RS50066B - Uređaj za ubacivanje čvrstog materijala i oksidujućeg gasa u peć za topljenje suspenzije - Google Patents

Abstract

Uređaj za ubacivanje čvrstog materijala i oksidujućeg gasa u peć za topljenje suspenzije gde se čvrst materijal koji sadrži najmanje koncentrat sulfida metala i kiseonični oksidujući gas uvode u reakcionu komoru 1 peći kroz ulazni otvor 7, gde je u ulaznom otvoru 7 izvedena komora 5, 11 za stvaranje suspenzije pre ulaska u reakcionu komoru 1 peći za topljenje suspenzije, pri čemu suspenzija sadrži čvrste čestice i oksidujući gas koji se uvodi u komoru za stvaranje suspenzije putem mlaznica koje stvaraju cirkulisanje oksidujućeg gasa u gotovo svim pravcima u komori za stvaranje suspenzije, pri čemu su u zidu komore za stvaranje suspenzije mlaznice postavljene u više nivoa na različitim rastojanjima od ulaznog otvora 7 reakcione komore 1, naznačen time, što je ugao mlaznica (6) instaliranih u zidu komore (5,11) za stvaranje suspenzije u odnosu na pravac (8) protoka suspenzije, zavistan od rastojanja mlaznice (6) od ulaznog otvora (7) reakcione komore (1) peći za topljenje suspenzije, pri čemu je ugao mlaznica (6) smeštenih najbliže ulaznom otvoru (7), najmanji i kreće se u opsegu od 30° -90° . Prijava sadrži još 5 zavisnih patentnih zahteva.

Description

OBLAST TEHNIKE

Ovaj pronalazak odnosi se na uređaj koji se koristi za ubacivanje fino razdeljenog čvrstog materijala, koji sadrži barem fino razdeljen koncentrat sulfidnog metala, u peć za topljenje suspenzije zajedno sa kiseoničnim oksidujućim gasom.

U topljenju fino razdeljenih sufidnih metalnih koncentrata, kao što su bakar, nikl i olovo, uobičajeno se upotrebljava peć za topljenje suspenzije koja sadrži sledeće elemente: vertikalni reakcioni trup i vertikalni usisni trup izduvnih gasova, koji su međusobno povezani putem horizontalnog taložnog bazena. Topljenje metalnog koncentrata uglavnom se odvija u vertikalnom reakcionom trupu, u gornjem delu, gde ulaze koncentrat metala, kiseonični gas, agens za formiranje troske i visokopećna prašina iz procesa cirkulacije. U taložnom bazenu peći za topljenje suspenzije, istopljeni materijal za ubacivanje stvara, kao rezultat reakcija topljenja, najmanje dve faze istopljenosti: fazu troske i fazu sulfidne rogozine. Štaviše, kao rezultat odabranih uslova topljenja, umesto faze sulfidne rogozine, ispod faze troske može se stvoriti faza rastopljenog sirovog metala.

