Pierwszenstwo: Opublikowano: 29.IX.1973 68142 KI. 4fla,19/04 MKP C22b 19/04 CZYTELNIA (**b ?Qi^0 Wspóltwórcy wynalazku: Henryk Fik, Karol Rzyman, Franciszek Sieron, Bernard Wegrzynek, Zbigniew Ochmanski Wlasciciel patentu: Zaklady Cynkowe „Silesia" Przedsiebiorstwo Pan¬ stwowe, Katowice-Welnowiec (Polska) Urzadzenie do stapiania cynku Przedmiotem patentu glównego jest sposób sto¬ sowania plynnego wsadu o temperaturze od 500 do 700°C do pieców topielnych dla rektyfikacji cynku i urzadzenie do stosowania tego sposobu.Sposób stosowania plynnego wsadu do pieców topielnych i urzadzenie do stosowania tego spo¬ sobu wedlug patentu nr 46272 jest zrealizowany w dwóch alternatywach. Plynny cynk przeznaczony do przerobu w urzadzeniu rektyfikacyjnym dopro¬ wadza sie z miejsca jego powstawania do topiel- nika w stanie plynnym. Ilosc jednorazowego plyn¬ nego wsadu moze byc dowolna, ale w praktyce stosuje sie 250 do 300 kg plynnego cynku.Urzadzenie plywakowo-nurnikowe do wykonywa¬ nia sposobu wedlug wynalazku jest dobudowane do znanego pieca topielnego i sklada sie ze stu¬ dzienki, oporu, kadzi, elektrowciagu, plywaka cera¬ micznego i nurnika napedzanego poprzez specjalny mechanizm silnikiem elektrycznym.Plynny cynk transportuje sie kadzia z miejsca jego powstawania elektrowciagiem. Kadz podpro¬ wadzana jest do studzienki i nastepnie podciagana elektrowciagiem ku górze, na skutek czego naste¬ puje przechyl kadzi, gdyz opory, przy studzience przytrzymuja ja w zaczepach. Na skutek wychyle¬ nia sie kadzi nastepuje wylew cynku do studzienki.W wyniku tego ilosc wyplywajacego metalu z to¬ pielnika poprzez rynne do kolumny rektyfikacyj¬ nej wzroslaby bardzo gwaltownie. Temu niepozada¬ nemu zjawisku zapobiega sie przy pomocy ply- 20 25 3C waka, który moze byc wykonany z materialu ceramicznego lub tworzyw sztucznych, plywak jest sprzezony z nurnikiem. Objetosc nurnika jest wieksza lub równa porcji zaladowywanego cynku i dzieki opuszczeniu jego w dól za pomoca silnika uzyskuje sie staly wyplyw metalu z pieca. Po wylaniu porcji cynku do studzienki poziom kapieli w topielniku jest najwyzszy a nurnik znajduje sie w polozeniu najwyzszym, to znaczy nie jest za¬ nurzony. Na skutek stopniowego wyplywania me¬ talu z topielnika stan cynku a z nim plywak nie¬ co sie obniza i wtedy nastepuje impuls do silnika uruchamiajacego mechanizm nurnikowy. Po otrzy¬ maniu takiego impulsu nurnik stopniowo zanurza sie w metalu utrzymujac jego powierzchnie na stalym poziomie. Gdyby predkosc zanurzenia sie nurnika byla zbyt duza, w wyniku czego poziom metalu podnióslby sie ponad przewidziany poziom, plywak wtedy wywoluje impuls, który powoduje unieruchomienie mechanizmu, a w efekcie na¬ stepuje wstrzymanie podwyzszenia sie poziomu metalu. Przed osiagnieciem dolnego poziomu po¬ lozenia przez nurnik wywoluje on efekt akustycz- no-optyczny, który jest sygnalem do zaladowania nowej porcji metalu do topielnika. W swoim dol¬ nym polozeniu nurnik utrzymuje sie tak dlugo dopóki nie nastapi wlew nowej porcji metalu.W tym momencie nastepuje na skutek podnie¬ sienia sie plywaka impuls, który powoduje ze nurnik osiaga swoje górne polozenie. Powyzszy 681423 68 142 4 impuls mozna osiagnac poprzez kontakt kadzi w czasie wylewania cynku, który laczac odpowied¬ nie styki elektryczne powoduje uruchomienie sil¬ nika mechanizmu nurnikowego, który podnosi nur¬ nik.Do wykonywania sposobu wedlug wynalazku opatentowanego za nr 46272 sluzy takze urzadze¬ nie plywakowo-zatyczkowe z przekaznikiem na mechanizm dzwigowy. Przy tym