RO121648B1 - Echipament pentru alimentarea cu material solid şi gaz oxidant într-un cuptor de topire în suspensie - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un echipament pentru alimentarea cu material solid, fin divizat, conţinând cel puţin concentrat de metal sulfidic ?i gazde oxidare conţinând oxigen, într-un cuptor detopire în suspensie. Echipamentul conform invenţiei conţine elemente de dirijare a particulelorsolide ?i a gazului oxidant în cuptorul de topire în suspensie. Conform invenţiei, în orificiul de alimentare (7) a cuptorului de topire în suspensie, prin care solidele (a) ?i gazul oxidant (b) sunt alimentate în camera de reacţie (1) a cuptorului de topire în suspensie, este instalată o cameră de creare a suspensiei (5 ?i 11) pentruo suspensie conţinând solide (a) ?i gaz oxidant (b), cameră în care solidele (a) ?i cel puţin o parte din gazul oxidant (b) sunt amestecate pentru a forma o suspensie înainte de a curge încamera de reacţie (1) a cuptorului de topire însuspensie.

Description

Invenția se referă la un echipament care este utilizat pentru alimentarea materialului solid fin divizat, conținând cel puțin concentrat de metal sulfidic, într-un cuptor de topire în suspensie, împreună cu un gaz oxidant conținând oxigen.

Pentru topirea concentratelor metalice sulfidice fin divizate, cum sunt de exemplu cuprul, nichelul și plumbul, este în general utilizat un cuptor de topire în suspensie, alcătuit din următoarele elemente: un compartiment vertical de reacție și un compartiment vertical de preluare a gazelor evacuate, care sunt interconectate prin intermediul unei zone verticale de sedimentare. Topirea concentratului de metal are loc în principal în compartimentul de reacție vertical, în partea superioară, acolo unde este alimentat concentratul de metal, gazul conținând oxigen, agentul de formare a zgurii și cenușa în suspensie obținute din procesul de circulație. în zona de sedimentare a cuptorului de topire în suspensie, materialul de alimentare topit creează, ca rezultat al reacțiilor de topire, cel puțin două faze topite: o fază de zgură și o fază de mată sulfuroasă. Mai mult decât atât, ca rezultat al condițiilor de topire selectate, în locul fazei de mată sulfidică, în dedesubtul fazei de zgură poate fi creată o fază de metal brut topit.

în scopul de a realiza în mod avantajos reacțiile dintre ingredienții alimentați în cuptorul de topire în suspensie, respectiv - dintre materialul solid concentrat, agentul de formare a zgurii și cenușa în suspensie și gazul conținând oxigen, sunt prevăzute arzătoare de concentrat, prin intermediul cărora solidul și gazul sunt făcute să reacționeze.

Un arzător de acest tip este descris în brevetul US 4392885, în care gazul este divizat în principal prin intermediul pereților despărțitori laterali, în trei sau mai multe sub - fluxuri, care sub - fluxuri sunt apoi direcționate către alimentarea de material solid în partea de mijloc a echipamentului, practic în toate părțile, în scopul de a efectua reacțiile de topire. Un alt astfel de arzător de concentrat este descris în brevetul US 5133801, în care o parte din gazul conținând oxigen este dirijat în mijlocul circulației materialului solid, astfel încât materialul solid curge în cuptorul de topire în suspensie între două fluxuri de gaze separate. Arzătoare similare sunt de asemenea descrise de exemplu în brevetele US 5358222,5362032, 5542361 și 5674310. în aceste arzătoare de concentrat atât amestecarea materialului solid cu gazul conținând oxigen, cât și combustia au loc în același spațiu, în zona de reacție a cuptorului de topire în suspensie. Combustia începe imediat ce amestecarea a început, chiar și într-o măsură redusă, respectiv-imediat ce materialul solid întâlnește gazul conținând oxigen și este atinsă temperatura de aprindere a materialului solid. în acest stadiu inițial, există o cantitate excesivă de oxigen prezentă în reacție și are loc o puternică supraoxidare a materialului solid. întrucât reglarea procesului de topire în cuptorul de topire în suspensie este bazată pe deficitul de oxigen, nu mai există suficient oxigen rămas către sfârșitul procesului și o parte din materialul solid rămâne suboxidat. Produsele de combustie supra - și sub - oxidate reacționează împreună în fazele de zgură topită și de mată, localizate dedesubtul compartimentului de reacție. Totuși, cea mai fin divizată și simultan cea mai oxidată parte a produsului de combustie nu participă la această reacție, ci își continuă drumul ca atare odată cu gazul, în zona de sedimentare a cuptorului de topire în suspensie. Această parte conține printre altele aproape tot materialul volatilizat, cum ar fi partea volatilizată a cuprului.

