PL196734B1 - Sposób i urządzenie do ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania - Google Patents

Abstract

1. Sposób ci aglego spuszczania fazy ciek lej z pieca do wytapiania, takiej jak kamie n, z pieca zawiesinowego, w którym faz e ciek la spuszcza si e z pieca przez otwór do spuszczania kamienia wykonany w scianie pieca do wn e- trza zbiornika przelewowego, w którym wyró zni c mo zna krawedz przelewow a, s luzac a do uwalniania fazy ciek lej, znamienny tym, ze najpierw umieszcza si e we wn etrzu pieca zawiesinowego, w s asiedztwie otworu (5) do spusz- czania kamienia, przynajmniej jeden element grzewczy, przy czym uzale znia si e zag lebienie elementu grzewczego w piecu od poziomu zalegania roztopionej warstwy kamienia. 6. Urz adzenie do ci aglego spuszczania fazy ciek lej z pieca do wytapiania, zw laszcza takiej jak kamie n, z pieca zawiesinowego, przy czym urz adzenie to obejmuje otwór do spuszczania kamienia wykonany w scianie pieca, s luza- cy do uwalniania fazy ciek lej z pieca, zbiornik przelewowy na faz e ciek la oraz kraw edz przelewow a w zbiorniku prze- lewowym, s luzac a do uwalniania fazy ciek lej, znamienne tym, ze obejmuje przynajmniej jeden element grzewczy, który jest umieszczony w s asiedztwie otworu (5) do spuszcza- nia kamienia we wn etrzu pieca zawiesinowego, aby zapobiec scalaniu fazy ciek lej, przy czym po lo zenie elementu grzewcze- go w postaci elektrody (9) i palnika (15) jest regulowane. PL PL PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 368838	(11) 196734 (13) B1
	(22) Data zgłoszenia: 23.10.2002	(51) Int.Cl. F27B 3/19 (2006.01)
	(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 23.10.2002, PCT/FI02/00820	C22B 15/00 (2006.01)
Urząd Patentowy	(87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
Rzeczypospolitej Polskiej	01.05.2003, WO03/036210 PCT Gazette nr 18/03

(54) Sposób i urządzenie do ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania

(30) Pierwszeństwo: 26.10.2001,FI,20012079	(73) Uprawniony z patentu: OUTOKUMPU TECHNOLOGY OY,Espoo,FI
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 04.04.2005 BUP 07/05	(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. Sposób ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania, takiej jak kamień, z pieca zawiesinowego, w którym fazę ciekłą spuszcza się z pieca przez otwór do spuszczania kamienia wykonany w ścianie pieca do wnętrza zbiornika przelewowego, w którym wyróżnić można krawędź przelewową, służącą do uwalniania fazy ciekłej, znamienny tym, że najpierw umieszcza się we wnętrzu pieca zawiesinowego, w sąsiedztwie otworu (5) do spuszczania kamienia, przynajmniej jeden element grzewczy, przy czym uzależnia się zagłębienie elementu grzewczego w piecu od poziomu zalegania roztopionej warstwy kamienia. 6. Urządzenie do ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania, zwł aszcza takiej jak kamień, z pieca zawiesinowego, przy czym urządzenie to obejmuje otwór do spuszczania kamienia wykonany w ścianie pieca, służący do uwalniania fazy ciekłej z pieca, zbiornik przelewowy na fazę ciekłą oraz krawędź przelewową w zbiorniku przelewowym, służącą do uwalniania fazy ciekłej, znamienne tym, że obejmuje przynajmniej jeden element grzewczy, który jest umieszczony w sąsiedztwie otworu (5) do spuszczania kamienia we wnętrzu pieca zawiesinowego, aby zapobiec scalaniu fazy ciekłej, przy czym położenie elementu grzewczego w postaci elektrody (9) i palnika (15) jest regulowane.

PL 196 734 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania, takiej jak kamień, z pieca zawiesinowego oraz urządzenie do ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania, takiej jak kamień, z pieca zawiesinowego.

