SE518531C2 - Sätt för återvinning av metaller - Google Patents

Description

518 531 a n I ovan för att blandas med avgaserna från ugnen, varigenom avkastningen minskas och de dessutom utgör en miljöfara.

En känd lösning på dessa problem är pelletering eller brikettering av stoftet eller det finkorniga materialet för efterföljande matning till en ugn. Denna lösning åtföljs dock av problemet med extra kostnader för en separat anläggning för pelletering samt för bindningsmedel.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett sätt för återvinning av metaller från metal- liskt stoft eller finkorniga material, varvid ovannämnda nackdelar med kända tekniker undviks eller åtminstone minskas.

Uppfinningen baseras på insikten, att metalliska fin- korniga material vanligtvis har en känd sammansättning och därför att stoft eller finkorniga material i metall- isk form kan återföras direkt till en process utan att man väsentligen ändrar den kemiska sammansättningen hos det finkorniga materialet, inkluderande att man i största möjliga utsträckning undviker oxidering, vari- genom man möjliggör skapandet av en effektiv intern driftcykel.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes ett sätt att återvinna metaller såsom definierat i patentkravet 1.

Med sättet enligt uppfinningen övervinns eller åtmin- stone minskas problemen med känd teknik. 518 531 Genom att använda en oxygenberikad gas tillsammans med en brännare kan smältprocessen styras på ett tillfreds- ställande sätt, varigenom man undviker förbränning av det stoft eller finkorniga material som tillförs brännaren. Med sättet enligt uppfinningen har det oväntat upptäckts, att alltför hög grad av oxidering av den resulterande produkten kan undvikas, varigenom man möjliggör återvinning av metaller på ett enkelt och kostnadseffektivt sätt.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att beskrivas, såsom exempel, under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 är ett översiktsschema över en anläggning enligt uppfinningen för återvinning av metaller från finkorniga material eller stoft, Fig. 2 är en snittvy genom en brännare som används med sättet enligt uppfinningen, Fig. 3 är en tvärsnittsvy genom den i fig. 2 visade brännaren, Fig. 4 visar stoft eller finkorniga material som används med sättet enligt uppfinningen och Fig. 5 visar agglomerat som härrör från sättet enligt uppfinningen. 518 531 DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I det följande kommer en detaljerad beskrivning av sättet enligt uppfinningen att ges. Med början i fig. 1 visas ett översiktsschema över en anläggning för åter- vinning av metaller, allmänt betecknad 10. Anläggningen är uppbyggd kring en brännare 20 installerad i en sido- vägg av en ugn 30. Brännaren är en s.k. oxy-fuel-bränn- are och tillförs sålunda bränsle, såsom bränsleolja, propan, naturgas eller butan genom en första matnings- ledning 21 och med oxygen genom en andra matningsledning 22. Med oxygen avses i detta sammanhang en gas med en Of- halt överstigande 21% och företrädesvis s.k. tekniskt oxygen med en O,-halt av 90-99,5%.

Finkorniga material (en. fines) eller stoft tillförs genom en tredje matningsledning 23. Av följande beskrivning framgår att sättet enligt uppfinningen är tillämpbart på väsentligen metalliska produkter med en diameter mindre än cirka 5 millimeter. Sålunda är både finkorniga material, vanligtvis innebärande produkter som härrör från krossning och sintring, och stoft, vanligtvis innebärande produkter insamlade i filter, möjliga råmaterial för användning med sättet enligt upp- finningen liksom andra ekvivalenta material, såsom pulver.

Brännaren 20 kommer att beskrivas mer i detalj nedan under hänvisning till fig. 2 och 3.

Den tredje matningsledningen 23 är också ansluten till en matare, allmänt betecknad 40.

Mataren 40 innefattar en silo 42, i vilken metalliska finkorniga material o uno 518 53 1 51; (visade i fig. 4) matas. De finkorniga materialen leds från silon 42 till ett tryckkärl 44, från vilket de leds vidare till den tredje matningsledningen 23 som är an- sluten till brännaren 20. Med detta arrangemang till- försäkras önskad tillförseltakt av finkorniga material till brännaren 20.

I den såsom exempel givna anläggningen visad i fig. 1 är ugnen 30 en s.k. elektrisk bågugn. Denna inkluderar ett antal elektroder 32 som förser ugnen med elektrisk effekt som används för smältning av materialet i ugnen, såsom är konventionellt. Sålunda samlas i botten av ugnen en smälta 34 som härrör från det material som tillförs ugnen 30.

