NO131691B

NO131691B -

Info

Publication number: NO131691B
Application number: NO2586/71A
Authority: NO
Inventors: F O Olano; L M Martel; J K Fordy
Original assignee: Int Nickel Canada
Priority date: 1970-07-08
Filing date: 1971-07-06
Publication date: 1975-04-01
Also published as: FR2104776A1; DOP1971001828A; ZA714093B; PH10702A; US3764257A; CA925706A; NO131691C; BR7104285D0; GB1338795A; FR2104776B1; DE2133100A1; CA925707A

Description

Roterende ovn for reduksjon av Rotary kiln for reduction of

metalloksyder. metal oxides.

Foreliggende oppfinnelse angår en roterende ovn for The present invention relates to a rotary oven for

reduksjon av metalloksyder, og mer spesielt roterende sylinder- reduction of metal oxides, and more particularly rotating cylinder-

ovner som brukes til metallurgiske operasjoner, forsynt med side- furnaces used for metallurgical operations, provided with side-

brennere. burners.

Roterende sylindriske ovner som består av en sylinderisk ståltrommel montert vesentlig horisontalt og foret med en egnet foring, samt drivanordninger for rotasjon av stålsylinderen er velkjent på området. Videre er det velkjent å forsyne slike ovner med sidebrenner e., I' enkelte tilfeller har sidebrennerne ganske enkelt form av luftinntak siden ovnsatmosfæren inneholder tilstrekke- Rotating cylindrical furnaces consisting of a cylindrical steel drum mounted substantially horizontally and lined with a suitable liner, as well as drive devices for rotation of the steel cylinder are well known in the art. Furthermore, it is well known to supply such ovens with side burners e., In some cases the side burners simply take the form of air intakes since the oven atmosphere contains sufficient

lige mengder brennbare stoffer til å fremskaffe den nødvendige equal amounts of combustible substances to provide the necessary

varmemengde. Andre ganger nødvendiggjør enten ovnsatmosfærens reduserende (eller oksyderende) natur eller mengden nødvendig varme at brennstoff fra en ytre brennstoffkilde tilføres gjennom sidebrennere. amount of heat. At other times, either the reducing (or oxidizing) nature of the furnace atmosphere or the amount of heat required necessitates that fuel from an external fuel source be supplied through side burners.

Når naturgass kan fåes i industrielle mengder, er det relativt enkelt å skaffe de nødvendige varmemengder uten å øde-legge ovnsatmosfærens reduserende natur ved å forbrenne naturgass i sidebrennere. Naturgass er lett brennbar og forbrenningen reguleres på enkel vis. Imidlertid er rotasjonsovner ofte i bruk i områder hvor naturgass er altfor dyr i praksis. When natural gas can be obtained in industrial quantities, it is relatively easy to obtain the required amounts of heat without destroying the reducing nature of the furnace atmosphere by burning natural gas in side burners. Natural gas is easily flammable and combustion is easily regulated. However, rotary kilns are often used in areas where natural gas is far too expensive in practice.

Flytende hydrokarboner, selv om de ikke finnes i de umiddelbare omgivelser, er foretrukne brennstoffer fordi de er relativt billige og lett kan transporteres. Tungoljene som-blir tilbake etter destillasjon av hydrokarbonene foretrekkes av økono-miske grunner til slik oppvarming. Imidlertid er tungoljer ikke lett forbrennbare, og danner store mengder sot som er kjemisk inaktiv selv overfor gassformig oksygen. Forbrenning av tunge brenseloljer kan forenkles ved å benytte overskudd av oksygen, men ofte, særlig ved metallurgisk bearbeiding, kan overskudd av eller til og med teoretiske mengder luft ikke anvendes, man må opprettholde reduserende atmosfære i ovnen. Liquid hydrocarbons, although not found in the immediate environment, are preferred fuels because they are relatively cheap and easily transportable. The heavy oils that remain after distillation of the hydrocarbons are preferred for economic reasons for such heating. However, heavy oils are not easily combustible, and form large amounts of soot that is chemically inactive even to gaseous oxygen. Combustion of heavy fuel oils can be simplified by using excess oxygen, but often, especially in metallurgical processing, excess or even theoretical amounts of air cannot be used, a reducing atmosphere must be maintained in the furnace.

Et av de problemer som er forbundet med forbrenningen av flytende hydrokarboner igjennom sidebrennere i rotasjonsovner, særlig i forbindelse med metallurgiske prosesser, er at ovns-temperaturen må holdes ved temperaturer som ikke fører til ut-tømmende forbrenning av noe brennstoff, særlig flytende hydrokarboner, Ved metallurgisk bearbeiding, hvor man brenner flytende hydrokarboner for fremskaffelse av reduksjonsatmosfærer ved lave temperaturer, oppstår således mange problemer,(ofte vil f.eks. de lave ovnstemperaturer slukke forbrenningsproduktene før forbrenningen er ferdig), og hittil har løsningen av disse problemer bestått i forsøk på optimalisering av prosessene. F.eks. har man konstruert brennere som bevirker egnet blanding av brennstoff og oksygen eller luft for å nedsette problemene med gassdiffusjon. Man har også foreslått at flytende hydrokarboner og/eller for-brennings! uft forvarmes for å gjøre forbrenningsprosessen mer effektiv. Andre forslag består i å anvende oksygen eller oksygen-anriket luft for å befordre forbrenningen. Alle disse forsøk har One of the problems associated with the combustion of liquid hydrocarbons through side burners in rotary kilns, particularly in connection with metallurgical processes, is that the kiln temperature must be kept at temperatures that do not lead to the exhausting combustion of any fuel, especially liquid hydrocarbons. metallurgical processing, where liquid hydrocarbons are burned to produce reducing atmospheres at low temperatures, many problems thus arise (often, for example, the low furnace temperatures will extinguish the combustion products before the combustion is complete), and so far the solution to these problems has consisted of attempts to optimization of the processes. E.g. burners have been designed which cause a suitable mixture of fuel and oxygen or air to reduce the problems with gas diffusion. It has also been suggested that liquid hydrocarbons and/or combustion! uft is preheated to make the combustion process more efficient. Other proposals consist of using oxygen or oxygen-enriched air to promote combustion. All these attempts have

