PT1608926E

PT1608926E - Instalação dotada de um forno giratório para a fundição, sem sal, de alumínio, com crivagem de recuperação das escórias

Info

Publication number: PT1608926E
Application number: PT03786228T
Authority: PT
Inventors: Antonio Spoleto
Original assignee: Hitech S R L
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2007-10-17
Also published as: US20060273498A1; DE60314780D1; ES2290533T3; ZA200505660B; ITSA20030004A1; ITSA20030004A0; EP1608926A1; EP1608926B1; WO2004063653A1; CN1745287A; ATE366400T1; AU2003295224A1; CN100465565C; AU2003295224B2; DE60314780T2; CA2514894A1; US7582252B2; RU2353681C2; JP4494220B2; RU2005121488A

Description

DESCRIÇÃO

INSTALAÇÃO DOTADA DE UM FORNO GIRATÓRIO PARA A FUNDIÇÃO, SEM SAL, DE ALUMÍNIO, COM CRIVAGEM E RECUPERAÇÃO DAS

ESCÓRIAS O objecto da presente invenção é uma instalação modular para a fundição de materiais metálicos, em especial sucata de alumínio, compreendendo um forno giratório caracterizado pela ausência do uso de banho de sais e com derrame directo do metal fundido numa bacia de armazenamento esférica, um equipamento para a selecção e recuperação da escória da fusão e um sistema de escape dos fumos.

Estado da técnica

Tal como é sabido, a fundição de sucatas de alumínio, para a produção de lingotes para ligas e também a refundição dos mesmos lingotes de alumínio é levada a cabo nos fornos rotativos, também chamados fornos de banho de sais, em que o sal marinho (usualmente misturado com carbonato de sódio, salitre e prussiato amarelo de potássio) é fundido pelo calor produzido no forno. 0 sal é um bom receptor e transmissor de calor e a sua adição é útil como agente protector para evitar a oxidação do metal em fusão. Quase a 1000°C reage englobando a escória de fusão da sucata de alumínio. 0 principal inconveniente destes fornos é a produção de uma notável quantidade de sobras, essencialmente constituídas pelos produtos de sais misturados com a escória do processo de fusão das sucatas de alumínio. Originando assim problemas por causa da disposição destas sobras e nem sempre a reciclagem destas sobras é possível e conveniente do ponto 1 de vista económico, porque agrava de uma forma notória o preço final do lingote de alumínio. A patente DE-U-200113042 descreve um forno de tambor rotativo cujo revestimento refractário que é formado como um revestimento cónico que se estende desde o lado frontal do forno no lado de carregamento até ao outro lado frcntal para a remoção de gases. Assim o diâmetro interior do referido forno aumenta constantemente ao longo do seu eixo longitudinal que começa na extremidade onde se encontra localizada a portinhola de carregamento até à extremidade do forno. A patente US-A-4491473 descreve um elemento em espiral cujo propósito é facilitar ou impelir o movimento da sucata através do forno, a combinação da oscilação da referida espiral ou da velocidade de rotação do forno permite uma definição do tempo de residência da sucata no forno entre 30 segundos a 10 minutos. No entanto, é indicado que este forno não tem objectivos de fundição, apenas processos de pré-aquecimento da sucata são realizados. A patente WO-A-239044 descreve uma instalação para fundição de alumínio num derramamento contínuo do metal usado sem que haja lugar a interrupções do ciclo de trabalho e em particular uma junta de rotação. Nenhuma selecção e recuperação contínua da sucata da fusão são divulgadas.

Sumário da invenção O objecto principal da presente invenção é evitar os inconvenientes das instalações precedentes concretizando principalmente um forno rotativo para a fusão do alumínio 2 primário e secundário, que não tenha que realizar a fusão do alumínio usando banho de sais.

Outro objecto da presente invenção é concretizar um forno rotativo para a fusão do alumínio primário e secundário, de acordo com os propósitos precedentes, em que é directo e contínuo o derramamento do metal fundido num tanque de armazenamento esférico sem qualquer interrupção do processo de fusão, de modo a melhorar o uso de combustível, de mão-de-obra de materiais salinos e as condições de segurança do trabalho.

