PL148450B1 - Apparatus for producing an inflammable suspension of solid particles in gas,in particular for pyrometallurgical treatment - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wytwarzania palnej zawiesiny ciala stalego w gazie, zwlaszcza do jej pirometalurgicznej obróbki.W technice paleniskowej, ale równiez w procesach metalurgicznych, czesto trzeba ma¬ terialy, które maja byc spalane lub poddawane przeróbce chemicznej, doprowadzac do wlas¬ ciwej komory paleniskowej lub do reaktora w postaci zawiesiny.Do wytwarzania takich zawiesin znane urzadzenia, czesto nazywane palnikami, moge byc wyposazone w umieszczone równomiernie jedno w drugim, czesciowo nieruchome, czesciowo ruchome doprowadzenia, które najpierw wytwarzaje mieszanke paliwa z powietrzem pierwotnym, a nastepnie lacze ja z powietrzem wtórnym /opis patentowy RFN nr 891 587/. Aby miedzy innymi uzyskac dobre wymieszanie pylu weglowego z powietrzem w jednej z postaci wykonania takiego znanego urzedzenia powietrze pierwotne przy dodawaniu pylu weglowego powinno byc uprzednio za pomoce wkladki w rurze powietrza pierwotnego zawirowane, a po dodaniu pylu weglowego powstaje zawiesina pylu weglowego w powietrzu z zawirowaniem. W rzeczywistosci jednak na skutek duzej masy doprowadzanego pylu weglowego w porównaniu z powietrzem zawi¬ rowanie powietrza zostaje znacznie zmniejszone lub prawie calkowicie zlikwidowane i z te¬ go powodu nie uzyskuje sie zamierzonego dobrego wymieszania wszystkich skladników.W znanym z opisu wylozeniowego RFN nr 1 292 631 urzedzeniu do mieszania czestek cia¬ la stalego z gazowym czynnikiem nosnym zastosowano komore wirowe, która w przekroju po¬ przecznym ma ksztalt spirali logarytmicznej i otwór wlotowy wiekszy niz otwór wylotowy.Poprzez otwór wlotowy prowadzi przebiegajecy wspólosiowo przewód doprowadzajecy czastecz¬ ki ciala stalego, konczecy sie w przyblizeniu w plaszczyznie przekroju otworu wylotowego.Niedogodnosc wystepujeca przy stosowaniu tego urzedzenia polega na tymf ze czesteczki ciala stalego dostaje sie do komory paleniskowej i reakcyjnej z duze skladowe pionowe predkosci i przed przereagowaniem dochodze do styku ze scianke. 148 4502 148 450 W przypadku znanego z opisu wylozeniowego RFN nr 2 253 074 sposobu plrometalurglcz- nej obróbki drobnoziarnistych produktów stapiajecych sie w temperaturze obróbki, przy zastosowaniu koaiory cyklonowej siarczkowe rudy metali niezelaznych lub koncentraty rudy, gazy bogate w tlen i ewentualnie nosniki energii zostaje ponizej temperatury reakcji zmieszane do postaci zawiesiny, która z predkoscie wykluczajace zaplon wsteczny wprowadza sie w pionowy odcinek spalania i tam doprowadza do reakcji.Znane z opisu ogloszeniowego RFN nr 3 212 100 urzedzenia do przeprowadzenia procesów metalurgicznych, zwlaszcza na siarczkowych koncentratach metali niezelaznych, przewiduje umieszczone w przyblizeniu pionowo ierdz, która ma urzadzenia mieszania gazu i ciala stalego oraz dysze przyspieszajaca, otoczone pierscieniowo przez dysze palnika* Dysza pal¬ nika wyposazona jest w doprowadzenie mieszanki paliwa. W tym znanym urzadzeniu w malej dyszy jednorodna mieszanina czastek ciala stalego, czastek roztopionych i gazu kierowana jest z predkoscie dzwieku na roztopiony material znajdujacy sie w piecu trzonowym. Czas przebywania czestek ciala stalego w strumieniu jest bardzo krótki tak,ze strumien nie przereagowanych czestek powoduje gwaltowne reakcje w plynnym materiale 1 silne turbulen¬ cje. To znane urzedzenie ma wade polegajace na niewystarczajacej zdolnosci mieszania za¬ wiesiny ciala stalego w gazie i na bardzo krótkim czasie przebywania czestek ciala stale¬ go w strumieniu gazu tak,ze urzedzenie to moze byc eksploatowane tylko w reaktorach z kepiele metalowe.Zadaniem wynalazku jest opracowanie urzedzenia do wytwarzania palnej zawiesiny ciala stalego w gazie, zwlaszcza dla koncentratów rud siarczkowych, które by nie mialo wad znanych urzadzen, zwlaszcza wymienionych powyzej i zapewnialoby niezawodne dzialanie przy prostej jednoczesnie konstrukcji. Zadanie to rozwiezano wedlug wynalazku w ten spo¬ sób, ze doprowadzenie dla