medført et kompromiss med hensyn på visse trekk med henblikk på entailed a compromise with regard to certain features with a view to

å optimalisere totalprosessen uten egentlig å løse problemet. Enkelte forskere har gått så langt at de har forsøkt å gjøre produksjonen av sot til et fordelaktig trekk ved å hevde at slik sot kan resirkuleres for senere bruk. Men selv denne frem-gangsmåte krever ekstraoperasjoner og apparatur for å oppnå det ønskede resultat. Selv om det således har vært gjort forsøk på å avhjelpe nevnte ulemper og andre i tillegg, har ingen vist seg helt tilfredsstillende i industriell praksis. to optimize the overall process without actually solving the problem. Some researchers have gone so far as to try to make the production of soot an advantageous feature by claiming that such soot can be recycled for later use. But even this procedure requires extra operations and equipment to achieve the desired result. Although attempts have thus been made to remedy the aforementioned disadvantages and others in addition, none have proved completely satisfactory in industrial practice.

Man har nå funnet at ovner, særlig metallurgiske ovner, kan utstyres med brennere for forbrenning av brennstoffer, selv flytende hydrokarboner, under samtidig regulering av ovnsatmosfæren og -temperaturen ved å forsyne brennerne med en brenner- It has now been found that furnaces, particularly metallurgical furnaces, can be equipped with burners for burning fuels, even liquid hydrocarbons, while simultaneously regulating the furnace atmosphere and temperature by supplying the burners with a burner-

kanal for effektivt og praktisk talt fullstendig å omsette gassene fra brenneren. channel to effectively and practically completely convert the gases from the burner.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveie-bragt en roterende ovn for reduksjon av metalloksyder, med forvarmings- og reduksjonssoner med. minst en brenner i reduksjonssonen, According to the present invention, there is thus provided a rotary furnace for the reduction of metal oxides, with preheating and reduction zones. at least one burner in the reduction zone,

og denne ovn er kjennetegnet ved at det til en brenner er tilsluttet en avlang brennerkanal med en ildfast foring med tilstrekkelig tykkelse til å holde kanalens indre glødende ved forbrenning, and this oven is characterized by the fact that an elongated burner channel is connected to a burner with a refractory lining of sufficient thickness to keep the inside of the channel glowing during combustion,

og at kanalen har slike lengdedimensjoner at det oppnås en vesentlig fullstendig reaksjon av brennstoffet for tilveiebringelse av en reduserende atmosfære før forbrenningsproduktene føres inn i ovnen. and that the channel has such length dimensions that a substantially complete reaction of the fuel is achieved to provide a reducing atmosphere before the products of combustion are introduced into the furnace.

Ovnen er særlig egnet for reduksjon av tunge metalloksyder, blant annet oksyder av jern, nikkel, kobber, kobolt og deres blandinger. Man oppnår store ytelser med kontinuerlig reduksjon av tungmetalloksyder i rotasjonsovnene, hvis oksydene forvarmes hurtig til reduksjonstemperatur, dvs. oksydene forvarmes i løpet av den kortest mulige lengde i ovnen, slik at reduksjonsbetingelsene kan opprettholdes lengst mulig i ovnen.. Bruk av brennere forsynt med brennerkanaler gjør det mulig å drive rotasjonsovnene under i det vesentlige ideelle forhold. Reduksjonsgasser strømmer i motstrøm til partikkelmaterialet som skal behandles, og kan effektivt forbrennes i forvarmingssonen slik at man fullt ut utnytter brennstoffet som brukes i reduksjonssonen til å fremskaffe en reduksjons-atmosfære og øke forvarmingsoperasjonens effektivitet. Brennstoffet, selv flytende hydrokarboner, og luft i de overskudd som kreves til fullstendig forbrenning av brennstoffet, omsettes fullstendig i brennerkanalen ved de dertil hørende temperaturer før forbrennings-gassene føres inn i forvarmingssonen hvor det oppvarmede overskudd av oksygen vil reagere med reduserende bestanddeler i den reduserende atmosfære som kommer fra reduksjonssonen. The furnace is particularly suitable for the reduction of heavy metal oxides, including oxides of iron, nickel, copper, cobalt and their mixtures. Great performance is achieved with the continuous reduction of heavy metal oxides in the rotary kilns, if the oxides are preheated quickly to the reduction temperature, i.e. the oxides are preheated during the shortest possible length in the kiln, so that the reduction conditions can be maintained for as long as possible in the kiln.. Use of burners equipped with burner channels makes it possible to operate the rotary kilns under essentially ideal conditions. Reducing gases flow countercurrently to the particulate material to be treated, and can be efficiently burned in the preheating zone so that the fuel used in the reduction zone is fully utilized to provide a reducing atmosphere and increase the efficiency of the preheating operation. The fuel, even liquid hydrocarbons, and air in the excess required for complete combustion of the fuel, are completely converted in the burner channel at the corresponding temperatures before the combustion gases are introduced into the preheating zone where the heated excess of oxygen will react with reducing components in the reducing atmosphere coming from the reduction zone.