rozwiazaniu do¬ budowano do znanego pieca topielnego studzienke, opory, kadz, elektrowciag, trzy komory na plynny cynk, plywak, zatyczke przekaznikowa i naped, otwór zatyczkowy oraz drugi plywak.Plynny cynk wlewa sie kadzia do studzienki, który przeplywa w piecu topielnym z komory to- pielnej do komory przelewowej, a nastepnie do komory wyplywowej, skad z kolei wyplywa do kolumny rektyfikacyjnej rynna. W komorze prze¬ lewowej zainstalowany jest plywak i w wypadku podniesienia sie metalu w tej komorze ponad do¬ puszczalny poziom nastepuje impuls poprzez skrzynke przekaznikowa na naped uruchamiajacy zatyczke, która zamyka otwór zatyczkowy. Gdy natomiast metal obnizy sie ponizej dopuszczalnego poziomu, wówczas plywak wywoluje impuls, w wy¬ niku którego zatyczka wysuwa sie z otworu za- tyczkowego a ilosc metalu wyplywajaca do komory przelewowej zwieksza sie. Aby istniala scisla ko¬ relacja pomiedzy podniesieniem sie poziomu ply¬ waka a iloscia wyplywajacego metalu zatyczka wraz z otworem musza byc w specjalny sposób sprofilowane.Dla urzadzenia plywakowo-zatyczkowego zabu¬ dowuje sie w komorze topielnej drugi plywak, który alarmuje fakt zblizenia sie poziomu cynku do do¬ puszczalnego minimum. W wyniku opisanego sy- gpalu nastepuje ponowne uzupelnienie topielnika, plynnym metalem. Takze mozna osiagnac impuls w czasie wlewania cynku do studzienki poprzez kontakt kadzi, który laczac odpowiednie styki elektryczne powoduje uruchomienie napedu i otwarcie otworu zatyczkowego.Impulsy wywolywane przez urzadzenia plywa¬ kowe oraz przez kontakt kadzi moga byc elek¬ tryczne, magnetyczne wzglednie elektromagne¬ tyczne.Zastosowanie urzadzenia plywakowo-nurnikowe- go wzglednie plywakowo-zatyczkowego zmniejsza pulsacje wyplywu metalu. Czesciowe nawet zlik¬ widowanie pulsacji wplywa korzystnie na przebieg procesu rektyfikacji jak równiez na zywotnosc kolumn rektyfikacyjnych.Piec topielny z proponowana studzienka zalewo¬ wa i urzadzeniem plywakowo-nurnikowym wzgled¬ nie plywakowo-zatyczkowym moze byc stosowany równiez dla wsadu stalego. W tym przypadku pulsa- cja wyplywajacego cynku bedzie podobnie jak przy wsadzie plynnym, ale mniejsza anizeli to ma miejsce w topielniku dawnego typu.Urzadzenie do stosowania plynnego wsadu we¬ dlug patentu nr 46272 przy duzej ilosci plynnego wsadu w piecu do stapiania zwlaszcza urzadzenie plywakowo-nurnikowe nie zapewnia odpowiedniego poziomu kapieli metalowej oraz tym samym od¬ powiedniego natezenia nadawy do kolumny rekty¬ fikacyjnej. Urzadzenie to takze nie umozliwia nadawania plynnego cyniku do kilku olowiowych kolumn rektyfikacyjnych oraz zmiany natezenia nadawania plynnego cynku. 5 Celem wynalazku jest polepszenie konstrukcji urzadzenia do stapiania cynku polaczonego z rektyfikacyjna kolumna cynku oraz opracowanie urzadzenia do stapiania cynku umozliwiajacego na¬ dawanie plynnego cynku do kilku olowianych io kolumn rektyfikacyjnych.Zadanie wytyczone w celu polepszenia kon¬ strukcji zostalo rozwiazane zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze znany piec do stapiania cynku sprzezony z jedna lub kilkoma kolumnami rekty- 15 fikacyjnymi cynku zostal wyposazony przed kazda rynna podajaca w urzadzenia podajace zlozone z czesci topielnej oraz o stalej pojemnosci prze¬ waznie kilku czesci odbiorczych przedzielonych sciana dzialowa od czesci topielnej. W czesci topiel- 20 nej zainstalowane sa naczynia czerpiace wylposazone w mechanizm regulujacy czestotliwosc napelnien, przy czym jedna czesc odbiorcza odpowiada jednej kolumnie