MXPA06001136A

MXPA06001136A - Horno de electrorreduccion.

Info

Publication number: MXPA06001136A
Application number: MXPA06001136A
Authority: MX
Inventors: Jurgen Kunze
Original assignee: Sms Demag Ag
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2006-04-24
Also published as: CN1829891A; BRPI0413109A; EP1658467A1; EP1658467B1; CA2534623A1; DE502004005447D1; CN100537784C; AU2004269087A1; WO2005022062A1; ATE377740T1; AU2004269087B2; CL2004001844A1; ZA200510205B; DE10335847A1; CA2534623C; ES2293277T3

Abstract

La invencion se refiere a un horno (1) de electrorreduccion para la ejecucion de procesos de reduccion, especialmente para la reduccion de escoria para la recuperacion de componentes metalicos. Este funciona con energia electrica que se aporta al interior del horno (Oi) por medio de al menos un electrodo. En este caso, el horno (1) de reduccion presenta en una construccion hermetica una abertura (3) de carga para material de alimentacion que se transporta por medio de un dispositivo (4) de alimentacion, sirviendo la abertura de carga al mismo tiempo tambien de abertura (3) de evacuacion del gas de escape que se genera.

Description

HORNO DE ELECTRORREDUCCIÓN CAMPO DE L AINVENCIÓN La invención se refiere a un horno de electrorreducción para la ejecución de procesos de reducción, especialmente para la reducción de escoria para la recuperación de componentes metálicos por medio de energía eléctrica que se aporta al interior del horno por medio de al menos un electrodo. En este caso, el horno de reducción presenta una abertura de carga en la pared del horno o en la tapa del horno para el material de alimentación, así como una abertura para la evacuación fuera del horno del gas que se genera durante el proceso de reducción.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La escoria que se va a depurar se carga en el horno y se reduce. Los metales cargados con la escoria aparecen en forma oxídica (por ejemplo, Cu20) , sulfurada (por ejemplo, Cu2S) o metálica (por e emplo, Cu) . Los componentes oxídicos se reducen a metales a través de la adición de un agente reductor. Los componentes metálicos o sulfurados se depositan en el fondo del horno debido a las diferentes densidades .

En los hornos de reducción de ese tipo para la reducción o depurado de escoria es conocido, que el gas de proceso, como el CO, permanece y se quema parcial o totalmente en el horno. En este caso, se quema en el horno el gas de proceso que contiene CO con aire que se aspira a través de aberturas apropiadas en la camisa o en el techo del horno, por encima de la masa fundida o la escoria y se enfría a una temperatura determinada, que se establece a través del tipo de instalación de desempolvado conectada a continuación. Esto va unido a las siguientes desventajas. En la combustión parcial del gas de proceso existe, por un lado, el peligro de una explosión de CO o de la salida de gas tóxico de CO a la nave de hornos. Por otro lado, se produce en el horno una pérdida elevada por combustión de los electrodos, así como de los agentes reductores, tales como coque, carbón, etc. debido a la combustión de los gases, así como de los vapores metálicos gaseosos. Esto, a su vez, va unido a elevadas pérdidas de energía, que pueden situarse en el orden de 3 a 5 toneladas de coque al día y de 0,5 a 0,8 kg de material de los electrodos por cada tonelada de carga. En una instalación de hornos que depura aproximadamente 1.000 toneladas de escoria al día, esto significa unos costes adicionales de 1.000 a 1.500 ÜS$ al día. Debido a la producción de este gas de escape adicional por la combustión no deseada de los electrodos y los agentes reductores se necesitan las instalaciones de desempolvado para volúmenes elevados de gases de escape. Además, se carga mucho térmicamente el revestimiento del compartimento de gas del horno, especialmente el revestimiento del techo. Se conoce un horno de electrorreducción para la reducción de escoria a partir del documento de publicación japonés 2000039118 A. Se aporta material de carga en polvo por medio de un dispositivo de alimentación a través de una abertura de carga correspondiente en la pared lateral del horno a la altura de la capa de escoria y se funde eléctricamente. Los gases generados en la reducción, como el gas CO en especial, se retiran a través de un dispositivo extractor a través de una derivación independiente en una puerta en la tapa del horno.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Partiendo del estado de la técnica, la invención tiene como objetivo perfeccionar un horno de electrorreducción, de manera que no aparezcan las desventajas mencionadas anteriormente .