Siden brenneren gjør det mulig å forbrenne brennbare stoffer i atmosfæren inne i forvarmingssonen, og siden varme uavhengig kan tilføres forvarmingssonen, kan den forreste del av rotasjonsovnen brukes for tørkeformål. Således unngår man en separat tørkeovn eller en lengre rotasjonsovn. Since the burner makes it possible to burn combustible substances in the atmosphere inside the preheating zone, and since heat can be supplied independently to the preheating zone, the front part of the rotary kiln can be used for drying purposes. This avoids a separate drying oven or a longer rotary oven.

Med den benyttede brenner kan man få kontinuerlig selektiv reduksjon av blandinger eller faste oppløsninger av tungmetalloksyder som f.eks. selektiv reduksjon av nikkelmalmer og bare regulerte mengder jern i nikkel-jernoksydmalmer (nikkel inneholdende laterittmalmer). With the burner used, continuous selective reduction of mixtures or solid solutions of heavy metal oxides such as e.g. selective reduction of nickel ores and only regulated amounts of iron in nickel-iron oxide ores (nickel containing laterite ores).

Reduksjon av tungmetalloksyder er endoterm eller i beste fall svakt eksoterm. Videre støter man på varmetap i forbindelse med stråling, ledning og konveksjon. Ytre varme må hele tiden tilføres.til reduksjonssonen for å kompensere disse tap. Når til-leggsvarme tilføres reduksjonssonen, må man passe på at reduksjons-potensialtet i atmosfæren ikke ødelegges. Anvendelse av de omtalte brennere gjør det mulig å forbrenne brennstoffer sammen med regulerte mengder gasser inneholdende fritt oksygen slik at den nødvendige varmemengde kan dannes mens man opprettholder en atmosfære med regulert reduksjonspotensial. I henhold til dette kan man forbrenne olje under dannelse av sterkt reduserende atmosfære uten produksjon av sot og uten å støte på de andre problemer som ofte var forbundet med forbrenning av flytende hydrokarboner med under-skudd av luft. Hvis imidlertid varmebehov og atmosfæreregulering ikke kan balanseres slik at man oppnår de ønskede forhold, kan syntesegass (alle blandinger av hydrogen og karbonmonoksyd) til-settes på en rekke bestemte punkter for å danne den ønskede atmos-færesammensetnings-profil, mens brennerne kan drives for å tilveie-bringe den ønskede varmemengde. Reduction of heavy metal oxides is endothermic or at best slightly exothermic. Heat loss is also encountered in connection with radiation, conduction and convection. External heat must be constantly added to the reduction zone to compensate for these losses. When additional heat is supplied to the reduction zone, care must be taken that the reduction potential in the atmosphere is not destroyed. Use of the mentioned burners makes it possible to burn fuels together with regulated amounts of gases containing free oxygen so that the required amount of heat can be generated while maintaining an atmosphere with regulated reduction potential. Accordingly, oil can be burned under the formation of a highly reducing atmosphere without the production of soot and without encountering the other problems often associated with the combustion of liquid hydrocarbons with a deficit of air. If, however, heat demand and atmosphere regulation cannot be balanced so that the desired conditions are achieved, synthesis gas (all mixtures of hydrogen and carbon monoxide) can be added at a number of specific points to form the desired atmosphere composition profile, while the burners can be operated for to provide the desired amount of heat.

For praktisk reduksjon av tungmetalloksyder tilveiebringes forvarmings- og reduksjonssoner i en roterende sylindrisk ovn. Tungmetalloksyder tilføres forvarmingssonen og danner et hvirvelsjikt av oksydene, og hvirvelsjiktet forvarmes til i det minste reduksjonstemperatur med eller uten .bruk av sidebrennere. I reduk-sj onssonen opprettholdes reduksjonstemperatur og -atmosfære ved i det vesentlige fullstendig å omsette et hydrokarbonbrennstoff, særlig flytende hydrokarboner, med en gass inneholdende fritt oksygen i en mengde på.50-90% av den oksygenmengde som kreves for fullstendig forbrenning, inne i et innskrenker rom i brennerkanalen før det i det vesentlige fullstendig omsatte hydrokarbon . og gassen inneholdende fritt oksygen føres ut til reduksjonssonen, idet nevnte innskrenkede rom holdes ved en temperatur på minst ca. 1300°C og fortrinnsvis 15^0°C, Den forvarmede malm transporteres til reduksjonssonen hvor det også opprettholdes et hvirvelsjikt, og malm-hvirvelsjiktet reduseres ved innvirkning av reduksjonsatraosfæren ved reduksjonstemperaturen. Med fordel drives ovnen under et lite overtrykk, f.eks. en tommes.vannhøyde, for å sikre at ovnens reduk-sj onsatmosfære ikke ødelegges av luft som lekker inn i ovnen. For practical reduction of heavy metal oxides, preheating and reduction zones are provided in a rotating cylindrical furnace. Heavy metal oxides are supplied to the preheating zone and form a fluidized bed of the oxides, and the fluidized bed is preheated to at least the reduction temperature with or without the use of side burners. In the reduction zone, reduction temperature and atmosphere are maintained by essentially completely reacting a hydrocarbon fuel, in particular liquid hydrocarbons, with a gas containing free oxygen in an amount of 50-90% of the amount of oxygen required for complete combustion, inside a narrowing space in the burner channel before the essentially completely converted hydrocarbon. and the gas containing free oxygen is led out to the reduction zone, said restricted space being kept at a temperature of at least approx. 1300°C and preferably 15^0°C. The preheated ore is transported to the reduction zone where a fluid bed is also maintained, and the ore fluid bed is reduced by the impact of the reduction atmosphere at the reduction temperature. Advantageously, the oven is operated under a slight overpressure, e.g. an inch.water height, to ensure that the furnace's reducing atmosphere is not destroyed by air leaking into the furnace.

