JP2013541637A - 浮遊エントレインメント冶金プロセスおよびそのリアクター及びそのリアクター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のプロセスでは、反応ガスと粉状材料とを反応溶鋼炉内に噴射する際に、散布を高度に制御可能な回転、浮遊の状態を獲得するもので、反応溶鋼炉の高温の輻射した上で、着火温度に達してから激しく燃焼反応させている。同時に、反応溶鋼炉内に噴射した回転流が炉内の気体を移動し、回転流の周囲に相対的に低温の逆流の保護区を形成し、反応ガスが、複数の回転チャンネルに沿って、接線方向に回転ゼネレーターに進入し、制御可能な回転流を形成する。反応ガスが反応溶鋼炉内に進入する速度を制御できるように、上下移動可能な円錐状の出口風速コントローラーを通じて回転ゼネレーターの出口面積を制御する。粉状の材料が反応ガスの周囲に沿って自由に落下し、高速回転する空気流に巻き込まれていて、粉状の粒子を反応ガス内に散布する。回転流は高速回転であり、軸線方向に下降している。
また本発明は、上記課題を解決するために無段調節可能なりアクターにも関する。
【選択図】図1
Description
smelting)とに大別することができる。空間浮遊製錬で最も広範的に応用されたものはフィンランドの科学者による1949年に発明されたオウトクランプ・フラッシュスメルターである。この空間浮遊製錬では実際に乾燥した粉状の鉱物や硫化物の巨大な表面積を利用することで、その粒子と酸素を十分に結合させ、瞬間(2〜3秒)に酸化反応を完了し、硫黄分を取り除いている。酸化の反応中は巨大な熱量を発生するので、その産物であるガスと溶体と導管は高温であり、反応溶鋼炉は巨大な熱の負荷に耐えなければならない。現在、公認された浮遊製錬炉の耐熱負荷は2000MJ/m3.hであり、その上、溶鋼炉のライニング(内張)の腐食も激しい。
浮遊エントレインメント冶金プロセスであって、以下の(1)ガス注入プロセス、(2)材料投入プロセス及び(3)空気流反応プロセスを含んでおり、
(1)ガスの注入プロセス:
反応ガスが、均一に供給された複数の回転空気口に沿って接線方向に回転ジェネレータ内へ供給され、コントロール弁により調節されて制御可能な回転空気流を形成する。さらに上下方向に移動可能な錐状出口の空気流速コントローラは、前記回転ジェネレータの出口の出口領域を制御し得るように用いられ、前記反応ガスを前記反応溶鋼炉内に注入する。
粉状の材料を環状スペースの周りで自由に落下させ、反応溶鋼炉に投入させて、高速回転する空気流内に巻き込ませる。
溶鋼炉のガスは、前記反応溶鋼炉内に下から上に噴射される回転流によって吹き掛けられエントレインされ、材料および反応ガスを含む気体と固体とが混合された回転流を形成し、この気体と固体とが混合された回転流は、前記反応ガス内に散布された粉状の材料であり、ラジアル方向に高速で回転し軸方向に下降する。
反応溶鋼炉の中に混合回転流の状態を維持し、その軸線で潜在的な酸素と材料とが濃縮しているゾーンを形成するために、その酸素の濃度が21%〜99%(体積の比)であって、反応溶鋼炉内での加熱時間は炉内での滞留時間を十分に確保できる程度の短い時間である。反応ガスの回転速度、求心加速度、下方へ噴射速度は、溶鋼炉内に進入するときの最重要キーパラメータである。
1.材料の加熱時間が短く、酸素の利用率も高い、反応が完全に行われる。
2.反応スペースが小さくて、高温エリアも密集し、反応溶鉱炉のライニングに対する輻射の距離が遠く、高温エリアとライニングとの間には環状の保護区が存在する。
3.粒子間の衝突の確率が高く、反応後に煙を発生させない。
4.生産性が大きくて、エネルギー消耗もコストも低い高濃度酸素の製錬を強化するニーズに適応し得る。
5.構造が簡単で、コントロール、操作が便利で、信頼性があげられ、反応ガスのポテンシャルエナージーを十分に利用し、ランニングコストが低い。
以下、添付図面と実施例とについて詳細に説明する。
図1、図2、図3は、ガス注入、材料投入、及び空気流の反応を有する浮遊エントレインメント冶金プロセスを示しており、
ガス注入:反応ガス12は、均一に配置された複数の回転空気口7に沿って接戦方向に回転ジェネレータ2内に供給され、コントロール弁6の調整を受けて制御可能な回転流を形成する。さらに、上下移動可能な円錐状の風速コントローラー9が回転ジェネレーター2の出口エリアを制御するように設けられ、その結果、反応ガスが反応溶鉱炉13に進入する速度を制御する。
