RU2413011C1 - Plasma-chemical reactor for processing mineral ore - Google Patents
Plasma-chemical reactor for processing mineral ore Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413011C1 RU2413011C1 RU2009144583/02A RU2009144583A RU2413011C1 RU 2413011 C1 RU2413011 C1 RU 2413011C1 RU 2009144583/02 A RU2009144583/02 A RU 2009144583/02A RU 2009144583 A RU2009144583 A RU 2009144583A RU 2413011 C1 RU2413011 C1 RU 2413011C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- gas
- plasma
- ore
- vessel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройству плазмохимического реактора, предназначенного для высокотемпературной обработки минеральных руд перед флотацией, и может быть использовано в аппаратурном оформлении процессов восстановления из окислов металлов (молибдена, свинца, олова) чистых металлов и освобождения сульфидных минералов от серы.The invention relates to a device for a plasma chemical reactor designed for high-temperature processing of mineral ores before flotation, and can be used in the hardware design of processes of recovery from metal oxides (molybdenum, lead, tin) of pure metals and the release of sulfide minerals from sulfur.
В патенте RU №2247154 (МПК7 С21В 13/02, опубл. 27.02.2005) описан реактор, снабженный устройством для загрузки материала под действием силы тяжести. В верхней части данного реактора расположена зона реакции, в которой происходит реакция восстановления. Реактор содержит также средства для ввода загружаемого материала через горловину реактора, средства для ввода потока газа, средство для выпуска восстановленного материала из нижней части реактора и средство для выпуска отходящих газов. Реактор включает верхнюю зону нагрева, предварительного восстановления и окончательного восстановления, имеющую конусное расхождение вниз, и вторую, нижнюю зону карбонизации и охлаждения, имеющую конусное схождение вниз.In the patent RU No. 2247154 (IPC 7 C21B 13/02, publ. 02.27.2005) a reactor is described equipped with a device for loading material under the action of gravity. At the top of this reactor is a reaction zone in which a reduction reaction takes place. The reactor also comprises means for introducing feed material through the neck of the reactor, means for introducing a gas stream, means for discharging the reduced material from the bottom of the reactor, and means for discharging exhaust gases. The reactor includes an upper zone of heating, pre-reduction and final reduction having a conical downward divergence, and a second, lower carbonization and cooling zone having a conical downward convergence.
Технический результат заключается в повышении эффективности процесса, осуществляемого в реакторе.The technical result consists in increasing the efficiency of the process carried out in the reactor.
Общим с предлагаемой конструкцией реактора является корпус, средства для ввода загружаемого материала, средства для ввода потока газа, средство для выпуска восстановленного материала.Common with the proposed reactor design is a vessel, means for introducing feed material, means for introducing a gas stream, means for discharging reduced material.
Конструкция данного реактора не позволяет обеспечить эффективное разделение газа и твердого материала непосредственно в корпусе реактора.The design of this reactor does not allow for the efficient separation of gas and solid material directly in the reactor vessel.
Из патента RU №2138929 (МПК6 H05H 1/24, Н05В 7/16, опубл. 27.09.1999) известен плазмохимический реактор, который содержит плазмотрон, форсунки для диспергирования раствора, реакционную камеру и подсоединенный к ее нижнему торцу патрубок вывода пылепарогазовой смеси. Патрубок размещен под углом 130-140°С к реакционной камере. Переход от реакционной камеры к патрубку вывода пылепарогазовой смеси выполнен в виде колена, а после колена установлена емкость для сбора некондиционного порошка.From the patent RU No. 2138929 (IPC 6 H05H 1/24,
Реализация данного плазмохимического реактора позволяет увеличить производительность в 10 раз, уменьшить количество некондиционного порошка с 25-30 до 0,1-0,3%, увеличить межостановочный пробег с 0,5-1,0 суток до 10 суток и более.The implementation of this plasma chemical reactor allows you to increase productivity by 10 times, reduce the amount of substandard powder from 25-30 to 0.1-0.3%, increase inter-stop mileage from 0.5-1.0 days to 10 days or more.
Общим с предлагаемой конструкцией реактора является корпус, устройство генерации плазмы (плазмотрон), средство (форсунки) для подачи раствора, устройство вывода продукта.In common with the proposed reactor design is a vessel, a plasma generation device (plasma torch), a solution (nozzle) for supplying a solution, a product output device.
Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.The disadvantage is similar to the previous analogue.
В патенте SU №904223 (МПК6 B01J 1/08, опубл. 20.07.1999) описан также плазмохимический реактор, содержащий корпус, охлаждаемую реакционную камеру, установленную в корпусе, плазмотроны, газозакаливающее устройство, помещенное в реакционную камеру и выполненное в виде сверхзвукового сопла, и плазмоподводящие патрубки, соединяющие плазмотроны с газозакаливающим устройством.The patent SU No. 904223 (IPC 6 B01J 1/08, publ. 07.20.1999) also describes a plasma-chemical reactor containing a housing, a cooled reaction chamber installed in the housing, plasmatrons, a gas quenching device placed in the reaction chamber and made in the form of a supersonic nozzle , and plasma nozzles connecting the plasma torches with a gas quenching device.
Сверхзвуковое сопло выполнено в виде соосно установленных с возможностью взаимного перемещения напротив друг друга двух полых дисков, рабочие поверхности которых выполнены в виде тел вращения с криволинейными образующими, причем в одном из дисков выполнено центральное отверстие, соединенное с плазмоподводящим патрубком. Рабочая поверхность второго диска выполнена из гибкого жаропрочного материала и в нем выполнено центральное отверстие, соединенное с плазмоподводящим патрубком.The supersonic nozzle is made in the form of two hollow disks coaxially mounted with the possibility of mutual displacement opposite each other, the working surfaces of which are made in the form of bodies of revolution with curvilinear generators, and in one of the disks a central hole is made connected to the plasma-leading nozzle. The working surface of the second disk is made of flexible heat-resistant material and a central hole is made in it, connected to the plasma-leading pipe.
Целью изобретения является интенсификация процесса и увеличение производительности.The aim of the invention is to intensify the process and increase productivity.
Общими признаками с предлагаемой конструкцией реактора является наличие корпуса, устройства генерации плазмы.Common features with the proposed reactor design is the presence of a vessel, a plasma generation device.
Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.The disadvantage is similar to the previous analogue.
Наиболее близким (прототип) является плазмохимический реактор, описанный в [А.Л.Сурис. Плазмохимические процессы и аппараты. Изд-во Химия, 1989 г., с.8-10.].The closest (prototype) is the plasma chemical reactor described in [A.L. Suris. Plasma-chemical processes and devices. Chemistry Publishing House, 1989, pp. 8-10.].
Известный плазмохимический реактор состоит из катода, изолятора, анода, смесительного устройства, реакционного канала, закалочного устройства, теплообменника, фильтра. Электрическая дуга образуется между катодом, выполненным из тугоплавкого материала, и медным водоохлаждаемым анодом, выполненным в виде сопла. Плазмообразующий газ (воздух, водород) выбирается в зависимости от типа проводимого процесса (термическая обработка руды перед флотацией, восстановление оксидов металлов). Проходя через зону разряда, газ нагревается, ионизируется и в виде плазменной струи со среднемассовой температурой 2000-10000 К вытекает в реактор. Струя поступает в камеру смешения реактора, где в нее вводится сырье. В реакционном канале происходит химическое взаимодействие реагентов с образованием целевых продуктов. Стенки реактора охлаждаются водой. Закалочное устройство и теплообменник предназначены для охлаждения продуктов реакции. В фильтре происходит отделение газов от твердых частиц. Из реактора в теплообменник с высокой скоростью поступает газопылевая смесь.Known plasma-chemical reactor consists of a cathode, insulator, anode, mixing device, reaction channel, quenching device, heat exchanger, filter. An electric arc is formed between a cathode made of a refractory material and a water-cooled copper anode made in the form of a nozzle. Plasma-forming gas (air, hydrogen) is selected depending on the type of process being carried out (heat treatment of ore before flotation, reduction of metal oxides). Passing through the discharge zone, the gas is heated, ionized, and flows into the reactor in the form of a plasma jet with a mass-average temperature of 2000-10000 K. The jet enters the mixing chamber of the reactor, where raw materials are introduced into it. In the reaction channel there is a chemical interaction of the reactants with the formation of the target products. The walls of the reactor are cooled by water. The quenching device and heat exchanger are designed to cool the reaction products. The filter separates gases from solid particles. A gas and dust mixture flows from the reactor to the heat exchanger at high speed.
