimutkan sisään lisättävä vielä jauhemaisen aineen putkimainen syöttöelin, mikä lisää em. ilmiöstä syntyvää toispuoleista kaasun purkautumisvir-tausta samoin kuin painehäviötä.

Tätä vielä korkeampi malli on suuntaamiseen yleensä käytetty riittävän pitkä (pituus/halkaisija on suuri) suora putki. Tämä yksinkertaisuudestaan huolimatta tulee metallurgisissa prosesseissa yleensä liian pitkäksi (korkeaksi) ja sen sisään on vaikea sijoittaa vaihdeltavissa olevaa jauhemaisen aineen syöttölaitetta. Eräs tavanomainen ratkaisu kaasun kääntämiseksi ja suuntaamiseksi on johtaa se suurehkon kammion kautta reaktiotilaan kuristaen sitä riittävästi ennen reaktiotilaan purkautumista. Kuristuksessa ei käytännön syistä (liian suuri purkaus-nopeus tai vastaavasti liian suuri jakokammio ja molemmissa tapauksissa liian suuri painehäviö) useinkaan voida mennä riittävän pitkälle, jolloin suuntauksesta ei tule onnistunutta. Yhden purkausaukon sijasta voidaan tietenkin käyttää useampaa (arina), jolloin voidaan käyttää suurempia purkausnopeuksia. D.R. Richardson on artikkelissaan "How to design fluid-flow distributors" Chem.

4 63259

Eng.f 68 No. 9, 83-86 (1961) määritellyt arinalle sen rei'issä vallitsevan purkausnopeuden eli kaasumäärän jaon tasaisuuden takaamiseksi arinaosalle vaadittavan paine-häviön arvon, jonka on oltava vähintään 100-kertainen sisääntulonopeuteen perustuvaan painehäviöön verrattuna. Tässäkin tapauksessa tasaisuus ja suuntaus on saavutettavissa, mutta suuren koon ja painehäviön kustannuksella.

Erittäin hyvän suuntauksen antaa tapa tuoda reaktiokaasu reaktiotilan keskiakselilla olevaan kaasujakokammioon kolmelta tai useammalta suunnalta symmetrisesti ja antamalla näin symmetrisesti muodostetun rengasmaisen kaasu-virran purkautua reaktiotilaan, ja syöttämällä jauhemainen aine sen sisäpuolitse keskeisesti. Tämä on edullista ja jopa suositeltavaa, kun on kyse esim. kolmen tai useamman reaktiokaasun ja jauhemaisen aineen suspension muodosta-misyksikön vähentäminen yhdeksi, koska tällöin on käytettävissä valmiina em. kaasunjakoputkistot jakokammioon yhdistettäviksi. Jos kuitenkin on kyse täysin uuden yksikön rakentamisesta ei em. jakoputkistoa kannata materiaali- ja lämpöhäviömäärien suuruuden takia tehdä, vaan on edullista käyttää keksinnön mukaista pienipaine-häviöistä, yksikanavaista ja matalaa kaasunjohdatusyk-sikköä.

Koska metallurgisissa sulatuslaitteistoissa, varsinkin suspensiosulatuksessa, tarvitaan laite tai laitteita, joilla reaktiokaasu ja jauhemainen aine syötetään reaktiotilaan aikaansaamaan toistensa kanssa hyvä sekoitus, on suspension muodostamistapaan jouduttu kiinnittämään erityistä huomiota, varsinkin sulatusyksikköjen koon kasvaessa.

Reaktiokaasun ja jauhemaisen aineen suspension syöttämiseksi reaktiotilaan käytetään kahta periaatetta, joiden mukaan suspensio muodostetaan joko ennen varsinaista sisäänpuhalluslaitetta tai itse sisäänpuhalluslaitteella.