W piecu zawiesinowym stosowanym w procesie wytapiania zawiesinowego kamień oraz żużel fazy ciekłej oddzielane są od siebie, tworząc osobne warstwy na dnie pieca. W zależności od kolejnego etapu tego procesu faza ciekła spuszczana jest z pieca porcjami, choć podajnik pieca działa w sposób ciągły. Proces konwertorowy w połączeniu z procesem wytapiania zawiesinowego nie wymaga spuszczania kamienia w sposób przerywany, materiał roztopiony może być spuszczany w sposób ciągły. Sposób taki jest o tyle korzystny, że materiał roztopiony płynąć może w sposób ciągły wewnątrz pieca, zaś powierzchnia materiału roztopionego może się znajdować na standardowej wysokości. Rozwiązanie to ma istotny wpływ na pojemność komory na materiał roztopiony w piecu, a w efekcie wpływa na dodatkowe obniżenie zawartości miedzi w żużlu, choć z drugiej strony wpływa na zwiększenie zużycia okładzin, jako że powierzchnia materiału utrzymuje się stale na jednakowej wysokości. Do największego zużycia okładzin dochodzi zwłaszcza na wysokości granicy faz.

Zgodnie z rozwiązaniami znanymi ze stanu techniki ciągłe spuszczanie fazy ciekłej przeprowadzane jest z pomocą konstrukcji syfonowej. Zgodnie z tym rozwiązaniem faza ciekła spuszczana jest ciągłym strumieniem do zbiornika przelewowego, skąd jej nadmiar uwalniany jest na potrzeby dalszej obróbki. Zastosowanie tego sposobu, w szczególności z wykorzystaniem pieca zawiesinowego, jest ograniczone z uwagi na to, że w razie zakłócenia przebiegu doprowadzania materiału roztopionego z niezależnych względów faza ciekła znajdująca się w piecu ulega schłodzeniu, zwłaszcza w warstwie dolnej, zaś w najgorszym przypadku tworzy zakrzepłą lub nawet zestaloną warstwę na dnie pieca. Rozwiązanie oparte na tradycyjnie stosowanym układzie syfonowym do spuszczania materiału roztopionego nie spełnia swego zadania, jako że otwór na spuszczany materiał ulega stopniowemu zablokowaniu przez narosty i w praktyce nie sposób go ponownie odetkać, nie zatrzymawszy w tym celu pracy pieca, aby w sposób mechaniczny usunąć narosty, co stanowi istotny problem towarzyszący temu procesowi.

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania, zwłaszcza fazy takiej jak kamień, z pieca zawiesinowego.

Sposób ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania, takiej jak kamień, z pieca zawiesinowego, w którym fazę ciekłą spuszcza się z pieca przez otwór do spuszczania kamienia wykonany w ścianie pieca do wnętrza zbiornika przelewowego, w którym wyróżnić można krawędź przelewową, służącą do uwalniania fazy ciekłej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że najpierw umieszcza się we wnętrzu pieca zawiesinowego, w sąsiedztwie otworu do spuszczania kamienia, przynajmniej jeden element grzewczy, przy czym uzależnia się zagłębienie elementu grzewczego w piecu od poziomu zalegania roztopionej warstwy kamienia.

Ciepło wytwarza się stosując co najmniej dwie elektrody grafitowe rozmieszczone w sąsiedztwie otworu do spuszczania kamienia.

Ciepło potrzebne do utrzymania kamienia w fazie ciekłej wytwarza się stosując co najmniej jeden wgłębny palnik, którego położenie wgłębne i nachylenie względem pionowej osi pieca reguluje się za pomocą urządzenia do podnoszenia.

Ciepło potrzebne do utrzymania kamienia w fazie ciekłej wytwarza się stosując elektrodę grafitową i uziom stanowiący przeciwelektrodę, którą lokalizuje się u dołu osadnika w sąsiedztwie otworu do spuszczania.

W trakcie normalnej pracy pieca element grzewczy umieszcza się nad fazą ciekłą za pomocą urządzenia do podnoszenia elementu grzewczego.

Urządzenie do ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania, zwłaszcza takiej jak kamień, z pieca zawiesinowego, przy czym urządzenie to obejmuje otwór do spuszczania kamienia wykonany w ścianie pieca, służący do uwalniania fazy ciekłej z pieca, zbiornik przelewowy na fazę ciekłą oraz krawędź przelewową w zbiorniku przelewowym, służącą do uwalniania fazy ciekłej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obejmuje przynajmniej jeden element grzewczy, który jest umieszczony w sąsiedztwie otworu do spuszczania kamienia we wnętrzu pieca zawiesinowego, aby zapobiec scalaniu fazy ciekłej, przy czym położenie elementu grzewczego w postaci elektrody i palnika jest regulowane.

PL 196 734 B1

Jako elementy grzewcze stosowane są przynajmniej dwie elektrody grafitowe.

Element grzewczy stanowi przynajmniej jeden wgłębny palnik.

Elementy grzewcze stanowią elektroda grafitowa oraz uziom.

Element grzewczy jest umieszczony w piecu nad fazą ciekłą i połączony jest z urządzeniem do podnoszenia elementu grzewczego.