Med fordel føres reduksjonsatmosfæren i reduksjonssonen Advantageously, the reducing atmosphere is led into the reduction zone

i motstrøm til malmen til forvarmingssonen hvor den forbrennes fullt til forvarming av rna Imhvir-v el s j iktet. Hvis malmen inneholder vesentlige fuktighetsmengder, kan den første delen av forvarmingssonen drives som tørkesone. Reduksjonsatmosfreren forbrennes i det vesentlige fullstendig i forvarmingssonen ved vesentlig fullstendig omsetning av et hydrokarbonbrennsto ff, sær lip; flytende hydrokarboner, med en gass inneholdende fritt oksygen :i overskudd nå 100-400? av den oksygenmengde som kreves tii fullstendig forbrenning, inne i et avgrenset rom i brenner kanal en, før de i det vesentlige fullstendig omsatte gasser føres ut tii forvarmingssonen hvor' det oppvarmede oksygen vil reagere med reduksjonsatmosfærens reduksjons-bestanddeler, hvilket avgrensede rom holdes ved en temperatur på minst ca. 1300°C og fortrinnsvis minst 15'!0°C. in countercurrent to the ore to the preheating zone where it is burned fully to preheat the rna Imhvir-wel sicht. If the ore contains significant amounts of moisture, the first part of the preheating zone can be operated as a drying zone. The reducing atmosphere is essentially completely burned in the preheating zone by substantially complete conversion of a hydrocarbon fuel ff, especially lip; liquid hydrocarbons, with a gas containing free oxygen :in excess now 100-400? of the amount of oxygen required for complete combustion, inside a limited space in a burner channel, before the substantially completely converted gases are led out into the preheating zone where the heated oxygen will react with the reducing components of the reducing atmosphere, which limited space is kept at a temperature of at least approx. 1300°C and preferably at least 15'!0°C.

Det vil forstås at temperatur og atmosfære i reduksjonssonen vil avhenge av den type oksyd som reduseres. I de fleste tilfeller eksisterer bare et minimalt L-eduks j onspotens iai for det spesielle oksyd, men når en fast oppløsning eller blanding av oksyder skal reduseres selektivt, velges reduksjonspotensialet slik at bare det mest lettreduserte element reduseres. F.eks., når man behandler nikkel-jernoksydmalmer vil atmosfæren i reduksjonssonen ha et reduksjonspotensial som er ekvivalent til et CO:CC^-forhold på mellom 1:2 og 2:1.■ Likeledes vil temperaturen i reduksjonssonen også avhenge av materialet som behandles, idet maksimaltemperaturen er der hvor fastklebing begynner å finne sted og minimaltemperaturen er der hvor reduksjonen blir uøkonomisk. Ved behandling av nikkel-jernoksydmalmer benyttes reduksjonstemperaturer mellom ca. 485 og 1025°C. It will be understood that the temperature and atmosphere in the reduction zone will depend on the type of oxide being reduced. In most cases only a minimal L reduction potential exists for the particular oxide, but when a solid solution or mixture of oxides is to be selectively reduced, the reduction potential is chosen so that only the most easily reduced element is reduced. For example, when treating nickel-iron oxide ores, the atmosphere in the reduction zone will have a reduction potential equivalent to a CO:CC^ ratio of between 1:2 and 2:1.■ Likewise, the temperature in the reduction zone will also depend on the material that treated, the maximum temperature being where sticking starts to take place and the minimum temperature being where the reduction becomes uneconomical. When treating nickel-iron oxide ores, reduction temperatures between approx. 485 and 1025°C.

Man skal i det følgende beskrive enkelte utførelser av oppfinnelsen i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 er et sideriss, delvis i snitt, av en sylindrisk rotasjonsovn forsynt med brennere i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 er et tverrsnitt gjennom ovnen på fig. 1 gjennom planet 2-2, og viser en brenner montert i ovnen. Fig. 3 er et sideriss, delvis i snitt, gjennom en brenner i henhold til oppfinnelsen. In the following, certain embodiments of the invention will be described in connection with the attached drawings, where: Fig. 1 is a side view, partly in section, of a cylindrical rotary kiln equipped with burners according to the invention. Fig. 2 is a cross-section through the furnace of fig. 1 through the plane 2-2, showing a burner mounted in the oven. Fig. 3 is a side view, partly in section, through a burner according to the invention.

Fig. 4 er et tverrsnitt gjennom brennerkanalen_på fig. 4 Fig. 4 is a cross-section through the burner channel in fig. 4

i planet 4-4. in plane 4-4.