Da bi se na najpogodniji način realizovale reakcije između sastojaka koji se ubacuju u peć za topljenje suspenzije, tj. između čvrstog materijala, koncentrata, agensa za formiranje troske i viskokopećne prašine, kao i kiseoničnog gasa, napravljeni su gorionici za koncentrat u kojima se postiže reakcija čvrstih supstanci i gasa. Gorionik ovog tipa opisan je u patentu Sjedinjenih Država broj 4392885, u kome se gas deli, uglavnom uz pomoć radijalnih razdelnih zidova, u tri ili više pod-tokova, koji pod-tokovi se onda usmeravaju ka čvrstom materijalu koji se ubacuje na središnjem delu uređaja, u suštini na svim stranama, da bi se izvele reakcije topljenja. Drugi takav gorionik za koncentrat opisan je u patentu Sjedinjenih Država broj 5133801, gde se deo kiseoničnog gasa sprovodi posred cirkulacije čvrstog materijala, tako da čvrsti materijal teče u peć za topljenje suspenzije između dva odvojena toka gasa. Slični gorionici takođe su opisani u, na primer, patentima Sjedinjenih Država broj 5358222, 5362032, 5542361 i 5674310. U ovim gorionicima za koncentrat odvija se kako mešanje čvrstog materijala sa kiseoničnim gasom, tako i sagorevanje, na istom mestu u reakcionom trupu peći za topljenje suspenzije. Sagorevanje počinje odmah nakon što počne mešanje, čak i u najmanjem stepenu, tj. odmah nakon što se čvrst materijal susretne sa kiseoničnim gasom i postigne temperatura paljenja čvrstog materijala. U ovoj početnoj fazi postoji prekomerna količina kiseonika prisutna u ovoj reakciji, a snažna prekomerna oksidacija odvija se u čvrstom materijalu. Zato što je podešavanje procesa topljenja u peći za topljenje suspenzije zasnovano na oskudici kiseonika, ne ostaje dovoljno kiseonika kako se postupak privodi kraju i deo čvrstog materijala ostaje nedovoljno oksidovan. Proizvodi prekomernog i nedovoljnog sagorevanja reaguju zajedno u fazama rastopljenje troske i rogozine koje se odvijaju ispod reakcionog trupa. Međutim, najfinije razdvojen, i u isto vreme najviše oksidovani deo proizvoda sagorevanja, ne učestvuje u ovoj reakciji, ali nastavlja kao takav zajedno sa gasom u taložni bazen peći za topljenje suspenzije. Taj deo sadrži, između ostalih, skoro sav materijal podvrgnut isparavanju, kao što je deo bakra podvrgnut isparavanju.

Količina fino razdeljenog dela proizvoda sagorevanja je oko 20% mase celokupne količine ubačene u peć za topljenje suspenzije, i ona sadrži skoro sav bakar i gvožđe u oksidnom obliku. Oko polovine ovog proizvoda sagorevanja nastavlja, putem usisnog trupa peći za topljenje suspenzije, do kotla utilizatora koji je povezan sa peći za topljenje suspenzije, a polovina pomenutog proizvoda sagorevanja ostaje u taložnom bazenu i usisnom trupu peći za topljenje suspenzije na površinama obloge koja je obezbeđena na zidovima taložnog bazena i usisnog trupa peći za topljenje suspenzije. Sa obloga zida proizvod sagorevanja teče nadole, na površinu faze rastopljene troske koja se nalazi u taložnom bazenu. Stoga je faza rastopljene troske u suštini u celoj peći zatopljenje suspenzije u ravnoteži sa oksidnom fazom, koja sadrži oko 25 - 35mas.% oksidovanog bakra. Ovo stanje ravnoteže održava visok sadržaj bakra faze troske u čitavoj peći za topljenje suspenzije, gde se faza rastopljene troske obično ispušta iz peći za topljenje suspenzije.

Bilo je pokušaja da se ublaži nehomogena priroda reakcija oksidacije, na primer, putem rešenja opisanog u patentu Sjedinjenih Država 4493732, gde se čestice koje će se topiti i reakcioni gas mešaju u stehiometrijskom odnosu u posebnoj zoni mešanja, tako da se stvara suspenzija pod prekomernim pritiskom. Ta suspenzija se onda ubacuje putem ubrzavajuće mlaznice u prostor za odvijanje reakcije gde se od izvan ubacivanja suspenzije takođe ubacuje reakcioni gas da bi učinio da suspenzija dosegne tačku paljenja. Međutim, upotreba suspenzije pod preteranim pritiskom kao takve ne predstavlja prednost zbog opasnosti od eksplozije.

Cilj ovog pronalaska je da eliminiše neke nedostatke stanja tehnike i ostvari poboljšani uređaj za ubacivanje fino razdeljenog čvrstog materijala i kiseoničnog gasa u peć za topljenje suspenzije, u kom uređaju proizvod sagorevanja materijala za ubacivanje se čini da bude homogeniji nego ranije. Bitne nove karakteristike ovog pronalaska navedene su u priloženim zahtevima.