Porțiunea fin divizată din produsul combustibil este de aproximativ 20% în greutate din întreaga alimentare a cuptorului de topire în suspensie și conține aproape tot cuprul și fierul sub formă de oxizi. Aproximativ jumătate din acești produși de combustie sunt conduși mai departe, via compartimentul vertical de ieșire a cuptorului de topire în suspensie, la un cazan de căldură reziduală, conectat la cuptorul de topire în suspensie, iar jumătate din numitul produs de combustie rămâne în zona de sedimentare și în canalul vertical de ieșire a cuptorului de topire în suspensie, pe suprafața de căptușeală prevăzută pe pereții comparti2

RO 121648 Β1 meritului de sedimentare și a compartimentului vertical de ieșire a cuptorului de topire în 1 suspensie. De la căptușeala peretelui, produsul de combustie curge în jos, la suprafața fazei de zgură topită aflată în zona de sedimentare. 3

Astfel, faza de zgură topită este în mod practic pretutindeni în cuptorul de topire în suspensie în echilibru cu faza de oxid care conține aproximativ 25...35% în greutate din 5 cuprul oxidat.

Această condiție de echilibru menține ridicat conținutul de cupru din faza de zgură 7 pe întreg cuptorul de topire în suspensie, în special dedesubtul compartimentului vertical de ieșire, în care faza de zgură topită este în mod uzual evacuată din cuptorul de topire în 9 suspensie.

Au existat tentative de a ușura natura neomogenă a reacțiilor de oxidare, de exemplu 11 prin intermediul unui aranjament descris în brevetul US 4493732, în care particulele ce urmează să fie topite și gazul de reacție sunt amestecate în raport stoichiometric într-o zonă 13 specială de amestecare, astfel încât este creată o zonă de suspensie suprapresurizată.

Numita suspensie este apoi alimentată prin intermediul unui jet de accelerare în spațiul de 15 reacție, în care în afara alimentării cu suspensie este alimentat de asemenea gaz de reacție, în scopul de a face ca suspensia să atingă temperatura de aprindere. Totuși, utilizarea sus- 17 pensiei suprapresurizate ca atare nu este avantajoasă datorită unui pericol de explozie.

Obiectivul prezentei invenții este acela de a elimina unele dintre neajunsurile 19 existente la nivelul tehnicii actuale și de a realiza un echipament îmbunătățit pentru alimentarea solidelor fin divizate și a gazelor conținând oxigen, într-un cuptor de topire în sus- 21 pensie, echipament prin care produsul de combustie a materialului alimentat este făcut mai omogen decât în alte variante tehnice. Elementele esențiale, noi, ale invenției sunt enu- 23 merate în revendicările anexate.

într-un echipament pentru alimentarea solidelor și gazelor oxidante într-un cuptor de 25 topire în suspensie, în conformitate cu invenția, cel puțin o parte din gazul conținând oxigen alimentat în cuptorul de topire în suspensie este pus în contact cu materialul solid fin divizat, 27 alimentat în cuptorul de topire în suspensie, în scopul de a crea o suspensie în mod esențial omogenă, înainte ca gazul oxidant și solidele fin divizate să curgă în camera de reacție a 29 cuptorului de topire în suspensie. în scopul de a preveni aprinderea suspensiei, viteza suspensiei este menținută, atunci când suspensia ajunge la camera de reacție a cuptorului de 31 topire în suspensie, la o valoare esențial mai ridicată decât viteza de combustie a suspensiei.