Element grzewczy w odmiennym wykonaniu jest umieszczony w piecu, w bezpośrednim sąsiedztwie fazy ciekłej i połączony jest z urządzeniem do podnoszenia elementu grzewczego.

Roboczym położeniem elektrody grafitowej w piecu jest pozycja pionowa.

Kąt nachylenia wgłębnego palnika względem pionowej osi pieca jest regulowany, 5 do 15 stopni.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem do wnętrza pieca do wytapiania, takiego jak piec zawiesinowy, doprowadzane jest w razie potrzeby ciepło z pomocą przynajmniej dwóch elektrod lub przynajmniej jednego wgłębnego palnika, w którym to wypadku pod wpływem ciepła warstwy żużlu oraz kamienia utrzymywane są w stanie roztopionym, sięgając dna pieca także podczas przerw w doprowadzaniu materiału. Zgodnie z wynalazkiem, przynajmniej jeden element grzewczy umieszczony jest wewnątrz pieca do wytapiania korzystnie w sąsiedztwie otworu do spuszczania fazy ciekłej, przykładowo otworu do spuszczania kamienia. Proces ciągłego spuszczania stopionego kamienia z pieca zawiesinowego wspomagany jest dodatkowo z zastosowaniem sposobu oraz urządzenia według wynalazku. Położenie wgłębnego palnika oraz elektrod regulować można z pomocą przymocowanego do nich urządzenia do podnoszenia, dzięki czemu nie ulegają one zniszczeniu w trakcie procesu wytapiania pod wpływem warunków panujących we wnętrzu pieca. Wgłębny palnik umieszcza się w taki sposób, aby płomień pozwalał na utrzymanie warstw kamienia oraz żużlu znajdujących się w dolnej części pieca w stopionej postaci do samego dna pieca - przykładowo wówczas, gdy proces doprowadzania materiału zostaje przerwany. Powierzchnie fazy ciekłej wewnątrz pieca zawiesinowego można utrzymywać na pożądanym poziomie, co pozwala uniknąć nadmiernego zużycia okładzin. Oznacza to również, że żużel nie ulega wyciekowi przy okazji spuszczania kamienia.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku wyposażone w elektrody grafitowe fig. 2 - przekrój poprzeczny urządzenia widocznego na fig. 1, fig. 3 - urządzenie według wynalazku wyposażone w wgłębny palnik, fig. 4 - rozwiązanie według wynalazku wyposażone w elektrodę grafitową.

Figury 1 i 2 przedstawiają korzystne rozwiązanie niniejszego wynalazku. Fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny wzdłuż linii podziału A-A rozwiązania widocznego na fig. 1. W połączeniu z osadnikiem 2 pieca do wytapiania stosowane jest urządzenie 1 według wynalazku. Fazy ciekłe, warstwa żużlu 3 oraz warstwa kamienia 4, rozmieszczone są jedna nad drugą w taki sposób, że warstwa żużlu rozmieszczona jest na pożądanej wysokości na wierzchu warstwy kamienia, korzystnie w taki sposób, że warstwa żużlu nie jest uwalniana z wnętrza pieca w trakcie spuszczania kamienia 4. Stopiony kamień spuszczany jest ciągłym strumieniem przez otwór 5 do spuszczania kamienia wykonany w ścianie pieca do wnętrza zbiornika przelewowego 6 z okładziną murową, który to zbiornik wyposażony jest w stosowne elementy chłodzą ce w zależności od potrzeb. Zbiornik przelewowy 6 wyposażono w zewnętrzny system ogrzewania gazowego lub olejowego, stosowany w razie potrzeby. Wewnątrz zbiornika przelewowego poziom stopionego kamienia rośnie w wyniku działania ciśnienia metalostatycznego/ciśnienia statycznego w warstwie żużlu powyżej osadnika 2 w piecu zawiesinowym. Ze zbiornika przelewowego 6 nadmiar kamienia spuszczany jest w sposób ciągły przez krawędź przelewową 8 zbiornika do wnętrza rynny spustowej, którą stopiony kamień transportowany jest do dalszej obróbki.

