NO129587B - - Google Patents

Description

Roterende sylindrisk ovn.

Foreliggende oppfinnelse, angår roterende sylindriske ovner som er lagret for. rotasjon om- sin lendeakse pg har en innvendig skilledeL som, danner grense; mellom rtp. soner, i ovnen...

Qvner av denne, art benyttes yed;: reduksjon-, oksydering eller, annen varmebehandling .av :malm, malmkonsentrat eller andre metallurgiske mellomtrinn, <p>g- vil bli .beskrevet, under henvisning- til . disse anvendelsesområder i den følgende beskrivelse, men man skal, også ha for øye at oppfinnelsen .kan komme til anvendelse i ovner for andre formål, f.eks. i sementovner eller :i annet utstyr der en kontinuerlig prosess er avhengig av bestemte kjemiske, eller fysiske mekanismer som forutsetter forskjellige behandlingstider. Roterende sylindriske ovner for metallurgisks prosesser omfatter som regel en horisontalt lagret stålkappe med varmebestandig foring og'..opp-varmingsanordninger for oppvarming av det r>iåteriale som skal. behand-les og anordningar for å holde materialet på den ønskede behandl ings-temperatur, samt anordninger for kontroll med den om<g>ivende atmosfære og anordninger for rotasjon av ovnen. For å kunne transportere materialet fra en ende av ovnen til. den annen har ovnene ofte'v^rt lagret med en svak helning .i forhold til .'hør.isontal^råhet, og.' i,.n'peh tilfelle er ovnene forsynt med - skovler/både'-tverrstilte og skruformede, og overstrømningsvegger .er blitt anvendt-'fdr- å regulere strømnings--hastigheten av materiale gjennom ovnen'. : Roterende ovner nar også innretninger for matning av materialet inn .ved em ende.og for transport'av materialet videre fra den annen ende. Fylling av råmateriale i roterende ovner har ikke ført til særlige'problemer', men'mari "står of te overfor vanskelig-neter ved utmatning av 'materialet f ra'ovnene . "Fra ticl. til .annen blir den ønskede metallurgiske behandling foretatt ved andre trykk enn atrnosf æretrykket, enten over eller under .dette, 'og dette trykk må

da opprettholdes i hele ovnen under utmatningen, og dette fører til en rekke problemer hvis driften er kontinuerlig.

Roterende ovner som beskrevet ovenfor-er blitt benyttet

og benyttes til reduksjon av malm, malmkonsentra.ter og andre metallurgiske mellomprodukter. For eksempel blir jernoksyder inneholdende nikkel selektivt redusert for å redusere omtrent hele nikkelinn-holdet til metallisk nikkel, mens man bare reduserer kontrollerte mengder av jern. Den selektivt reduserte malm blir så behandlet,

enten hydrometallurgisk eller dampmetallurgisk for å skille ut det reduserte nikkelinnhold.

Som ved mange- kjemiske reaksjoner innebærer kjemisk reduksjon av metallurgiske malmer to' adskilte prosesser".- Malmen-

må ført forvarmes til reduksjbnstemperatureri og- deretter blir den oppvarmede malm redusert med et passende reduksjonsmiddel. Forvarm-ingen innebærer velkjente" varmeutveks'lingspririsipper og er en forholdsvis hurtig prosess fordi malmen,' rsom i alminnelighet ikke er massiv, har et stort bverflateareal der varmeutveksling kan' finne sted hurtig og lett.- På deri armen side er kjemisk^ reduks jon, når den foretas- med materialene i fast tilstand, en forholdsvis langsom prosess, fordi''det her :er tale-' om: diffusjonsprosesser'. -Malmen' kam

med fordel forvarmes så hurtig som mulig/ mens en lengre periode må settes av for kjemisk reduksjon, men denne idéåltilstand er sjelden blitt realisert i praksis.

For å -kunne få til en mer effektiv kjemisk reduksjon av metallurgisk malm i roterende ovner, må laget av malm i forvarmingssonen være forholdsvis grunt for at man skal kunne øke has-tigheten på varmeutvekslingen, mens laget av malm i reduksjons-