zawiesiny ciala stalego w gazie pierwotnym 6tanowi przewód wlo¬ towy usytuowany stycznie i uchodzecy zasadniczo poziomo do zbiornika rozpreznego, a w po¬ leczeniu ze zbiornikiem rozpreznym umieszczone se dwa dyfuzory Venturlego poleczone jeden za drugim i tworzece stopnie mieszania pierwszy i drugi, przy czym kanal gazu wtórnego obejmuje koncentrycznie dyfuzor Venturiego stanowiecy pierwszy stopien mieszania, a w dru¬ gim stopniu mieszania w obszarze wylotu dyfuzora wyposazonym w komore chlodzenia umiesz¬ czony jest obejmujecy pierscieniowo ten wylot palnik gazowy ze stabilizacje plomienia oraz z dyszami gazu palnego i tlenu.Korzystnie Jest, Jesli zbiornik rozprezny i stopnie mieszania se ze sobe poleczone przez kolnierze. Kanal gazu wtórnego w obszarze wylotu dyfuzora stanowiecy pierwszy sto¬ pien mieszania przechodzi w cylindryczne czesc o mniejszej srednicy, która to srednica praktycznie odpowiada srednicy wylotu dyfuzora. Wylot dyfuzora stanowiecego drugi stopien mieszania w obszarze wylotu palnika ma wystepujaca poza plaszczyzne ostrzowe krawedz spoilera. Palnik lub cale urzedzenie palnikowe jest nasadzone na górne krawedz pionowego szybu paleniskowego za pomoce poleczenia kolnierzowego, natomiast dolna krawedz szybu pa¬ leniskowego osadzona jest na poziomej komorze cyklonowej. W obszarze ujscia szybu pale¬ niskowego w poziome komore cyklonowe zamontowany jest dwukomorowy palnik mieszanki wstep¬ nej w dnie, korzystnie w plaszczu komory cyklonowej, a os palniska skierowana jest na dolne scianke wewnetrzne. Palnik mieszanki wstepnej jest w kanale zaplonowym dodatkowo wyposazony w wysokocisnieniowe dysze wyplywowe.Gaz pierwotny i gaz wtórny potrzebne do wytwarzania palnej zawiesiny ciala stalego w gazie zawieraje oczywiscie tlen. Mozna stosowac powietrze, powietrze wzbogacone tlenem lub technicznie czysty tlen.Dzieki urzedzeniu wedlug wynalazku osiagnieto, ze dostarczana do tego urzedzenia pal¬ na zawiesina ciala stalego w gazie jest w stopniach mieszania calkowicie homogenizowana, a na wyjsciu drugiego stopnia mieszania odbywa sie spalanie i praktycznie kompletne przej¬ scie czestek ciala stalego w stan plynny wewnetrz strumienia palnika. W szczególnosci pal¬ nik gazowy ze stabilizacje plomienia jest wazny dla spontanicznego palenia sie strumienia paliwa, dla stabilizacji plomienia oraz dla przemieszczenia energii cieplnej w obszarze przeplywu zwrotnego. W efekcie takie rozwiezanie palnika powoduje znaczne splaszczenie stozka spalania.148 450 3 W urzedzeniu wedlug wynalazku poprzez przewód doprowadzajacy do cyklonowego zbiorni¬ ka rozpreznego o doprowadzana jest zawiesina ciala stalego w gazie pierwotnym /przykladowo kompleksowy koncentrat rudy siarczkowej/. Zbiornik rozprezny ma korzystnie wewnetrzna ce¬ ramiczne warstwe zabezpieczajace przed scieraniem, przykladowo z betonu. Na skutek pneuma¬ tycznego tloczenia czestek ciala stalego o ziarnistosci ponizej 40,um i powyzej 40,um do HOyUm do wnetrza zbiornika rozpreznego i na skutek ruchu wirowego w tym zbiorniku czest- ki ciala stalego przy wylocie z cyklonowego zbiornika rozpreznego poprzez króciec przy¬ laczony do stopnia mieszania se w pewnym stopniu zawirowane.Przykladowo zawiesina ciala stalego w gazie doplywa z predkoscie okolo 15 m/s do dyfuzora Venturiego stanowiecego pierwszy stopien mieszania. Dyfuzor Venturiego stanowia¬ cy pierwszy stopien mieszania wykonany jest ze zbieznej czesci wlotowej, cylindrycznego odcinka mieszania i czesci dyfuzorowej. Dyfuzor Venturiego tworzecy pierwszy stopien mie¬ szania jest poprzez poleczenie kolnierzowe poleczony wymiennie z cyklonowym zbiornikiem rozpreznym. W zbieznej czesci dyfuzora Venturiego strumien gazu zawierajecy okolo 17-27 kg ciala stalego/m jest przyspieszany i osiega w cylindrycznym odcinku mieszania wysoki stopien turbulencji. W odcinku nalezecym do pierwszego stopnia mieszania urzedzenia wedlug wynalazku przy dlugosci odcinka mieszania przykladowo 4-6 razy wiekszej od jego srednicy uzyskuje sie stopien turbulencji Re » 1,5 do 1,7 x 10 • Czesc dyfuzorowa ma ket otwarcia lub pochylenia okolo 3-7 . Korzystny okazal sie ket