Недостатки прототипа заключаются в повышенной газообразивной эрозии стенок труб теплообменника, в результате чего возрастают эксплуатационные затраты. Кроме того, данный реактор характеризуется неоправданно большим временем контакта высокотемпературного газа и обрабатываемого материала (до 5 с), что приводит к снижению производительности реактора и ухудшению качества обработки сырья (оплавлению свинца и олова).The disadvantages of the prototype are increased gaseous erosion of the walls of the tubes of the heat exchanger, resulting in increased operating costs. In addition, this reactor is characterized by an unreasonably long contact time between high-temperature gas and the processed material (up to 5 s), which leads to a decrease in reactor productivity and a deterioration in the quality of processing of raw materials (lead and tin melting).
Задачей изобретения является расширение арсенала плазмохимических реакторов, предназначенных для высокотемпературной обработки минеральных руд перед флотацией.The objective of the invention is to expand the arsenal of plasma chemical reactors designed for high-temperature processing of mineral ores before flotation.
Технический результат изобретения заключается в:The technical result of the invention is:
- увеличении производительности плазмохимического реактора по руде, при улучшении качества продукта;- increasing the productivity of the plasma chemical reactor for ore, while improving the quality of the product;
- снижении капитальных и эксплуатационных затрат на охлаждение продуктов в теплообменнике;- reduction of capital and operating costs for cooling products in the heat exchanger;
- сокращении времени контакта высокотемпературного газа и обрабатываемого материала;- reducing the contact time of high temperature gas and the processed material;
- снижении потерь руды с отходящими газами.- reduction of ore losses with exhaust gases.
Устранение указанных недостатков и достижение заявляемого технического результата от реализации плазмохимического реактора для обработки минеральных руд, содержащего корпус, устройство генерации плазмы, устройства подачи газа и руды, устройства вывода обработанной руды и газа, достигают за счет того, что внутри корпуса реактора выполнена вертикальная перегородка с образованием зазора между нижним краем перегородки и днищем корпуса реактора, устройство для вывода обработанной руды выполнено в нижней части реактора, а устройство для вывода газа выполнено в виде штуцера, установленного в верхней части корпуса реактора, образованной вертикальной перегородкой и стенкой корпуса реактора.The elimination of these drawbacks and the achievement of the claimed technical result from the implementation of a plasma-chemical reactor for processing mineral ores containing a casing, a plasma generation device, a gas and ore supply device, and an output device for processed ore and gas are achieved due to the fact that a vertical partition is made inside the reactor casing with the formation of a gap between the lower edge of the septum and the bottom of the reactor vessel, a device for outputting the processed ore is made in the lower part of the reactor, and a device for Displayed gas formed as a spout mounted on the top of the reactor vessel formed by a vertical partition and the wall of the reactor vessel.
Сопоставительный анализ прототипа и заявляемого изобретения показывает, что общими конструктивными признаками является корпус, устройство генерации плазмы, устройства подачи газа и руды, устройства вывода обработанной руды и газа.A comparative analysis of the prototype and the claimed invention shows that the common structural features are a housing, a plasma generation device, a gas and ore supply device, a processed ore and gas output device.
Отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что внутри корпуса реактора выполнена вертикальная перегородка с образованием зазора между нижним краем перегородки и днищем корпуса реактора, устройство для вывода обработанной руды выполнено в нижней части реактора, а устройство для вывода газа выполнено в виде штуцера, установленного в верхней части корпуса реактора, образованной вертикальной перегородкой и стенкой корпуса реактора.A distinctive feature of the claimed invention is that a vertical partition is made inside the reactor vessel with the formation of a gap between the lower edge of the partition and the bottom of the reactor vessel, the device for outputting the processed ore is made in the lower part of the reactor, and the device for gas output is made in the form of a fitting installed in the upper parts of the reactor vessel formed by a vertical partition and the wall of the reactor vessel.
Сущность предлагаемого реактора иллюстрируется чертежом, где схематично показаны реактор, плазмотрон и емкость мокрой очистки газа.The essence of the proposed reactor is illustrated in the drawing, which schematically shows the reactor, the plasmatron and the tank for wet gas purification.