5 63259

Ensin mainittua tapaa käytetään tavanomaisissa hiilipö-lylämmityksen hiilipölypolttimissa tai sellaisissa metallurgisissa laitteistoissa, joissa pneumaattisesti kuljetettu hienojakoinen malmi tai rikaste puhalletaan kantokaasuineen suoraan reaktioastiaan. Tätä tapaa sovellettaessa on sisäänpuhallusnopeus sovitettava sellaiseksi, ettei reaktioiden takaiskua voi tapahtua. Korkeita esilämmitysasteita käytettäessä tai muissa tapauksissa, joissa muodostettava suspensio on hyvin reaktiivinen, kuten metallurgisen sulfidirikasteen happisula-tuksessa, on suspension muodostaminen suoritettava mahdollisimman lähellä reaktiotilaa tai parhaiten, kuten tämänkin keksinnön mukaisesti, itse reaktiotilassa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sus-pensionmuodostustapa, jossa ensimmäinen kosketus reagoivien aineiden välillä tapahtuu itse reaktiotilassa, joten se soveltuu käytettäväksi myös hyvin reaktiivisten aineiden suspensionmuodostukseen.

Tämän keksinnön mukaisen tavan pääasiallisimmat tunnusmerkit selviävät oheisesta patenttivaatimuksesta 1 ja tavan soveltamiseen käytettävän laitteen tunnusmerkit patenttivaatimuksesta 5.

Esillä olevan keksinnön mukaan yhtä, usein vaakatasossa tulevaa kanavaa pitkin johdettu reaktiokaasu jaetaan kolmeen tai useampaan osakanavaan lähinnä säteensuuntaisil-la virtauksen massakeskipisteestä lähtevillä väliseinillä. Tarpeen tullen käytetään ohjaussiivekkeitä ja/tai venturimaista sekoitus- ja ohjauselintä. Reaktiokaasu käännetään haluttuun suuntaan, usein pystysuoraan alaspäin reaktiotilan, kuten liekkisulatusuunin reaktiokuilun, keskiakselin suuntaiseksi. Näin muodostetut reaktiokaa-sun osavirrat saatetaan mahdollisimman pienellä painehä-viöllä purkautumaan vielä usein edelleen kahteen tai 6 63259 useampaan osaan jaettuina rengasmaisena virtana tämän keskellä olevaa jauhemaisen aineen syöttöelintä joka puolelta ympäröiden reaktiotilaan. Tähän kokonaisuudessaan pyörimättömään, mutta turbulenttiseen reaktio-kaasuvirtaan sekoitetaan tehokkaasti vasta reaktiotilas-sa hyvin hajotettu jauhemainen aine suunnattuna lähinnä säteettäisesti reaktiokaasun ja pulverimaisen aineen välisen nopeuseron saavuttamiseksi.

Näin muodostetun reaktiokaasuvirran ja siihen riittävällä nopeuserolla sekoitetun jauhemaisen aineen suspen-siosuihkulla saavutetaan reaktiotilassa reaktioille välttämätön turbulenttinen ja seossuhteiltaan hallittu sekoitus ja seinien kulumista ja/tai kuumenemista ajatellen haluttu suuntaus koko purkautuvassa rengasmaisessa virtauksessa.

Keksinnön mukaisesti suoritetaan reaktiokaasun kääntäminen ja hallittu suuntaaminen sekä siihen sekoitettavan jauhemaisen aineen suspension muodostaminen itse reaktio-tilassa sen kanteen sijoitetuin laittein esimerkiksi seuraavasti:

Vaikka seuraavassa onkin havainnollisuuden aikaansaamiseksi selvitetty sovellutusta liekkisulatusuunissa ei se tarkoita/ etteikö keksintöä voisi käyttää myös muissa metallurgisissa menetelmissä. Liekkiuuneissa käytettävät tuotantomittakaavan reaktiokaasumäärät vaihtelevat ^n*10 000...14 000 nr/h ja jauhemaiset metallurgiset rikastemäärät suuruusluokissa 10...130 t/h, josta syystä reaktiotila (lieriömäinen reaktiokuilu) tulee korkeaksi ja halkaisijaltaan suureksi. Tämän vuoksi reaktiokaasu normaalisti johdetaan reaktiokuilun suuntaisesti sen viereltä ylöspäin yleensä yksinkertaisuuden vuoksi ja lämpö-häviöiden välttämiseksi yhtä eristettyä kanavaa pitkin.

7 63259

Reaktiokaasu voi olla huoneenlämpötilaista ilmaa tai happirikastettua ilmaa. Useimmiten reaktiokaasu on esilämmitettyä 200...500°C, joskus jopa n. 900°C. Reak-tiokuilun yläosassa kaasukanava käännetään vaakasuoraksi kohti reaktiokuilun keskiakselia.