pochylenia 5 • Wymienione czesci pierwszego stopnia mieszania sluze do homogenizowania doprowadzonej z zawirowaniem zawie¬ siny ciala stalego w gazie oraz do oslabienia zawirowania. Wysoki stopien turbulencji powoduje ruch czestek poprzecznie do osi przeplywu, na skutek czego uzyskuje sie, przy od¬ powiednim czasie przebywania i przy stalym ruchu wzglednym pomiedzy gazem a cialem stalym oraz pomiedzy drobnymi i duzymi czestkami ciala stalego, skuteczne homogenizacje strumie¬ nia mieszaniny. Dzieki temu, ze dlugosc odcinka mieszania równa jest przykladowo 4-5 krot¬ nosci srednicy tego odcinka, zawirowania lub odleczenia strumieni powstajece w czesci zbieznej ulegaja zmniejszeniu zanim strumien wejdzie do dyfuzora. Maly ket pochylenia dyfuzora zapobiega nieregularnosciom strumienia i jego gestosci.Kanal gazu wtórnego wykonany jest korzystnie jako kolano rurowe, którego czesc pio¬ nowa otacza koncentrycznie dyfuzor. W obszarze wylotu dyfuzora kanal gazu wtórnego prze¬ chodzi w cylindryczne czesc o mniejszej srednicy, przy czym ta mniejsza srednica praktycz¬ nie jest równa srednicy wylotu dyfuzora. Kanal gazu wtórnego stanowi doprowadzenie stru¬ mienia gazu reakcyjnego, przykladowo strumienia powietrza wzbogaconego tlenem.Przejscie przekroju kanalu gazu wtórnego w odcinek mieszania wykonane jest bez skoku, przykladowo jako krzywoliniowe /wypukle, wklesle/ lub stozkowe. W ten sposób uniknieto ewentualnych osadzen ciala stalego, które na skutek niestabilnych warunków prowadze do zmiennych gestosci strumienia materialu. Srednica odcinka mieszania jest wybrana tak, ze osiega sie znaczny strumien turbulencji Re = 3 do 7 x 10 . srodki lagodzece przejscie do dyfuzora z malym pochyleniem korzystnie 1.5°, przykladowo w postaci dlugosci odcinka mie¬ szania równej 5-8 - krotnosci srednic sluze do tego, by uniknec odleczania sie strug lub powstawania zawirowan przy wylocie palnika. Powstawanie zawirowan prowadziloby do niere- gularnosci w paleniu sie strumienia, a wiec do znacznych zaklócen, przykladowo w postaci zapieczenia. Przejscie przekroju, stozkowosc oraz srednica wylotu czesci dyfuzorowej se wiec w urzedzeniu wedlug wynalazku tak wzajemnie dostosowane, ze nastepuje calkowite wy¬ mieszanie obu strumieni, to znaczy strumienia gazu wtórnego 1 strumienia zawiesiny ciala stalego w gazie, i do drugiego stopnia mieszania wplywa zawiesina charakteryzujeca sie równomiernym rozkladem czestek ciala stalego w gazie. Korzystnie urzedzenie wedlug wyna¬ lazku pracuje z take predkoscie strumienia gazu wtórnego, która jest wieksza niz predkosc strumienia zawiesiny ciala stalego w gazie, przy czym korzystna Jest wzgledna predkosc 5-15 m/s.W urzedzeniu wedlug wynalazku pionowo za pierwszym wleczony jest drugi dyfuzor Ventur- iego poleczony z pierwszym za pomoce kolnierza. Ten drugi dyfuzor tworzy drugi stopien mie¬ szania. Ket pochylenia dyfuzora wynosi 1,5-4°, korzystnie 2-3°. Ket pochylenia 2,5° okazal sie szczególnie korzystny. Przy koncu tego drugiego dyfuzora lub w jego obszarze wylotowym4 148 450 umieszczony jest palnik gazowy ze stabilizacje plomienia, który otacza pierscieniowo wy¬ lot dyfuzora. Umieszczony pierscieniowo palnik ma oddzielne rury dla doprowadzania gazu palnego i tlenu. Oddzielne dysze dla gazu palnego i tlenu se regulowane 1 umieszczone w odstepie co okolo 40 mm. wspólosiowo na okregu. Glowice dysz se polaczone wymiennie za pomoce gwintu z elementami doprowadzajacymi. Elementy doprowadzajece se przeprowadzone przez komore chlodzenia i wspawane w górne i dolne dno palnika, szczelnie dla wody pod cisnieniem. Wewnetrzny pierscien prowadzecy sluzy do równomiernego rozdzielania wody chlo- dzecej. Pierscieniowa komora chlodzeca na wysokosc 10-30 cm, a korzystnie 15-20 cm. Jako material na palnik gazowy ze stabilizacje plomienia sluze stale stopowe zawierajece chrom i nikiel. Materialy te, jak równiez wyposazenie drugiego dyfuzora w komore chlodzece, sta¬ nowie dobre i wystarczajece zabezpieczenie przed tworzeniem sie zgorzeliny.Przy wylocie drugiego dyfuzora w obszarze plaszczyzny wylotu palnika jest usytuowana wystajeca poza te plaszczyzne ostrzowa