Generelt omfatter foreliggende oppfinnelse en forbedret brenner som er egnet til forbrenner av flytende hydrokarboner med mindre enn teoretiske mengder oksygen-holdige gasser for regulering av temperaturer og atmosfærer i metallurgiske ovner. Brermeren omfatter brenneranordninger for produksjon av en brennbar blanding av forstøvet flytende hydrokarbon og oksygenholdig gass. Brenneren omfatter også en forlenget ildfast brennerkanal, festet til eller forbundet med forbrenningsorganene, hvor den ene enden er utformet slik at den kan oppta forbrenningsorganene slik at den brennbare blanding forbrennes i røret, og den andre enden av brennerkanalen er utformet slik at den fører forbrenningsproduktene ut i ovnsrommet. Brennerkanalen har en ildfast foring av tilstrekkelig tykkelse til å holde brennerkanalens indre glødende, dvs. at brennerkanalens indre holdes over en bestemt temperatur, og har tilstrekkelig lengde til å bevirke en vesentlig fullstendig omsetning av den brennbare blanding i brennerkanalen. Forbrennings-produktet førés ut i ovnen først etter en i det vesentlige fullstendig omsetning av forbrenningsblandingen. Med fordel er den enden av brennerkanalen som opptar forbrenningsorganene utformet konisk på en slik måte at brennerorganene opptas i den konvergerende enden og slik at forbrenningsblandingen fra brennerorganene vider seg ut nedover, og brennerkanalens indre har minst en skarp forandring i tverrsnittsareal for å forbedre reakjonene i forbrenningsblandingen. In general, the present invention comprises an improved burner which is suitable for combusting liquid hydrocarbons with less than theoretical amounts of oxygen-containing gases for regulating temperatures and atmospheres in metallurgical furnaces. The burner comprises burner devices for the production of a combustible mixture of atomized liquid hydrocarbon and oxygen-containing gas. The burner also comprises an extended refractory burner channel, attached to or connected to the combustion means, one end of which is designed to accommodate the combustion means so that the combustible mixture is burned in the tube, and the other end of the burner channel is designed to carry the combustion products out in the oven room. The burner channel has a refractory lining of sufficient thickness to keep the interior of the burner channel glowing, i.e. that the interior of the burner channel is kept above a certain temperature, and has sufficient length to effect a substantially complete turnover of the combustible mixture in the burner channel. The combustion product is fed into the furnace only after an essentially complete conversion of the combustion mixture. Advantageously, the end of the burner channel which receives the combustion devices is designed conically in such a way that the burner devices are received at the converging end and so that the combustion mixture from the burner devices expands downwards, and the interior of the burner channel has at least one sharp change in cross-sectional area to improve the reactions in the combustion mixture .

Brenneren har brenneorganer for produksjon av brennstoff-blandinger av luft og brennstoff og en brennerkanal med en brenner-organ-tilsluttende ende og en utløpsende, hvilken brennerkanal er montert i ovnen slik at utløpsenden er inne i ovnsrommet. Utløps-enden fra brennerkanalen er forsynt med et utløpshull for uttømming av forbrenningsproduktene i ovnen til regulering av temperaturen og/eller atmosfæren i ovnen, Brennerkanalen har en bestemt lengde og er laget av ildfast materiale med besteøt tykkelse for å holde rørets indre ved en bestemt temperatur slik at gassene fra brennerorganene blir i det vesentlige fullstendig omsatt ved den bestemte temperatur før de føres ut i ovnsrommet gjennom utgangshullet, for regulering av temperatur og/eller atmosfære i ovnen. Forbrenningen av flytende hydrokarboner, uten medfølgende produksjon av sot, selv med mindre enn teoretiske mengder oksygen for fullstendig forbrenning, er mulig på grunn av at brennerkanalen gjør det mulig å holde forbrenningsblandingen ved en høy temperatur i tilstrekkelig lang tid til at en fullstendig omsetning kan finne sted i brennerkanalen. The burner has burners for the production of fuel mixtures of air and fuel and a burner channel with a burner-organ-connecting end and an outlet end, which burner channel is mounted in the furnace so that the outlet end is inside the furnace chamber. The outlet end from the burner channel is provided with an outlet hole for exhausting the combustion products in the furnace to regulate the temperature and/or the atmosphere in the furnace, the burner channel has a specific length and is made of refractory material with a specified thickness to keep the inside of the tube at a specific temperature so that the gases from the burners are essentially completely converted at the determined temperature before they are led out into the furnace room through the exit hole, for regulation of temperature and/or atmosphere in the furnace. The combustion of liquid hydrocarbons, without the accompanying production of soot, even with less than theoretical amounts of oxygen for complete combustion, is possible because the burner channel makes it possible to maintain the combustion mixture at a high temperature for a sufficient time for complete conversion to occur place in the burner channel.

Det henvises nå til tegningene som for illustrerende formål viser en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, og hvor man ser en roterende ovn på fig. 1 som kan bestå av en stålsylinder 12 foret med egnet ildfast materiale 14 . For metallurgiske formål, særlig for reduksjon av tungmetalloksyder, kan foringen 14 være en aluminiumoksydholdig foring, inneholdende ca. 70% aluminiumoksyd eller korund. Reference is now made to the drawings which, for illustrative purposes, show a preferred embodiment of the invention, and where a rotary oven can be seen in fig. 1 which can consist of a steel cylinder 12 lined with suitable refractory material 14. For metallurgical purposes, in particular for the reduction of heavy metal oxides, the liner 14 can be an alumina-containing liner, containing approx. 70% aluminum oxide or corundum.