Esillä olevassa keksinnössä jaetaan tämän vaakasuoran kanavan loppuosa väliseinillä lähinnä kolmeen osakanavaan, jolloin lämpöeristykseen ei tarvitse tehdä lisäyksiä yksikanavaiseen verrattuna. Väliseinien alku pyritään sijoittamaan paikkaan, missä reaktiokaasun nopeusjakautuma kanavan poikkileikkauksessa on mahdollisimman symmetrinen ja tasainen. Väliseinät ovat virtaussuuntaan nähden säteettäiset eli alkavat kaikki samalta virtauksen suuntaiselta, virtauksen massakeskipisteessä sijaitsevalta suoralta ja päättyvät kanavan seinälle. Normaali-käytäntö on kolmen osakanavan tapauksessa se, että yksi kanava on massakeskipisteestä suoraan ylöspäin nouseva ja kaksi muuta vastaavasti 120° - kulmasta alaspäin.

Mikäli tuleva kanava syystä tai toisesta on sellainen, ettei ennen väliseiniä tuleva kaasujakautuma ole riittävän homogeeninen, voidaan käyttää apuna seuraavaa kahta tapaa: väliseinien alkamiskohdan välittömään yh teyteen järjestetään säädettävät ohjaussiivekkeet, joiden avulla on mahdollisuus korjata reaktiokaasun massa-määrän jakautumista osakanaviin. Toinen tapa on sijoittaa ennen väliseiniä sopiva tasoitus- ja sekoituselin kuten esimerkiksi venturiputki, joka on tunnetusti hyvä sekoituselin. Tämä on erinomainen tapa sekoittaa reaktiokaasun muuta kaasua esimerkiksi happea.

Osakanavat on rakennettava niin, että reaktiokaasulla kanavissa virratessaan pysyy sama nopeus tai se mieluimmin nopeutuu virtauksen etenemissuunnassa. Rakenteessa tämä siis merkitsee kanavien poikkileikkausten jatkuvaa 63259 pienenemistä tai korkeintaan samana pitämistä. Tämä estää tunnetusti virtauksen suuntaan vaikuttavien sivu-pyörteiden (akanvirtojen) syntymistä.

Osakanavia pitkin virtaavat reaktiokaasun osavirrat johdetaan ympäröimään jauhemaisen aineen yleensä putkimaista syöttöelintä rengasmaisesti sekä käännetään 90° eli reaktiokuilun keskiakselin suuntaiseksi.

Ennen reaktiokaasun purkautumista reaktiokuiluun on pur-kausaukkoon sijoitettu kunkin osakaasuvirran puolittamiseksi ja mahdollisten suuntausta haittaavien pyörimisten estämiseksi pystysuorat siivekkeet. Tämän vuoksi reaktiokaasu purkautuessaan reaktiotilaan rengasmaisena virtana jauhemaisen metallurgisen rikasteen syöttö-, levitys- ja hajoituselimen ympäriltä on jaettuna 3-kanavai-sen kaasukanavan tapauksessa kuuteen turbulenttiseen virtaan, jolloin tulee estetyksi koko reaktiokaasuvirran virtauksen keskiakselin ympäri pyöriminen.

Tähän reäktiokaasuvirtaan syötetään sopivalla jauhemaisen aineen hajotus- ja levityselimellä kaasuvirtauksen sisäpuolelta lähinnä säteen suuntaisena jauhemainen metallurginen rikaste. Erittäin sopiva tapa jauhemaisen aineen syöttämiseen on esimerkiksi US-patentissa 4 210 315 esitetty laite, missä on käytetty hyväksi jauhemaisen aineen putoamisenergiaa reaktiotilassa sijaitsevan rikasteen hajotuselimen muotoa optimoiden sekä useita tehokkaita hajotuskaasusuihkuja.

