MX2007013684A - Unidad para procesar materias primas pulverizadas que contienen plomo y zinc - Google Patents

Abstract

La unidad para procesar materias primas conteniendo plomo y zinc se refiere a metalurgia de minerales no-ferrosos, principalmente a instalaciones para procesar materias primas conteniendo plomo y zinc, que contienen cobre y metales nobles. El objetivo de la invención es el aumento simultáneo de la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y de la capacidad específica de la unidad. La unidad incluye una cámara fundidora vertical de sección transversal rectangular con el quemador, la chimenea del enfriador de gases, la pared divisoria con elementos de cobre enfriados por agua, que separa la cámara fundidora de la chimenea del enfriador de gases, el horno eléctrico separado de la cámara fundidora por la división con elementosde cobre enfriados por agua, instalaciones para recolectar productos fundidos y el fogón. Solo pueden instalarse dos toberas a nivel del borde inferior de la división, que separa a la chimenea del enfriador de gases de la cámara fundidora, con una pendiente hacia el fogón con unángulo con el plano horizontal (Figura 1). En el caso de instalación de dos toberas, se las dispone una en cada pared lateral opuesta de la chimenea del enfriador de gases, con un desplazamiento en forma especular en relación con la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, cuya relación hacia el largo interno de la chimenea del enfriador de gases varía desde 0,25-0,30.

Description

UNIDAD PARA PROCESAR MATERIAS PRIMAS PULVERIZADAS QUE CONTIENEN PLOMO Y ZINC La invención se refiere a metalurgia no-ferrosa, principalmente a instalaciones para procesar materias primas pulverizadas conteniendo plomo y zinc, que pueden contener cobre y metales nobles. Las tareas más importantes de mejoramiento de unidades para procesar materias primas conteniendo plomo y zinc, que además de plomo pueden contener zinc, cobre y otros elementos valiosos son el aumento en la recuperación de metales como productos comercializables, la intensificación del proceso en la expansión del espectro de materias primas procesadas, incluyendo materiales conteniendo plomo, producidas como sub-productos en otros procesos industriales, cuyo almacenamiento presenta un riesgo ecológico significativo. Hay un extenso grupo de materiales conteniendo plomo tales como los residuos de procesos hidro-metalúrgicos, que convierten polvos de matte de cobre, pulpas de neutralización y purificación de soluciones tecnológicas que no se procesan o se procesan en volumen insuficiente, en unidades bien conocidas, de manera que se acumulan en vaciaderos. Además de plomo, todos los materiales mencionados anteriormente contienen cantidades considerables de zinc y cobre, lo que reduce la complejidad y la recuperación de metales no-ferrosos desde la materia prima del mineral natural. Se conoce una unidad para procesar materias primas pulverizadas que contienen plomo y zinc, en que hay una cámara fundidora vertical de sección transversal rectangular con un quemador, enfriador de gases, una pared divisoria vertical, enfriada, que separa la cámara fundidora del enfriador de gases, un horno eléctrico separado de la cámara fundidora por la pared divisoria vertical, enfriada, chaqueta envolvente, instalaciones para extraer los productos de fundición y el fogón. Por esto, la relación entre las diferencias de niveles de los bordes inferiores de la separación y la distancia desde el techo de la cámara fundidora al borde inferior de la separación, que separa el horno eléctrico de la cámara fundidora es de 0,30 y la relación entre la distancia desde el borde inferior de esta partición al fogón y la diferencia de niveles de los bordes inferiores de la partición es 1 ,23. (Slobodkyn, L.V., New Technology at Lead Plant UKSZK//Non-ferrous metáis, 1987, #9, p. 20-22). La desventaja de esta unidad es la baja recuperación directa del plomo en plomo en lingotes, resultante del alto atrapamiento de la carga de polvo proveniente de la cámara fundidora, junto con los gases de reacción en las relaciones indicadas de los componentes estructurales de la unidad. El contenido aumentado de polvos de sulfato reciclados en la carga (en el retorno continuo de esos polvos a través del quemador para tostación-fundición) conduce a una disminución de la temperatura de la llama fundidora y a la disminución de la velocidad y grado de reducción del óxido de plomo en la capa reductora de carbón asociada con ella. La materia técnica más cercana a la invención es la unidad para procesar materia prima pulverizada conteniendo plomo y zinc, en que hay un cámara fundidora vertical, de sección transversal rectangular con el quemador, el enfriador de gases, la pared divisoria que separa la cámara fundidora del enfriador de gases, el horno eléctrico separado de la cámara fundidora por la pared divisoria, chaqueta envolvente, instalaciones para capturar los productos de fundición y el fogón. Por esto, la relación entre la diferencia de niveles de los bordes inferiores de las separaciones y la distancia desde el techo de la cámara fundidora al borde inferior de la separación, que separa el horno eléctrico de la cámara fundidora varía desde 0,15-0,29 y la relación entre la distancia desde el borde inferior de esta separación al fogón y la diferencia de niveles de los bordes inferiores de las particiones varía de 1,25-2,10. (Patente de la República de Kazakhstan # 8705, MPK F27B 17/00, C22B 13/02, Publicada el 15 de Abril, 