Este objetivo se consigue gracias al horno con las características de la reivindicación 1. Otras variantes ventajosas se describen en las reivindicaciones dependientes . El núcleo de la invención es la realización del horno como una construcción hermética al aire, en la que se carga producto de alimentación, especialmente escoria líquida, a través de una abertura hermética en el horno, al mismo tiempo que se evacúa o se aspira el gas del horno. De esta manera se protege el horno óptimamente frente a la entrada no deseada de aire . Se impide una oxidación de los electrodos y/o del agente reductor. Según una forma de realización preferida de la invención, el dispositivo de alimentación, que preferiblemente tiene forma de canalón de carga y que se adentra en el interior del horno por la abertura común de carga y del gas de escape, presenta una cubierta. Esta cubierta está sellada con respecto a la cuba del horno y hacia arriba está formada como una chimenea para la evacuación del gas de escape. Esta forma de realización permite una carga por medio de escoria con sellado hermético simultáneo y el impedimento simultáneo de la pérdida por combustión no deseada de los electrodos y agentes reductores. La cubierta permite una carga continua porque está activa permanentemente. En un funcionamiento del horno con un ligero exceso de presión, el gas de proceso abandona el horno por la abertura de carga en la camisa del horno a través de la chimenea de gas de escape que se forma a partir del canalón de carga y su cubierta. Básicamente también es posible sellar esta abertura común para la carga y evacuación del gas por medio de una compuerta. Pero esto sólo se considera cuando no se carga continuamente . La forma de chimenea de la cubierta se forma preferiblemente porque la cubierta del dispositivo de alimentación presenta aproximadamente cerca del horno un tubo de chimenea para la evacuación del gas, al que se conecta una cámara de post-combustión. En este tubo de chimenea puede llegarse a una combustión parcial de los gases de proceso, porque no se puede evitar completamente que se aspire aire en el tubo de chimenea desde el lado de alimentación a través del dispositivo de alimentación. Pero se evita completamente una entrada de aire en el horno. El aire aspirado no se absorbe en el horno debido al efecto chimenea, sino en el tubo de chimenea que se forma por medio de la cubierta. En la cámara de post-combustión conectada se completa la combustión de los gases de proceso por medio del aporte controlado de aire adicional y se enfría el gas de escape quemado a las temperaturas más bajas necesarias. El transporte del material de alimentación al horno por medio del dispositivo de alimentación en forma de un canalón de carga se efectúa preferiblemente por medio de la fuerza de la gravedad o de la fuerza de flujo. Pero la invención también comprende ayudar este transporte con medios mecánicos, como pisones vibradores o rodillos giratorios . Las escorias que se utilizan se encuentran en su mayoría en forma líquida. Las escorias líquidas se cargan a través de la abertura común de carga y del gas de escape. Al mismo tiempo, se carga también escoria sólida en trozos. Según una forma de realización del horno de reducción, ésta se añade junto con el agente reductor por medio de conductos de alimentación que se adentran en el interior del horno a través del techo del horno. Según otra forma de realización, es posible cargar también sustancias sólidas por medio de la abertura común de carga y del gas de escape. Esto es especialmente ventajoso para el agente reductor porque los componentes oxídicos de la escoria ya se mezclan intensivamente con el agente reductor durante el llenado en el horno. En total se alcanzan otras ventajas gracias a la invención: - descenso de los costes de explotación de 300.000 a 400.000 US$ al año; - menores costes de inversión para la instalación de desempolvado ya que se suprime el volumen de gas de escape del aire de combustión y de enfriamiento del coque y los electrodos; - menores pérdidas de energía a través de un gas de escape más frío; - una menor carga térmica del techo del horno por la supresión del calor latente ya que no se produce ninguna combustión en el horno. - una realización más sencilla de la columna de electrodos ya que se reduce intensamente la pérdida de