上記気体と固体との2種類の混合回転流15は、反応溶鉱炉13の中央軸17周りに高速回転し、材料粒子は、逆流溶鉱炉ガスと炉内の輻射熱とによって着火点まで加熱される。
また、上記中央軸8の上端は、回転ジェネレーター2の頂部の遮蔽板に固定される。
2 回転ジェネレーター
3 材料チャンネル
4 材料分配装置(材料散布装置)
5 供給フィーダー
6 コントロール弁
7 回転空気口(回転導入口)
8 中央軸
9 風速コントローラー
10 昇降装置
11 材料流れ
12 反応ガス
13 反応溶鉱炉
14 保護層
15 気体と固体との2種類の混合回転流
16 逆流の保護区
17 中央軸。
Claims (8)
- 浮遊エントレインメント冶金プロセスであって、以下の(1)ガス注入プロセス、(2)材料投入プロセス及び(3)空気流反応プロセスを含んでおり、
(1)ガスの注入プロセス:
反応ガスが、均一に供給された複数の回転空気口に沿って接線方向に回転ゼネレーター内へ供給されて、コントロール弁により調節されて制御可能な回転空気流を形成する。さらに上下方向に移動可能な錐状出口の空気流速コントローラが、前記回転ゼネレーターの出口の出口領域を制御し得るように用いられて、前記反応ガスを前記反応溶鋼炉内に注入する、
(2)材料投入プロセス:
粉状材料を環状スペースの周りで自由に落下させ、反応溶鋼炉に投入させて、高速回転する空気流内に巻き込ませる、
(3)空気流反応プロセス:
溶鋼炉のガスは、前記反応溶鋼炉内の下から上に噴射される回転流によって吹き掛けられエントレインされ、材料および反応ガスを含む気体と固体とが混合された回転流を形成する。この気体と固体とが混合された回転流は、前記反応ガス内に散布された粉状の材料であり、ラジアル方向に高速で回転し軸方向に下降する、
また、
前記溶鋼炉のガスは、下から上へ逆流し、前記反応溶鋼炉内の回転流の噴射および回転は、比較的低温で環状の逆流保護エリアを形成し、その後、逆流の溶鋼炉ガスに随伴する溶滴が前記反応溶鋼炉のライニングに滴ると溶融し難い保護層となる。 - . 前記反応ガスは、酸素濃度が21〜99体積%の高酸素エアである、ことを特徴とする請求項1に記載の浮遊エントレインメント冶金プロセス。
- 前記気体と固体とが混合された回転流は、前記反応溶鋼炉の中央軸線の周りに高速で回転し、材料の粒子は、逆流の溶鋼炉ガスと溶鋼炉内の輻射熱とによって迅速に着火点まで加熱される、ことを特徴とする請求項1に記載の浮遊エントレインメント冶金プロセス。
- リアクターの中央に設置された回転ゼネレーターを含み、該回転ゼネレーターの頂部は遮蔽板で遮蔽し、均一に配置された複数の回転空気口が中心軸線に垂直な回転ゼネレーターの上部セクションに設置され、
反応ガスが前記回転ゼネレーターに供給されたときの所定の初期速度を判定するために、前記回転空気口にコントロール弁が設置され、前記回転ゼネレーターの中央軸線は、錐状の出口風速コントローラーを有するスリーブ状の中央軸に配置され、
反応ガスチャンネルとして空洞を有し、反応外部シェルが外側に設置され、該反応外部シェルは前記回転ゼネレーターと同一の中央軸線を持ち、該外部シェルと前記回転ゼネレーターとの間に材料用チャンネルとしての1つの環状空間を有し、複数の流れ分配装置が前記回転ゼネレーターの材料投入口に配設され、各流れ分配装置には対応する供給フィーダーと連結して全ての材料を分配する、
浮遊エントレインメント冶金リアクター。 - 前記回転ゼネレーターの下端の出口は錐状である、ことを特徴とする請求項4に記載の浮遊エントレインメント冶金リアクター。
- 前記中央軸の上端は、回転ゼネレーターの頂部の遮蔽板に固定される。ことを特徴とする請求項4に記載の浮遊エントレインメント冶金リアクター。
- 前記外部シェルに水冷の素子が設置される、ことを特徴とする請求項4に記載の浮遊エントレインメント冶金リアクター。
- . 前記遮蔽板の外には風速コントロールするためのコントローラーの昇降装置が設置される、ことを特徴とする請求項4に記載の浮遊エントレインメント冶金リアクター。
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