JP2016526649A - 粒子状のフィード材料のためのフィードフローコンディショナ - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2013年6月17日に出願された、米国仮特許出願第61/835,716号の優先権及び利益を主張し、その内容が参照により本明細書に組み込まれる。
従来のフィードシステムで動作する自溶製錬炉は、軸対称過渡CFDモデルを用いてシミュレートされていた。モデリング作業の詳細は、「Impact of Concentrate Feed Temporal Fluctuations on a Copper Flash Smelting Process」http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9781118887998.ch52/summary、と題されたLamoureux他著による論文内に見出され得る。同一の時間平均供給量の3つの非定常条件では、(1)理想的な、時間的に一様なフィード、(2)1Hzの周波数、80%のデューティサイクルで噴射された間欠的なフィード、及び(3)5Hzの周波数、80%のデューティサイクルで噴射された間欠的なフィードがモデル化されていた。後者の2つの事例は、従来のフィードシステムのフィード周波数、及び、(本明細書で説明されたような)フィードフローコンディショナのモデル化された固有振動数にそれぞれ対応する。バーナーの性能が酸素効率に基づいて評価された。間欠的なフィードの事例について報告された値は、理想的な事例の酸素効率に関連する。以下の表1に示されるシミュレーション結果は、同じ振幅についての事例を示したものであり、高周波数間欠性は、無視できる程度の影響を及ぼす一方、低頻度フィード間欠性は、バーナー酸素効率に大きな悪影響を及ぼす。
Claims (45)
- (a)流動状態の固体粒子状のフィード材料の予備を保持するための内部チャンバを有する保持容器であって、前記フィード材料が前記内部チャンバの下部区域に前記流動状態で保持される、保持容器と、
(b)前記フィード材料が前記内部チャンバに供給される少なくとも1つの流入開口部と、
(c)前記内部チャンバの前記下部区域と流れ連通し、前記フィード材料が前記内部チャンバから排出される少なくとも1つの流出開口部と、
(d)前記内部チャンバの前記下部区域に流動ガスを供給するべくガス供給手段と、
(e)前記内部チャンバから排出される前記フィード材料を受け取るために、前記少なくとも1つの流出開口部と流れ連通する流出導管と
を備える、フィード充填装置。 - 複数の開口部を有する底部パーティションを更にに備え、
前記ガス供給手段は、前記底部パーティションにより前記保持容器の前記内部チャンバから離間されたガス分配チャンバを有し、
前記ガス分配チャンバは、前記流動ガスを受け取るための流入口を有し、
前記ガス分配チャンバの内部は、前記底部パーティションの前記複数の開口部を通じて前記保持容器の前記内部チャンバと流れ連通する、請求項1に記載のフィード充填装置。 - 前記ガス分配チャンバは、風箱内に含まれ、前記底部パーティションは、前記風箱の頂壁を形成する、請求項2に記載のフィード充填装置。
- 前記ガス分配チャンバは、複数のコンパートメントを有し、
前記複数のコンパートメントのそれぞれは、前記底部パーティションの前記複数の開口部のサブセットを通じて前記保持容器の前記内部チャンバの一部と流れ連通する、請求項2又は3に記載のフィード充填装置。 - 前記少なくとも1つの流入開口部に近接した状態で前記内部チャンバ内に位置するバッフルプレートを更に備え、
前記バッフルプレートは、底部から頂部へ前記粒子状のフィード材料の空気圧上昇を可能にするべく、前記底部パーティションに取り付けられる、請求項2から4のいずれか一項に記載のフィード充填装置。 - 前記ガス供給手段は、複数の羽口部、複数の多孔質パッド及び複数の多孔質膜から成る群から選択される、請求項2から5のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記ガス供給手段は、互いに間隔を空けて配置された状態で前記底部パーティションに受け取られる前記複数の羽口部を有し、前記複数の開口部は、前記複数の羽口部により画定される、請求項6に記載のフィード充填装置。
- 前記底部パーティションは、前記複数の多孔質パッド又は複数の多孔質膜のうちの1又は複数を有し、前記複数の開口部は、前記複数の多孔質パッド又は複数の多孔質膜により画定される、請求項6に記載のフィード充填装置。
- 前記保持容器の前記下部区域は、前記粒子状のフィード材料の流動床により占有される領域を画定し、前記内部チャンバはまた、前記流動床の上方のガス空間を有する上部区域を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流入開口部は、前記内部チャンバの前記下部区域に設けられており、ベッドレベルの下方の前記流動床への前記粒子状のフィード材料の導入を可能にするべく、前記流動床の前記ベッドレベルの下方に位置する、請求項9に記載のフィード充填装置。
