PL196431B1 - Urządzenie do podawania drobno rozdzielonych ciał stałych oraz gazu utleniającego do zawiesinowego pieca do wytapiania - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie do podawania drobno rozdzielonych cia l sta lych, oraz gazu utleniaj acego do zawiesinowego pieca do wytapiania zawieraj acych co najmniej koncentrat metalu siarczkowego oraz tlenowy gaz utleniaj acy, przy czym urz adzenie to zawiera elementy do prowadzenia cia l sta- lych i gazu utleniaj acego do zawiesinowego pieca do wyta- piania, przy czym w otworze doprowadzaj acym zawiesino- wego pieca do wytapiania, przez który dostarczane s a do komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania cia la sta le i gaz utleniaj acy instalowana jest komora wytwa- rzania zawiesiny, do zawiesiny zawieraj acej cia la sta le i gaz utleniaj acy, w której to komorze cia la sta le i co najmniej cz esc gazu utleniaj acego mog a by c zmieszane do postaci zawiesiny, któr a mia la zawiesina zanim wp lyn ela do komo- ry reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania tak, ze komora wytwarzania zawiesiny jest w stosunku do przewo- du dostarczaj acego koncentrat, po laczona z otworem dostarczaj acym zawiesinowego pieca do wytapiania, na jego przeciwleg lym ko ncu, w celu umo zliwienia zawiesinie, utworzonej z cia l sta lych i utleniaj acego gazu,………, zna- mienne tym, ze k at dyszy dla dysz (6) zainstalowanych na scianie komory wytwarzania zawiesiny (5, 11), w odniesie- niu do kierunku przep lywu zawiesiny (8) jest zale zny od odleg losci dysz (6) od otworu dostarczaj acego (7) komory reakcyjnej (1) zawiesinowego pieca do wytapiania. PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196431 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 362114 ⁽¹³⁾ (22) Data zgłoszenia: 11.12.2001 ^{(51) Int.Cl.}

F27B 15/08 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: C22B 5/12 (2006.01)

11.12.2001, PCT/FI01/01077 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

18.07.2002, WO02/055746 PCT Gazette nr 29/02

Urządzenie do podawania drobno rozdzielonych ciał stałych oraz gazu utleniającego do zawiesinowego pieca do wytapiania

(30) Pierwszeństwo: 20.12.2000,FI,20002799	(73) Uprawniony z patentu: OUTOTEC OYJ,Espoo,FI
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 18.10.2004 BUP 21/04	(72) Twórca(y) wynalazku: Risto Saarinen,Espoo,FI
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2008 WUP 01/08	(74) Pełnomocnik: Tadeusz Szalkiewicz, PATPOL Sp. z o.o.

(57) 1. Urządzenie do podawania drobno rozdzielonych ciał stałych, oraz gazu utleniającego do zawiesinowego pieca do wytapiania zawierających co najmniej koncentrat metalu siarczkowego oraz tlenowy gaz utleniający, przy czym urządzenie to zawiera elementy do prowadzenia ciał stałych i gazu utleniającego do zawiesinowego pieca do wytapiania, przy czym w otworze doprowadzającym zawiesinowego pieca do wytapiania, przez który dostarczane są do komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania ciała stałe i gaz utleniający instalowana jest komora wytwarzania zawiesiny, do zawiesiny zawierającej ciała stałe i gaz utleniający, w której to komorze ciała stałe i co najmniej część gazu utleniającego mogą być zmieszane do postaci zawiesiny, którą miała zawiesina zanim wpłynęła do komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania tak, że komora wytwarzania zawiesiny jest w stosunku do przewodu dostarczającego koncentrat, połączona z otworem dostarczającym zawiesinowego pieca do wytapiania, na jego przeciwległym końcu, w celu umożliwienia zawiesinie, utworzonej z ciał stałych i utleniającego gazu,........., znamienne tym, że kąt dyszy dla dysz (6) zainstalowanych na ścianie komory wytwarzania zawiesiny (5, 11), w odniesieniu do kierunku przepływu zawiesiny (8) jest zależny od odległości dysz (6) od otworu dostarczającego (7) komory reakcyjnej (1) zawiesinowego pieca do wytapiania.