Реактор содержит корпус 1, крышку 2, трубу 3, муфту 4, плазмотрон 5, устройство подачи газа, загрузочную воронку 6, защитный щит 7, устройство выгрузки обработанного продукта 8, устройство 9 (барботер) для подачи газа в емкость с водой 11, вертикальную плоскую перегородку 10, емкость с водой 11, устройство 12 (штуцер) для вывода газа из реактора.The reactor contains a housing 1, a cover 2, a
Заявляемый плазмохимический реактор представляет собой цилиндрическую емкость (высотой 1400 мм и диаметром 400 мм) с коническим днищем. Корпус реактора 1 выполнен в виде футерованной изнутри стальной конструкции из листового металла, на нем смонтированы все узлы и механизмы реактора. В верхнюю крышку 2 корпуса 1 приварена труба 3 с резьбой на конце. На резьбовую часть трубы навинчена муфта 4, в которую вставляется плазмотрон 5. Вращением муфты 4 регулируют промежуточный зазор между пламенем плазмы и отверстием загрузочной воронки 6, через которую засыпают руду или концентрат. Стенки корпуса защищены футеровкой. Щит 7 предназначен для защиты обслуживающего персонала от действия высокой температуры в период удаления головки плазмотрона из трубы 3. Через устройство 8 производят выгрузку обработанного продукта, а через устройство 12 (штуцер) выводят газ из реактора. В заявляемом реакторе (см. чертеж) также предусмотрено охлаждение стенок корпуса водой.The inventive plasma chemical reactor is a cylindrical tank (height 1400 mm and a diameter of 400 mm) with a conical bottom. The reactor vessel 1 is made in the form of a steel sheet metal structure lined from the inside, all the components and mechanisms of the reactor are mounted on it. In the upper cover 2 of the housing 1, a
Предлагаемый плазмохимический реактор изготовлен на действующем производстве и работает следующим образом.The proposed plasma-chemical reactor is manufactured at an existing plant and operates as follows.
Производительность данного реактора по руде составляет 53 т/ч. Плазмообразующий газ (воздух, водород) выбирают в зависимости от типа проводимого процесса (термическая обработка руды перед флотацией, восстановление оксидов металлов). После подвода электрической энергии, воды, газа и готовности системы включают зажигание плазмотрона 5. Средняя температура среды в реакторе составляет 5800-6000°С. Муфтой 4 с помощью резьбы на трубе 3 регулируют положение пламени в реакционной зоне. Таким образом, материал, загружаемый в воронку 6, может подаваться в различные участки пламени. В период работы реактора в корпусе создают избыточное давление (2,5·105 Па). С целью предотвращения потерь руды установлен гидрозатвор с барботером 9.The ore productivity of this reactor is 53 t / h. Plasma-forming gas (air, hydrogen) is selected depending on the type of process being carried out (heat treatment of ore before flotation, reduction of metal oxides). After supplying electric energy, water, gas and the readiness of the system, ignition of the
Для уменьшения завихрения и для разделения газа от твердых частиц за счет сил инерции в корпусе реактора 1 приварена вертикальная перегородка 10, представляющая собой пористую металлоткань или пористую керамику. Между нижним краем перегородки 10 и днищем корпуса образуется зазор, обеспечивающий прохождение газа.To reduce turbulence and to separate gas from solid particles due to inertia, a
Твердые частицы оседают в коническом днище реактора за счет изменения направления движения потока газа на 180°. Очищенный (частично) газ огибает перегородку 10 и поступает в пространство между перегородкой 10 и стенкой корпуса, откуда он через штуцер 12 поступает в барботер 9, а затем - в емкость с водой 11. Некоторая часть руды в виде пыли вместе с газом поднимается вверх между стенкой емкости и перегородкой 10, затем через барботер 9 гидрозатвора попадает в емкость с водой 11, где частицы осаждаются и направляются на флотацию, а охлажденный газ - на очистку в циклон. Это позволяет ликвидировать потери руды с выходящей пылью. Мокрый способ очистки газа от частиц, осуществляемый в емкости 11, более эффективен, чем применяемый в прототипе способ сухой очистки.Solid particles settle in the conical bottom of the reactor by changing the direction of gas flow by 180 °. The purified (partially) gas goes around the
Из емкости 11 вода с твердыми частицами поступает на флотацию. Твердые частицы из нижней конической части корпуса реактора (см. чертеж) также поступают на охлаждение и далее - на флотацию. Удаление продуктов обработки осуществляют через разгрузочное устройство 8.From
За счет разделения газа и твердых частиц непосредственно в корпусе реактора время контакта частицы руды с плазменным потоком в новом реакторе по сравнению с реактором по прототипу снижено с 1-5 с до 0,1-0,5 с. Последнее позволяет увеличить производительность реактора по руде практически на 20-30%, причем качество обработки руды повышается.Due to the separation of gas and solid particles directly in the reactor vessel, the contact time of the ore particle with the plasma stream in the new reactor compared with the prototype reactor is reduced from 1-5 s to 0.1-0.5 s. The latter allows you to increase the productivity of the reactor in ore by almost 20-30%, and the quality of ore processing is improved.