- 前記内部チャンバの前記上部区域と連通する、前記保持容器の前記内部チャンバに設けられる少なくとも1つの排ガス流出開口部を更に備える、請求項1から10のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 少なくとも1つの偏向板を更に備え、
前記少なくとも1つの偏向板の少なくとも一部は、前記保持容器の前記少なくとも1つの流入開口部と前記少なくとも1つの排ガス流出開口部との間で、前記内部チャンバの前記上部区域に位置する、請求項11に記載のフィード充填装置。 - 前記少なくとも1つの偏向板は、実質的に鉛直方向に配向され、前記下部区域内に延びる下端を有する、請求項12に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの偏向板は、実質的に鉛直方向に配向され、前記下部区域の上方に間隔を空けて配置される下端を有する、請求項12に記載のフィード充填装置。
- 前記流出導管は、前記内部チャンバの前記下部区域及び上部区域を通過し、前記少なくとも1つの排ガス流出開口部は、前記流出導管の導管壁に設けられる、請求項11から14のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記流出導管は、前記少なくとも1つの流出開口部が形成される導管壁を有する、請求項1から14のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記流出導管は、前記内部チャンバを通じて実質的に鉛直方向に延びており、前記ガス供給手段は、前記流出導管の周りで放射状に分散される、請求項16に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、複数の径方向から前記フィード材料を受け取るように配置される、請求項16又は17に記載のフィード充填装置。
- 前記流出導管の前記導管壁は、外周を有し、前記少なくとも1つの流出開口部は、前記導管壁の前記外周全体に実質的に沿って前記内部チャンバの前記下部区域に対して開口する、請求項16から18のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、前記導管壁の前記外周全体に実質的に沿って間隔を置いて配置される複数の開口部を有する、請求項19に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、前記導管壁の前記外周全体にわたって実質的に延びる水平スリットを有する、請求項19に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、前記粒子状のフィード材料内の粗大粒子が前記少なくとも1つの流出開口部を塞ぐことを防ぐのに十分な高さを有するバッフルリングにより前記内部チャンバの底部から離間されている、請求項16から21のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部の面積は、調節可能である、請求項16から22のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記流出導管は、前記少なくとも1つの流出開口部の前記面積が最大となる第1の位置から、前記少なくとも1つの流出開口部の前記面積が最小となる第2の位置へ無段階に又は離散的な段階で移動されるように適合される摺動可能又は回転可能なカバー部材を含む、請求項23に記載のフィード充填装置。
- 前記第1の位置及び前記第2の位置の間の前記カバー部材の前記移動を制御するための作動機構を更に備える、請求項24に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、前記導管壁の外周全体にわたって実質的に延びる水平スリットを有し、
前記カバー部材は、前記第1の位置及び前記第2の位置の間で前記流出導管の表面に沿って長手方向に摺動可能であるスリーブを有し、前記水平スリットは、前記スリーブが前記第2の位置にある場合よりも前記第1の位置にある場合に高さが高い、請求項24又は25に記載のフィード充填装置。 - 前記保持容器の前記内部チャンバ内の前記粒子状のフィード材料の圧力降下を測定する複数のセンサを更に備える、請求項1から26のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記保持容器の外部に取り付けられる複数の作動バルブと、
前記下部区域に位置する圧力センサと、
前記圧力センサからのフィードバックを利用して、前記内部チャンバへの前記流動ガスの体積流量を制御し、要求された流動化速度を維持するべく、前記バルブを制御するための電子的なフィードバックコントローラと
を更に備え、