2005, Boletín # 4). La desventaja de esta unidad es la reducción simultánea de la capacidad específica de la unidad y la recuperación directa del plomo en plomo en lingotes resultante de la zona muerta de la pared extrema externa de la chimenea del enfriador de gases opuesta a la separación, que la separa de la cámara fundidora. El auto-enfriamiento de las escorias fundidas en esta área de la unidad causa formación de costras y disminuye la intensidad de la circulación de las escorias fundidas entre el horno eléctrico, la cámara fundidora y la chimenea del enfriador de gases. Esto reduce el ingreso de calor desde el horno eléctrico a la capa reductora de carbón y resulta en el retardo de la llama fundidora en el proceso de reducción carbotérmico. El problema de ingeniería de la presente invención es aumentar simultáneamente la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y el mejoramiento de la capacidad específica de la unidad, a expensas del retardo del proceso de formación de costras en las paredes del área de fondo de la chimenea del enfriador de gases, el aumento de la velocidad de circulación y el aumento de contenido calórico del flujo de escorias fundidas, que proveen un ingreso calórico adicional dentro de la capa reductora de carbón y la correspondiente aceleración de la llama fundidora del proceso de reducción. Este problema puede resolverse organizando el ingreso intensivo de calor dentro del baño de escorias fundidas, debajo de la chimenea del enfriador de gases. La tarea asignada se cumplió en la unidad conocida para procesamiento de materia prima en polvo, conteniendo plomo y zinc, en que hay una cámara fundidora vertical con sección transversal rectangular con el quemador, la chimenea del enfriador de gases, la pared divisoria con elementos de cobre enfriados por agua que separan la cámara fundidora de la chimenea del enfriador de gases, el horno eléctrico separado de la cámara fundidora por la pared divisoria con elementos de cobre enfriados por agua, la chaqueta envolvente, instalaciones para extraer productos de fundición y el fogón. Por esto, la relación entre diferencia de niveles de los bordes inferiores de la separación y la distancia desde el techo de la cámara fundidora al borde inferior de la división que separa el horno eléctrico de la cámara fundidora, varía de 0,15-0,29 y la relación entre la distancia desde el borde inferior de esta división al fogón y la diferencia de niveles de los bordes inferiores de las divisiones varía de 1 ,25-2,10. De acuerdo con la invención, en las paredes de la chimenea del enfriador de gases solo pueden instalarse no más de dos toberas, al nivel de la del borde inferior de la división, que separa la chimenea del enfriador de gases de la cámara fundidora, con una inclinación hacia el fogón con un ángulo con el plano horizontal, determinada por la siguiente fórmula a = arctg (k x ??/?), en donde: a = ángulo de la pendiente de las toberas; k = coeficiente del ángulo de pendiente de las toberas, = 1,11-1 ,25; ?? = diferencia de niveles de los bordes inferiores de las divisiones; B = ancho interior de la chimenea del enfriador de gases. Es razonable según la invención, que aunque se instalen dos toberas, ellas tienen que disponerse una en cada lado opuesto de la pared de la chimenea del enfriador de gases, con un desplazamiento del tipo especular en relación con la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, cuya relación hacia el largo interior de la chimenea del enfriador de gases varía de 0,25-0,30. La instalación de las toberas y su disposición permiten que el suministro de gas conteniendo oxígeno sobre la superficie de la capa de material de carbón, que flota sobre el baño de escorias fundidas, en el área de fondo de la chimenea del enfriador de gases, donde se suministra los gases de reacción desde la cámara fundidora. Esto da oportunidad para la post-quema de monóxido de carbono, contenido en los gases de reacción de la cámara fundidora, como resultado de las reacciones de reducción del óxido fundido en la capa reductora de carbón, que flota sobre el baño de escoria fundida bajo la llama del quemador de la cámara fundidora, así como oportunidad para quema incompleta de combustible sólido de carbón en la llama, introducido dentro de la carga, con baja capacidad calorífica de la materia prima procesada. En la cantidad insignificante de monóxido de carbono contenido en los gases de reacción de la cámara fundidora, el oxígeno introducido a través de las toberas, junto con el gas conteniendo oxígeno, se consume para quemar el carbón sólido en la capa de material de carbón que flota en el baño de escorias fundidas, en el área de fondo de la chimenea del enfriador de gases. En la quema de monóxido de carbono, contenido en los gases de reacción de la cámara fundidora o en la quema de carbón sólido en la capa de material de carbón, que flota en el baño de escorias fundidas en el área de fondo de la chimenea del enfriador de gases, el calor evoluciona, una porción de él va a aumentar la temperatura de las escorias fundidas en esta zona muerta de la unidad. El aumento de la temperatura de las escorias fundidas previene la formación de costras en la parte del fondo de las paredes de la chimenea del enfriador de gases y acelera la circulación del flujo de escorias fundidas entre el horno eléctrico, la cámara fundidora y la chimenea del enfriador de gases, aumentando simultáneamente su contenido de calor. Esto produce un aumento en el ingreso de calor dentro del área de trabajo de la capa