Rotasjonsovnen 10 understøttes av flere stålhjul 16 med jevne mellomrom, festet til sylinderskaHet 12, og disse hjul bæres igjen av rullelagere 18. Rotasjonen overføres til ovnen 10 fra motoren 20 via reduksjonsgear 22 og pinion 24, som går i inngrep med kransen 26 som er festet til sylinderen 12. Når motoren 20 er The rotary kiln 10 is supported by several steel wheels 16 at regular intervals, attached to the cylinder casing 12, and these wheels are again carried by roller bearings 18. The rotation is transmitted to the kiln 10 from the motor 20 via a reduction gear 22 and pinion 24, which engages with the ring 26 which is attached to the cylinder 12. When the engine 20 is

i drift, understøttes og løper ovnen på rullene 18 mens pinionen 24 går i inngrep med tannkransen 26 og dreier ovnen 10. in operation, the furnace is supported and runs on the rollers 18 while the pinion 24 engages with the ring gear 26 and turns the furnace 10.

Selv om ovnen 10 kan ha skrueformede vinger for kontinuerlig transportering av materiale fra den ene enden til den andre, er det en fordel å utelate slike vinger og montere ovnen svakt skrått-stillet i forhold til horisontalen som vist på fig. 1 slik at materialet naturlig strømmer fra den ene enden til den andre. Hellingsvinkler på ca. 2 cm pr. lineær meter er vanligvis anvendt, men andre hellingsvinkler kan brukes for spesielle formål. Videre kan ovnen forsynes med en eller flere indre oppsamlingsdammer langs lengderetningen, spesielt ved utløpsenden for å regulere strømningshastigheten. De indre oppsamlingsdammer kan være skrue-formet for å regulere strømningen gjennom forskjellige soner. Som • vist på fig. 1 er utløpsenden av ovnen 10 forsynt med et hus 28 som er hermetisk lukket ved 30 ved hjelp av en dreieforsegling som f. eks. en labyrintforsegling. Behandlet materiale som kommer ut fra ovnen 10 gjennom huset 28 tappes ut gjennom døren 32. Med fordel er ovnen forsynt med endebrenner 34 som medvirker til oppvarming av ovnen, danner den ønskede atmosfære og oppretter en gasstrøm i motstrøm til partikkelmaterialet som behandles i ovnen. Brenneren 34 kan ha kjent konstruksjon eller kan være av den foreliggende type i henhold til oppfinnelsen med nødvendige modifika-sjoner som tar i betraktning det større varmebehov i enden og den forskjellige montering, slik at flytende hydrokarboner også kan brukes av endebrenneren.. Although the oven 10 may have helical wings for continuous transport of material from one end to the other, it is advantageous to omit such wings and mount the oven slightly inclined in relation to the horizontal as shown in fig. 1 so that the material naturally flows from one end to the other. Inclination angles of approx. 2 cm per linear meter is usually used, but other angles of inclination may be used for special purposes. Furthermore, the furnace can be provided with one or more internal collection ponds along its length, especially at the outlet end to regulate the flow rate. The internal catchment ponds can be screw-shaped to regulate the flow through different zones. As • shown in fig. 1, the outlet end of the furnace 10 is provided with a housing 28 which is hermetically closed at 30 by means of a rotary seal such as, e.g. a labyrinth seal. Treated material that comes out of the furnace 10 through the housing 28 is drained out through the door 32. Advantageously, the furnace is provided with an end burner 34 which contributes to heating the furnace, creates the desired atmosphere and creates a gas flow in countercurrent to the particulate material that is processed in the furnace. The burner 34 can have a known construction or can be of the present type according to the invention with necessary modifications that take into account the greater heat demand at the end and the different assembly, so that liquid hydrocarbons can also be used by the end burner.

Ovnens 10 påfyllingsende B er hermetisk lukket til et stasjonært hus 36 som blant andre funksjoner virker som avløps-pipe for avløpsgasser. En dreieforsegling 37 mellom innløpsenden B og det stasjonære huset 36 kan også her være av labyrinttype. Innmatingsorganet 38 løper gjennom huset 36 inn i ovnen 10 slik The filling end B of the furnace 10 is hermetically closed to a stationary housing 36 which, among other functions, acts as a drain pipe for waste gases. A rotary seal 37 between the inlet end B and the stationary housing 36 can also here be of the labyrinth type. The feed member 38 runs through the housing 36 into the oven 10 like this

at man kan innføre partikkelformet materiale til ovnen. Med fordel føres rørledninger 40 som transporterer brennstoff og forbrenningsluft gra en kilde som ikke er vist på tegningen gjennom huset 36, that particulate material can be introduced into the furnace. Advantageously, pipelines 40 which transport fuel and combustion air are led through a source not shown in the drawing through the housing 36,

i form av en bunt med rør eller som konsentriske rør, inn i ovnen 10 i dennes lengdeakse. Siden rørene 40 vil rotere med ovnen 10, må en rotasjonsforsegling innsettes på det punkt hvor rørene 40 kommer ut av huset. in the form of a bundle of tubes or as concentric tubes, into the furnace 10 in its longitudinal axis. Since the pipes 40 will rotate with the furnace 10, a rotation seal must be inserted at the point where the pipes 40 exit the housing.