sonen må holdes forholdsvis dypt for å øke malmen oppholdstid i denne sone, slik at man får lengre tid for de diffusjonsprosesser som tar del i reduks jonsreaks jonene. sit lag av malm i en roterende ovn vil gradvis øke dybden fra innmatningsenden til ovnens utmait-ningsende, hvis utmatningsenden er forsynt med en overløpsplate. Imidlertid er økningen i lagets dybde ikke så stor at den i særlig grad øker virkningsgraden ved forvarmingsoperasjonen eller fører til særlig økning av oppholdstiden i reduksjonssonen. Det er videre mulig, som tidligere foreslått, å øke dybden av laget i en forvarmingssone ved å anvende skovler både på tvers og på langs gjennom hele forvarmingssonen. Selv om skovler i en forvarmingssone kan øke forvarmingshastigheten fører dette problemer med seg med støvdannelse, og skovlene som strekker seg gjennom hele forvarmingssonen, utgjør lange flater og vinkler, der det hurtig kan danne ség massive materialoppsamlinger. Til visse tider kan slike oppsamlinger bygge seg opp så hurtig at fordeler som oppnås ved forbedret forvarming går tapt i form av den tid som kreves for å fjerne disse oppsamlinger .

Som påpekt tidligere, kan roterende ovner drives ved trykk som er under atmosfæretrykket eller over atmosfæretrykket av termodynamiske og kinetiske årsaker. Når ovner drives med trykk under atmosfæretrykket eller trykk høyere enn atmosfæretrykket og kontinuerlig slik roterende ovner er, kan utmatning av ferdig behandlet materiale skape en rekke problemer. Selv når de drives med samme trykk som den omgivende atmosfære, kan utmatning av behandlet materiale fra roterende ovner skape vanskeligheter hvis det er behov for å holde en nøytral eller beskyttende atmosfære over det behand-lede materiale, mens man lar atmosfæren i ovnen være uforstyrret. Problemene som skyldes utmatning av behandlet materiale kan ofte overvinnes ved å innelukke hele utmatningsenden av ovnen med et eget spesielt hus som virker som én trykkforsegling. Utløpsendene av roterende brennovner er også blitt forsynt,med trykkforseglinger, men fremstilling og vedlikehold av gasstette,forseglinger av den størrelse det er behov for for innelukking av kommersielle roterende ovner er naturligvis både vanskelig og kostbar. Selv om mange forsøk er blitt gjort på å overvinne de foregående vanskeligheter og andre ulemper, har. ingen vært helt heldige når. de utføres i praksis kommer-sielt og i industriell målestokk.

Det har nå vist seg at horisontalt lagrede, roterende sylindriske ovner kan forbedres ved å utstyre ovnene med en skrueformet skovle, som skaper to. soner etter hverandre i ovnens lengdeakse, og skovlen kan regulere strømningshastigheten av materialet fra en sone til den -neste. Diameteren av- den skrueforme.d skovle kan innrettes slik at dybden av laget på nedstrømssiden av skovlen øker. Slike roterende ovner kan videre forbedres ved at man ved ovnens utløpsende anvender et utløpsrør. og; en skrueformet rotor der rotorens større vinger eller skovler strekker seg videre i for- . lengelsen av og er festet til,innsiden av ovnen, mens rotorens , mindre skovler strekker seg sammen med <p>g er festet,til innsiden av utløpsrøret.

I henhold til oppfinnelsen, er man kommet frem til,en roterende sylindrisk ovn som er lagret for rotasjon onv sin lengdeakse og innvendig har en.skilledel som begrenser to soner, der det karakteristiske ved ovnen, er at skilledelen er en skrueformet skovle anbrakt på veggen av ovnen, hvilken skovle strekker, seg minst over . en vesentlig del av 360° og h-ir en stigning som er slik avpasset ovnens rotasjonshastighet at materiallagene-i de to.soner av ovnen får forskjellig dybde.

En hensiktsmessig utførelsesform er kjennetegnet ved at skovlen strekker seg over minst 360°, men ikke over mer enn 720°,

og dessuten kan ovnen være hellende og skovlen har en stigning som er slik at materialstrømmens hastighet gjennom skovlen blir større, enn den som skyldes helningen.. ,

Andre trekk og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av :;, den følgende.beskrivelse av et utførelseseksempel på, oppfinnelsen under henvisning til tegningen der: Fig. 1 er et lengdesnitt gjennom en roterende ovn utført i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 er, et tverrsnitt av ovnen tatt etter linjen 2-2