reductora de carbón debajo del quemador, con circulación del flujo de escorias fundidas y la correspondiente aceleración de la reducción de la fundición por la llama. Como resultado, aumenta la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y se provee la posibilidad del mejoramiento de la capacidad específica de la unidad. E! aumento de la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y el aumento simultáneo de la capacidad específica de la unidad se proveen a expensas de ía reducción del atrapamiento de polvo y correspondientemente la reducción del contenido de polvos de sulfato reciclados de ¡a carga, que va al quemador debido a la pendiente de las toberas a la unidad de fogón. La inyección de gas conteniendo oxígeno a través de las toberas con el componente de velocidad de flujo dirigido hacia abajo, en el flujo de gases de reacción que salen de la cámara fundidora, causa su retardo en la entrada de la chimenea del enfriador de gases y aumenta la velocidad de la precipitación de partículas de polvo acarreadas hacia afuera por los gases de reacción provenientes de la cámara fundidora. Con la instalación de las toberas en las paredes de la chimenea del enfriador de gases, a un nivel más bajo que el nivel del borde inferior de la división, que separa la chimenea del enfriador de gases de la cámara fundidora, permanece el efecto de la liberación de calor en la superficie de las escorias fundidas. Sin embargo, la porción de gases de reacción empieza a pasar sobre el flujo de gas conteniendo oxígeno inyectado a través de las toberas. Esto conduce a una reducción del efecto retardador de los gases de reacción y una disminución en la velocidad de precipitación de las partículas de polvo llevadas por los gases de reacción provenientes de la cámara fundidora. Además, la aproximación del chorro de gas conteniendo oxígeno desde las toberas, a la superficie del baño de escorias resultará en un aumento del arrastre de partículas de polvo ya depositadas. Como resultado, la producción de polvos de fundición y su porción en la carga aumentarán y la temperatura de la llama, la tasa de reducción de óxido fundido en la capa reductora de carbón y se reducirán la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y la capacidad específica de la unidad. Con la instalación de las toberas a un nivel más alto que el nivel del borde inferior de la división, el área de liberación de calor se aleja de la superficie de las escorias fundidas. Además, con un contenido insuficiente de monóxido de carbono en los gases de reacción de la cámara fundidora, el nivel más alto de instalación de las toberas conduce a una reducción del contacto entre el gas conteniendo oxígeno y la capa de material de carbón. Esto reducirá la entrada de calor dentro del baño de escorias, debajo de la chimenea del enfriador de gases. Como resultado, habrá una reducción del contenido de calor reducido e intensidad del flujo de circulación de escorias fundidas entre el horno eléctrico, la cámara fundidora y la chimenea del enfriador de gases, lo que conducirá a una reducción de la entrada de calor dentro del área de trabajo de la capa reductora de carbón, debajo del quemador. Correspondientemente, habrá una disminución en la velocidad de la llama reductora de la fundición, en la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y en la capacidad específica de la unidad. Con la instalación de la pendiente de las toberas con un ángulo con el plano horizontal, con coeficiente k, que es menor de 1,11 , el área de liberación de calor proveniente de la post-quema de monóxido de carbono en los gases de reacción de la cámara fundidora, se moverá alejándose de la superficie de las escorias fundidas. Además, el gas conteniendo oxígeno, inyectado a través de las toberas durante algún tiempo del tiempo de operación de la unidad, después de extraer la escoria, no estará en contacto con la capa de material de carbón en la chimenea de enfriador de gases. Como resultado, se reducirá el flujo total de calor dentro del baño de escorias, debajo de la chimenea del enfriador de gases. Esto reducirá el efecto del proceso de formación de costras, retardado en la parte de fondo de las paredes de la chimenea del enfriador de gases, así como la intensidad de flujo de circulación de las escorias fundidas entre el horno eléctrico, la cámara fundidora y la chimenea del enfriador de gases y en su contenido de calor. Por esto, habrá un ingreso reducido de calor dentro de la capa reductora de carbón bajo la llama del quemador y, simultáneamente, en la tasa de reducción de fundición por llama. Como resultado, se reducirá la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y la capacidad específica de la unidad. La reducción adicional de la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y en la capacidad específica de la unión, en este caso, está estipulada por la reducción en la velocidad de precipitación de las partículas de polvo, arrastradas por los gases de reacción provenientes de la cámara fundidora. Por esto, habrá un aumento en la producción de polvos de fundición y su porción en la carga y se reducirán la temperatura de la llama y la tasa de reducción del óxido fundido en la capa reductora de carbón. Como resultado, habrá una disminución simultánea en la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y en la capacidad específica de la unidad. Con la instalación de las toberas con pendiente hacia el fogón, con un ángulo con el plano horizontal, con un coeficiente k que es mayor que 1,25, así como en el caso