Joskus on reaktiotilan suuruuden takia käytettävä useampia reaktiokaasun ja jauhemaisen aineen suspensiosuihkun muodostuelimiä. Tällöin ne sijoitetaan reaktiotilan kanteen sopivasti symmetriseen asemaan käyttäen jokaisessa erikseen em. periaatteita. Sijoittelussa ja suspensiosuihkun suuntauksessa reaktiotilassa on otettava 63259 huomioon tilan täyttöaste ja seinämien läheisyys kulumisen ja kasvettumienestämiseksi. Tästä syystä suuntaus-kulma saattaa poiketa reaktiotilan keskiakselin suunnasta jonkin verran.

Esillä olevan keksinnön tärkeimmät edut ovat: - Vain yksi osakanaviin jaettu kanava (lämpöeristys, materiaalikustannus, tilan tarve jne.) - pieni painehäviö varsinkin isoilla kaasumäärillä edullista, - yksinkertainen ja matala rakenne (mahdollistaa jauhemaisen aineen syöttölaitteen kuten US-patentissa 4 210 315 säästäen siten korkeutta ja keventäen jauhemaisen aineen syöttölaitetta) - ohjaa reaktiokaasusuihkun haluttuun ja hallittuun suuntaan.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuva 1 esittää kaaviomaisesti erästä keksinnön sovellutuskohdetta, liekkisulatusuunia; kuva 2 esittää kaaviollista pystyleikkausta keksinnön suositusta suoritusmuodosta; kuva 3 esittää tarkemmin kuviossa 2 esitetyn laitteen rakennetta osittain leikattuna vinoaksonometrisenä kuvan-tona; kuva 4 esittää reaktiokaasun purkautumista mutkaputkesta, 4A sivukuvanto, 4B päätykuvanto; kuva 5 esittää reaktiokaasun purkautumista esillä olevan keksinnön mukaisesta laitteesta, 5A = sivukuvanto, 5B = päätykuvanto.

Kuvassa 1 viitenumero 1 tarkoittaa kuljetinta, jonka avulla jauhemaista ainetta siirretään valutusputken 2 yläpäähän, niin että jauhemaista ainetta jatkuvasti putoaa » 10 63259 valutusputken läpi/ joka kuten kuvasta 2 tarkemmin näkyy, ulottuu reaktiot!lan 5 yläpäässä olevan reaktiokaasun syöttöaukon 9 läpi. Reaktiokaasua 4 syötetään kanavan 3 kautta aukon 9 läpi reaktiotilaan 5 valutusputken 2 ympäriltä.

Kuvassa 2 ohjaussiivekkeellä 6 korjataan reaktiokaasun määräjakautuma eri osakanaviin, joiden poikkipinta joko pysyy vakiona tai supistuu kääntökanaviston osassa 7. Varsinainen reaktiokaasuja suuntaava osa päättyy kohtaan 8, josta kaasut jatkavat lopullisen suuntansa saavuttaneena reaktiotilan holvin aukon 9 läpi reaktiotilaan 5. Tähän tuodaan jauhemainen aine valutusputkella 2 esimerkiksi US-patentin 4 210 315 mukaisella hajotinlaitteella 10 hyvän suspension muodostamiseksi, viitenumero 22 tarkoittaa uunin tukirakenteita.

Kuvassa 3 näkyvät ohjaussiivekkeet 6 ja niiden jatkeena lähtevät väliseinät 12, jotka alkavat kaasumäärän massakeskipisteen kautta kulkevalta viivalta 11. Väliseinät jatkuvat ja päättyvät kohdassa 13. Osakanavat on jaettu kahtia kohdassa 14. Jauhemaisen aineen syöttöelintä 2 varten on putki 15.

Kuvassa 4A on kokeellisten, tulosten perusteella piirretty sivukuvanto reaktiokaasuvirran purkautumissuihkusta 18 mutkaputkella 16. Sen poikkeama pystysuorasta on todettavissa luotisuorasta 17. Nopeusprofiili 19 on piirretty koetulosten perusteella kuvatason suuntaisesta purkausau-kon 20 keskipisteen kautta kulkevasta tasosta, joka samalla kulkee suihkun nopeusmaksimin kautta (esimerkki 1).

Kuvassa 4B on saman esimerkin 1 mukaisesti esitetty edellisen kuvan 4A kierto 90° eli päätykuvantona samat tulokset, jossa a on piirretty purkausaukon 20 keskipisteen kautta kulkevasta tasosta ja b nopeusmaksimin kautta 11 63259 kulkevasta tasosta kuvatason suuntaisina.

