ITGE990064A1 - Forno a suola rotante con rimescolamento della carica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: "Forno a suola rotante con rimescolamento della carica"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda i forni per il trattamento dei minerali o di materiali ossidati, ed in particolare riguarda i forni del tipo a suola rotante.

Sono così denominati i forni che consistono in una camera toroidale avente la parete di fondo rotante rispetto al resto della camera, la cosiddetta suola rotante, essendo disposti sulle pareti laterali e sulla parete di cielo del forno una pluralità di bruciatori. Nel forno vengono usualmente introdotti e deposti sulla suola rotante dei materiali sciolti in pezzatura, per esempio dei pellet, comprendenti il minerale contenente l'ossido metallico da trattare miscelato a carbone, in modo da favorire lo sviluppo di CO, l'effettivo agente riducente.

Un problema rilevante che investe questo tipo di lavorazione riguarda le possibili disomogeneità che si possono verificare all'interno della medesima carica di materiale durante il trattamento. Questo problema può dipendere dal fatto che la superficie esposta all'azione chimico-termica dell'atmosfera del forno non sia uguale alla massima superficie attiva del minerale deposto sulla suola. Ciò può comportare, tra gli altri inconvenienti, dei surriscaldamenti locali, i cosiddetti "hot spot" che possono portare alla fusione il metallo ridotto nel forno.

Scopo della presente invenzione è quindi un forno a suola rotante in cui venga migliorata l'uniformità del processo di lavorazione, a vantaggio dell'uniformità delle caratteristiche chimiche e meccaniche del prodotto, e con conseguente aumento della produttività dell'impianto.

Oggetto della presente invenzione è pertanto un forno a suola rotante per il trattamento di minerali o di materiali ossidati, comprendente una camera toroidale avente la parete di fondo, detta suola, rotante rispetto al resto della camera, essendo deposto sulla superficie di detta suola uno strato continuo di materiale minerale destinato al trattamento in detto forno, caratterizzato dal fatto che detto forno comprende mezzi di rimescolamento del detto strato di materiale.

I mezzi di rimescolamento possono comprendere un rimescolatore, continuo o discontinuo, atto a smuovere lo strato di materiale deposto sulla suola per tutta la sua larghezza, disposto, a contatto con detto materiale, su di un supporto posizionato su di un piano parallelo al piano della suola, lungo una direzione radiale alla suola medesima.

II rimescolatore può essere discontinuo, e comprendere una pluralità di elementi aeriformi, regolarmente intervallati per tutta la lunghezza del supporto. Tali elementi astiformi possono essere sistemati su tutta la superficie del supporto con simmetria sostanzialmente elicoidale. Il supporto può essere realizzato rotante attorno al proprio asse longitudinale, e provvisto di mezzi di azionamento.

In un'altra forma esecutiva il rimescolatore comprende una pluralità di alette inclinate rispetto alla direzione di scorrimento della suola; il supporto è inserito in questo caso in modo fisso nella camera del forno.

In un'altra forma esecutiva dell'invenzione, detto rimescolatore è dotato di moto alternativo su di un piano perpendicolare a quello della suola, e sono previsti mezzi in grado di consentire tale moto.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche risulteranno evidenti dalla seguente descrizione di alcune forme esecutive della presente invenzione, eseguita, a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista in sezione trasversale di una prima forma esecutiva del forno secondo la presente invenzione; la figura 2 è una vista sezione longitudinale di un particolare ingrandito della figura 1 ;

la figura 3 è una vista in sezione trasversale di un particolare ingrandito della figura 1 ;

la figura 4 è un particolare ingrandito di una variante esecutiva del forno illustrato in figura 1 ;

la figura 5 è una vista in sezione trasversale di una seconda

forma esecutiva del forno secondo l'invenzione; ^ la figura 6 è una vista di un particolare ingrandito della

figura 5;

la figura 7 è una vista dall'alto del medesimo particolare

illustrato in figura 6; e

la figura 8 è una vista in sezione trasversale del medesimo particolare illustrato in figura 7.