los electrodos . - garantía de una atmósfera reductora en el compartimento del horno que es ventajosa para la obtención de las sustancias útiles que aparecen como óxido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA Otros detalles y ventajas de la invención surgen de las reivindicaciones dependientes y de la descripción siguiente, en la que se explica con más detalle la forma de realización de la invención mostrada en la única figura 1. En este caso, la única figura 1 muestra un corte a través de una pared de un horno de reducción indicada esquemáticamente con una abertura, que sirve al mismo tiempo de abertura de carga y abertura de gas de escape.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El horno 1 de electrorreducción se indica con ayuda de la pared 2 del horno. Un horno 1 de electrorreducción de este tipo sirve para la realización, por ejemplo, de procesos de reciclado como procesos oxídicos de residuos, y especialmente para el depurado de escorias para la recuperación de componentes metálicos. Para esto se introduce en el interior del horno Oi al menos un electrodo (no mostrado) , aportándose el material de alimentación fundido por la energía aportada o a altas temperaturas, de manera que los procesos de reducción pueden desarrollarse con ayuda de los agentes reductores introducidos, como carbón y coque. En la pared 2 del horno se dispone una abertura 3 de carga. A través de ésta se adentra un dispositivo 4 de alimentación, aquí en forma de un canalón 5 de carga o un canalón de entrada de escorias, que se apoya sobre un armazón 6. Por medio del canalón 5 de carga, se carga la escoria en el horno (flecha I) . Al mismo tiempo, esta abertura 3 sirve también como abertura de evacuación para los gases de proceso que se generan durante la reducción, que se designan aquí con CO y debido a los vapores metálicos gaseosos como zinc, con {Zn} (flecha II) . Básicamente esta abertura 3 es la única abertura del gas de escape. De todas formas se puede prever para emergencias una chimenea de emergencia para el gas de escape. El canalón 5 de carga está sellado herméticamente con respecto a la pared 2 del horno. Para esto está provista de una cubierta 7 en forma de una carcasa metálica que se extiende desde la pared 2 del horno hasta la abertura 8 de entrada del canalón 5 de carga. Se crea con esto una especie de túnel para el material de alimentación. A los lados de la abertura 8 de entrada, la cubierta 7 está algo doblada para garantizar espacio para el material de alimentación. Cerca del horno, un tubo 10 de la chimenea se extiende desde una abertura 9 en la cubierta 7 alejándose de la cubierta 7. De esta manera, la cubierta 7 está formada en sentido ascendente como una chimenea de gas de escape . Al tubo 10 de la chimenea se conecta en el sentido de la corriente del gas de escape una cámara 11 de post-combustión. En ésta desemboca un canal 12 de afluencia que transporta aire a la cámara 11 de post-combustión. A continuación se explicará el proceso. El material de alimentación, como la escoria líquida, se carga continuamente por medio del canalón 5 de carga en el interior del horno (flecha I) . El agente reductor se carga por medio de conductos de alimentación independientes en la tapa del horno o, dado el caso, también por medio del canalón de carga. Al mismo tiempo, los gases de proceso circulan en contra del sentido de carga a través de la misma abertura 3 en la cubierta de tipo chimenea (flecha II) . Éstos salen por el conducto de la chimenea (flecha III) . El aire (flecha IV) , que se succiona junto con el material de alimentación, se evacúa también por el conducto 10 de la chimenea (flecha V) . Con este aire puede tener lugar una combustión parcial de los gases en este conducto 10 de la chimenea, pero la verdadera post-combustión tiene lugar con aporte controlado de aire en la cámara 11 de combustión posterior, en la que se introduce aire de forma controlada (flecha VI) . En total se consigue con la invención un horno de electrorreducción cerrado para el depurado de escorias liquidas, que recibe una construcción cerrada, en la que sólo está prevista una abertura para el gas en el horno, a través de la cual se carga al mismo tiempo escoria líquida y se evacúa el gas del horno simultáneamente. De esta manera no puede penetrar ningún aire infiltrado en el horno.