Kuvassa 5A on esimerkin 2 perusteella piirretty keksinnön mukaisesta laitteesta tapahtuva reaktiokaasun purkaus-suihku 18 ja sen poikkeaminen luotisuorasta 17 sekä mitattu nopeusprofiili 19 kaikki sivukuvantona.

Kuvassa 5B on kuvan 4B tapaan esitetty kuva 5A esimerkin 2 mukaisesti päätykuvantona eli 90° kiertämällä.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin esimerkkien avulla.

Esimerkki 1

Vertailun vuoksi tehtiin mittaukset mahdollisimman yksinkertaisella reaktiokaasun suunnan kääntämisrakenteella, putkimutkalla 16, johon oli sijoitettu jauhemaisen aineen hajotuselin 10 (kuvat 4A ja 4B). Reaktiokaasun (ilman) lämpötila oli 300 K. Ilman ulospurkausaukon 20 halkaisija oli 82,5 mm ja jauhemaisen aineen hajotuselimen 10 hai- o kaisija 34 mm. Ilmamäärä oli kokeessa Ϋη = 100 m /h.

Kuviin 4A ja 4B on piirretty putkimutkasta purkautuva il-masuihku 18 sekä etäisyydellä 375 mm purkausaukosta 20 mitattu nopeusprofiili 19. Sekä sivukuvannossa (4A) että päätykuvannossa (4B) näkyy joko suihkun 18 suuntaa tai mitattua nopeusprofiilia 19 tarkasteltaessa suunnan poikkeavuus luotisuorasta 17.

Eri ilmamäärillä (Vn) kohdan 21 ja ympäristön välisen pai-nehäviön (Δρ) perusteella määritetty kerroin ζ oli 1,27 laskettuna kaavan w2 p w Δρ = ζ - 2 mukaan, missä p = kokonaispainehäviö mittauspisteestä ym-päristöön/Pa, ζ = kokonaispainehäviökerroin, p =* ilman ti-heys/kg/m3, w * ilman nopeus purkausaukossa m/s.

Esimerkki 2

Esimerkin 1 tavoin tehtiin mittaukset myös keksinnön mukaisella laitteella (kuvat 5A ja 5B). Ulospurkausaukon 8 12 63259 halkaisija oli 75 mm ja hajotuselin 10 oli sama kuin esimerkissä 1. Ilman lämpötila oli 300 K ja määrä Φ » 100 m3/h.

n

Kuviin 5A ja 5B on esimerkin 1 kuvien 4A ja 4B mukaisesti piirretty vastaavat koetulokset keksinnön mukaisella laitteella. Taas voidaan suuntauksen onnistumista verrata luotisuoraan 17.

Selmalla mitattiin esimerkin 1 tapaan kokonaispainehäviö-kerroin ζ = 1,85 , missä nopeus w on kaasun nopeus ulospurkausaukossa 8.

Esimerkki 3

Puolitehdasmittakaavaisessa koeliekkisulatusuunissa (0 1,35 m) käytettiin keksinnön mukaista rikastepoltinta (ulospurkausaukon halkaisija DQ * 195 mm, käännettävän sisääntulokanavan halkaisija = 230 mm ja korkeus jauhemaisen metallurgisen rikasteen syöttö- ja hajotus-elimen keskiakselin kohdalta H = 175 mm) olosuhteissa m (reaktiokaasu) = 0,36 kg/s, m (rikaste) = 0,61 kg/s (käytetty alue 0,40...0,69 kg/s), jolloin reaktiotilas-sa vallitsi lämpötila 1700 K. Esimerkissä 1 määritelty kokonaispainehäviökerroin oli ς= 1,21.

Rikasteen ja reaktiokaasun kohtaamispaikka oli reaktio-tilassa 50 mm reaktiokuilun holvin alapuolella.

Reaktiokuilusta otettujen näytteiden ja muiden selvitysten perusteella reaktiokaasujen suuntaus oli keksinnön vaatimusten mukaisesti hallittu.