på fig. 1 og

... fig.. ,3 ..er :ie.t tverrsnitt .som .viser ;en .forbedret ;-utma.t.nings~ mekanisme...for ..en,roterende .ovn. uført i henhold til oppfinnelsen.; ■ - ..Den roterende ,ovn A-har en sylindrisk kappe. 12.,,-i alminnelighet ay,.stål, . og .den er-.-.foret, med en .varmafast føring :13 .. ;Innr matningsenden av ovnen .A, er generelt, sett bete.gnet.-med^B pg inn- .. i,-; befatter „et avtrekk .14 , og :en .mateanor.dning ,15 . ,-utljapsenden av ovnen - ,-A, generelt betegnet med C .er utstyrt med ,,en -brenner : 16 og et hua 17 der huset virker , so.m en gassforse^ling .og .utløpsbinge... Den • ..-• sylindriske kappe er .utstyrt med s.tålhånd 18 som-.i t-ilslutning .til-., drivanordningex .1.9 trekker, den :Sv.lindriske ovn. rundt. med. i på forhånd;-valgte hastigheter^., hitter .-.valg. kan. den rpterende, ovn utstyres- med luftavtrekk eller. ;Sidebrennere 20,.. I henhold- til, oppf innelsen har . den sylindrisk^ ovn en ^skruef ormet .skovle., som,,kan..være-, utf ørt ay -:. samme materiale, som ..des-n ^ildfaste foring., 13 .eller være av et ..hensikts-, messig metall, pa den skrueformede skokla 21, s.om forklart i det følgende-, har, ,en ■ .stigning.,, slik at partikkelformet..-uiateriale. -mates fra en sone til .den. n.es.t.e .med ren hastighet .som .er større enn den tyngdekraften, f rem^rintjer. på..grunn av ovnens skråstilling og rotasjon, kan, den, anordnes, en oyerløpsplate 22 like foran skovlen 21, slik at,man.får bedre kontroll med dybdene i den første sone. .. , , ,,, (Den., skrue formede skoyle ,er; e.t .vektig , trekk, ved. o.opf in-. . nel^.e.n., .Sko,vlene kan halfer)..hy^lke.n ..som, helst .høyde.sålenge høyden .er . , minst så s.tor, som dybden av det dypeste lag. Hvis f.eks. som vist på fig. 1, ovnen er en metallurgisk ovn der et oksyd forvarmes i sonen D og reduseres i sonen £, holdes malmen i sone E samlet med en større, dybde ,enn ..i f orvarmingssonen D,,_. slik at -man får en lenger- .... oppholdstid i sone, E.,.. og. rhøyden på skovlen er minst lik dybden,.på malmen i. sone E. Plasering av den skrueformede skovle langs lengde-aksen for den sylindriske ovn er ikke kritisk mekanisk sett. Imidlertid,,kan .slik plasering^ være ay.stqr. betydning, for bestemte <kjem-.iske^. eller^metallurgiske .behandlingsjtrinn..Ilyis. oyLnen.. anvendes,, f or.., direkte ,reduksjon .ay ,metalloksyder, såsom jernoksyd eller nikkel-oksyd, vil den skrueformede skovle være plasert i ovnen der et grunt lag av metalloksyd vil være tilstrekkelig oppvarmet til reduksjons-temper|a.t,urene ._ Når ni^kelhold.ig .jernpksydmalm reduseres, med ,f lyktende hydrpkjarbo.nder,, ^spro, beskrevet .i,-.kanadisk ,paten,t. nr... 7.44-,..329 ,anj--., .-. bringes ..den .skrue f ormede .skovrlje. i- .den s tilling der,..et grunt lag. av, malm blir... fpry armet .til. en. temperatur. ,pjl rninst, ^90,0°C . ;> f. <;.

Stigningen på den skrueformede skovle kan varieres og tilpasses til individuelle krav.- I metallurgiske anvendelser vil helningen av ovnen bevirke at materialet' strømmer gjennom: denne,

og den skrueformede skovle vil na en-slik' stigning'"åt strømmen av materiale vil være større enn den som frembringas av ovnens helning , dvs. at den forreste kan av dén' skrueformede" skovle skjærer inn i malm som flyter langs ovnen i dennes:lengderetning under på-virkning av tyngdekraften og den vanlige svake helning mot utløps-enden. Ved reduksjon av f.-eks. jernoksyd, kan stigningen av den skrueformede skovle være slik at 'forvarmet malm i sonen" D ' over-føres til reduksjonssonen 2 med en hastighet som er 'større enn ' innmatnirigshåstighéten' for "jernoksydet til' forvarmingssonen D, hvorved- fbrvarmingen blir mer effektiv og oppholdstiden for'jernoksydet i reduksjonssonen økes. Det skal påpekes at i metallurgiske ovner foregår tørking eller forvarming i den eller de første soner, mens kj"emisk'e prosesser deretter'blir utført. Da dé kjemiske reaksjoner -ofte er diffusjonsstyrte prosesser, er det 'ønskelig å holde materiallaget grunt i de første soner og deretter dypere.'