Outro objecto da presente invenção é a obtenção de uma instalação de fusão de alumínio de acordo com os propósitos precedentes, que tenha um sistema automático e contínuo de selecção e recuperação da escória de fusão integrada na mesma instalação, sem a necessidade de seguir tratamentos em locais diferentes, de modo a alcançar vantagens em termos de custos relacionados com a disposição da escória ou a sua reciclagem.

Outro objecto da presente invenção é a obtenção de uma instalação de fusão do alumínio para a produção de lingotes para fundição, de acordo com os propósitos precedentes, completamente modular, de modo que as várias unidades, colocáveis no carril, sejam separadas para que seja mais fácil fazer, quer a construção e montagem e a manutenção quer a substituição devido a usura.

Outro objecto da presente invenção é obter uma instalação de fusão de alumínio para a produção de lingotes para fundição, de acordo com os propósitos precedentes, tendo um sistema de escape que permita um pequeno desperdício de energia termal no forno de fusão e simultaneamente uma 3 limpeza dos gases dos poluentes pesados antes da chaminé melhorando decididamente a qualidade do ar respirável pelos empregados na instalação em comparação com as instalações precedentes.

Descrição dos desenhos e modo de realizar a invenção

Outras caracteristicas e vantagens da invenção resultam de modo mais claro através da seguinte descrição e dos desenhos anexos, fornecidos a titulo indicativo e não limitativo. A fig. 1 mostra, de uma forma tridimensional, uma vista geral do sistema de fusão de acordo com a presente invenção. A fig. 2 mostra, numa secção em perspectiva, a vista geral do sistema de fusão de acordo com a presente invenção. A fig. 3 mostra uma secção longitudinal da vista geral do sistema de fusão de acordo com a presente invenção. A fig. 4 mostra, de um modo esquemático e num ponto de vista lateral, uma porção do elemento em espiral com os canais. A Fig. 5 mostra, numa vista longitudinal lateral, o equipamento de tratamento da escória com a disposição para o escape e os carris de movimentos. A fig. 6 mostra, de um modo esquemático e numa vista geral, alguns componentes da instalação, principalmente o tanque de armazenamento do metal fundido e o sistema de escape. 4

De acordo com os desenhos, o forno que realiza a fusão do alumínio primário e secundário (sucatas), é constituído por um corpo oco cilíndrico (1), com secção circular, construída em material refractário, resistente à pressão termal; numa extremidade, o corpo (1) é fechado por uma portinhola (2) usada para o carregamento das sucatas metálicas; na outra extremidade é a janela de entrada (3) da chama de calor da sucata e pelo buraco abaixo (4) para o escoamento do líquido fundido que, como ilustrado pelos desenhos, é efectuado por uma ranhura plana. 0 diâmetro no interior do corpo (1) altera-se constantemente ao longo do seu eixo longitudinal para originar uma inclinação negativa na linha horizontal que começa na extremidade onde a portinhola de carregamento (2) e vai até à extremidade onde está posicionado o buraco (4) de escoamento do metal fundido. A diferença de inclinação entre as duas extremidades em comparação com a linha horizontal é de 2 centímetros para o medido linear do comprimento do forno. 0 forno é coberto por uma estrutura metálica sendo mantido numa posição horizontal por armações de traves metálicas (5) que assentam e fluem nas carretas (6) suportadas nos suportes metálicos (7). Em ambas as extremidades do corpo (1), na esquerda e na direita, encontrarr^se as aberturas (8) e (9) para o escape de fumos que se juntam num único canal de evacuação (10).