de instalación de las toberas a un nivel más bajo que el nivel del borde inferior de la división que separa a la chimenea del enfriador de gases de la cámara fundidora, la parte de los gases de reacción empezará a ir sobre el flujo de gas conteniendo oxígeno, inyectado a través de las toberas. Esto conduce a una reducción del efecto retardador de los gases de reacción y la disminución de la velocidad de precipitación de las partículas de polvo, arrastradas desde la cámara fundidora. Además, el aumento del ángulo de la pendiente de las toberas con la superficie del baño de escorias resultará en un soplado de las partículas de polvo ya depositadas y en un salpicado de gotas finas de escorias fundidas dentro del flujo hacia arriba de los gases de reacción. Como resultado, la producción de polvos de fundición y su porción en la carga aumentará y se reducirá la temperatura de la llama y la tasa de reducción de óxido fundido en la capa reductora de carbón. Por lo tanto, disminuirá también la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y la capacidad específica de la unidad. Con la instalación de dos toberas, una en cada pared lateral de la chimenea del enfriador de gases, con un desplazamiento del tipo especular en relación a su sección transversal axial, se mejora el efecto del logro de la tarea asignada. Esto está determinado por los siguientes dos factores. Primero, la instalación de dos ejes de toberas, los cuales tienen un desplazamiento de tipo especular con relación a la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, conduce a un aumento de la superficie de transferencia de calor al baño de escorias provenientes de la quema de monóxido de carbono de los gases de reacción de la cámara fundidora o de la quema de carbón sólido en la capa reductora de carbón. Correspondientemente, con el mismo efecto térmico de la post-quema de gases de reacción o desde la quema de carbón sólido en la capa reductora de carbón, en la superficie de las escorias fundidas, aumenta la ganancia de calor del volumen del baño de escorias debajo de la chimenea del enfriador de gases. El aumento de contenido de calor de las escorias fundidas resulta en una aceleración de su circulación y en un aumento de la ganancia de calor dentro del área de flujo de las reacciones de reducción. El resultado es un aumento adicional de la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes y un mejoramiento de la capacidad específica de la unidad. Segundo, la instalación de dos toberas, una en cada pared lateral de la chimenea del enfriador de gases, con un desplazamiento del tipo especular en relación a su sección transversal axial, conduce al efecto adicional del aumento de la recuperación directa de plomo a plomo en lingotes y en la capacidad específica de la unidad, a expensas del atrapamiento de polvo y correspondientemente, el aumento del reciclado del contenido de polvos de sulfato en la carga, que entra al quemador. La disminución del atrapamiento de polvo, en este caso, está estipulado por la inyección de gas conteniendo oxígeno a través de dos toberas, instaladas en paredes laterales opuestas de la chimenea del enfriador de gases y desplazadas en forma especular en relación a su sección transversal axial y conduce a un arremolinamiento del flujo hacia arriba en la chimenea del enfriador de gases, de los gases de reacción que salen de la cámara fundidora. Como resultado, hay un componente centrífugo de la velocidad de las partículas, lo que promueve su precipitación completa en las paredes de la chimenea del enfriador de gases. El efecto de establecer el logro de la tarea, se mejora con el aumento de la distancia desde cada tobera hasta la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases. Esto está estipulado por el aumento de la superficie total de transferencia de calor, entre el área de liberación de calor proveniente de la postquema de los gases de reacción o quema de carbón sólido y del baño de escorias. Correspondientemente, hay un aumento de la ganancia de calor dentro del volumen del baño de escorias, del aumento de su contenido de calor y de la velocidad de circulación de las escorias fundidas, en esta área de la unidad. Esto conduce al aumento de la absorción de calor en el área de las reacciones de reducción y en su aceleración. Esto resulta en un aumento de la recuperación directa de plomo y de la capacidad específica. Además, el aumento de la distancia entre ejes de las toberas refuerza el efecto de arremolinamiento del flujo hacia arriba de los gases de reacción en la chimenea del enfriador de gases, que conduce a una precipitación más completa de las partículas de polvo en las paredes de la chimenea del enfriador de gases. El efecto más fuerte, se logra con una distancia de los ejes de las toberas desde la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, cuya relación con su largo interior varía desde 0,25-0,30. A esta distancia, se logra la máxima superficie de contacto entre el área de liberación de calor y el baño de escorias fundidas, mientras cesan de cerrarse los flujos de gases quemados desde toberas opuestas. Además, a esa distancia se logra el efecto notable de arremolinamiento del flujo hacia arriba de los gases de reacción y la aceleración de la precipitación de las partículas de polvo en las paredes de la chimenea del enfriador de gases, sin sobrecalentar las chaquetas por flujos de gases quemados provenientes de la post-quema de monóxido de carbono (o quema de carbón sólido en la superficie de la capa de material de carbón).