U uređaju prema ovom pronalasku za ubacivanje čvrstih supstanci i oksidujućeg gasa u peć za topljenje suspenzije, najmanje deo kiseoničnog gasa koji se ubacuje u peć za topljenje suspenzije stavlja se u dodir sa fino razdeljenim čvrstim materijalom koji se ubacuje u peć za topljenje suspenzije da bi se stvorila esencijalno homogena suspenzija, pre oksidujućeg gasa i fino razdeijene čvrste supstance teku u reakcionu komoru peći za topljenje suspenzije. Da bi se sprečilo da se suspenzija zapali, održava se brzina suspenzije dok suspenzija doseže reakcionu komoru peći za topljenje suspenzije, tako da bude esencijalno veća od brzine sagorevanja suspenzije.

Kod aparata prema ovom pronalasku, da bi se ubacile čvrste supstance i oksidujući gas u peć za topljenje suspenzije, fino razdeljeni čvrsti materijal, koji sadrži barem nešto koncentrata sulfidnog metala i agensa za formiranje troske, ali takođe može sadržavati visokopećnu prašinu koja cirkuliše u procesu topljenja i moguće sulfidnu rogozinu koja će se ubacivati u peć za topljenje suspenzije, ubacuje se kroz kanal za snabdevanje koncentratom. Kanal za snabdevanje koncentratom se dalje mehanički povezuje sa komorom za stvaranje suspenzije. U ovom kanalu za snabdevanje koncentratom, blizu spajanja suspenzione komore, može se instalirati distributer koncentrata koji distribuira čvrsti materijal koji se ubacuje u peć za topljenje ka zidovima komore u kojoj se stvara suspenzija. U komori u kojoj se stvara suspenzija, takode se sprovodi barem deo oksidujućeg gasa koji se ubacuje u peć za topljenje suspenzije i sadrži vazduh, vazduh obogaćen kiseonikom ili kiseonik, putem mlaznica instaliranih u zidovima komore za stvaranje suspenzije. Dalje, komora za stvaranje suspenzije je, u odnosu na kanal za snabdevanje koncentratom, povezana sa ulaznim otvorom peći za topljenje suspenzije na njenom suprotnom kraju, tako da suspenzija koja je formirana od čvrstih supstanci i oksidujućeg gasa ima slobodan pristup da teče od komore za formiranje suspenzije direktno do komore peći za topljenje suspenzije.

Komora za stvaranje suspenzije konstituiše komoru, u čijem zidu su instalirane mlaznice na najmanje jednom, ali preporučuje se na nekoliko nivoa koji se nalaze na varirajućim razdaljinama od otvora reakcione komore. Da bi se dobila homogena suspenzija, u suštini na jednakoj razdaljini od otvora za ubacivanje reakcione komore peći za topljenje suspenzije, instalirano je nekoliko mlaznica na obe strane zida komore za stvaranje suspenzije, tako da se mlaznice, u suštini, postavljene na istoj razdaljini od otvora reakcione komore peći za topljenje suspenzije pogodno nalaze na u suštini jednakim razdaljinama jedna od druge. U zidu komore za stvaranje suspenzije, mlaznice se pogodno postavljaju tako da površina na kojoj se nalaze mlaznice je najmanje 80%, preporučuje se najmanje 90% ukupne dužine zida komore za stvaranje suspenzije.

Mlaznice ugrađene u zid komore za stvaranje suspenzije usmerene su tako daje mlaznični ugao u odnosu na pravac tečenja suspenzije, sa mlaznicama koje su postavljene na u suštini jednakoj razdaljini od otvora reakcione komore peći za topljenje suspenzije, esencijalno jednak, ali veličina mlazničnog ugla u odnosu na smer tečenja suspenzije postepeno se smanjuje i najmanja je kod mlaznica koje su instalirane najbliže otvoru reakcione komore peći za topljenje suspenzije. Mlaznice su pogodno instalirane u zidu komore za stvaranje suspenzije tako da se gas koji teče od mlaznica usmerava na jedan u osnovi radijalan način ka središnjem delu komore za stvaranje suspenzije. Mlaznice se takođe mogu instalirati tako da se najmanje deo mlaznica usmerava tangentno ka susednoj mlaznici, u kom slučaju gas teče barem delimično ka zidu komore za stvaranje suspenzije.