Na superfície da parede interior do corpo (1) e ao longo de todo o seu comprimento, é um elemento an espiral (11), cujas espirais, na primeira forma preferida e ilustrada, são cilíndricas, com secção circular, com diâmetro constante e construído em material refractário resistente 5 ao calor e à pressão mecânica devido à acção da sucata na fusão. Nas espirais do elemento em espiral (11) e no lado inferior perto da parede do corpo cilíndrico (1) está uma multiplicidade de galerias ou canais (12) de secção semicircular. 0 canal de derramamento (13), feito com uma inclinação apropriada e adequadamente contido numa caixa (14) isolado e equipado com uma janela (15), é colocado entre o buraco (4) e a bacia de armazenamento esférica (16) posicionado num plano inferior numa cisterna. A bacia (16) foi descrita adequadamente e reivindicada na patente WO 02/39044 pelo mesmo requerente. A junção de rotação (17), em comparação com o descrito na referida patente, tem uma forma diferente, de modo a realizar uma continuidade de inclinação com o canal de derramamento (13).

As características principais de um exemplo preferido de realização do forno de rotação, para a fusão do alumínio primário e secundário, são as seguintes:

Diâmetro externo: 500 centímetros

Diâmetro interior: 320 centímetros

Espessura do cimento refractário: 90 centímetros

Comprimento do cilindro: 1200 centímetros

Inclinação para o derramamento: 24 centímetros

Temperatura de funcionamento: 750 - 800°C

Alimentação: metano, óleo

Consumo de calor: 750 Kcal/h por Kg/alumínio líquido produzido 0 forno é mantido numa rotação baixa, entre uma a quatro rotações/minuto, no seu eixo médio por um motor de engrenagens. 6

Descrição do processo de fusão

Se a fundição do alumínio secundário for a preferido, em primeiro lugar é realizada a selecção e mistura de diferentes tipos de sucatas de alumínio, cuja composição química tem de ser o mais perto possível à da desejada liga. Então as sucatas de alumínio são colocadas, através da portinhola de carregamento (2), no forno rotacional sem a adição de cloreto de sódio como agente protector que serve para evitar a oxidação do metal.

Por causa da rotação do forno e da especial conformação interior, é obtida a remistura mecânica da sucata em fusão, em simultâneo, com uma acção de transporte do material pelas paredes do forno. Gradualmente o metal funde-se e o alumínio liquido começa a rodar no mesmo sentido de rotação do forno; irá estar sempre posicionado na parte inferior do forno, por causa da força de gravidade ser mais elevada que a força de transporte devido à rotação. Além disso, por causa do movimento rotacional, junto à inclinação interior do forno, o metal líquido desliza continuamente até ao buraco de extracção (4) que é colocado no ponto mais baixo, fluindo através dos pequenos canais (12) colocados transversalmente em relação às espiras do corpo (11) . 0 metal liquido é protegido contra a oxidação do ar devido à sua posição inferior, não sendo directamente fustigado pela corrente dos gases quentes (cujo fluxo é horizontal e encontra-se situado na parte alta do forno), e porque flui continuamente na bacia (16) onde o metal fundido é armazenado, através do canal de derramamento (13). As escórias permanecem na parte alta e são suportados pelo corpo em espiral (11) e, e quando todo o alumínio estiver 7 fundido e tenha sido armazenado numa bacia esférica, são descarregadas perto da portinhola de carregamento através de um canal equipado com uma cóclea, concluindo o processo de fundição.

As escórias, colocadas no canal e empurradas pela cóclea, alcançam o modulo de selecção onde entram a partir da extremidade (18) . 0 módulo de selecção é constituído por três cilindros ocos coaxiais metálicos, um inserido no outro, e aberto para a extremidade esquerda, sendo mantido na posição horizontal e mentido na posição horizontal por vigas (19) e armações de traves metálicas (20) que assentam e fluem nas carretas (21) junto a suportes metálicos (22) com a interposição de uma carruagem de engrenagem (23).