Con la distancia de los ejes de las toberas desde la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, cuya relación con su largo interior es menor de 0,25, disminuye la superficie de intercambio de calor de gases calientes y baño de escorias y el efecto de arremolinamiento hacia arriba de los gases de reacción. Como resultado, hay una disminución simultánea del flujo de calor, transferido al volumen del baño de escorias fundidas y del grado de precipitación de las partículas de polvo en las paredes de la chimenea del enfriador de gases. Correspondientemente, está la disminución del efecto del aumento adicional del contenido de calor de las escorias fundidas, de la correspondiente aceleración de su circulación en el baño de escorias, así como del efecto de reducción del atrapamiento de polvos de sulfato reciclados desde la unidad. Así, el soplado a través de las toberas no resulta en un aumento máximo posible del efecto del aumento de la capacidad específica de la unidad, así como de la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes, a expensas del aumento del ingreso de calor dentro del área de reacciones de reducción, que fluyen con la llama de fundición y flujo de circulación de la fundición en el baño de escorias, que proveerían la aceleración de la reducción del óxido fundido en la capa reductora de carbón. Con la distancia de los ejes de las toberas desde la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, cuya relación con el largo interior de la chimenea del enfriador de gases es más de 0,30, no aumentan el efecto de la transferencia de calor desde los gases quemados dentro del baño de escorias fundidas y el efecto del arremolinamiento hacia arriba de los gases de reacción, ni la determinación del grado de precipitación de polvos en las paredes del enfriador de gases. Sin embargo, la alta temperatura del área de quema de monóxido de carbono en los gases de reacción y de carbón sólido en la capa de carbón, aproximándose a las paredes de la unidad, aumenta notablemente la carga específica de calor en la chaqueta envolvente, en esa área local y aumentan así la probabilidad que se quemen las chaquetas. La invención está ilustrada con dibujos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS En la Figura 1 hay una unidad para procesar materias primas pulverizadas conteniendo plomo y zinc, en vista general; En la Figura 2 y en la Figura 3, las secciones AA y BB de la chimenea del enfriador de gases presentada en la Figura 1 , con la instalación de una tobera; En la Figura 4, la sección BB de la chimenea del enfriador de gases presentada en la Figura 1 , con la instalación de dos toberas.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La unidad consiste de una cámara fundidora vertical 1 , con sección transversal rectangular, en el techo de la cual se instala el quemador 2, para alimentar la carga, oxígeno, polvos reciclados y reductor sólido, las divisiones 3 con elementos de cobre enfriados por agua, que se instalan verticalmente y que dividen a la cámara fundidora 1 de la chimenea del enfriador de gases 4, en cuya pared lateral se instalan las toberas 5, 6, para suministrar gas conteniendo oxígeno, el horno eléctrico 7, adyacente a la cámara fundidora y separado de ella por la división vertical 8, con elementos de cobre enfriados por agua, total para la cámara fundidora, el horno eléctrico y el fogón, la chimenea del enfriador de gases 9, la chaqueta envolvente 10 y las instalaciones para recibir los productos de la fundición 11. La unidad opera en la forma siguiente: La carga pulverizada, compuesta de materia prima de plomo y plomo-zinc (plomo, plomo-zinc, plomo-cobre, plomo-cobre-zinc, concentrados de plomo-plata, polvos de plomo, residuos conteniendo plomo, reciclados de refinación de plomo en lingotes, pasta de baterías y otros materiales secundarios de plomo), fundentes y, si fuera necesario, combustible de carbón sólido (coque, coque de petróleo, negro, castaño o carbón de madera) después de secarlo a un contenido de humedad inferior a 1%, se mezclan con reductor de carbono chancado (coque, coque de petróleo, negro o carbón de madera) y se transfieren al quemador 2 (ver Figura 1), a través de la cual por el flujo de oxígeno de procesamiento (94-99% de O2) se sopla dentro de la cámara fundidora 1 de la unidad. En la cámara fundidora 1 , bajo el efecto de radiación desde la llama y altas temperaturas de los gases que fluyen hacia arriba del horno (T=1100-1200°C) se enciende la carga, se oxida y funde en estado de suspensión con producción de óxido fundido dispersado. En la parte del fondo de la cámara fundidora 1, se logra una temperatura de la llama de 1350-1450°C. El grado de desulfurización de la carga se controla por el cambio de la relación entre carga y consumo de oxígeno, en el quemador 2. El reductor de carbón chancado, transferido junto con la carga (esto es, coque, coque de petróleo, negro o carbón de madera), con un tamaño de grano desde 5-20 mm, se calienta mientras se está moviendo hacia la llama y entonces alcanza la superficie del baño de escorias. La presencia en la construcción de la división 8, dispuesta hacia abajo desde el techo del horno y parcialmente sumergida dentro de las escorias fundidas, permite dividir el espacio de gas de la cámara fundidora 1 y el horno eléctrico 7 y formar en la superficie del baño de escorias debajo de la llama del quemador, una capa porosa de reductor de carbón de altura requerida. Esto provee reducción de las pérdidas de metales no ferrosos en las escorias fundidas, a expensas de la creación de una