W razie gdy z jakiegoś powodu zasilanie pieca zostanie przerwane, do powstawania narostów nie dopuszcza się dzięki zastosowaniu elementu grzewczego, takiego jak dwie elektrody grafitowe 9. W trakcie zwykłej pracy pieca elektrody 9 są podniesione z pomocą urządzenia do podnoszenia 11 znajdującego się powyżej dachu 13 osadnika, które to urządzenie podłączone jest do elektrod. Elektrody znajdują się wówczas na odpowiedniej wysokości nad powierzchnią warstw fazy ciekłej, dzięki czemu nie ulegają uszkodzeniu powodowanemu przez zanieczyszczenia oraz nadmiar ciepła. Wewnątrz osadnika elektrody grafitowe 9 umieszczone są w sąsiedztwie otworu 5 do spuszczania kamienia, w razie potrzeby elektrody takie można zanurzyć w fazie ciekłej. Elektrody zanurzane są w fazie ciekł ej zasadniczo w pozycji pionowej, w wyniku czego biegną przez warstwę kamienia, sięgając u góry do fazy żużlu. Elektrody 9 rozmieszczone są wewnątrz osadnika w taki sposób, że ciepło wytworzone przez elektrody utrzymuje zawartość przedniej części otworu 5 do spuszczania kamienia oraz kanału przepływu w stanie stopionym wówczas, gdy opisywany proces ulega przerwaniu.

PL 196 734 B1

W rozwiązaniu zaprezentowanym na fig. 3 stosowane jest urządzenie 12 obejmują ce wgłębny palnik 15 umożliwiające ciągłe spuszczanie kamienia z pieca zawiesinowego. Stopiony kamień 4 spuszczany jest w sposób ciągły z wnętrza pieca przez otwór 5 do spuszczania kamienia, wykonany w ś cianie pieca do wnę trza zbiornika przelewowego 6 z okł adziną murową , który to zbiornik wyposażony jest w niezbędne elementy chłodzące. Zbiornik przelewowy 6 dysponuje zewnętrznym systemem ogrzewania gazowego lub olejowego-stosowanym w razie potrzeby. Wewnątrz zbiornika przelewowego poziom stopionego kamienia rośnie w wyniku działania ciśnienia metalostatycznego/ciśnienia statycznego w warstwie żużlu powyżej osadnika 2 w piecu zawiesinowym. Ze zbiornika przelewowego 6 nadmiar kamienia spuszczany jest przez krawędź przelewową 8 zbiornika w sposób ciągły do wnętrza rynny spustowej, którą stopiony kamień transportowany jest do dalszej obróbki.

W przypadku ewentualnych zakł óceń procesu zasilania lub zakłóceń innego typu, fazy ciekłe 3 i 4 stale znajdują się w stanie stopionym dzięki zastosowaniu elementu grzewczego, to jest wgłębnego palnika 15. Wgłębny palnik 15 umieszczony jest wewnątrz osadnika 2, dzięki czemu nie powoduje przegrzania cegieł ściany. W połączeniu z wgłębnym palnikiem stosowane jest odrębne urządzenie do podnoszenia 14 umieszczone na dachu 13 osadnika, które to urządzenie umożliwia regulację położenia oraz kąta nachylenia wgłębnego palnika 15. W trakcie zwykłej pracy pieca wgłębny palnik jest podniesiony powyżej faz ciekłych, pozostając zabezpieczony przed ewentualnymi uszkodzeniami spowodowanymi przez ciepło, znajdując się korzystnie 400 mm powyżej poziomu, na jakim znajduje się w trakcie pracy. W razie przerwania procesu zasilania wgłębny palnik jest opuszczany w pobliże faz ciekłych. Dzięki zastosowaniu specjalnej dyszy Lavala, umieszczonej wewnątrz wgłębnego palnika, płomień kierowany jest we właściwy sposób, dzięki czemu może on skutecznie przenikać stopione warstwy. Kąt nachylenia wgłębnego palnika można regulować, przy czym wynosi on 5-15 stopni w trakcie pracy wgłębnego palnika. Kąt nachylenia oraz wydajność spalania regulować moż na w taki sposób, aby materiał roztopiony utrzymywany był w stanie roztopionym w możliwie efektywny sposób. W wyniku ciepł a wytwarzanego przez wgłębny palnik temperatura stopionego materiał u oraz ż u ż lu wzrasta, zaś fazy ciekłe utrzymywane są w roztopionym stanie aż do dna osadnika.