In figura 1 è illustrato un forno a suola rotante secondo la

presente invenzione; con 1 è indicata la camera toroidale di detto

forno. La parete di fondo della detta camera 1 è costituita dalla

suola 2 rotante, montata sul telaio di supporto 102 che è mobile

sulle ruote 302 cooperanti con le guide 202 del telaio 102; le

ruote sono montate girevoli sulle forcelle 312. Il supporto

tubolare 3 è disposto su di una direzione radiale rispetto alla detta

camera 1, e porta una pluralità di elementi astiformi 103; la

distanza tra il supporto 3 e la suola 2 è tale da consentire il

contatto tra le estremità libere degli elementi astiformi 103 e la

detta suola 2. Come appare dalla figura, gli elementi astiformi 103

sono disposti sulla superficie del supporto 3 sostanzialmente a

sviluppo elicoidale con passo regolare, angolarmente equidistanziati tra loro.

Il supporto 3 è inserito alle sue estremità in due portelli 301 assicurati alle pareti 101 laterali della camera mediante le flange

321. Tali flange hanno anche il compito di supportare il mezzi di scorrimento 311, ad esempio dei cuscinetti a sfere, che consentono la rotazione del supporto 3 attorno al proprio asse longitudinale. Ad una estremità del supporto 3 è calettata la ruota dentata conica 203, che si accoppia con il pignone 213 anch'esso conico, calettato sull'asse 223 del motoriduttore 233. All'estremità opposta del supporto 3 sono disposti, collegati alla testa 503 di distribuzione, i condotti 303 e 403 rispettivamente di mandata e di scarico del liquido di rafffreddamento del supporto 3.

In figura 2 è mostrata in parziale sezione longitudinale ingrandita l'estremità del supporto 3 recante la testa di distribuzione 503. All'interno del supporto sono formate due camere coassiali concentriche, 603 e 703 rispettivamente (vedere anche figura 3), nelle quali scorre il liquido di raffreddamento che perviene alla testa 503 dal condotto 303 attraverso l'apertura 313; da tale condotto, attraverso la camera anulare 513 esso viene riversato nella camera 603. AH'estremità opposta del supporto 3 è disposto il mozzo 243 della ruota dentata conica 203, che funge da tappo per le dette camere; in prossimità del mozzo 243 sono praticati dei fori 713 sulla parete che separa le due camere, in modo tale che il liquido possa rifluire lungo la camera 703. Da questa camera, il liquido entra nel condotto 523 formato nella testa 503 e concentrico alla camera anulare 513, e attraverso l'apertura 413 viene riversato nel condotto di scarico 403. La tenuta tra la testa 503 ed il supporto 3 è garantita dagli elementi di tenuta 523, 533.

Nella variante esecutiva illustrata in figura 4, il mozzo 243

è lievemente eccentrico rispetto al supporto 3', in modo tale che ^ gli elementi astiformi 103 possano entrare in contatto con la

superficie del materiale 10 deposto sulla suola 2 sia nel modo

illustrato a tratto pieno che come raffigurato con le linee tratteggiate indicate con 103'.

In figura 5 è illustrata una seconda forma esecutiva del forno

secondo l'invenzione; alle parti uguali sono corrispondenti gli

uguali numerali. In questo caso, i mezzi di rimescolamento sono

costituiti da una pluralità di alette 104 montate su di un supporto

4 fisso rispetto alle pareti 101 della camera toroidale 1. Anche in

questo caso il supporto è inserito in due portelli 301 collegati alle

pareti tramite le flange 321. Il supporto, tubolare cavo come

meglio apprirà descritto in seguito, è collegato alle sue estremità

ai condotti 204 e 304 rispettivamente, per la mandata e lo scarico

di liquido di raffreddamento.

Nella figura 6 può essere meglio individuata l'azione delle

alette 104 sul materiale 10 disposto sulla superficie della suola 2

del forno. In figura 7 il supporto 4 è illustrato dall'alto; sono

visibili, disposti immediatamente alle spalle di ciascuna aletta

104, i deflettori 114, orientati perpendicolarmente all'asse longitudinale del supporto 4, mentre le alette 104 risultano

inclinate rispetto al medesimo asse. Infine, in figura 8 viene evidenziato il fatto che il bordo di uscita 124 delle alette 104 non

è perpendicolare al piano della suola 2 ma leggermente inclinato

rispetto alla medesima, in modo da favorire il rimescolamento del materiale 10 su di essa deposto. Nella figura è inoltre illustrata la camera anulare 404 di raffreddamento del supporto 4, comunicante con i condotti 204 e 304.