atmósfera de reducción en el horno eléctrico y aceleración de la precipitación de las partículas pequeñas de metales reducidos dentro del fondo de la fase metálica, resultando de su coagulación y engrasamiento de la capa reductora de carbón en una estructura porosa. El óxido fundido dispersado en el proceso de fundición instantánea va sobre una capa porosa de carbón reductor chancado y filtrándose a su través, se somete a una reducción selectiva. Los óxidos de plomo se reducen a plomo metálico y los óxidos de zinc permanecen en las escorias fundidas, los que junto con el plomo metálico fluyen por debajo de la separación 8, de la cámara fundidora 1, dentro del horno eléctrico 7, lo que sirve para la acumulación y deposición de productos de fundición, con su separación por peso específico y, si fuera necesario, para la extracción parcial del zinc desde las escorias fundidas, por alimentación de reductor de carbón de tamaño pequeño en la superficie del baño de escorias del horno eléctrico. Los óxidos de cobre, similares a los óxidos de plomo, se reducen a metal en la capa reductora de carbón y se transfieren al plomo en lingotes; los sulfuras de metales no-ferrosos se presentan en dispersión en la llama de fundición, tanto divididos entre las fases metálica o de escoria con un grado de desulfurización de la carga mayor de 90-94%, o a menores grados de desulfurización de la carga, ellos forman una fase individual matte, formándose en el proceso de productos de fundición que se depositan en el homo eléctrico. Esto permite conducir una burda descobrización del plomo en lingotes, con recuperación de excesos de cobre desde la materia prima conteniendo plomo y zinc procesada, a materia polimetálica directamente en la unidad. Parte de la energía calórica, liberada desde el horno eléctrico, junto con el flujo circulante de escorias fundidas del total del baño de escorias va a la cámara fundidora y es parcialmente remojada por la capa reductora de carbón. Junto con el flujo de calor, que va con la llama fundidora, la ganancia de calor desde el horno eléctrico permite compensar el consumo de calor por las reacciones endotérmicas de reducción de óxidos en la capa porosa de carbón. La escoria y el plomo se extraen a través de las instalaciones 11 , desde el horno eléctrico 7 y se transfieren luego al procesamiento para producir productos comercializables. Los gases de reacción del dióxido de azufre desde la cámara fundidora 1, formados durante fundición instantánea de la carga van por debajo de la división 3 dispuesta hacia abajo desde el techo del horno que no llega a la superficie de escorias fundidas y va luego para enfriarse, dentro de la chimenea del enfriador de gases 4. En la parte de fondo de la chimenea del enfriador de gases 4, los gases de reacción conteniendo monóxido de carbono son post-quemados a expensas del suministro de gas conteniendo oxígeno, a través de las toberas 5, 6. Parte de la energía calórica, liberada aquí es absorbida por el flujo de escorias fundidas que circulan en toda la unidad del baño de escorias y se dirigen hacia la cámara fundidora dentro de la capa reductora de carbón, agregando el flujo calórico que va con la llama fundidora y las escorias fundidas desde el horno eléctrico. Esto aumenta la posibilidad de compensar el consumo de calor por las reacciones endotérmicas de reducción de óxidos, en la capa porosa de carbón. Los gases de reacción desprovistos de monóxido de carbono se dirigen hacia arriba a la salida de la chimenea del enfriador de gases y se enfrían a expensas del intercambio calórico con las superficies enfriadas por agua de las paredes de la chimenea. Después que los gases del enfriador de gases 4 se purifican en el precipitador electroestático (no está mostrado en los dibujos) y luego van a la utilización del azufre con producción de productos comercializables (ácido sulfúrico, azufre elemental, anhídrido sulfúrico o sales). El polvo, capturado por el precipitador electroestático se retorna continuamente para fundirlo. La invención se ilustra por los ejemplos de operación de la unidad. EJEMPLO 1 (por prototipo). En la unidad piloto de KIVCET (área de la sección transversal de la cámara fundidora - 1 ,4 m2, altura de la cámara fundidora - 3,3 m, área en sección transversal de la chimenea del enfriador de gases - 1 ,44 m2 , área del fogón del horno eléctrico - 5 m2, capacidad generadora del transformador del horno eléctrico - 1200 kW) que tiene una diferencia de relación entre las divisiones de los niveles del borde inferior, con la distancia desde el techo de la cámara fundidora con el borde inferior de la división, que separa al horno eléctrico de la cámara fundidora, igual a 0,28 y la relación entre la distancia desde el borde inferior de la división, que separa al horno eléctrico de la cámara fundidora hasta el fogón y la diferencia de niveles de las divisiones del borde inferior iguales a 1 ,25. Se realizaron el procesamiento de una carga preparada desde concentrados de sulfuro de plomo, polvos de plomo, residuos conteniendo plomo de producción de zinc, pasta de baterías, fundentes de cuarzo y cal con la siguiente composición porcentual: 34,0 de plomo, 9,6 de zinc, 1,1 de cobre, 12,3 de hierro, 10,2 de azufre, 8,4 de dióxido de silicio y 4,1 de óxido de calcio. Para compensar la baja capacidad calórica de la carga, se introdujo en ella carbón pulverizado, con la siguiente composición porcentual: 42,5 de carbón sólido, 28,0 de volátiles y 30,0 de ceniza, conteniendo en porcentaje: 9,0 de hierro, 55,8 de dióxido de silicio y 4,5 de óxido de calcio.