I tillegg til de nevnte utførelser skal det også pekes

på at -man kan ha mer enn en skrueformet skovle i en értkél sylindrisk ovn, slik at man får tre eller flere' adskilte soner. Ved å regulere stigningen åv hver av skovlene kan man få soner méd'"'forskjellige dybder/' slik at prosesser som er ovérflateåvhengige kan utføres" mer effektivt i grunne lag, mens diffusjbnsbestemte (tidsbestemte) prosesser utføres méd dypere lag. '•'"''

Fig. 3 viser en fbretrukken utføreIsesform for oppfinnelsen. Mån ser på figuren bare utløpservden av den sylindriske" ovn fordi den foretrukne utførelse' angår utmatnin<g>smekånlsmen.' Den sylindriske ovn har en sylindrisk kappe 30 av'stål," og derirte er foret-med et varmebeståndig materiale 31." 6vrién: dreies om sin lengdeakse' ved hjelp av en drivanordnirig som ikke er vist på tegningen'. Strømmen'' av materiale gjennom ovnen reguleres méd skrueformede skovler som beskrevet tidligere. Ovnen hår 'et fast utmatningsrør 32 som kan være en stålkappe 33 foret med et varmebeståndig materiale 34, som tåler varme stoffer.'Utløpsrøret har en gassforsegling 35, slik åt unnvikelse av gasser fra ovnen gjennom utløpsenden réduseres til et :ninimum<.>• Man skal' merke seg at et fordelaktig trekk véd' foreliggende oppfinnelse' er at <:>diametéreri'på' ut'løpsrørét<;> ér "betydelig mindre enn diameteren av dén sylindriske ovn' slik at gassf or seglinger som <!>'~ benyttes blir mer effektive, idet det er velkjent at mindre anord- . ninger er lettere å forsegle enn store. Utmatn.ingsmekanismen er en transportskrue 36 med skrueformede skovler, som stikker inn i .ovnen.,

og de har omtrent samme diameter som den indre diameter av ovnen,, mens de skrueformede skovler 39 stikker ..inn i utmatningsrøret koak-sialt med utmatningsrørets innvendige diameter. De skrueformede skovler for utmatningsmekanismen kan være av et passende metall eller varmebeståndig materiale. Skruen 36 sitter fast i ovnen, slik at den roterer sammen med denne. Skovlene 39 vil således rotere i det stillestående utmatningsrør 32 når ovnen roterer. Stigningen på skovlene 39 reguleres slik at materialet mates ut hurtigere enn det ankommer. Utmatningshastigheten kan på en effektig måte regu-

leres ved å regulere rotasjonen av transportskruen.

Den aksel skruen 39 står på kan være hul slik at gasser, f.eks. luft og/eller brensel, kan innføres i' det indre av ovnen, hvorved akselen vil virke som en brenner for tilførsel av varme til den sylindriske roterende ovn. Mår akselen på denne måte virker som en brenner kan forholdet mellom luft og brensel varieres til å skape oksyderende og reduserende forhold på den del av den roterende ovn der akselen strekker seg.

Claims (4)

1. Roterende sylindrisk ovn, lagret for rotasjon om sin lengdeakse og med en innvendig skilledel som begrenser to soner i ovnen, karakterisert ved at skilledelen er en skrueformet skovle (21) anbrakt på veggen av ovnen, hvilken skovle strekker seg minst over en vesentlig del-av 360° og har en stigning som er slik tilpasset ovnens rotasjonshastighet åt materiallagene i de to soner av ovnen får forskjellige dybder.

2. Roterende ovn som angitt i krav 1, karakterisert ved at skovlen (21) strekker seg over minst 360°, men ikke over mer enn 720°.

3. Ovn som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at ovnen er hellende, og at skovlen (21) har en stigning som er slik at materialstrømmens hastighet gjennom skovlen blir større enn den som skyldes helningen.

4. Ovn som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at en overløpsplate (22) er an ordnet f oran : skovlen .•• ' ' <1><v>" 5 . ' l'Roterende' ovri som 'angitt' i " et "hvilket som helst "av kravene 1^'4'r le a f "a k' t é r "i s "e r t ' v e 'd' at en ytterligere skovle :,;('36-39 )! ér anordnet' Ved" utl'øps"éri'déri "som én 'trarispoftskrue, der : skovlens';'f ørste slyngér'! ( 38 ) strekker' "seg ' langs' ovnens' indre vegg og skovlens" senere ■""'slynger "( 39-)" ''s frekke r "seg" "langs veggen av et: 'trånspbrtrør som ha'r' en mindre : diameter' enn 'ovnens . 6 . -" " ! ;- Ovn : som <;>angitt !i krav 5, k" a r å k t é r i s * e' r t ved at'''den ''hevnte yttdrligére skrue er montert på én hul aksel (37). ' j '■■ •" ■'; :M