Os cilindros (4) e (25) têm o lado de superfície equipado com buracos, maiores no primeiro cilindro (24) e mais pequenos no segundo (25) de modo a que seja possível o corrimento de escórias de diferentes dimensões. O conjunto, constituído pelos três cilindros, foi colocado em baixa rotação em torno do eixo longitudinal, têm-se assim uma remistura das escórias assim que elas avancem ao longo dos cilindros empurrados pela cóclea. A escória, de acordo com o seu peso e dimensões, passam do primeiro cilindro (24) para o último (26). Actualmente, no primeiro cilindro (24), com um diâmetro mais pequeno, encontram-se as escórias constituídas essencialmente por partes de ferro, aço, cooper, isso é material que tem poucas ou que não participou no processo de fusão; no segundo cilindro (25) são as escórias de óxido de alumínio; enquanto no terceiro cilindro (26) são essencialmente os pós. É muito interessante o facto de as escórias, fluentes, serem seleccionadas assim que estão frias. As escórias, assim tratadas, fluem para as extremidades dos cilindros e caiem 8 nos canais (27), (28), (29) todos posicionados por baixo de um cilindro e, através de um sistema de cóclea presente em todos os canais, são empurrados, quase até à temperatura ambiente, para bidões de armazenamento. 0 óxido de alumínio recuperado é reciclado e adicionado à carga de alimentação de fusão.

Todos os gases de escape produzidos no módulo de selecção e recuperação da escória são transportados, através de canalizações, até à cobertura (30), e não escapan no ambiente externo. É muito importante que o módulo de selecção e recuperação da escória seja constituído por unidades colocáveis em carris (31), de modo a que possam ser abertos para inspecção e manutenção.

Mesmo que não esteja representado nos desenhos, o forno de fusão é também modular, colocado em carruagens que ào movimentadas em carris, para que seja possível a abertura.

Outra grande inovação é o sistema de escape, constituído por duas canalizações separadas. Os gases quentes, gerados pelo forno de fusão a uma temperatura máxima de 300°C, são transportados através da conduta (32) que se encontra na cisterna do subsolo (33) acessível pela portinhola de inspecção (34) . Os gases escapam exclusivamente pelo forno de fusão, por causa da acção concomitante devido à energia cinética (que é gerada do seu calor) , pela expansão que eles têm alcançaram a cisterna (33), para a perda de pressão produzida pela chaminé (35) e pala força de resistência produzida pelo fluxo de ar, a uma grande velocidade, que escapa da extremidade (36) da conduta (37). 9

Na fossa (33) os gases quentes, por causa da expansão diminuem em temperatura e realiza a primeira queda das partículas mais pesadas de agentes poluentes nos gases.

Todos os outros gases que escapa dos módulos, que têm uma temperatura inferior, são transportados para a conduta (37) por extractores, continuando numa conduta no subsolo (38) até à chaminé (35) equipada com vários dispositivos de limpeza dos gases perigosos para o ambiente de acordo com as leis em vigor.

Ambas as condutas (32) e (37) estão equipadas com uma válvula de controlo (39) para a passagem automática dos gases. 0 presente sistema, além das vantagens acima mencionadas, leva a cabo também uma conservação energética no forno de fusão, porque os gases são evacuados de forma natural e apenas na quantidade necessária para o processo de combustão, não tendo quantidades adicionais de calor para um excesso de evacuação dos gases.

As dimensões e formas podem ser ajustadas de acordo com as exigências. 0 âmbito da invenção é definido pelas reivindicações anexas . 10