rektyfikacyjnej. Piec do stapiania cynku zostal takze wyposazony w palniki o predkosci 25 wylotowej medium palnego nie mniejszej od 20 m/sek, które zabudowane sa najkorzystniej po przekatnej na krótszych scianach komór ogniowych pieca do stapiania.Wytyczone zadanie realizuje takze odmiana 30 urzadzenia do stapiania cynku wyposazona w czesci odbiorczej urzadzenia podajacego w nur¬ nik zaopatrzony w mechanizm do regulacji glebo¬ kosci zanurzenia.Wytyczone zadania takze realizuje kolejna od- 35 miana urzadzenia do stapiania cynku wyposazo¬ nego w czesci odbiorczej urzadzenia podajacego w kalibrowana rure lewarowa o regulowanej glebokosci zanurzenia konca rury, przy czym wy¬ chodzaca na zewnatrz pieca czesc rury lewarowej 40 stanowi rynne podajaca.Wytyczone zadania realizuje takze kolejna od¬ miana urzadzenia do stapiania cynku w której zespoly zaladowcze o znanej konstrukcji usytuo¬ wane sa w ukladzie dwóch zespolów najkorzystniej 45 na dwóch krótszych scianach pieca na przekatnej poziomego przekroju pieca. W przypadku wiekszej od dwu ilosci zespolów zaladowczych instaluje sie je na trzech scianach niezaopatrzonych w rynny podajace, które lacza poszczególne kolumny rek¬ so tyfikacyjne poprzez skrzynki nadawcze i rure na¬ dawcza.Zastosowanie urzadzenia do stapiania cynku wedlug wynalazku umozliwia lepsze wymieszanie plynnego cynku dzieki nadawaniu tego metalu 55 w kilku studzienkach zalewowych lub oknach wsadowych oraz tym samym lepsza wymiane ciepla. Jednak zasadnicza zaleta jest przede wszystkim mozliwosc regulacji nadawania wsadu cynkowego do poszczególnych kolumn rektyfikacji 60 cynku.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urzadzenie podajace pieca do stapiania cynku w przekroju pionowym, 65 fig. 2 — odmiane urzadzenia podajacego uwidocz-5 68 142 6 niona na fig. 1 w przekroju pionowym, fig. 3 — odmiane urzadzenia podajacego zaopatrzona w od¬ mienne naczynie podajace, w przekroju pionowym, fig. 4 — nurnikowe urzadzenie podajace pieca do stapiania cynku w przekroju pionowym, fig. 5 — urzadzenie podajace zaopatrzone w rure lewarowa w przekroju pionowym, fig. 6 — piec do stapiania cynku dla jednej kolumny rektyfikacyjnej cynku w przekroju poziomym, fig. 7 — piec do stapia¬ nia cynku dla dwóch kolumn rektyfikacyjnych w przekroju poziomym, a fig. 8 — piec do stapia¬ nia cynku dla kilku kolumn rektyfikacyjnych w przekroju poziomym.Jak uwidoczniono na rysunku znany piec do stapiania cynku jest zaopatrzony w urzadzenie J podajace zainstalowane przed rynna podajaca 1, która poprzez skrzynke nadawcza 2 i rure na¬ dawcza 3 laczy piec do stapiania cynku z kolumna rektyfikacyjna cynku 4. Urzadzenie podajace skla¬ da sie z czesci topielnej 5 oraz o stalej pojemnosci 2 czesci odbiorczej 6, przedzielonych sciana dzialowa 7 lub 8 od czesci topielnej 5, przy czym z czescia topielna 5 sprzezone jest kilka czesci odbiorczych 6. Sciana dzialowa 8 posiada okno przelewowe 9 usytuowane nieco powyzej poziomu cynku w czesci 2 odbiorczej 6. Urzadzenie podajace zaopatrzone jest w naczynie czerpiace 10, 11 lub 12 albo nurnik 13 usytuowany w czesci odbiorczej 6 lub rure lewarowa 14 takze usytuowana w czesci odbiorczej 6, przy czym wychodzaca na zewnatrz pieca do 3( stapiania cynku czesc rury lewarowej 14 stanowi rynne podajaca 1. Naczynia czerpiace 10, 11 lub 12 zaopatrzone sa w mechanizm regulujacy ich czesto¬ tliwosc napelnien nieuwidoczniony na rysunku.Nurnik 13 takze jest zaopatrzony w mechanizm 35 do regulacji glebokosci zanurzenia, który nie jest uwidoczniony na rysunku. Rura