Como reductor se usó cisco de coque conteniendo en porcentaje: 85,5 de carbón, 1 ,3 de hierro, 7,2 de dióxido de silicio y 1 ,3 de óxido de calcio. En el curso de las pruebas se procesó 50 toneladas de carga. Los resultados obtenidos en la operación de la unidad se dan en el Cuadro 1 - Comparación de cifras de operación del prototipo y unidad propuesta, con una tobera. EJEMPLO 2. Se realizaron pruebas en una unidad piloto KIVCET de acuerdo con una versión modernizada de la invención (Reivindicación 1 ), que tenía parámetros y condiciones como las del Ejemplo 1. Por esto, se instaló la tobera en la pared lateral del enfriador de gases, en la superficie plana de su sección transversal axial, a nivel del borde inferior de la división que separa la chimenea del enfriador de gases de la cámara fundidora, con una pendiente hacia el fogón con un ángulo con el plano horizontal, determinado por el coeficiente k = 1,2. En total, se procesó una carga de 48 toneladas. EJEMPLO 3. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, pero la tobera se desplazó hacia abajo desde el nivel del borde inferior de la división, que separa la chimenea del enfriador de gases de la cámara fundidora, a la distancia Ah, cuya relación con la diferencia de niveles de los bordes inferiores de la división, ??, llegaba a 0,2. EJEMPLO 4. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, pero la tobera se desplazó hacia arriba del nivel del borde inferior de la división, que separa a la chimenea del enfriador de gases de la cámara fundidora, a la distancia Ah, cuya relación con la diferencia de niveles de los bordes inferiores de la división de, ??, llegaba a 0,2. EJEMPLO 5. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, pero la tobera se inclinó hacia el fogón, con un ángulo con el plano horizontal determinado por el coeficiente k = 1,11. EJEMPLO 6 Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, pero la tobera se inclinó hacia el fogón, con un ángulo con el plano horizontal determinado por el coeficiente k = 1,25. EJEMPLO 7. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, pero la tobera se inclinó hacia el fogón, con un ángulo con el plano horizontal determinado por el coeficiente k, = 1,00. EJEMPLO 8. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, pero la tobera se inclinó hacia el fogón, con un ángulo con el plano horizontal determinado por el coeficiente k, = 1 ,30. EJEMPLO 9. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, pero la tobera se instaló en la pared extrema de la chimenea del enfriador de gases, en la superficie plana de su sección longitudinal axial, con una pendiente hacia el fogón, con un ángulo con el plano horizontal determinado por el coeficiente k, = 1,20. Los resultados de los Ejemplos 1-9 se dan en el Cuadro 1. EJEMPLO 10. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, pero se instaló 2 toberas para suministrar gas conteniendo oxígeno, una en cada pared lateral opuesta del enfriador de gases. Las toberas se instalaron en una superficie plana de la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, a nivel del borde inferior de la división que separaba al enfriador de gases de la cámara fundidora, con una pendiente hacia el fogón, con un ángulo con el plano horizontal determinado por el coeficiente k = 1 ,20. EJEMPLO 11. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, pero se instaló dos toberas como en el Ejemplo 10. La diferencia fue que una de las toberas se desplazó desde el plano de la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, a la distancia ??, cuya relación con el largo L del interior de la chimenea, era igual a 0,27. EJEMPLO 12. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, con dos toberas instaladas como en el Ejemplo 10. La diferencia fue que cada una de las dos toberas opuestas se desplazó desde la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, con una distancia cuya relación con el largo -??/L de su largo interior era igual a 0,20. EJEMPLO 13. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, con dos toberas instaladas como en el Ejemplo 10. La diferencia fue que cada una de las dos toberas opuestas se desplazaron desde la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, con una distancia cuya relación con su largo interno ??/L = 0,25. EJEMPL0 14. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, con dos toberas instaladas como en el Ejemplo 10. La diferencia fue que cada una de las dos toberas opuestas se desplazaron desde la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, con una distancia cuya relación con su largo interno ??/L = 0,27. EJEMPLO 15. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, con dos toberas instaladas como en el Ejemplo 10. La diferencia fue que cada una de las dos toberas opuestas se desplazaron desde la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, con una distancia cuya relación con su largo interno ??/L = 0,30. EJEMPLO 16. Se realizaron pruebas bajo condiciones similares a las del Ejemplo 2, con dos toberas instaladas como en el Ejemplo 10. La diferencia fue que cada una de las dos toberas opuestas se desplazaron desde su sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, con una distancia cuya relación con su largo interno ??