Mlaznični ugao mlaznice koja je ugrađena u zid komore za stvaranje suspenzije u odnosu na smer tečenja suspenzije pogodno varira u opsegu od 30° - 90° , tako da je mlaznični ugao najveći u kraju komore za stvaranje suspenzije gde se ubacuju čvrste supstance, a najmanji na kraju komore za stvaranje suspenzije od koje suspenzija utiče u reakcionu komoru peći za topljenje suspenzije. Pogodno, mlaznični ugao u odnosu na smer toka suspenzije najveći je blizu tačke na kojoj se ubacuju čvrste supstance, zato Što se u tom slučaju oksidujući gas pogodno i rapidno meša sa čvrstim supstancama koje su usmerene blizu susedstva zida komore za stvaranje suspenzije. Činjenica da se veličina mlazničnog ugla smanjuje kada nastavlja ka reakcionoj komori peći za topljenje suspenzije pomaže da se brzina tečenja suspenzije održava dovoljno visokom, tako da se suspenzija ne pali pre nego što dosegne reakcionu komoru peći za topljenje suspenzije.

Prema ovom pronalasku, komora za stvaranje suspenzije koja će se ubacivati u peć za topljenje suspenzije pogodno je u osnovi kružna u poprečnom preseku i instalirana je u

suštini u vertikalnom položaju, tako da se Čvrste supstance ubacuju na gornjem kraju komore za stvaranje suspenzije, a stvorena suspenzija se sklanja na donjem kraju komore za stvaranje suspenzije. Kao dodatak tome, u odnosu na smer tečenja oksidujućeg gasa ubačenog u peć za topljenje suspenzije, komora za stvaranje suspenzije se pogodno instalira tako da u suštini cirkulisanje oksidujućeg gasa opkoljava komoru za stvaranje suspenzije u svim pravcima. Stoga oksidujući gas može slobodno da teče do komore za stvaranje suspenzije na, u suštini, ravnomeran način kroz mlaznice obezbeđene na obe strane zida.

Upotrebljena komora za stvaranje suspenzije takođe može biti komora koja je u osnovi prstenastog oblika, u kom slučaju se oksidujući gas koji se ubacuje u peć za topljenje suspenzije sprovodi u komoru za stvaranje suspenzije u dve gomile; deo oksidujućeg gasa koji se ubacuje u komoru za stvaranje suspenzije sprovodi se do komore za stvaranje suspenzije putem mlaznica instaliranih u unutrašnjem zidu komore za stvaranje suspenzije, a deo se sprovodi putem mlaznica instaliranih u spoljašnjem zidu komore za stvaranje suspenzije.

Pronalazak je opisan detaljnije u daljem tekstu u odnosu na priložene crteže, gde slika 1 ilustruje pogodno ostvarenje ovog pronalaska šematskim prikazom bočnog izgleda u delimičnom poprečnom preseku, i

slika 2 ilustruje drugo pogodno ostvarenje ovog pronalaska šematskim prikazom bočnog izgleda, u delimičnom poprečnom preseku

Prema slici 1, u gornjem delu reakcione komore 1 peći za topljenje suspenzije, instalirani su kanal 2 za ubacivanje čvrstih supstanci i kanal 3 za ubacivanje oksidujućeg gasa u peć za topljenje suspenzije. Pre sprovođenja čvrstih supstanci od kanala 2 do reakcione komore 1 peći za topljenje suspenzije, Čvrste supstance se prebacuju do komore 5 za stvaranje suspenzije koja je mehanički povezana sa kanalom 2 i u osnovi je kružnog oblika. U zidu komore 5 za stvaranje suspenzije, instalirane su mlaznice 6 kroz koje se oksidujući gas, koji teče od kanala 3, sprovodi do komore 5 za stvaranje suspenzije. Ugao mlaznica 6 u odnosu na pravac 8 protoka suspenzije postepeno se smanjuje, tako da je najmanji kod mlaznica koje su postavljene najbliže reakcionoj komori 1 peći za topljenje suspenzije. Komora 5 za stvaranje suspenzije povezana je sa ulaznim otvorom 7 reakcione komore 1 peći za topljenje suspenzije na suprotnom kraju u odnosu na kanal 2. Stoga suspenzija stvorena u komori 5 za stvaranje suspenzije ima slobodan pristup da teče direktno u reakcionu komoru 1 peći za topljenje suspenzije.