lewarowa 14 po¬ siada natomiast regulowana wysokosc zanurzenia w kapieli metalowej w czesci odbiorczej 6. Piec do stapiania cynku posiada na swoich bocznych *° scianach, które nie sa zaopatrzone w rynny poda¬ jace 1 w studzienki zalewowe 15 na plynny wsad lub okno wsadowe 16 którym mozna takze poda¬ wac do pieca wsad staly. Wsad staly w postaci plyt podaja zespoly zaladowcze 17 o znanej kon- 45 strukcji usytuowane w ukladzie dwóch zespolów najkorzystniej na dwóch krótszych scianach pieca na przekatnej poziomego przekroju pieca do sta¬ piania cynku.Kazdy zespól zaladowczy 17 usytuowany jest 50 na przeciw okna wsadowego 16. Piec do stapiania zaopatrzony jest takze w uklad palników 18 usy¬ tuowanych po przekatnej w dwóch krótszych scia¬ nach pieca lub krótszych scianach komór ognio¬ wych pieca do stapiania w przypadku gdy piec 55 do stapiania sklada sie z kilku komór ogniowych.Piec do stapiania cynku posiada tyle rynien po¬ dajacych 1 ile kolumn rektyfikacyjnych 4 obslu¬ guje.Cynk w postaci plynnej lub w postaci plyt 60 o wadze do 50 kg lub powyzej tej granicy kie¬ ruje sie do pieca poprzez studzienki zalewowe 15 lub okna wsadowe 16. Plynny cynk w kadzi nie- uwidocznionej na rysunku podprowadza sie prze¬ waznie do studzienki zalewowej 15 i przechyla za 65 pomoca oporu umocowanego na studzience zalewo¬ wej 15 i urzadzenia dzwigniowego takze nieuwi- docznionego na rysunku. v Wsad staly o wadze plyt do 50 kg podaje sie do pieca za pomoca zespolów zaladowczych 17.W piecu spala sie paliwo za pomoca palników 18 o predkosci wylotowej medium palnego nie mniejszej od 20 m/sek, która zapewnia recyrku¬ lacyjny obieg spalin, dzieki czemu plomien jest przy wylocie z dyszy zlagodzony a konwekcyjna wymiana ciepla wzrasta a zatem zmniejsza sie takze ilosc zgarów cynkowych w piecu. Sprawnosc cieplna pieca mozna poprawic przez zainstalowa-, nie u wylotu spalin z pieca znanego rekuperatora.Proponowane rozwiazanie jest szczególnie korzystne dla kolumn o wydajnosc: ponad 30 t na dobe.Stopiony plynny cynk lub nadany do pieca plynny cynk przeplywa do urzadzenia podajacego najpierw do czesci topielnej 5 tego urzadzenia.W czesci topielnej 5 naczynie czerpiace 10, 11 lub 12 nabiera plynny metal i przenosi za pomoca me¬ chanizmu regulujacego nieuwidocznionego na ry¬ sunku do czesci odbiorczej 6, skad plynny meta* przeplywa rynna podajaca 1, skrzynka nadawcza 2 i rura nadawcza 3 do kolumny rektyfikacyjnej 4.W innym rozwiazaniu z czesci topielnej 5 plynny cynk oknem przelewowym 9 usytuowanym w scia¬ nie dzialowej 8 przeplywa do czesci odbiorczej 6, gdzie jest nizszy poziom kapieli metalowej oraz gdzie nurnik 13 zapewnia zalozony poziom plyn¬ nego metalu i tym samym ilosc wyplywajacego cynku rynna podajaca 1. Gdy poziom cynku w czesci odbiorczej 6 jest nieznacznie wyzszy od zalozonego to nurnik 13 wysuwa sie ku górze, gdy natomiast jest nieznacznie nizszy to schodzi ku dolowi w wyniku czego zapewniony jest praktycz¬ nie zadany poziom. W skrajnych polozeniach nur¬ nika 13 — polozenie najwyzsze i najnizsze — na¬ stepuje sygnal akustyczny lub optyczny lub oby¬ dwa naraz co oznacza^ ze ilosc cynku splywajaca do czesci odbiorczej 6 jest za duza lub za mala w konsekwencji czego trzeba zmienic intensyw¬ nosc nadawania wsadu do pieca.W kolejnej odmianie urzadzenia podajacego w czesci odbiorczej 6 jest zabudowana rura lewa¬ rowa 14 która podaje sie metal do skrzynki na¬ dawczej 2. Ilosc podawanego metalu reguluje sie poziomem zanurzenia konca rury lewarowej 14 w plynnej kapieli cynkowej. PL