krawedz spoilera. Ta wystajeca krawedz spoilera o wysokosci 10-20 mm sluzy do dokladnego ustalania poczetku zaplonu na zewnetrz wylotu pal¬ nika, ale bezposrednio przy nim, powoduje tof iz przeplywajece wstecznie gazy spalinowe o wysokiej temperaturze i strumien mieszanki czestek ciala stalego w gazie wyplywaje pod ke¬ tem ostrym. W ten sposób powierzchnia podstawy pierscienia palnika gazowego ze stabiliza¬ cje strumienia praktycznie nie daje zadnych mozliwosci osadzania sie czestek ciala stalego.Ponadto krawedz spoilera zapobiega nierównomiernosci palenia, która moglaby wystepie przy zaklóconym przez zawirowanie strumieniu przed wylotem z drugiego dyfuzora. Nierównomier¬ nosci te powoduje obciezenie powierzchni wewnetrznej dyfuzora przez przedwczesne reakcje, przegrzewanie i zapiekanie.Mimo to celowa jest dodatkowa ochrona czesci palnika gazowego ze stabilizacje plomie¬ nia w obszarze wystawionych na dzialanie szczególnie wysokich temperatur, takich jak powierzchnia wylotu palnika, dolne dno i powierzchnie plaszczowe komory chlodzenia. Odpo¬ wiednimi warstwami ochronnymi se warstwy z kobaltu lub cyrkonu, które przy temperaturach pracy urzedzenia wedlug wynalazku nie maje sklonnosci ani do tworzenia zgorzeliny, ani do stapiania sie z roztopionymi czestkami zawiesiny, takimi jak czestki miedzi lub olowiu.Krawedz spoilera podobnie jak inne czesci konstrukcyjne urzedzenia jest korzystnie wykona¬ na calkowicie lub czesciowo ze stall chromowoniklowej. Ola dalszego polepszenia jakosci urzedzenia moze byc korzystne zabezpieczenie obszaru zewnetrznego, mianowicie ostrza kra¬ wedzi spoilera poprzez naniesienie warstwy ochronnej na drodze stapiania lub spiekania ma¬ terialu na bazie kobaltu lub cyrkonu. Wybór materialu zalezy od mozliwosci rozpuszczania sie skladników stalych i cieklych w strumieniu reakcyjnym.Przy takim wykonaniu materialy wytrzymuje warunki pracy urzedzenia wedlug wynalazku przy wysokiej temperaturze i predkosciach wylotowych strumienia mieszaniny 19-28 m/s.Wedlug dalszego rozwiniecia wynalazku palnik gazowy ze stabilizacje plomienia lub cale urzedzenie osadzone jest na górnej krawedzi znanego pionowego szybu paleniskowego za pomoce poleczenia kolnierzowego ze skokowym przejsciem, podczas gdy dolna krawedz szybu paleniskowego w znany sposób jest nasadzana na poziome komore cyklonowe z poleczeniem sztyw¬ nym. Dlugosc szybu paleniskowego zalezy od wielkosci tak zwanego palnika koncentratu. Dlu¬ gosc szybu paleniskowego jest tym mniejsza im mniejszy jest odstep x punktu o maksymalnej temperaturze plomienia /v max/ od wylotu palnika.Obliczenie v /x/ nastepuje za pomoce bardzo skomplikowanych zaleznosci. Gezeli naniesie sie graficznie zaleznosc v od x/dg, w jednym przypadku przy stalym k i zmiennym w /d , a w dru¬ gim przypadku przy stalym wa/^a i zmiennym k, wtedy mozna dla x /vmax/ wyprowadzic empirycz¬ nie zaleznosc gdzie: f « funkcja, w « predkosc wylotowa przy wylocie palnika, da » srednica wylotu pal¬ nika, k » parametr palnika m a k jest zmienne 1 wyraza sie zaleznoscie k ¦ f / -— • K/ da Stala K Jest równiez nazwana wspólczynnikiem palnikowym, jest uzalezniona od konstrukcji pal¬ nika i dla kazdego poszczególnego palnika jest wartoscie stale.148 450 5 Przykladowo przy przeplywie okolo 8 t/h okreslonego koncentratu miedzi dlugosc szybu paleniskowego wynosi okolo 180 cm. Przy zwiekszonej jednostce produkcyjnej /palnik kon¬ centrujacy/ d moze byc wieksza, a tym samym odstep maksymalnej temperatury plomienia od wylotu palnika x /vmax/ i dlugosc szybu paleniskowego moge byc mniejsze. Komora cyklonowa ma przy dlugosci okolo 1 m srednice okolo 95 cm.Dalsze rozwiniecie wynalazku przewiduje w obszarze wlotu szybu paleniskowego w po¬ ziome komore paleniskowe znany dwukomorowy palnik mieszanki wstepnej, dzialajacy jako palnik zaplonowy. Ten palnik zaplonowy umieszczony jest w dnie poziomo lezacej komory cy¬ klonowej, korzystnie w plaszczu cyklonu, a os strumienia zwrócona Jest do dolnej scianki wewnetrznej komory cyklonowej. Oo zapalenia tego palnika zaplonowego wewnatrz kolpaka wy¬ konanego z ogniotrwalej masy wykladzinowej umieszczona