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escorias, caracterizada por usar: um forno rotativo, internamente equipado com um elemento em espiral (11) que leva a cabo a fusão do alumínio não usando banho de sais; um canal de derramamento (13) feito com uma inclinação apropriada e adequadamente contido numa caixa (14) isolado e equipado com uma janela (15), colocado entre o buraco (4) e a bacia de armazenamento esférica (16) posicionado num plano inferior numa cisterna, e equipado com uma junta de rotação (17) que realiza uma continuidade de inclinação com o canal de derramamento (13) de modo a obter o derramamento directo e contínuo do metal fundido na bacia (16); um aparelho automático e contínuo de selecção e recuperação de escória de fusão directamente integrada na mesma instalação; uma canalização dupla para escape dos fumos.
2. Instalação para a fusão de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação de escórias, tal como reivindicado na reivindicação 1, caracterizada por o forno para fusão de alumínio primário e secundário (sucatas), ser constituído por um corpo cilíndrico oco (1), com uma secção circular, cujo diâmetro interior aumenta constantemente ao longo do seu eixo longitudinal começando na extremidade onde fica a portinhola de carregamento (2) ate a à extremidade onde se encontra posicionado o buraco (4), com ranhura plana, para escoamento do metal fundido para originar uma inclinação negativa na linha horizontal.
3. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado nas reivindicações 1 e 2, caracterizada por a inclinação negativa favorita na linha horizontal do forno 1 ser dois centímetros para o medido linear do comprimento do forno.
4. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado na reivindicação 1, caracterizada por o forno ser mantido na posição horizontal através de armações de traves metálicas (5) que se encontram colocadas e fluem nas carretas (6) suportadas nos suportes metálicos (7); em ambas as extremidades do corpo (1) , direita e esquerda encontram-se as aberturas (8) e (9) para saída dos gases de escape que fluem num único canal de evacuação (10).
5. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado nas reivindicações 1, 2 e 4, caracterizada por a superfície da parede interior do corpo de forno (1) e ao longo de todo o seu comprimento, ter um elemento em espiral (11), cujas espiras, cilíndricas com secção circular, de diâmetro constante e construída em material refractário resistente contra o calor e a pressão mecânica devido à acção da sucata em fusão, tem na parte inferior do cilindro (1) perto da parede, uma multiplicidade de galerias ou canais (12) com uma secção semicircular favorita.
6. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado nas reivindicações 1 e 4, caracterizada por as espiras do elemento (11) ter uma secção elíptica ou poligonal.
7. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado nas reivindicações 1 e 5, caracterizada por as galerias ou canais (12) ter qualquer secção, por exemplo, circular, elíptica ou poligonal. 2
8. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado nas reivindicação 1 caracterizada por o modulo de rotação de selecção e recuperação da escória ser constituído por três cilindros ocos coaxiais metálicos, um inserido no outro, e abre para a extremidade esquerda; os cilindros (24) e (25) têm o lado de superfície equipado com orifícios, maiores no primeiro cilindro 824) e mais pequenos no segundo (25), de modo a que no primeiro cilindro (24), com um diâmetro mais pequeno, a escória seja constituída por material que tem poucas ou que não participou no processo de fusão de fusão, no segundo cilindro (25) a escória é constituída por oxido de alumínio, enquanto no terceiro cilindro (26) são essencialmente os pós.
9. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado na reivindicação 8, caracterizada por a escória seleccionada fluir para as extremidades dos cilindros empurrados pela cóclea e cai nos canais (27) , (28), (29) todos posicionados abaixo de um cilindro e, através de um sistema de cóclea presente em todos os canais, são empurrados, até quase à temperatura ambiente, nos bidões de armazenamento.
10. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado nas reivindicações 1, 8 e 9, caracterizada por o módulo de selecção e recuperação da escória ser constituído por unidades, colocáveis em pistas (31), de modo a que possam ser abertas para inspecções e manutenção.
11. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como 3 reivindicado nas reivindicações 1), 5) e 6), caracterizada por a escória ser suportada pelo corpo em espiral (11) e ser descarregada perto da portinhola de carregamento; a partir dai alcança um canal equipado com uma cóclea, que os empurra até à extremidade (18) do módulo de selecção.
12. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado na reivindicação 1, caracterizada por a canalização dos gases de exaustão, originários do forno de fundição, numa temperatura máxima de 300°C, ser constituída pela conduta (32) e a fossa de subsolo (33), pela draga produzida pelo fluxo de ar, com uma velocidade elevada, que escapa da extremidade (36) da conduta (37) e da chaminé 35) .
13. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado na reivindicação 1, caracterizada por a canalização dos gases de exaustão que escapam dos módulos de selecção e recuperação da escória e da bacia de armazenamento, tendo uma baixa temperatura, é constituída pela conduta (37) dotada de extractores e uma conduta de subsolo (38) e a chaminé (35).
14. Instalação para a fundição de alumínio primário e secundário, com crivagem e recuperação das escórias, como reivindicado nas reivindicações 1), 12) e 13) caracterizada por ambas as condutas, (32) e (37) estarem equipadas com uma válvula de controlo para a passagem automática dos gases. 4