PL 196 431 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do podawania drobno rozdzielonych ciał stałych oraz gazu utleniającego, zawierających co najmniej drobno podzielony koncentrat metalu siarczkowego wraz z tlenowym gazem utleniającym, do zawiesinowego pieca do wytapiania.

Przy wytapianiu drobno rozdzielonych koncentratów metali siarczkowych, na przykład miedzi, niklu i ołowiu, wykorzystuje się zawiesinowy piec do wytapiania, zawierający następujące elementy: pionowy szyb reakcyjny oraz pionowy szyb przelotowy gazu wylotowego, które połączone są przy pomocy poziomego osadnika. Topienie koncentratu metalowego odbywa się głównie w pionowym szybie reakcyjnym, w jego górnej części, w której podawany jest koncentrat metalowy, gaz utleniający, składnik żużlotwórczy oraz pył piecowy, powstający w obiegu podczas procesu. W osadniku zawiesinowego pieca do wytapiania stopiony materiał wytwarza, w reakcjach wytapiania, co najmniej dwie stopione fazy: fazę żużlu oraz fazę kamienia siarczkowego. Ponadto, na skutek dobranych warunków topienia, zamiast fazy kamienia siarczkowego, pod fazą żużlu może wytworzyć się faza stopionego surowego metalu.

W celu korzystnego przeprowadzenia reakcji pomiędzy składnikami podawanymi do zawiesinowego pieca do wytapiania, to jest pomiędzy materiałem stałym, koncentratem, składnikiem żużlotwórczym oraz pyłem piecowym, jak również gazem utleniającym, opracowano komory spalania koncentratu, w których substancje stałe i gaz reagują ze sobą. Tego typu komora spalania opisana jest w dokumencie nr US4392885, gdzie gaz jest podzielony, głównie za sprawą promieniowych ścianek działowych, na trzy lub więcej przepływów pośrednich, które to przepływy pośrednie są kierowane w stronę stałego materiału, podawanego w środkowej części urządzenia, ze wszystkich stron, celem przeprowadzenia reakcji stapiania. Inną komorę spalania opisuje dokument nr US5133801, w której to komorze część gazu utleniającego jest przewodzona w środku obiegu materiału stałego tak, aby stały materiał wpływał do zawiesinowego pieca do wytapiania pomiędzy dwoma oddzielnymi przepływami gazu. Podobne komory spalania opisują na przykład dokumenty patentowe nr US5358222, US5362032, US5542361 i US5674310. W tych komorach spalania koncentratu zarówno mieszanie się stałego materiału z gazem utleniającym, jak i spalanie, zachodzą w tym samym miejscu, w szybie reakcyjnym zawiesinowego pieca do wytapiania. Spalanie zaczyna się od razu po rozpoczęciu mieszania, nawet w niewielkim stopniu, to jest natychmiast po tym, jak stały materiał spotka się z gazem utleniającym i osiągnięta zostanie temperatura zapłonu materiału stałego. W tym początkowym stadium w reakcji obecna jest nadmierna ilość tlenu i zachodzi silne przetlenienie materiału stałego. Ponieważ regulowanie procesu wytapiania w zawiesinowym piecu do wytapiania opiera się na niedoborze tlenu, ilość tlenu pod koniec procesu jest niewystarczająca i część materiału stałego pozostaje niedotleniona. Produkty spalania przetlenionego i niedotlenionego reagują ze sobą w fazie stopionego żużlu i fazie kamienia, znajdującymi się pod szybem reakcyjnym. Jakkolwiek najdrobniej podzielona, a równocześnie najbardziej utleniona część produktu spalania nie bierze udziału w reakcji, lecz przemieszcza się dalej wraz z gazem do osadnika zawiesinowego pieca do wytapiania. Część ta zawiera, między innymi prawie cały odparowany materiał, na przykład odparowaną część miedzi.