jest swieca zaplonowa. Stabilny strumien plomienia wychodzecy z kolpaka prowadzony jest do skokowo rozszerzajecego sie cylindrycznie kanalu paleniskowego.W szczególnie korzystnym rozwiazaniu wynalazku dwukomorowy palnik wyposazony jest w kanale zaplonowym osiowo w wysokocisnieniowe dysze wylotowe. Oo dyszy tej moze byc dopro¬ wadzony redukcyjnie dzlalajecy czynnik ciekly, taki jak olej i wtryskiwany do komory cy¬ klonowej poprzez strumien palecego sie gazu z wymienionego palnika. Ten czynnik redukcyjny sluzy w znany sposób do redukowania zuzla, który korzystnie przed wyprowadzeniem wytopu z komory cyklonowej redukowany jest w dolaczonym zbiorniku posrednim. Przy takim umieszcze¬ niu dyszy jest ona korzystnie chlodzona przez /jeszcze nie zapalony/ strumien gazu i po¬ wietrza, przez co zmniejsza sie sklonnosc dyszy do pekania.Urzadzenie wedlug wynalazku nadaje sie zwlaszcza do pirometalurgicznej obróbki siarcz¬ kowych rud metali niezelaznych lub siarczkowych koncentratów rud metali niezelaznych. Za pomoce urzedzenia wedlug wynalazku uzyskuje sie szybkie i calkowite spalanie strumienia mieszaniny wychodzacego ze stopni mieszania, przy malej dlugosci plomienia i wysokiej tem¬ peraturze plomienia w malym odstepie od wylotu palnika. Dzieki temu przy predkosciach wy¬ lotowych strumienia w znanym zakresie ponizej 30 m/s nastepuje praktycznie calkowite przej¬ scie czastek ciala stalego do stanu cieklego.Dalsza obróbka warstewki stopionego materialu splywajacej po sciance wewnetrznej cyklo¬ nu przeprowadzana jest w znany sposób. To znaczy, przy wylocie z komory cyklonowej zebrana warstewka roztopionego materialu splywa strumieniem przez szczeline wylotowe do komory wtórnej i przedostaje sie poprzez pionowy szyb opadowy do wanny. YY wannie skladniki sto¬ pionego materialu o róznym ciezarze takie jak kamien miedziowy i zuzel zostaje oddzielone i odprowadzone oddzielnie.Urzedzenie wedlug wynalazku nadaje sie do obróbki wielu materialów stalych. Szczegól¬ nie odpowiednie se siarczkowe rudy metali niezelaznych lub koncentraty rud tych metali oraz siarczkowe rudy zelaza lub ich koncentraty. Urzedzenie to nadaje sie jednak równiez do obróbki tlenkowych rud zelaza, ewentualnie wstepnie zredukowanych lub koncentratów tych rud jak równiez do obróbki hutniczych produktów posrednich.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku,na którym fig. 1 przedstawia urzedzenie wedlug wynalazku w przekroju, fig. 2 - szyb paleniskowy i komore cyklonowe jako dolne czesc urzedzenia wedlug wynalazku w przekroju, fig* 3 - profil plomienia w obszarze wlotu do szybu paleniskowego, a fig. 4 przedstawia wykres temperatury plomienia /vmax/.W urzedzeniu z fig. 1 zawiesina ciala stalego w gazie wprowadzana jest poprzez przewód wlotowy 1 do zbiornika rozpreznego 2. Zbiornik ten ma czesc stozkowe 3 i czesc cylindrycz¬ ne 4. Zbiornik rozprezny 2 jest poprzez kolnierz 4a poleczony ze stopniem mieszania I. Dy- fuzor Venturiego stanowiacy I stopien mieszania sklada sie z czesci zbieznej 5, cylindrycz¬ nej czesci 6 odcinka mieszania i czesci dyfuzorowej 7. Dyfuzor Venturiego otoczony jest koncentrycznie przez kanal 8 gazu wtórnego. Kanal gazu wtórnego wykonany Jest jako kolano rurowe, które poprzez przejscie 9 zweza sie do cylindrycznej czesci odcinka mieszania 10 o zmniejszonej srednicy. Poprzez kolnierz lOa stopien mieszania I poleczony jest ze stop¬ niem mieszani. II. Dyfuzor Venturiego 11 jest przy swej czesci wylotowej wyposazony w pierscieniowy palnik gazowy G ze stabilizacje plomienia. Palnik ten ma oddzielne przewody6 148 450 16 dla gazu palnego i dla tlenu, które dolaczone sa do oddzielnych przewodów doprowadza¬ jacych 15, 15a dla gazu palnego 1 dla tlenu. Przewody doprowadzajece 15, 15a przy swyn wylocie «aja gwint z wymienna dysze 14, l4a. Przez 17 oznaczono pierscieniowe krawedz spoilera. Komora chlodzenia 18 ma wewnetrzny pierscien kierujacy 19 dla równomiernego rozdzielania wody chlodzacej pod cisnieniem* Za pomoce kolnierza 13a palnik osadzony jest na szybie paleniskowym 13. Wylot 12 palnika przechodzi bezposrednio w szyb palenis¬ kowy 12.Na fig. 2 przedstawiono przejscie lub ujecie szybu paleniskowego 13 w pozioma komore cyklonowe 20. W obszarze ujscia w dnie cylindrycznym 22 komory cyklonowej 21 zamontowany jest dwukomorowy palnik 23 z kanalem zaplonowym 24. Strumien 27 tego palnika jest skiero¬ wany na dolne scianke wewnetrzne komory cyklonowej. Swieca zaplonowa 29 zapala mieszanke gazowe 28 oraz strumien 26 paliwa cieklego wyplywajecy poprzez dysze 25.Na fig. 4 przedstawiono wykres zaleznosci max. temperatury plomienia v max bedecej W x funkcje parametów -j= ; g- oraz k dla dwóch róznych wartosci K, k = 20, k • 40 i "a a "a a stalej wartosci g— , g— » const. 