Rørene 40 går inn i ovnen i lengdeaksen i tilstrekkelig lang avstand til å sikre at brennstoff og forbrenningsluft forvarmes til ønsket temperatur,.og føres deretter ut av ovnen. Etter å ha gått ut av ovnen forbindes rørene med en eller flere brennere C. Naturligvis kan det forvarmede brennstoff og forbrenningsluften føres til en matestasjon, ikke vist på tegningen, og deretter for-deles til enkeltbrennerne. Fagfolk vil se at rørarrangementet 40 kan utelates hvis man ikke ønsker å forvarme brennstoffet og luften eller det foreligger andre innretninger til forvarming av luft og brennstoff. Ekstra rørledninger, som ikke vises på tegningen, kan brukes for å innføre gasser til regulering av den kjemiske sammen-setning i ovnsatmosfæren gjennom en rekke porter Hl langs ovnens lengderetning. The pipes 40 enter the furnace in the longitudinal axis at a sufficiently long distance to ensure that the fuel and combustion air are preheated to the desired temperature, and are then led out of the furnace. After exiting the furnace, the pipes are connected to one or more burners C. Naturally, the preheated fuel and combustion air can be led to a feed station, not shown in the drawing, and then distributed to the individual burners. Those skilled in the art will see that the pipe arrangement 40 can be omitted if one does not wish to preheat the fuel and air or there are other devices for preheating air and fuel. Additional pipelines, which are not shown in the drawing, can be used to introduce gases to regulate the chemical composition in the furnace atmosphere through a series of ports Hl along the longitudinal direction of the furnace.

Brenneren C, som sees best på fig. 2, 3 og H, består av The burner C, which is best seen in fig. 2, 3 and H, consists of

en kjent brennerblander 50 for blanding av brennstoff og luft og for tenning av blandingen. Brenneren kan være en kjent type som arbeider med lavt lufttrykk og anvender forbrenningslufttrykk mellom 0,012 til 1, H kg/cm<2>, f.eks. fra 0,07 til 0,35 kg/cm<2>. Brenneren 50 omfatter brennstoffinnløp 52, forbrenningsluftinnløp a known burner mixer 50 for mixing fuel and air and for igniting the mixture. The burner can be a known type that works with low air pressure and uses combustion air pressure between 0.012 to 1. H kg/cm<2>, e.g. from 0.07 to 0.35 kg/cm<2>. The burner 50 comprises fuel inlet 52, combustion air inlet

5H og antenningsåpning 56. De enkelte brennere 50 kan separat utstyres med ventiler, ikke vist på tegningene, for regulering av de relative forhold mellom brennstoff og luft slik at atmosfærens oksydasjons- eller reduksjonsnatur på spesielle punkter i ovnen kan reguleres nøyaktig. 5H and ignition opening 56. The individual burners 50 can be separately equipped with valves, not shown in the drawings, for regulating the relative ratios between fuel and air so that the oxidizing or reducing nature of the atmosphere at particular points in the furnace can be accurately regulated.

En brennerkanal 60 er montert i enden av brennerorganene A burner channel 60 is mounted at the end of the burner members

50 og strekker seg inn i ovnen 10. Brennerorganene 50 og brennerkanalen 60 er fast montert på stålsylinderen 12 slik at hele arrangementet dreier seg med ovnen. Brennerkanalen 60 kan gå radialt inn i ovnen som vist på fig. 2 eller kan anbringes paral-lelt med ovnens lengdeakse (ikke vist på tegningene). Brennerkanalen 60 strekker seg med fordel radialt inn i ovnen på en slik måte at utløpsåpningen aldri dekkes av det partikkelmateriale som behandles i ovnen. Dette arrangement gjør støvproblemer så 50 and extends into the furnace 10. The burner members 50 and the burner channel 60 are fixedly mounted on the steel cylinder 12 so that the entire arrangement rotates with the furnace. The burner channel 60 can go radially into the furnace as shown in fig. 2 or can be placed parallel to the oven's longitudinal axis (not shown in the drawings). The burner channel 60 advantageously extends radially into the furnace in such a way that the outlet opening is never covered by the particulate material that is processed in the furnace. This arrangement makes dust problems so

små som mulige og nedsetter også problemer med gjentetting av brennerkanalens utløpsåpning. as small as possible and also reduces problems with re-clogging of the burner channel's outlet opening.

Mer spesielt, som vist på fig. 3 og H, omfatter brennerkanalen 60 en lukket stålsylinder, fortrinnsvis rustfritt stål, More particularly, as shown in FIG. 3 and H, the burner channel 60 comprises a closed steel cylinder, preferably stainless steel,

62, som er foret med isolerende ildfast stein 6H, og er forsynt med utløpsåpning 66. Isolasjonsegenskapene og tykkelsen på den ildfaste foring 6H er av betydning. Tykkelsen og arten av ildfast materiale velges slik at brennertunnellens innvendige overflate holdes i glødende tilstand, dvs. ved en temperatur på minst 1300°C 62, which is lined with insulating refractory stone 6H, and is provided with outlet opening 66. The insulating properties and thickness of the refractory lining 6H are important. The thickness and type of refractory material is chosen so that the inner surface of the burner tunnel is kept in a glowing state, i.e. at a temperature of at least 1300°C

og fortrinnsvis minst 15H0°C, uavhengig av hvilken temperatur som hersker i ovnen, for å sikre fullstendig omsetning av brennstoffet og/eller oksygenholdig gass. Med fordel er den ildfaste foring minst 7,5 cm tykk for å sikre at temperaturen i brennerkanalens and preferably at least 15H0°C, regardless of the temperature prevailing in the furnace, to ensure complete conversion of the fuel and/or oxygen-containing gas. Advantageously, the refractory lining is at least 7.5 cm thick to ensure that the temperature in the burner channel

indre ikke synker til under 1300°C. Det ildfaste materiale kan bestå av 70% aluminiumoksyd eller opptil 90% aluminiumoksyd og korund. internal temperature does not drop below 1300°C. The refractory material can consist of 70% aluminum oxide or up to 90% aluminum oxide and corundum.