前記流動ガスの前記流量は、前記粒子状のフィード材料の排出量を制御するために任意に用いられる、請求項1から27のいずれか一項に記載のフィード充填装置。 - 前記少なくとも1つの流出開口部は、前記保持容器の側壁に設けられる、請求項1から14のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部が設けられる前記側壁は、前記少なくとも1つの流入開口部から遠位である、請求項29に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、前記内部チャンバの前記下部区域に向けて開口する、請求項29又は30に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、前記側壁のベースに沿って位置付けられる1又は複数の開口を有する、請求項29から31のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、前記側壁の前記ベースに沿って延びる水平スリットを有する、請求項32に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、前記粒子状のフィード材料内の粗大粒子が前記少なくとも1つの流出開口部を塞ぐことを防ぐのに十分な高さで前記内部チャンバの底部から間隔を空けて配置される、請求項29から33のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部の面積は、調節可能である、請求項29から34のいずれか一項に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、前記少なくとも1つの流出開口部の前記面積が最大である第1の位置から、前記少なくとも1つの流出開口部の前記面積が最小である第2の位置へ無段階に又は離散的な段階で移動されるように適合される摺動可能又は回転可能なカバー部材を含む、請求項35に記載のフィード充填装置。
- 前記第1の位置及び前記第2の位置の間で前記カバー部材の前記移動を制御するための作動機構を更に備える、請求項36に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部は、水平スリットを有し、
前記カバー部材は、前記第1の位置及び前記第2の位置の間で回転自在であるバルブ部材を有し、
前記水平スリットは、スリーブが前記第2の位置にある場合よりも前記第1の位置にある場合に高さが高い、請求項36又は37に記載のフィード充填装置。 - 前記少なくとも1つの流出開口部の面積は、調節可能であり、
前記フィード充填装置は、
前記内部チャンバの内部の前記粒子状のフィード材料の量を、直接的又は間接的に測定するための少なくとも1つのセンサと、
前記内部チャンバの内部の前記粒子状のフィード材料の前記量の変化に応じて前記少なくとも1つの流出開口部の前記面積を制御するための手段と
を更に備える、請求項1に記載のフィード充填装置。 - 前記少なくとも1つの流出開口部の前記面積を制御するための前記手段は、前記少なくとも1つの流出開口部の前記面積が最大となる第1の位置から、前記少なくとも1つの流出開口部の前記面積が最小となる第2の位置へ無段階で又は離散的な段階で移動されるように適合される摺動可能又は回転可能なカバー部材を有する、請求項39に記載のフィード充填装置。
- 前記少なくとも1つの流出開口部の前記面積を制御するための前記手段は、前記第1の位置及び前記第2の位置の間で前記カバー部材の前記移動を制御するための作動機構を更に有する、請求項40に記載のフィード充填装置。
- 前記フィード充填装置は、バーナーを含む高反応シャフトを有する自溶製錬炉のためのものであり、
前記流出導管は、前記粒子状のフィード材料が反応ガスと反応する反応シャフトの上方で、前記バーナーの上端に取り付けられる、請求項1から41のいずれか一項に記載のフィード充填装置。 - バーナーに入るフィードの空間的及び時間的な一様性を向上させることにより自溶製錬精鉱バーナーの燃焼性能を向上させるための方法であって、
(a)内部チャンバを有する保持容器を設ける段階であって、前記保持容器が、前記内部チャンバ、少なくとも1つの流入開口部及び少なくとも1つの流出開口部を有する、段階と、
(b)前記少なくとも1つの流入開口部を通じて前記内部チャンバに固体粒子状のフィード材料を供給する段階と、
(c)前記内部チャンバの下部区域に流動ガスを噴射することにより前記内部チャンバの前記下部区域の前記フィード材料を流動化させる段階と、
(d)前記少なくとも1つの流出開口部を通じて、流動化された前記フィード材料を排出する段階と
を備え、
前記少なくとも1つの流出開口部は、前記内部チャンバの前記下部区域と流動的に連通する、方法。 - 前記内部チャンバの内部の前記粒子状のフィード材料の量を、直接的又は間接的に測定する段階を更に備える、請求項43に記載の方法。
- 前記内部チャンバの内部の前記粒子状のフィード材料の前記量の変化に応じて前記少なくとも1つの流出開口部の面積を制御する段階を更に備える、請求項44に記載の方法。
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