8 a *a x v»ax - f /r : T-; k/ a a Przyk lad. 7000 kg/h koncentratu miedzi doprowadza sie z urzadzen zbiorniko¬ wych, suszecych, dozujecych i mieszajecych wraz z 390 m powietrza pierwotnego w charak¬ terze gazu nosnego poprzez tloczny przewód rurowy do przewodu wlotowego zbiornika rozprez¬ nego 2. Koncentrat o skladzie: Cu « 21-23%, Fe • 22-2556, S » 30-3355, Zn ¦ 7-10%, Pb = 6-9%, SiOp * 1% oraz ziarnistosci 0,5-lOO.um, przy udziale 53% ziaren w zakresie 1-100 .urn, ma resztkowe zawartosc wilgoci 0,1-0,3%.CJako srodek zuzlotwórczy do strumienia powietrza z koncentratem przed wlotem do zbiornika rozpreznego 2 wprowadza sie SiO- w postaci piasku w ilosci 1,3 t/h, aby powsta- jecy FeO byl wiezanyw zuzlu. Do tego celu stosuje sie piasek o resztkowej wilgotnosci 0,1% i o ziarnistosci do 0,7 mm. Strumien zlozony z 7000 kg/h koncentratu, 1300 kg/h pias¬ ku i 250 m /h sprezonego powietrza przechodzi poprzez przewód 1 do zbiornika rozpreznego 2 i wyplywa z niego poprzez przewezenie 5 do odcinka mieszania 6 stopnia mieszania II, gdzie strumien przyspieszany Jest do predkosci 39 m/s. Przy wybranej srednicy odcinka mieszania 6 uzyskuje sie stopien turbulencji Re * 1,67 x 10 • Stosunek dlugosci do srednicy wynosi 5.Strumien przechodzi nastepnie poprzez przejscie wykonane bezstopniowo z promieniem 100 mm z odcinka mieszania 6 do czesci dyfuzorowej 7, która ma pochylenie pod ketem 5° i najwieksze srednice 95 mm.Jednorodny strumien wyplywa z czesci 7 dyfuzora Venturiego z predkoscie 15,9 m/s i wraz z mieszanine strumienia wtórnego zlozone z 600 m /h powietrza z 1800 m /h tlenu doply¬ wa kanalem 8 gazu wtórnego do czesci odbiorczej odcinka mieszania 10 stopnia mieszania II.Wzgledna predkosc pomiedzy strumieniem wyplywajecym z czesci dyfuzorowej 7 a otacza- jecym go strumieniem wtórnym w kanale gazu wtórnego 8 wynosi 9,3 m/s.Mieszanie obu strumieni nastepuje w odcinku mieszania 10 przy sredniej predkosci strumienia 70,5 m/s i przy stosunku dlugosci do srednicy odcinka równej 5,4 oraz przy po- 5 czetkowym stopniu turbulencji Re * 6 x 10 . Mieszanie strumieni przejmuje teraz dyfuzor 11 stopnia mieszania II. W celu unikniecia rozleczenia sie strumieni dyfuzor 11 ma ket pochy¬ lenia 2,5°. Z wylotu 12 palnika wyplywa jeszcze nie zapalony strumien, o sredniej predkosci 18,5 m/s i bez zawirowan.Na skutek skoku srednicy z 230 mm przy wylocie 12 palnika do 500 mm w szybie palenis¬ kowym 13 oraz na skutek osiowego ustawienia jednorodnego strumienia wyplywajecego otrzy¬ muje sie zewnetrzny przeplyw powrotny gorecych produktów spalania i gazów, który wraz z urzedzeniem stabilizacji plomienia 14 i 14a prowadzi bezposrednio przy krawedzi spoilera 17 do zapalenia strumienia.Ilosc paliwa zastosowana dla utrzymania plomienia wynosi przy przeplywie koncentratu 6000 - 10000 kg/h okolo 30 m gazu ziemnego. W obszarze wylotu palnika 12 jednorodny stru¬ mien wyplywa bez zawirowan poprzez krawedz spoilera 17, bez odleczania sie w obszarze148 450 7 warstwy granicznej wewnetrznej scianki dyfuzora przy koncu dyfuzora 11 i bez powstawa¬ nia zawirowan.Ukierunkowany strumien przeplywa przy krawedzi spoilera 17 pod ketem ostrym i pod wplywem otaczajacego go wysoce reakcyjnego przeplywu powrotnego intensyfikowanego przez palnik ze stabilizacje plomienia swobodnie wyplywa do szybu paleniskowego 13. Przy uwzgled¬ nieniu predkosci wyplywu strumienia 18,5 m/s przy wylocie palnika i toru lotu reagentów w stanie stalym otrzymuje sie ksztalt plomienia wedlug fig. 3 w obszarze wlotu w szyb