Il funzionamento del forno a suola rotante secondo la presente invenzione apparirà evidente da quanto segue. Il materiale 10 destinato al trattamento nel forno viene caricato nella camera toroidale 1 in una stazione di caricamento non mostrata nelle figure allegate ed il cui funzionamento esula dagli scopi della presente invenzione. La deposizione del materiale 10 sulla suola genera uno strato sostanzialmente uniforme che subirà il trattamento nel forno. E' del tutto evidente che le eventuali disomogeneità nella deposizione di tale strato di materiale, imputabili anche all'incoerenza del medesimo, generalmente consistente in pellet di dimensioni variabili, può condurre a delle inopportune disomogeneità di trattamento.

Secondo la presente invenzione sono stati introdotti in un forno a suola rotante dei mezzi di rimescolamento dello strato di materiale deposto sulla suola. Con particolare riferimento alle figure da 1 a 4, tali mezzi di rimescolamento comprendono una pluralità di elementi astiformi 103 disposti su di un supporto inserito radialmente rispetto a detta camera 1. Il supporto 3 è disposto in modo tale da portare in contatto con il materiale 10 l'estremità libera di detti elementi astiformi 103. Inoltre, per rendere più efficace il rimescolamento, il supporto 3 è rotante rispetto alla camera 1 e provvisto di mezzi di azionamento. Per aumentare l'uniformità del rimescolamento gli elementi astiformi 103 sono disposti sulla parete laterale del supporto 3 con sviluppo sostanzialmente elicoidale, in modo tale che tutta la superficie della suola, ossia tutto lo strato di materiale 10 subisca l'azione di detti elementi astiformi 103.

Per evitare che il contatto con il materiale 10, surriscaldato dal trattamento in atto nella camera 1 del forno, possa causare la deformazione degli elementi astiformi 103, con conseguente perdita di efficacia nella loro azione di rimescolamento, è stato realizzato un sistema di raffreddamento del supporto 3. Il supporto 3 è infatti provvisto di due camere coassiali concentriche e comunicanti tra loro, delle quali la camera 603 più esterna è destinata a contenere il liquido in grado di raffreddare la parete alla quale sono collegati gli elementi astiformi 103; l'altra camera 703 più interna viene invece utilizzata per il rinvio del liquido di raffreddamento alla testa 503 cui è collegato il condotto di scarico 403, che riversa tale liquido ad uno scambiatore termico (non mostrato in figura). Naturalmente le due camere 603, 703 possono essere analogamente utilizzate a flussi invertiti, vale a dire immettendo il fluido di raffreddamento nella camera 703 e scaricandolo attraverso la camera 603. Questo tipo di sistemazione consente di posizionare dalla medesima parte del supporto sia la mandata che lo scarico del liquido di raffreddamento, per destinare l'altra estremità al collegamento con i mezzi di azionamento, ovvero il motoriduttore 233.

Vantaggiosamente, nella variante della figura 4 è illustrato un supporto in cui il mozzo 243 è montato eccentrico rispetto al supporto medesimo, con il risultato che gli elementi astiformi verranno in contatto con la superficie del materiale 10 a due diverse profondità, migliorando in generale la qualità di tale rimescolamento.

Un rimescolamento analogo del materiale 10 viene ottenuto mediante i mezzi di rimescolamento utilizzati nella forma esecutiva illustrata nelle figure da 5 a 8, essendo tali mezzi di maggiore semplicità costruttiva e realizzativa. In questo caso delle alette 104 sono posizionate su di un supporto 4 disposto radialmente rispetto alla camera 1, e sono rivolte verso la superficie della suola 2 ed in contatto con la medesima. Le alette sono orientate inclinate rispetto alla direzione di scorrimento della suola 2, in modo da smuovere ciascuna una porzione del materiale 10 deposto sulla superficie della detta suola 2. Inoltre, come è illustrato dalla figura 7, i deflettori 114 permettono di generare un accumulo di materiale evitandone la semplice traslazione, e favorendo quindi un migliore rimescolamento del materiale stesso. Vantaggiosamente, il bordo di uscita 124 delle alette 104 è inclinato così da sollevare più efficacemente (vedere fig. 8) il materiale 10.

In questa seconda forma esecutiva il raffreddamento operato sulle alette è estremamente semplificato rispetto a quanto illustrato e descritto in precedenza, in quanto è solamente necessario collegare ad una estremità del supporto, provvisto al suo interno della camera anulare 404, la mandata 204 del liquido ed all'altra estremità collegare lo scarico 304.