Ilość drobno podzielonego produktu spalania wynosi około 20% wagi całego dostarczonego, do zawiesinowego pieca do wytapiania wkładu i zawiera prawie całą miedź i żelazo w formie tlenkowej. Około połowa tego produktu spalania podąża dalej, przez szyb przelotowy zawiesinowego pieca do wytapiania do kotła na ciepło odpadowe, połączonego z zawiesinowym piecem do wytapiania, zaś około połowa wspomnianego produktu spalania pozostaje w osadniku i szybie przelotowym zawiesinowego pieca do wytapiania, na powierzchniach okładziny umieszczonej na ścianach osadnika i szybu przelotowego zawiesinowego pieca do wytapiania. Z okładziny ścian produkt spalania spływa powoli w dół na powierzchnię fazy stopionego żużlu, znajdującej się w osadniku. Dlatego też faza stopionego żużlu jest niezbędna w zawiesinowym piecu do wytapiania, w równowadze z fazą tlenkową, zawierającą około 25-35% wagi utlenionej miedzi. Stan równowagi utrzymuje zawartość miedzi w fazie stopionego żużlu na wysokim poziomie w zawiesinowym piecu do wytapiania, w szczególności poniżej szybu przelotowego, gdzie faza stopionego żużlu jest zazwyczaj wypuszczana z zawiesinowego pieca do wytapiania.

Było kilka prób złagodzenia niejednorodnej natury reakcji utleniania, na przykład przy pomocy układu opisanego w dokumencie patentowym nr US4493732, gdzie cząstki do wytapiania oraz gaz reakcyjny są mieszane w proporcji stechiometrycznej, w specjalnej strefie mieszania tak, aby wytworzyć zawiesinę nadciśnieniową. Zawiesinę następnie podaje się przez dyszę przyspieszającą do przePL 196 431 B1 strzeni reakcyjnej, gdzie z zewnątrz, względem podawania zawiesiny, również podaje się gaz reakcyjny, w celu sprawienia, aby zawiesina osiągnęła temperaturę zapłonu. Jakkolwiek zastosowanie nadciśnieniowej zawiesiny, jako takiej, nie jest korzystne ze względu na niebezpieczeństwo wybuchu.

Celem przedmiotu wynalazku jest wyeliminowanie niektórych przeciwności, występujących w stanie techniki oraz skonstruowanie ulepszonego urzą dzenia do podawania drobno podzielonych ciał stałych i gazu utleniającego do zawiesinowego pieca do wytapiania, w którym to urządzeniu produkt spalania dostarczanego materiału jest bardziej jednorodny niż miało to miejsce uprzednio.

Urządzenie do podawania drobno rozdzielonych ciał stałych, oraz gazu utleniającego do zawiesinowego pieca do wytapiania zawierających co najmniej koncentrat metalu siarczkowego oraz tlenowy gaz utleniający, przy czym urządzenie to zawiera elementy do prowadzenia ciał stałych i gazu utleniającego do zawiesinowego pieca do wytapiania, przy czym w otworze doprowadzającym zawiesinowego pieca do wytapiania, przez który dostarczane są do komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania ciała stałe i gaz utleniający instalowana jest komora wytwarzania zawiesiny, do zawiesiny zawierającej ciała stałe i gaz utleniający, w której to komorze ciała stale i co najmniej część gazu utleniającego mogą być zmieszane do postaci zawiesiny, którą miała zawiesina zanim wpłynęła do komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania tak, że komora wytwarzania zawiesiny jest, w stosunku do przewodu dostarczają cego koncentrat, połączona z otworem dostarczają cym zawiesinowego pieca do wytapiania, na jego przeciwległym końcu, w celu umożliwienia zawiesinie, utworzonej z ciał stałych i utleniającego gazu, swobodnego przepływu z komory wytwarzania zawiesiny bezpośrednio do komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania podczas wprowadzania gazu utleniającego do komory wytwarzającej zawiesinę zasadniczo we wszystkich kierunkach, przy czym w ściance komory wytwarzania zawiesiny zainstalowane są dysze zainstalowane na kilku poziomach, w różnych odległościach od otworu dostarczającego komory reakcyjnej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że kąt dyszy dla dysz zainstalowanych na ścianie komory wytwarzania zawiesiny, w odniesieniu do kierunku przepływu zawiesiny jest zależny od odległości dysz od otworu dostarczającego komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania.