Предотвращение повышенного износа стенок трубок теплообменника достигают также за счет разделения газа и твердых частиц непосредственно в корпусе реактора, а не после теплообменника, как в известной конструкции.Prevention of increased wear of the walls of the tubes of the heat exchanger is also achieved by the separation of gas and solid particles directly in the reactor vessel, and not after the heat exchanger, as in the known construction.
Таким образом, в предлагаемом плазмохимическом реакторе создаются более благоприятные условия для проведения процесса, чем в реакторе по прототипу.Thus, in the proposed plasma chemical reactor creates more favorable conditions for the process than in the reactor of the prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009144583/02A RU2413011C1 (en) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Plasma-chemical reactor for processing mineral ore |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009144583/02A RU2413011C1 (en) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Plasma-chemical reactor for processing mineral ore |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2413011C1 true RU2413011C1 (en) | 2011-02-27 |
Family
ID=46310608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009144583/02A RU2413011C1 (en) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Plasma-chemical reactor for processing mineral ore |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2413011C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525881C1 (en) * | 2013-02-25 | 2014-08-20 | Андрей Валерьевич Шеленин | Device for extraction of elements from oxide ores |
-
2009
- 2009-12-01 RU RU2009144583/02A patent/RU2413011C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СУРИС А.Л. Плазмохимические процессы и аппараты. - М.: Химия, 1989, с.8-10. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525881C1 (en) * | 2013-02-25 | 2014-08-20 | Андрей Валерьевич Шеленин | Device for extraction of elements from oxide ores |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RO110454B1 (en) | Hydrocarbons decomposition process and plant | |
CN101648200A (en) | Method and device for heating, melting and cracking waste plasma arc in auxiliary mode | |
JP5395312B2 (en) | Ore body heat treatment system and method | |
CN103069023A (en) | Method and apparatus for recovering metal from electric furnace dust | |
RU2296166C2 (en) | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material method and apparatus for performing the same | |
RU2413011C1 (en) | Plasma-chemical reactor for processing mineral ore | |
CN110834090A (en) | Metal powder shaping, refining and purifying device and method | |
RU2005116796A (en) | METHOD FOR DIRECT REMOVAL OF IRON OXIDES AND PRODUCTION OF IRON MELT AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
JP2010001207A (en) | Device and method for manufacturing metal chloride | |
RU2311225C1 (en) | Plasma device for producing nano-powders | |
EA010478B1 (en) | Method and plant for the heat treatment of sulfidic ores using annular fluidized | |
RU2410853C1 (en) | Plasma chemical reactor for ore processing with phase separation | |
CN217351493U (en) | Continuous production system for producing magnesium metal | |
RU2410446C1 (en) | Method of mineral ore processing | |
JPH0251842B2 (en) | ||
PL233828B1 (en) | Method for producing a nanopowder of rhenium by plasma thermal decomposition of ammonium perrhenate and a device for carrying out the method | |
JP2004501752A (en) | Plasma chemical reactor | |
CA2633210A1 (en) | Carbothermic processes | |
AU2011296931A1 (en) | Rotary hearth furnace exhaust gas duct apparatus and method for operating same | |
WO2021221529A1 (en) | Method for directly reducing iron ore concentrate and producing a melt of soft magnetic iron (armco) and apparatus for the implementation thereof | |
RU169047U1 (en) | PLASMA PLANT FOR PROCESSING REFRIGERANT SILICATE-CONTAINING MATERIALS | |
KR20170118405A (en) | Direct Reduced Copper Apparatus and Method therefor | |
RU2170278C2 (en) | Method of production of primary aluminum and device for realization of this method | |
RU2708642C1 (en) | Processing method of disperse mineral raw material | |
CN113511631B (en) | Device and method for spray chlorination of fly ash |