Il forno a suola rotante in questo modo concepito permette di aumentare il trasferimento di energia dall'ambiente ad alta temperatura, all'interno della camera toroidale, alla carica di materiale destinato al trattamento e comporta, di conseguenza, i seguenti vantaggi: aumento della produttività del forno, a parità del grado di metallizzazione; aumento del grado di metallizzazione, a parità del tempo di permanenza nella camera; maggiore uniformità delle caratteristiche chimiche del prodotto; maggiore uniformità delle caratteristiche meccaniche del prodotto; e possibilità di evitare i surriscaldamenti locali, i cosiddetti "hot spot", ed il conseguente pericolo di fusione che ne deriva.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Forno a suola rotante per il trattamento di minerali e di materiali ossidati, comprendente una camera toroidale (1) avente la parete di fondo, detta suola (2), rotante rispetto al resto della camera, essendo deposto sulla superficie di detta suola uno strato continuo di materiale in pezzatura (10) destinato al trattamento in detto forno, caratterizzato dal fatto che detto forno comprende mezzi di rimescolamento (3, 103; 4, 104) del detto strato di materiale (10).
2. 2. Forno secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di rimescolamento comprendono un rimescolatore (103; 104), continuo o discontinuo, atto a smuovere lo strato di materiale (10) deposto sulla suola (2) per tutta la larghezza della medesima, disposto, a contatto con detto materiale, su di un supporto (3; 4) posizionato su di un piano parallelo al piano della suola (2), lungo una direzione radiale rispetto alla suola (2) medesima.
3. 3. Forno secondo la rivendicazione 2, in cui il rimescolatore è discontinuo, e comprende una pluralità di elementi astiformi (103), regolarmente equidistanziati tra loro per tutta la lunghezza del supporto (3).
4. 4. Forno secondo la rivendicazione 3, in cui detti elementi astiformi (103) sono sistemati su tutta la superficie del supporto (3) con simmetria sostanzialmente elicoidale.
5. 5. Forno secondo una qualunque delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui il supporto (3) è realizzato rotante attorno al proprio asse longitudinale, e provvisto di mezzi accoppiamento (203) a mezzi di azionamento (223, 233), essendo previsti mezzi di supporto in scorrimento (311).
6. 6. Forno secondo la rivendicazione 2, in cui il rimescolatore comprende una pluralità di alette (104) sporgenti radialmente da detto supporto (4) in direzione perpendicolare al piano della suola (2), ed aventi il proprio piano inclinato rispetto alla direzione di scorrimento della suola (2), essendo previsto per ciascuna aletta (104) un elemento deflettore (114) associato alla medesima, ed orientato parallelamente alla direzione di scorrimento della suola (2)·
7. 7. Forno secondo la rivendicazione 6, in cui il bordo di uscita (124) delle dette alette (104) è inclinato rispetto alla direzione perpendicolare al piano della suola (2).
8. 8. Forno secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 2 a 7, in cui detto supporto (3; 4) è provvisto di mezzi di raffreddamento di detto rimescolatore (103; 104).
9. 9. Forno secondo la rivendicazione 8, in cui detti mezzi di raffreddamento comprendono almeno una camera (603, 703; 404) ricavata all'interno di detto supporto (3; 4), estendentesì per tutta la lunghezza del medesimo, e comunicante con un condotto di mandata (303; 204) ed un condotto di scarico (403; 304) per il fluido di raffreddamento.
10. 10. Forno secondo la rivendicazione 8 e la rivendicazione 5, in cui detti mezzi di raffreddamento comprendono due camere (603, 703) tra loro coassiali e concentriche, comunicanti ad una estremità con una testa di distribuzione (503) accoppiata ai detti condotti (303, 403), essendo dette camere in comunicazione tra loro.
11. 11. Forno secondo una qualunque delle rivendicazioni da 2 a 10, in cui è previsto il movimento alternativo relativo della suola (2) e di detto rimescolatore (103; 104), lungo una direzione perpendicolare al piano della suola (2).
12. 12. Forno secondo la rivendicazione 5 e la rivendicazione 11, in cui l’asse di rotazione (243) di detto supporto (3’) è eccentrico rispetto al supporto medesimo.