într-un echipament în conformitate cu invenția, în scopul de a alimenta solidele și 33 gazul oxidant într-un cuptor de topire în suspensie, materialul solid fin divizat, care conține cel puțin o doză de concentrat de metal sulfidic și agent de formare a zgurii, dar care poate 35 de asemenea să conțină și cenușă în suspensie, în circulație în procesul de topire și posibil și mată sulfidică, pentru a fi alimentate în cuptorul de topire în suspensie, este alimentat prin 37 intermediul unei conducte de alimentare cu concentrat. Conducta de alimentare cu concentrat este mai departe conectată mecanic la o cameră de creare a suspensiei. în conducta 39 de alimentare a concentratului, aproape de joncțiunea cu camera de suspensie, poate fi instalat un distribuitor de concentrat care distribuie materialul solid alimentat în cuptorul de to- 41 pire în suspensie, către pereții camerei de creare a suspensiei. în camera de creare a suspensiei este de asemenea dirijată o parte din gazul oxidant alimentat în cuptorul de topire 43 în suspensie și conținând aer, aerîmbogățitcu oxigen sau oxigen, prin intermediul unor duze instalate în pereții camerei de creare a suspensiei. în continuare, camera de creare a sus- 45 pensiei este - în raport cu conducta de alimentare a concentratului, conectată la orificiul de alimentare a cuptorului de topire în suspensie, la capătul său opus, astfel încât suspensia 47 formată din solid și gaze oxidante să aibă acces liber să curgă, de la camera de creare a suspensiei, direct către camera de reacție a cuptorului de topire în suspensie. 49

RO 121648 Β1

Camera de creare a suspensiei constituie o cameră în peretele căreia sunt instalate duze pe cel puțin unul, dar preferabil pe mai multe niveluri, care sunt amplasate la distanțe variabile de orificiul camerei de reacție. în scopul de a obține o suspensie omogenă, practic la o distanță egală de la orificiul de alimentare a camerei de reacție a cuptorului de topire în suspensie, sunt instalate mai multe duze pe ambele părți ale peretelui camerei de creare a suspensiei, astfel încât duzele amplasate în mod esențial la aceeași distanță de orificiul camerei de reacție a cuptorului de topire în suspensie să fie amplasate în mod avantajos la distanțe în mod esențial egale una față de cealaltă. în peretele camerei de creare a suspensiei, duzele sunt instalate în mod avantajos, astfel încât suprafața prevăzută cu duze să fie cel puțin 80%, în mod avantajos - cel puțin 90% din lungimea totală a peretelui camerei de creare a suspensiei.

Duzele, instalate în peretele camerei de creare a suspensiei, sunt orientate astfel încât unghiul duzelor în raport cu direcția de curgere a suspensiei să fie cu al unor duze care sunt dispuse la o distanță în mod esențial egală de orificiul camerei de reacție a cuptorului de topire în suspensie, esențial egal, dar mărimea unghiului duzelor în raport cu direcția de curgere a suspensiei să fie gradat redusă și să fie cea mai mică în cazul duzelor care sunt instalate în apropierea orificiului camerei de reacție a cuptorului de topire în suspensie. Duzele sunt instalate în mod avantajos în peretele camerei de creare a suspensiei, astfel încât gazul curgând din duze să fie orientat practic într-o manieră radială către partea de mijloc a cuptorului de topire în suspensie. Duzele pot fi de asemenea instalate, astfel încât cel puțin o parte din duze să fie direcționate tangențial față de duza adiacentă, în care caz gazul curge cel puțin parțial către peretele camerei de creare a suspensiei.

Unghiul unei duze instalate în peretele camerei de creare a suspensiei, în raport cu direcția de curgere a suspensiei, variază în mod avantajos în domeniul de 30...90°, astfel încât unghiul duzei este cel mai mare în acel capăt al camerei de creare a suspensiei în care sunt alimentate solidele, și cel mai mic în acel capăt al camerei de creare a suspensiei în care suspensia curge în camera de reacție a cuptorului de topire în suspensie. în mod avantajos, unghiul duzei în raport cu direcția de curgere a suspensiei este cel mai mare în apropierea punctului de alimentare a solidelor, deoarece, în acest caz, gazul oxidant este amestecat în mod rapid și avantajos cu solidele care sunt direcționate în apropierea vecinătății peretelui camerei de creare a suspensiei. Faptul că mărimea unghiului duzelor este redusă atunci când se continuă către camera de reacție a cuptorului de topire în suspensie ajută ca viteza de curgere a suspensiei să se mențină suficient de mare, astfel încât suspensia să nu se aprindă înainte ca ea să atingă camera de reacție a cuptorului de topire în suspensie.