pa- leniskowy 13. Na skutek skoku przekroju poprzecznego pomiedzy wylotem palnika 12 a szy¬ bem 13 i na skutek reakcji spalania czastki paliwa w stanie stalym odchylane sa w kierun¬ ku chlodzonej scianki szybu i trafiaja na te scianke juz po przereagowaniu i w stanie stopionym. Splywajaca po sciance szybu warstewka roztopionego materialu krzepnie odpowied¬ nio do oddzialywania chlodzacego znajdujacych sie w sciance szybu rur chlodzacych i two¬ rzy warstwe ochronne z zakrzepnietego materialu na plaszczu rur chlodzacych* Z krzepna¬ cej warstwy czesc brzegowa roztopionego materialu splywa calkowicie z pozadane stabili¬ zacje w kierunku zbiornika cyklonowego.Dopalanie nastepuje wewnatrz szybu paleniskowego, przy czym plomien wedlug wykresu z fig. 4 na krótkim odcinku x osiaga maksymalne temperature v|Rax 1640 C, a zaraz potem wchodzi stycznie w komore cyklonowe 20 w celu oddzielenia fazy gazowej od stopionego ma¬ terialu.W przedstawionym przykladzie proces przebiega samoczynnie. W przypadku przerobu mieszanin o mniejszym cieple reakcji poprzez przewód wlotowy 1 doprowadza sie dodatkowe paliwo, w postaci pylu weglowego.Z ciepla reakcji odprowadzanego poprzez chlodzone scianki urzadzenia reaktora otrzy¬ muje sie pare w ilosci 0,9-1 t pary/60 bar/ na tone koncentratu.Produkty odprowadzane ze zbiornika cyklonowego 20 sa nastepujace: kamien miedziowy o skladzie: Cu » 73,5%, Pb - 2,0%, Fe ¦ 2,0%. S « 21,6%, Zn ¦ 0,956 i zuzel o zawartosci: Cu « 1,9%, Pb = 1,8%, Zn » 8,0%, Fe » 37,0%, Si02 « 31,0%. Kamien miedziowy i zuzel o temperaturze 1300 C se odprowadzane razem z dolnej czesci lezacego zbiornika cyklonowego.Spaliny wyplywajace w kierunku osiowym ze zbiornika cyklonowego 20 maja temperature 1320°C i zawieraja 56% S0~ oraz 5% resztkowego 02. Wraz ze spalinami odprowadzany jest tlenkowo-siarczanowy pyl lotny o skladzie: Cu « 6%, Pb » 16%, Zn = 24%, S ¦ 14%, Fe * 4%.Palnik pilotowy 23 umieszczony w sciance 22 zbiornika cyklonowego sluzy do zabezpie¬ czenia palenia w calym urzadzeniu podczas prowadzenia wytopu oraz do zapalania i nadzoro¬ wania plomienia gazu ziemnego w fazie nagrzewania do temperatury 1200°C wnetrza pieca.Przy nagrzewaniu dysze gazowe palnika G ze stabilizowaniem plomienia zasilane sa gazem ziemnym w ilosci do 150 m /h bez tlenu. Potrzebny tlen doprowadzany jest w postaci po¬ wietrza poprzez kanal gazu wtórnego 8, odcinek mieszania 10 i dyfuzor 11 do szybu pale¬ niskowego 13.Dwukomorowy palnik 23 wyposazony jest w wysokocisnieniowa dysze wyplywowa, która dla zmniejszenia obszaru topienia w komorze cyklonowej 20 zasilana jest czynnikiem reduk¬ cyjnym, przykladowo olejem.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do wytwarzania palnej zawiesiny ciala stalego w gazie, zwlaszcza do jej pirometalurgicznej obróbki z pionowym doprowadzeniem dla zawiesiny ciala stalego w ga¬ zie pierwotnym oraz z otaczajacym Je koncentrycznie kanalem gazu wtórnego i ze stopniem mieszania obu strumieni, oraz z komora cyklonowa topienia, znamienne tym, ze doprowadzenie dla zawiesiny ciala stalego w gazie pierwotnym stanowi przewód wlotowy /l/ usytuowany stycznie i uchodzacy zasadniczo poziomo do zbiornika rozpreznego /2/, a w po¬ laczeniu ze zbiornikiem rozpreznym /2/ umieszczone sa dwa dyfuzory Venturiego polaczone jeden za drugim i tworzace stopnie mieszania /I, II/, przy czym kanal /8/ gazu wtórnego obejmuje koncentrycznie dyfuzor Venturiego, stanowiacy pierwszy /I/ stopien mieszania, a w drugim stopniu mieszania /II/ w obszarze wylotu dyfuzora /li/ wyposazonym w komore8 148 450 chlodzenia /18/ umieszczony jest obejmujecy pierscieniowo ten wylot palnik gazowy /G/ ze stabilizacje plomienia oraz z dyszami /14, 14a/ gazu palnego i tlenu. 2. Urzedzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zbiornik rozprezny /2/ i stopnie mieszania /I, 11/ se ze sobe poleczone poprzez kolnierze /4a, 10a/. 3. Urzedzenie wedlug zastrz. l, znamienne tym, ze kanal /8/ gazu wtór¬ nego w obszarze wylotu czesci dyfuzorowej /7/ przechodzi w cylindryczne czesc /10/ o mniej¬ szej srednicy, której to srednica praktycznie odpowiada srednicy wylotu czesci dyfuzo¬ rowej /7/. 4. Urzedzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze wylot dyfuzora /li/ stanowiecego drugi stopien mieszania /II/ w obszarze wylotu palnika /G/ ma wystajece poza plaszczyzne ostrzowe krawedz spoilera /17/. 5. Urzedzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze palnik /G/ lub cale urzedzenie palnikowe jest nasadzone na górne krawedz pionowego szybu paleniskowego /13/ za pomoce poleczenia kolnierzowego /I3a/. 6. Urzedzenie wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze dolna krawedz szy¬ bu paleniskowego /13/ osadzona jest na poziomej komorze cyklonowej /20/. 7. Urzedzenie wedlug zastrz. 5 albo 6, znamienne tym, ze w obszarze ujscia szybu paleniskowego /13/ w poziome komore cyklonowe /20/ zamontowany jest dwuko¬ morowy palnik /23/ mieszanki wstepnej w dnie, korzystnie w plaszczu komory cyklonowej /20/, a os tego palnika skierowana jest na dolne scianke wewnetrzne. 8. Urzedzenie wedlug zastrz. 7, znamienne tym, ze palnik /23/ mieszanki wstepnej jest w kanale zaplonowym /24/ dodatkowo wyposazony w wysokocisnieniowe dysze wyplywowe /25/.148 450 $ Fig.1 rrC-^ 4-2 4o \. 6 lA / 10 -10q Fig.2148 450 Fig.4 — k = tO — k= 20 , . oooogo <-» oooogo / K HL 1 w J ud 11 i "^ ^ ro / 1 M 1 4 1 c** Pracownia Poligraficzna UP RP. Naklad 100 egz.Cena 1500 zl PL PL PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do wytwarzania palnej zawiesiny ciala stalego w gazie, zwlaszcza do jej pirometalurgicznej obróbki z pionowym doprowadzeniem dla zawiesiny ciala stalego w ga¬ zie pierwotnym oraz z otaczajacym Je koncentrycznie kanalem gazu wtórnego i ze stopniem mieszania obu strumieni, oraz z komora cyklonowa topienia, znamienne tym, ze doprowadzenie dla zawiesiny ciala stalego w gazie pierwotnym stanowi przewód wlotowy /l/ usytuowany stycznie i uchodzacy zasadniczo poziomo do zbiornika rozpreznego /2/, a w po¬ laczeniu ze zbiornikiem rozpreznym /2/ umieszczone sa dwa dyfuzory Venturiego polaczone jeden za drugim i tworzace stopnie mieszania /I, II/, przy czym kanal /8/ gazu wtórnego obejmuje koncentrycznie dyfuzor Venturiego, stanowiacy pierwszy /I/ stopien mieszania, a w drugim stopniu mieszania /II/ w obszarze wylotu dyfuzora /li/ wyposazonym w komore8 148 450 chlodzenia /18/ umieszczony jest obejmujecy pierscieniowo ten wylot palnik gazowy /G/ ze stabilizacje plomienia oraz z dyszami /14, 14a/ gazu palnego i tlenu.

2. Urzedzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zbiornik rozprezny /2/ i stopnie mieszania /I, 11/ se ze sobe poleczone poprzez kolnierze /4a, 10a/.

3. Urzedzenie wedlug zastrz. l, znamienne tym, ze kanal /8/ gazu wtór¬ nego w obszarze wylotu czesci dyfuzorowej /7/ przechodzi w cylindryczne czesc /10/ o mniej¬ szej srednicy, której to srednica praktycznie odpowiada srednicy wylotu czesci dyfuzo¬ rowej /7/.

4. Urzedzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze wylot dyfuzora /li/ stanowiecego drugi stopien mieszania /II/ w obszarze wylotu palnika /G/ ma wystajece poza plaszczyzne ostrzowe krawedz spoilera /17/.

5. Urzedzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze palnik /G/ lub cale urzedzenie palnikowe jest nasadzone na górne krawedz pionowego szybu paleniskowego /13/ za pomoce poleczenia kolnierzowego /I3a/.

6. Urzedzenie wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze dolna krawedz szy¬ bu paleniskowego /13/ osadzona jest na poziomej komorze cyklonowej /20/.

7. Urzedzenie wedlug zastrz. 5 albo 6, znamienne tym, ze w obszarze ujscia szybu paleniskowego /13/ w poziome komore cyklonowe /20/ zamontowany jest dwuko¬ morowy palnik /23/ mieszanki wstepnej w dnie, korzystnie w plaszczu komory cyklonowej /20/, a os tego palnika skierowana jest na dolne scianke wewnetrzne.

8. Urzedzenie wedlug zastrz. 7, znamienne tym, ze palnik /23/ mieszanki wstepnej jest w kanale zaplonowym /24/ dodatkowo wyposazony w wysokocisnieniowe dysze wyplywowe /25/.148 450 $ Fig.1 rrC-^ 4-2 4o \. 6 lA / 10 -10q Fig.2148 450 Fig.4 — k = tO — k= 20 , . oooogo <-» oooogo / K HL 1 w J ud 11 i "^ ^ ro / 1 M 1 4 1 c** Pracownia Poligraficzna UP RP. Naklad 100 egz. Cena 1500 zl PL PL PL PL