Esimerkki 4

Seuraavassa on mitoitettu keksinnön vaatima laitteisto tuotantomittakaavaan, missä jauhemaisen rikasteseoksen kokonaissyöttö on 20 kg/s ja reaktiokaasumäärä 11 kg/s.

63259 13

Reaktlokaasu on esilämmitettyä. Ulospurkausaukon halkaisijaksi tulee Dq = 750 nun ja sisäänmenokanavan halkaisijaksi Di = 1400 nun. Jauhemaisen rikasteen syöttöjä hajotuselimen keskiakselin kohdalta reaktiokaasukana-van korkeudeksi tulee H = 1300 mm. Painehäviö tällä kaasumäärällä tulisi olemaan suuruusluokkaa 0,5 kPa.

Kuten laskelmistakin näkyy on painehäviö erittäin pieni ja rakenne matala, jolloin rikasteen hajotuselimen pituus tulee riittävän pieneksi.

Claims (9)

14 63259

1. Tapa muodostaa jauhemaisen aineen ja reaktiokaasun suunnattu ja hallittu suspensiosuihku saattamalla jauhemaista ainetta virtaamaan reaktiotilaan ja ohjaamalla reaktiokaasuvirta tasaisesti jauhemaisen aineen virran ympärille, tunnettu siitä, että yhtenäinen reaktiokaasuvirta jaetaan vähintään kolmeen osavirtaan ja osavirtausten suuntaa käännetään 30-90°, olennaisesti reaktiotilan keskiakselin suuntaiseksi, samalla kun osa-virtojen nopeutta nostetaan, näin muodostetut reaktiokaasun osavirrat saatetaan mahdollisimman alhaisin paine-häviöin purkautumaan rengasmaisena virtana ja ympäröimään virtauksen sisäpuolelta syötettävää jauhemaisen aineen virtaa, joka saatetaan reaktiotilassa purkautumaan ja sekoittumaan tehokkaasti tähän kokonaisuutena pyörittämät-tömään reaktiokaasusuihkuun reaktioille välttämättömän turbulenttisen, mutta hallitun suspensiosuihkun aikaansaamiseksi .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunne ttu siitä, että osavirtausten suuntaa käännetään noin 90°

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitä, että käännettäessä osavirtojen suuntaa niitten nopeutta samalla nostetaan tai pidetään ainakin samana.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen tapa, tunnettu siitä, että suunnaltaan jo olennaisesti reaktiotilan keskiakselin suuntaiseksi käännetyt reaktiokaasun osavirrat jaetaan kukin vielä vähintään kahdeksi erilliseksi osavirraksi, jotka kaikki yhdessä muodostavat yhtenäisen rengasmaisen reaktiokaasuvirran, joka ympäröi sisäpuolelta syötettävää jauhemaisen aineen virtaa. 15 63259

5. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen tavan soveltamiseksi tarkoitettu, reaktiokammion (5) yläosassa sijaitsevan jauhemaisen aineen syöttöputken (2) ympärillä oleva reak-tiokaasun jako- ja suuntauslaitteisto, tunn e ttu siitä, että aluksi yhtenäinen reaktiokaasun syöttökanava on jaettu vähintään kolmeen osakanavaan säteensuuntaisil-la virtauksen massakeskipisteestä lähtevillä väliseinillä (12), osakanavat on käännetty 30-90°, olennaisesti reaktiokammion (5) keskiakselin suuntaiseksi siten, että nämä osakanavat ympäröivät niiden keskellä olevan jauhemaisen aineen syöttöputken (2).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että väliseinät (12) ovat ohjaussii-vekkeitä.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että virtauksen suuntaisesti osa-kanavien poikkipinta-ala pienenee tai pysyy korkeintaan samana.

8. Patenttivaatimuksen 5, 6 tai 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että osakanavien olennaisesti reaktiokammion (5) keskiakselin suuntaisessa osassa on jokaisessa vähintään yksi välilevy (14), jotka välilevyt lähtevät säteettäisesti jauhemaisen aineen syöttöputkesta (2) ja jakavat osakanavat olennaisesti yhtä suuriin osiin.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 5-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että yhtenäisessä reaktiokaasun syöttökanavassa on venturimainen ohjauselin johon voidaan liittää lisäaineiden syöttöputki. 16 63259