Dysze zainstalowane w ściance komory wytwarzania zawiesiny, w równych odległościach od otworu dostarczającego komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania, są zainstalowane w równych odległ oś ciach wzglę dem siebie.

Kąt dyszy dla wszystkich dysz zainstalowanych na ściance komory wytwarzania zawiesiny, w stosunku do kierunku przepł ywu zawiesiny znajduje się w zakresie od 30 do 90 stopni.

Kąt dyszy dla wszystkich dysz zainstalowanych na ściance komory wytwarzania zawiesiny, w stosunku do kierunku przepływu zawiesiny jest najmniejszy w przypadku dysz umieszczonych najbliżej otworu doprowadzającego komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania.

Obszar komory wytwarzania zawiesiny, który wyposażony jest w dysze, stanowi co najmniej 80% całkowitej długości ścianki komory wytwarzania zawiesiny.

Obszar komory wytwarzania zawiesiny, który wyposażony jest w dysze, stanowi co najmniej 90% całkowitej długości ścianki komory wytwarzania zawiesiny.

Komora wytwarzania zawiesiny ma w przekroju kształt okrągły.

W innym rozwią zaniu komora wytwarzania zawiesiny ma w przekroju kształ t pierś cieniowy.

Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania, został przedstawiony na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok z boku, ukazany częściowo w przekroju, przykładu wykonania przedmiotu wynalazku, fig. 2 - schematyczny widok z boku, ukazany częściowo w przekroju, innego korzystnego przykładu wykonania przedmiotu wynalazku.

Jak ukazuje fig. 1, w górnej części komory reakcyjnej 1 zawiesinowego pieca do wytapiania znajdują się przewody doprowadzające ciała stałe 2 oraz gaz utleniający 3 do zawiesinowego pieca do wytapiania. Przed doprowadzeniem ciał stałych z przewodu 2 do komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania, ciała stałe są przeprowadzane do komory wytwarzania zawiesiny 5, mechanicznie połączonej z przewodem 2 i posiadającej okrągły kształt. W ściance komory wytwarzania zawiesiny 5 zainstalowane są dysze 6, przez które gaz utleniający, wpływający z przewodu 3, jest doprowadzany do komory wytwarzania zawiesiny 5. Kąt dysz 6, w stosunku do kierunku przepływu zawiesiny 8 zmniejsza się stopniowo tak, że jest najmniejszy w dyszach umieszczonych najbliżej komory reakcyjnej 1 zawiesinowego pieca do wytapiania. Komora powstawania zawiesiny 5 jest połączona z otworem doprowadzającym 7 komory reakcyjnej 1 zawiesinowego pieca do wytapiania, na przeciwległym końcu w stosunku do przewodu 2. Tędy też zawiesina, wytworzona w komorze wy4

PL 196 431 B1 twarzania zawiesiny 5 ma swobodny przepływ bezpośrednio do komory reakcyjnej 1 zawiesinowego pieca do wytapiania.