Lista de símbolos de referencia: 1 Horno de electrorreducción 2 Pared del horno 3 Abertura de carga 4 Dispositivo de alimentación 5 Canalón de carga 6 Armazón 7 Cubierta 8 Abertura de entrada 9 Abertura en la cubierta 10 Tubo de chimenea 11 Cámara de post-combustión 12 Canal de afluencia para aire Interior del horno Flecha I Sentido de carga de la escoria y el agente reductor Flecha II Sentido de evacuación de los gases de proceso Flecha III Flujo de los gases de proceso a través de la chimenea Flecha IV Aire aspirado desde el lado de alimentación Flecha V Evacuación del aire aspirado a través de la chimenea Flecha VI Aporte controlado de aire para la post-combustión

Claims

REIVINDICACIONES Horno (1) de electrorreducción para la ejecución de procesos de reducción, especialmente para la reducción de escoria para la recuperación de componentes metálicos por medio de energía eléctrica que se aporta al interior del horno (Oi) por medio de, al menos, un electrodo, presentando el horno (1) de reducción una abertura (3) de carga para el material de alimentación que se transporta por medio de un dispositivo (4) de alimentación, así como una abertura (3) para la evacuación fuera del horno del gas que se genera durante el proceso de reducción, caracterizado porque el horno se fabrica como una construcción hermética, sirviendo la abertura (3) de carga para el material de alimentación al mismo tiempo de abertura (3) de evacuación del gas de escape . Horno de electrorreducción según la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo de alimentación se adentra en el interior del horno (Oi) a través de la abertura (3) común de carga y de evacuación del gas o desemboca en la abertura (3) , porque este dispositivo (3) de alimentación está provisto de una cubierta (7) por fuera del horno que está sellada con respecto a la cuba del horno y que hacia arriba está formada como una chimenea para la evacuación del gas de escape. Horno de electrorreduccion según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la cubierta (7) para el dispositivo (3) de alimentación presenta cerca del horno un tubo (10) de chimenea para la evacuación de gas, al que se conecta una cámara (11) de post-combustión . Horno de electrorreduccion según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la cámara (11) de combustión está unida a un canal (12) de aporte de aire para el aporte controlado de aire y para la post-combustión controlada de los gases de proceso. Horno de electrorreduccion según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la abertura (3) común de carga y de evacuación del gas de escape está dispuesta en la pared (2) del horno o en la tapa del horno, a la que se conecta herméticamente el dispositivo (3) de alimentación con cubierta (7) por el lado externo del horno. Horno de electrorreduccion según una de las reivindicaciones 1 a 5 , caracterizado porque el dispositivo de alimentación es un canalón (5) de carga. Horno de electrorreduccion según la reivindicación 6, caracterizado porque el transporte al horno del material de alimentación a través del canalón (5) de carga se efectúa por medio de la fuerza de la gravedad o se ayuda de medios mecánicos, como pisones vibradores o rodillos giratorios . Horno de electrorreducción según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque puede cargarse escoria liquida a través de la abertura común de carga y de evacuación del gas de escape . Horno de electrorreducción según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque puede cargarse materia sólida, como escoria sólida y/o agente reductor, a través de la abertura común de carga y de evacuación del gas de escape. Horno de electrorreducción según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el horno, que presenta un techo de horno, presenta al menos un tubo de alimentación para la alimentación de agente reductor y/o escoria sólida, que se adentra en el interior del horno a través del techo del horno.