/L = 0,35. Las cifras de operación de la unidad de los Ejemplos 10-16 se dan en el Cuadro 2 (comparación de cifras de operación de la unidad propuesta, con una y dos toberas), en comparación con las cifras del Ejemplo 2, del Cuadro 1. Como se ve de los datos comparativos de los Ejemplos 1 y 2-9, en el Cuadro 1 la unidad propuesta, en comparación con el prototipo, permite un aumento de la recuperación directa de plomo en plomo en lingotes de 3,03-3,06, en relación porcentual y un aumento en la capacidad específica de la unidad de 0,4-0,6, en relación porcentual. Se muestra que el uso de los niveles propuestos de instalación de las toberas y rango del ángulo de pendiente al fogón, provee logros de cifras más altas de recuperación de plomo en plomo en lingotes y de la capacidad específica de la unidad (comparar Ejemplos 2, 3 y 6, con los Ejemplos 3, 4, 7 y 8). También se muestra que la selección de la instalación de una tobera pa suministrar gas conteniendo oxígeno, prácticamente no influye en las cifras de operación de la unidad (Comparar Ejemplos 2 y 9). La instalación de dos toberas, una en cada pared lateral opuesta de la chimenea del enfriador de gases, no mejora las cifras de operación de la unidad, en comparación con la variante de instalación de una tobera, en el caso que cada una de esas toberas esté situada en una y en la misma sección transversal de la chimenea del enfriador de gases (Comparar Ejemplos 2 y 10 del Cuadro 2). El desplazamiento de los ejes de las toberas, que no es del tipo especular, en relación con la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases produce un mejoramiento en las cifras de operación de la unidad, pero no provee el logro del máximo efecto adicional posible en la solución de la tarea asignada (Comparar Ejemplos 2 y 11 con Ejemplos 13-15, en el Cuadro 2). El desplazamiento del tipo especular de las toberas, en relación a la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, con el uso del rango propuesto de relaciones de distancia desde los ejes de las toberas hasta la sección transversal axial de la chimenea del enfriador de gases, a su largo interno (0,25-0,30), produce un aumento adicional en la recuperación directa del plomo de 0,13 en relación porcentual y un aumento de la capacidad específica de la unidad de 0,33, en relación porcentual, en comparación con la variante que usa una tobera (Comparar los Ejemplos 12 y 13-15). La reducción de esta relación de menor rango propuesto, de 0,25, reduce la recuperación directa de plomo y la capacidad específica de la unidad, aproximando esas cifras a la variante de operación de la unidad con una tobera (Comparar los Ejemplos 12 y 2). El aumento de esta relación de un rango propuesto de 0,30, no resulta en un mejoramiento adicional de las cifras de operación de la unidad (Comparar Ejemplos 15-16), pero aumenta notablemente la posibilidad de daño térmico en las chaquetas, a expensas del área de alta temperatura del post quemado de los gases de reacción de la cámara fundidora, que se aproximan a ellos. Más aún, como se ve en los Cuadros 1 y 2, la presente invención permite reducir los gastos específicos de energía eléctrica, en 6,2-6,8 relación porcentual y aumentar el tiempo útil de la unidad en 3-5%, a expensas de calentar el área del baño de escorias debajo de la chimenea del enfriador de gases, que provee un retardo del proceso de formación de costras en esa área de la unidad.

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Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. - Unidad para procesar materias primas pulverizadas que contienen plomo y zinc, CARACTERIZADA porque comprende una cámara fundidora vertical con sección transversal rectangular con un quemador, chimenea del enfriador de gases, una pared divisoria con elementos de cobre enfriados por agua que separan a la cámara fundidora de la chimenea del enfriador de gases, un horno eléctrico separado de la cámara fundidora por la división con elementos de cobre enfriados por agua, una chaqueta envolvente, instalaciones para recolectar los productos fundidos y el fogón, en que la relación entre la diferencia de niveles del borde inferior de la división con la distancia desde el techo de la cámara fundidora al borde inferior de la división, que separa al horno eléctrico de la cámara fundidora, varía desde 0,15-0,29 y la relación entre la distancia desde el borde inferior de esa división con el fogón y la diferencia de niveles de los bordes inferiores de las divisiones, varía desde 1 ,25-2,10, en que difieren en el hecho que en las paredes del enfriador de gases no hay más de dos toberas instaladas, que están a nivel del borde inferior de la división que separa al horno eléctrico de la cámara fundidora, con una pendiente hacia el fogón con un ángulo con el plano horizontal determinado por la fórmula siguiente: a = arctg (k x ??/?), en donde a es el ángulo de pendiente de las toberas; k = coeficiente del ángulo de pendiente de las toberas = 1,11-1 ,25; ?? = diferencia de niveles de los bordes inferiores de la división; B = ancho interno de la chimenea del enfriador de gases.

2. - La unidad según la reivindicación 1, CARACTERIZADA porque se diferencia por el hecho que al instalar dos toberas, se disponen una en cada pared lateral opuesta de la chimenea del enfriador de gases, con un desplazamiento en forma especular en relación con su sección transversal axial.

3.- La unidad según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, CARACTERIZADA porque se diferencia por el hecho que la instalación de dos toberas, cada una dispuesta a la distancia desde la sección transversal de la chimenea del enfriador de gases, cuya relación con el largo interno de la chimenea del enfriador de gases varía desde 0,25-0,30.