Przykład wykonania ukazany przez fig. 2 odbiega od układu ukazanego przez fig. 1 tym, że komora wytwarzania zawiesiny 11 ma kształt pierścieniowy w przekroju. W takim wypadku komora wytwarzania zawiesiny 11 zawiera ściankę zewnętrzną 12 i ściankę wewnętrzną 13. Obie ścianki, zewnętrzna 12 i wewnętrzna 13 wyposażone są w dysze 6, w celu doprowadzania gazu utleniającego, dostarczanego do zawiesinowego pieca do wytapiania, do komory wytwarzania zawiesiny 11. Część gazu utleniającego, wypływającego z przewodu 3, jest prowadzona rurką 14 do ścianki wewnętrznej 13 komory wytwarzania zawiesiny 11, a następnie przez dysze 6 do komory wytwarzania zawiesiny 11.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do podawania drobno rozdzielonych ciał stałych, oraz gazu utleniającego do zawiesinowego pieca do wytapiania zawierających co najmniej koncentrat metalu siarczkowego oraz tlenowy gaz utleniający, przy czym urządzenie to zawiera elementy do prowadzenia ciał stałych i gazu utleniającego do zawiesinowego pieca do wytapiania, przy czym w otworze doprowadzającym zawiesinowego pieca do wytapiania, przez który dostarczane są do komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania ciała stałe i gaz utleniający instalowana jest komora wytwarzania zawiesiny do zawiesiny zawierającej ciała stałe i gaz utleniający, w której to komorze ciała stałe i co najmniej część gazu utleniającego mogą być zmieszane do postaci zawiesiny, którą miała zawiesina zanim wpłynęła do komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania tak, że komora wytwarzania zawiesiny jest, w stosunku do przewodu dostarczają cego koncentrat, połączona z otworem dostarczają cym zawiesinowego pieca do wytapiania, na jego przeciwległym końcu, w celu umożliwienia zawiesinie, utworzonej z ciał stałych i utleniającego gazu, swobodnego przepływu z komory wytwarzania zawiesiny bezpośrednio do komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania podczas wprowadzania gazu utleniającego do komory wytwarzającej zawiesinę zasadniczo we wszystkich kierunkach, przy czym w ściance komory wytwarzania zawiesiny zainstalowane są dysze zainstalowane na kilku poziomach, w różnych odległościach od otworu dostarczającego komory reakcyjnej, znamienne tym, że kąt dyszy dla dysz (6) zainstalowanych na ścianie komory wytwarzania zawiesiny (5, 11), w odniesieniu do kierunku przepływu zawiesiny (8) jest zależny od odległości dysz (6) od otworu dostarczającego (7) komory reakcyjnej (1) zawiesinowego pieca do wytapiania.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że dysze (6), zainstalowane w ściance komory wytwarzania zawiesiny (5, 11), w równych odległościach od otworu dostarczającego (7) komory reakcyjnej (1) zawiesinowego pieca do wytapiania, są zainstalowane w równych odległościach względem siebie.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że kąt dyszy dla dysz (6) zainstalowanych na ściance komory wytwarzania zawiesiny (5, 11), w stosunku do kierunku przepływu zawiesiny (8) znajduje się w zakresie od 30 do 90 stopni.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kąt dyszy dla dysz (6) zainstalowanych na ściance komory wytwarzania zawiesiny (5, 11), w stosunku do kierunku przepływu zawiesiny (8) jest najmniejszy w przypadku dysz umieszczonych najbliżej otworu doprowadzającego (7) komory reakcyjnej zawiesinowego pieca do wytapiania.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienne tym, że obszar komory wytwarzania zawiesiny (5, 11), który wyposażony jest w dysze (6), stanowi co najmniej 80% całkowitej długości ścianki komory wytwarzania zawiesiny (5, 11).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienne tym, że obszar komory wytwarzania zawiesiny (5, 11), który wyposażony jest w dysze (6), stanowi co najmniej 90% całkowitej długości ścianki komory wytwarzania zawiesiny (5, 11).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienne tym, że komora wytwarzania zawiesiny (5, 11) ma w przekroju kształt okrągły.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienne tym, że komora wytwarzania zawiesiny (5, 11) ma w przekroju kształt pierścieniowy.