Ostvarenje prema slici 2 odstupa od rasporeda ilustrovanog u slici 1 u tome što je komora 11 za stvaranje suspenzije u osnovi prstenasta u poprečnom preseku, u kom slučaju komora 11 za stvaranje suspenzije čini spoljašnji zid 12 i unutrašnji zida 13. Kako spoljašnji zid 12, tako i unutrašnji zid 13, snabdeveni su mlaznicama 6 da bi sprovodile oksidujući gas, koji će se ubacivati u peć za topljenje suspenzije, do komore 11 za stvaranje suspenzije. Deo oksidujućeg gasa koji teče od kanala 3 sprovodi se duž cevi 14 na unutrašnji zid 13 komore 11 za stvaranje suspenzije i dalje putem mlaznica 6 u komoru 11 za stvaranje suspenzije.

Claims (6)

1. Uređaj za ubacivanje čvrstog materijala i oksidujućeg gasa u peć za topljenje suspenzije, gde se čvrst materijal koji sadrži najmanje koncentrat sulfida metala i kiseonični oksidujući gas uvode u reakcionu komoru 1 peći kroz ulazni otvor 7, gde je u ulaznom otvoru 7 izvedena komora 5,11 za stvaranje suspenzije pre ulaska u reakcionu komoru 1 peći za topljenje suspenzije, pri čemu suspenzija sadrži čvrste čestice i oksidujući gas koji se uvodi u komoru za stvaranje suspenzije putem mlaznica koje stvaraju cirkulisanje oksidujućeg gasa u gotovo svim pravcima u komori za stvaranje suspenzije, pri čemu su u zidu komore za stvaranje suspenzije mlaznice postavljene u više nivoa na različitim rastojanjima od ulaznog otvora 7 reakcione komore 1, naznačen t i m e, što je ugao mlaznica (6) instaliranih u zidu komore (5,11) za stvaranje suspenzije u odnosu na pravac (8) protoka suspenzije, zavistan od rastojanja mlaznice (6) od ulaznog otvora (7) reakcione komore (1) peći za topljenje suspenzije, pri čemu je ugao mlaznica (6) smeštenih najbliže ulaznom otvoru (7), najmanji i kreće se u opsegu od 30 -90 .

2. Uređaj prema zahtevu 1, n a z n a č e n t i m e, što su mlaznice (6) smeštene u zidu komore (5,11) za stvaranje suspenzije na suštinski istom rastojanju od ulaznog otvora (7), raspoređene na suštinski istom rastojanju jedna od druge.

3. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen t i m e, što površina komore (5,11) za stvaranje suspenzije na kojoj su instalirane mlaznice (6), obuhvata najmanje 80% ukupne dužine zida komore (5,11) za stvaranje suspenzije.

4. Uređaj prema bilo kom od prethodnih zahteva, naznačen t i m e, što površina komore (5,11) za stvaranje suspenzije na kojoj su instalirane mlaznice (6), obuhvata najmanje 90% ukupne dužine zida komore (5,11) za stvaranje suspenzije.

5. Uređaj za ubacivanje čvrstog materijala i oksidujućeg gasa u peć za topljenje suspenzije, naznačen t i m e, što je komora (5,11) za stvaranje suspenzije u osnovi kružna u poprečnom preseku.

6. Uređaj za ubacivanje čvrstog materijala i oksidujućeg gasa u peć za topljenje suspenzije, naznačen t i m e, što je komora (5,11) za stvaranje suspenzije u osnovi prstenasta u poprečnom preseku.