Et viktig trekk ved oppfinnelsen er at brennerkanal kan anvendes på en slik måte at omsetningen mellom regulerte mengder luft og flytende hydrokarbon vil være fullstendig når de omsettes ved de herskende høye temperaturer som brennerkanalens indre holdes ved, slik at man oppnår en forbrenning av dannet sot. Selv om høye temperaturer er et viktig trekk for å oppnå en i det vesentlige fullstendig reaksjon mellom reaksjonsdeltagerne, kan man oppnå en ennå fullstendigere omsetning ved å gjennomføre en mekanisk blanding av reaktantene i stedet for å bygge på diffusjon som den eneste transportmekanisme. Det er derfor en fordel å utstyre brennerkanalen 60 med en skulder 68 som befordrer blanding ved å skape turbulens. An important feature of the invention is that a burner channel can be used in such a way that the conversion between regulated quantities of air and liquid hydrocarbon will be complete when they are converted at the prevailing high temperatures at which the interior of the burner channel is maintained, so that a combustion of formed soot is achieved. Although high temperatures are an important feature in order to achieve an essentially complete reaction between the reactants, an even more complete turnover can be achieved by carrying out a mechanical mixing of the reactants instead of relying on diffusion as the only transport mechanism. It is therefore an advantage to equip the burner channel 60 with a shoulder 68 which promotes mixing by creating turbulence.

Brennerkanalen 60 kan også forsynes med en rekke stål-staver 70, fire som vist på fig. 4, innleiret i den innfaste masse for å gi brennerkanalen ekstra støtte. Videre kan brennerkanalen utstyres med et gassprøveuttak 72 i nærheten av utgangs-åpningen 66 slik at man kan regulere de relative mengder brennstoff og luft for å kontrollere atmosfæren i ovnen. Eventuelt kan brenneren og kanalen ha et kikkhull 74. The burner channel 60 can also be supplied with a number of steel rods 70, four as shown in fig. 4, embedded in the fixed mass to give the burner channel extra support. Furthermore, the burner channel can be equipped with a gas sample outlet 72 near the outlet opening 66 so that the relative amounts of fuel and air can be regulated to control the atmosphere in the furnace. Optionally, the burner and the channel can have a peep hole 74.

Som nevnt er det en fordel å anbringe brennerkanalen 60 slik at den strekker seg radialt inn i ovnen 10. For å gi en slik oppbygning tilstrekkelig stivhet, er et støtteorgan 76 festet til den lukkede ende av brennerkanalen 60 og går gjennom den andre siden av ovnen. Lengden av brennerkanalen 60 er så stor at utløps-portene 66 går tilstrekkelig langt inn i ovnen og slik at de aldri dekkes av partikkelmaterialet i ovnen, samtidig som lengden er tilstrekkelig stor til at gassene fra brenneren gis tilstrekkelig tid i det ildfaste røret til å reagere med hverandre før de går ut i ovnsrommet. I enkelte tilfeller kan brennerkanalen ha en lengde på 1,8-3 m, og nevnte støtteorgan blir viktig for å nedsette vibrasjoner som ellers ville opptre hvis brennerkanalen bare var understøttet i den ene enden. De fulle fordeler ved temperatur-og atmosfæreregulering oppnås best ved å montere brennerkanalen 60 slik at utløpsporten 66 får utgående forbrenningsprodukter til å strømme i motstrøm til ovnsgassen slik at man får en turbulent og ikke en strømlinjet ovnsgassatmosfære, som igjen fører til jevn temperatur og atmosfære. As mentioned, it is advantageous to arrange the burner channel 60 so that it extends radially into the furnace 10. To give such a structure sufficient rigidity, a support member 76 is attached to the closed end of the burner channel 60 and passes through the other side of the furnace . The length of the burner channel 60 is such that the outlet ports 66 go sufficiently far into the furnace and so that they are never covered by the particulate material in the furnace, while the length is sufficiently large that the gases from the burner are given sufficient time in the refractory tube to react with each other before they go out into the oven room. In some cases, the burner channel can have a length of 1.8-3 m, and said support member becomes important to reduce vibrations that would otherwise occur if the burner channel was only supported at one end. The full benefits of temperature and atmosphere regulation are best achieved by mounting the burner channel 60 so that the outlet port 66 causes outgoing combustion products to flow in countercurrent to the furnace gas so that a turbulent and not a streamlined furnace gas atmosphere is obtained, which in turn leads to uniform temperature and atmosphere.

Claims

1. Rotary furnace for the reduction of metal oxides, with preheating and reduction zones with at least one burner in the reduction zone, characterized in that an elongated burner channel (60) with a refractory lining (64) with sufficient thickness to keep the inside of the channel tight during combustion, and that the channel has such length dimensions that a substantially complete reaction of the fuel is achieved to provide a reducing atmosphere before the combustion products are introduced into the furnace.

2. Oven according to claim 1, characterized in that the burner is a side burner (C) and that the burner channel extends radially into the oven.

3- Oven according to claim 2, characterized in that a support member (76) is arranged to place the outlet end of the burner channel in the oven.

4. A furnace according to any one of claims 1-3, characterized in that the position of the outlet opening (66) in the burner channel (60) is adapted to provide a counterflow of combustion products inside the furnace.

5- Furnace according to any one of claims 1-4, characterized in that the burner channel has a closed end and a laterally located exhaust opening (66).

6. Furnace according to any one of claims 1-5, characterized in that the burner channel 60 has a sharp change in cross-section (68) to promote mixing of the combustion mixture in the channel.