în conformitate cu invenția, camera de creare a suspensiei ce urmează a fi alimentată într-un cuptor de topire în suspensie este în mod avantajos, în mod esențial circulară, în secțiune transversală și este instalată în poziție în mod esențial verticală, astfel încât solidele să fie alimentate la capătul superior al camerei de creare a suspensiei, iar suspensia creată să fie îndepărtată la partea inferioară a camerei de creare a suspensiei. Suplimentar, în raport cu direcția de curgere a gazului oxidant, alimentat în cuptorul de topire în suspensie, camera de creare a suspensiei este în mod avantajos instalată, astfel încât circulația gazului oxidant să înconjoare camera de creare a suspensiei în practic toate direcțiile. Astfel, gazul oxidant poate curge liber în camera de creare a suspensiei, practic într-un mod oarecare, prin duzele prevăzute pe ambele părți ale peretelui.

Camera de creare a suspensiei utilizată poate fi de asemenea o cameră care este practic de formă inelară, în care caz, gazul oxidant, alimentat în cuptorul de topire în suspensie, este dirijat în camera de creare a suspensiei în două grupe; o parte a gazului oxidant

RO 121648 Β1 alimentat în camera de creare a suspensiei este dirijată către camera de creare a suspensiei, 1 prin intermediul duzelor instalate în peretele interior al camerei de creare a suspensiei și o parte este dirijată prin intermediul duzelor instalate în peretele exterior al camerei de creare 3 a suspensiei.

Invenția prezintă avantajul că realizează o omogenizare adecvată a produsului de 5 combustie, pentru topirea în suspensie a unor concentrate metalice, fin divizate.

Invenția este descrisă mai în detaliu mai jos, cu referire la desenele anexate, în care:7

- fig. 1 ilustrează un mod de realizare preferat al invenției, într-o ilustrație schematică în vedere laterală , care este arătată în secțiune transversală parțială; și9

- fig. 2 ilustrează un alt mod de realizare preferat al prezentei invenții, într- o ilustrație schematică în vedere laterală, care este arătată în secțiune transversală parțială.11 în conformitate cu fig. 1, în partea superioară a camerei de reacție 1 a unui cuptor de topire în suspensie, sunt instalate conducte 2 pentru alimentare cu particule solide a și cu 13 gaze oxidante b în cuptorul de topire în suspensie. înainte de a dirija solidele de la conducta la camera de reacție a cuptorului de topire în suspensie, solidele sunt transferate către o 15 cameră de creare a suspensiei 5, care este conectată mecanic la conducta 2 și este practic de formă circulară. în peretele camerei de creare a suspensiei 5, sunt instalate duze 6 prin 17 care gazul oxidant curgând din conducta 3 este direcționat spre camera de creare a suspensiei 5. Unghiul duzelor 6, în conformitate cu direcția de curgere a suspensiei 8, este 19 redus în mod gradat, astfel încât este cel mai mic în cazul duzelor care sunt amplasate lângă camera de reacție 1 a cuptorului de topire în suspensie. Camera de creare a suspensiei 5 21 este conectată la orificiul de alimentare 7 a camerei de reacție 1 a cuptorului de topire în suspensie, la capătul opus față de conducta 2. Astfel, suspensia creată în camera de creare a 23 suspensiei 5 are acces liber să curgă direct în camera de reacție 1 a cuptorului de topire în suspensie. 25

Modul de realizare a invenției, în conformitate cu fig. 2, diferă față de aranjamentul ilustrat în fig. 1, prin faptul că, camera de creare a suspensiei 11 este practic inelară în sec- 27 țiune transversală, în care caz, camera de creare a suspensiei 11 este constituită dintr-un perete exterior 12 și un perete interior 13. Atât peretele exterior 12, cât și peretele interior 13 29 sunt prevăzute cu duze 6, în scopul de a direcționa gazul oxidant pentru a fi alimentat în cuptorul de topire în suspensie, către camera de creare a suspensiei 11.0 parte din gazul 31 oxidant curgând din conducta 3 este direcționat de-a lungul țevii 14 în peretele interior 13 al camerei de creare a suspensiei 11 și mai departe, prin duzele 6, către camera de creare a 33 suspensiei 11.