Figura 4 przedstawia korzystne rozwiązanie 16 według wynalazku, odpowiadające temu, jakie zaprezentowano na fig. 1, przy czym przeciwelektrodę innej elektrody 9 stanowi uziom 10, znajdujący się u dołu osadnika 2 w sąsiedztwie otworu 5 do spuszczania. Elementy grzewcze stanowią elektroda grafitowa 9, wysuwana przez dach 13 osadnika 2 z pomocą urządzenia do podnoszenia 11, oraz uziom 10 elektrody grafitowej. W trakcie zwykłej pracy pieca elektroda grafitowa 9 jest podniesiona z pomocą urzą dzenia do podnoszenia 13, znajdują cego się nad dachem 13 osadnika na pożądaną wysokość nad powierzchnią faz ciekłych. W ten sposób można zabezpieczyć elektrodę grafitową przed uszkodzeniem spowodowanym przez zanieczyszczenia oraz przegrzanie. Elektroda grafitowa 9 zanurzana jest w razie potrzeby w materiale roztopionym, zasadniczo w pozycji pionowej, w wyniku czego biegnie przez warstwę kamienia 4, sięgając u góry fazy żużlu 3. Elektroda grafitowa 9 oraz uziom 10 rozmieszczone są wewnątrz osadnika w taki sposób, że ciepło wytworzone przez elektrody utrzymuje zawartość przedniej części otworu 5 do spuszczania kamienia oraz kanału przepływu w stanie stopionym wówczas, gdy opisywany proces ulega przerwaniu, dzię ki czemu materiał roztopiony nie ulega zestaleniu.

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania, takiej jak kamień, z pieca zawiesinowego, w którym fazę ciekłą spuszcza się z pieca przez otwór do spuszczania kamienia wykonany w ścianie pieca do wnętrza zbiornika przelewowego, w którym wyróżnić można krawędź przelewową, służącą do uwalniania fazy ciekłej, znamienny tym, że najpierw umieszcza się we wnętrzu pieca zawiesinowego, w sąsiedztwie otworu (5) do spuszczania kamienia, przynajmniej jeden element grzewczy, przy czym uzależnia się zagłębienie elementu grzewczego w piecu od poziomu zalegania roztopionej warstwy kamienia.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciepło wytwarza się stosując co najmniej dwie elektrody grafitowe (9) rozmieszczone w sąsiedztwie otworu (5) do spuszczania kamienia.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciepło potrzebne do utrzymania kamienia w fazie ciekłej wytwarza się stosując co najmniej jeden wgłębny palnik (15), którego położenie wgłębne i nachylenie wzglę dem pionowej osi pieca reguluje się za pomocą urzą dzenia do podnoszenia (14).

   PL 196 734 B1
4. 4. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e ciepł o potrzebne do utrzymania kamienia w fazie ciekł ej wytwarza się stosują c elektrodę grafitową (9) i uziom (10) stanowią cy przeciwelektrodę , którą lokalizuje się u dołu osadnika (2) w sąsiedztwie otworu (5) do spuszczania.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że w trakcie normalnej pracy pieca element grzewczy umieszcza się nad fazą ciekłą za pomocą urządzenia do podnoszenia (11, 14) elementu grzewczego.
6. 6. Urządzenie do ciągłego spuszczania fazy ciekłej z pieca do wytapiania, zwłaszcza takiej jak kamień, z pieca zawiesinowego, przy czym urządzenie to obejmuje otwór do spuszczania kamienia wykonany w ścianie pieca, służący do uwalniania fazy ciekłej z pieca, zbiornik przelewowy na fazę ciekłą oraz krawędź przelewową w zbiorniku przelewowym, służącą do uwalniania fazy ciekłej, znamienne tym, że obejmuje przynajmniej jeden element grzewczy, który jest umieszczony w sąsiedztwie otworu (5) do spuszczania kamienia we wnętrzu pieca zawiesinowego, aby zapobiec scalaniu fazy ciekłej, przy czym położenie elementu grzewczego w postaci elektrody (9) i palnika (15) jest regulowane.
7. 7. Urzą dzenie wedł ug zastrz. 6, znamienne tym, ż e jako elementy grzewcze stosowane są przynajmniej dwie elektrody grafitowe (9).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że element grzewczy stanowi przynajmniej jeden wgłębny palnik (15).
9. 9. Urzą dzenie według zastrz. 6, znamienne tym, ż e elementy grzewcze stanowią elektroda grafitowa (9) oraz uziom (10).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 6 albo 7, albo 8, albo 9, znamienne tym, że element grzewczy jest umieszczony w piecu nad fazą ciekłą i połączony jest z urządzeniem do podnoszenia (11, 14) elementu grzewczego.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 6 albo 7, albo 8, albo 9, znamienne tym, że element grzewczy jest umieszczony w piecu, w bezpośrednim sąsiedztwie fazy ciekłej i połączony jest z urządzeniem do podnoszenia (11, 14) elementu grzewczego.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 7 albo 9, znamienne tym, że roboczym położeniem elektrody grafitowej (9) w piecu jest pozycja pionowa.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że kąt nachylenia wgłębnego palnika (15) względem pionowej osi pieca jest regulowany, 5 do 15 stopni.