Claims (10)

1. Echipament pentru alimentarea de material solid și gaz oxidant într-un cuptor de topire în suspensie, materialul solid, fin divizat, conținând cel puțin concentrat de material 39 sulfidic, iar gazul oxidant conținând oxigen, numitul echipament cuprinzând elemente de dirijare a particulelor solide (a) și a gazelor oxidante (b) în cuptorul de topire în suspensie, în 41 orificiul de alimentare (7) a cuptorului de topire în suspensie, prin care solidele (a) și gazul oxidant (b) sunt alimentate în camera de reacție (1) a cuptorului de topire în suspensie, fiind 43 instalată o cameră de creare a suspensiei (5,11) pentru o suspensie conținând solide (a) și gaz oxidant (b), cameră în care solidele (a) și cel puțin o parte din gazul oxidant (b) pot fi 45 amestecate pentru a forma o suspensie, înainte ca acestea să curgă în camera de reacție (1) a cuptorului de topire în suspensie, caracterizat prin aceea că, corpul camerei de creare 47

RO 121648 Β1 a suspensiei (5,11) este realizat astfel încât camera de creare a suspensiei (5,11 ) să fie, în raport cu conducta de alimentare cu concentrat, conectată direct la orificiul de alimentare (7) a cuptorului de topire în suspensie, la capătul său opus și să permită suspensiei formate din material solid și gaz oxidant să aibă acces liber de curgere din camera de creare a suspensiei (5,11) direct în camera de reacție (1) a cuptorului de topire în suspensie.

2. Echipament conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în peretele camerei de creare a suspensiei (5,11), sunt instalate duze (6) la diferite distanțe față de orificiul de alimentare (7) a camerei de reacție a cuptorului de topire în suspensie, în scopul de a direcționa gazul oxidant în camera de creare a suspensiei (5,11).

3. Echipament conform revendicării 1 sau 2, caracterizat prin aceea că duzele (6) instalate în peretele camerei de creare a suspensiei (5,11), la o distanță practic egală față de orificiul de alimentare (7) a camerei de reacție a cuptorului de topire în suspensie, sunt instalate la distanțe practic egale una față de cealaltă.

4. Echipament conform revendicării 1, 2 sau 3, caracterizat prin aceea că unghiul duzelor (6) instalate în peretele camerei de creare a suspensiei (5,11) în raport cu direcția de curgere a suspensiei (8) este în domeniul 30...90°.

5. Echipament conform cu oricare dintre revendicările precedente, caracterizat prin aceea că unghiul duzelor (6) instalate în peretele camerei de creare a suspensiei (5,11) în raport cu direcția de curgere a suspensiei (8) este dependent de distanța dintre duzele (6) și orificiul de alimentare (7) a camerei de reacție (1) a cuptorului de topire în suspensie.

6. Echipament conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că unghiul duzelor (6) instalate în peretele camerei de creare a suspensiei (5,11) în raport cu direcția de curgere a suspensiei (8) este cel mai mic, atunci când duzele sunt amplasate cel mai aproape de orificiul de alimentare (7) a camerei de reacție a cuptorului de topire în suspensie.

7. Echipament conform cu oricare dintre revendicările de mai sus, caracterizat prin aceea că suprafața din camera de creare a suspensiei (5, 11) care este prevăzută cu duze (6) constituie cel puțin 80% din lungimea totală a peretelui camerei de creare a suspensiei (5,11).

8. Echipament conform cu oricare dintre revendicările de mai sus, caracterizat prin aceea că suprafața din camera de creare a suspensiei (5, 11), care este prevăzută cu duze (6), constituie cel puțin 90% din lungimea totală a peretelui camerei de creare a suspensiei (5,11).

9. Echipament conform cu oricare dintre revendicările de mai sus, caracterizat prin aceea că, camera de creare a suspensiei (5, 11) este practic circulară în secțiune transversală.

10. Echipament conform cu oricare dintre revendicările de mai sus, caracterizat prin aceea că, camera de creare a suspensiei (5, 11 ) este practic inelară în secțiune transversală .