Brännaren 20 kommer nu att beskrivas i detalj under hänvisning till fig; 2 och 3. Brännaren 20 innefattar en huvuddel 24, till vilken de tre matningsledningarna 21- 23 som visas i fig. 1 är anslutna. Delen 24 har ett väsentligen cirkulärt tvärsnitt, se fig. 3, från vilken konfigurationen för matningsledningarna 21-23 framgår mer i detalj. Bränsle tillförs genom den första mat- ningsledningen 21 i form av sex ekvidistanta rör 2la-f placerade på konstant avstånd från huvuddelens 24 mitt- axel. Oxygen tillförs genom en ringformad yttre del 22 och omger sålunda det bränsle som tillförs genom rören 2la-f. Slutligen tillförs finkorhigt material genom röret 23, vilket är koaxiellt placerat i brännaren.

Såsom tidigare nämnts är brännaren 20 monterad i sidoväggen av ugnen 30. Vid den föredragna utförings- formen kan brännaren lutas, dvs positioneras i olika 518 551 a :for vinklar relativt horisontellt och vertikalt läge. De olika orienteringarna kan användas för att erhålla önskad karakteristik för smältprocessen.

I det följande kommer sättet att återvinna metaller att beskrivas i detalj.

Inledningsvis tillförs finkorniga material till matarens 40 silo 42. De finkorniga material som används vid den beskrivna processen, se fig. 4, är metalliska partiklar i metallisk form med låg oxidhalt. De finkorniga materialen har vanligtvis en diameter understigande en millimeter och kan exempelvis vara av ferro-kisel, ferro-krom eller järnpulver.

De finkorniga materialen faller från silon och in i tryckkärlet 44, där trycket upprätthålles medelst en gas som också fungerar som bärgas, såsom tryckluft, kväve eller argon. Med trycket i tryckkärlet 44 förs de finkorniga materialen till oxy-fuel-brännaren 20 i en takt som bestäms av trycknivån i kärlet 44, mängden fin- kornigt material i silon 42 etc. Vid den som exempel givna anläggningen sker tillförsel och smältning i en takt av 3,5 ton per timme i en elektrisk bågugn och de smälta finkorniga materialen har varit en perfekt ersättning för andra råmaterial, såsom skrot och legeringstillsatser.

Oxy-fuel-brännarens 20 drift styrs medelst den mängd luft och oxygen som tillförs genom de första och andra matningsledningarna 21 resp. 22. Matningsledningarna är o :men u 518 531 anslutna till källor för bränsle och oxygen (ej visade), såsom är konventionellt.

Brännarens 20 operation kommer nu att beskrivas i detalj under hänvisning till fig. 2 och 3. Finkorniga material tillförs genom det centrala matningsröret 23 i en takt som styrs av mataren. Bränsle tillförs i de sex bränsle- matningsrören 21a-f, se fig. 3, under det att en mantel av oxygen tillförs genom det ringformade matningsområdet 22. Blandningen av oxygen och bränsle resulterar i en flamma 25 med egenskaper, såsom längd, temperatur etc, som styrs av tillförseltakten av bränsle och oxygen. Ju högre oxygenhalt, desto högre temperatur, vilket resul- terar i en teoretisk flamtemperatur på 1900-2500°C.

Sålunda tillförs de finkorniga materialen flammans 25 centrala del.

Såsom framgår av fig. 2 bringas de finkorniga material som tillförs flamman 25 att agglomerera, varigenom agglomerat 60 av en större storlek skapas än de fin- korniga materialen som tillförs brännaren. Vid experi- ment som utförts med sättet enligt uppfinningen var en typisk storlek på agglomeraten 3-8 millimeter, se fig. , som visar ferro-krom-agglomerat 60 som skapats medelst sättet enligt uppfinningen från stoft och fin- korniga material med en diameter mindre än 1 millimeter.

Agglomereringsprocessen styrs med hjälp av flera para- metrar, av vilka man kan nämna: temperatur och hastighet hos flamman 25, energiinnehåll eller -täthet för de tillförda finkorniga materialen, stökiometri, dvs kvoten mellan oxiderande gas och tillfört bränsle, den oxider- ande gasens oxygenhalt, tillförseltakten för oxygen och u o noen 513 531 tillfört bränsle, tillförseltakten för finkorniga mater- ial och deras karakteristik, transporttiden för de fin- korniga materialen i flamman och brännarkarakteristik och -konfiguration, såsom lutning.

För att minimera oxidering av de finkorniga materialen bör smältning av det tillförda materialet minimeras. Man föredrar sålunda att reglera flamman så att endast ytan av de finkorniga material som tillförs genom brännaren smälts. Det antas att detta befrämjar agglomererings- processen, dvs finkorniga material med flytande ytor tenderar att hålla ihop, varigenom de önskade agglo- meraten skapas. Det antas vidare, att bränslet delvis skärmar de finkorniga materialen från oxygen, varigenom oxidationsnivån minskas.

De skapade agglomeraten faller till botten av ugnen 30, där de tillförs smältan 34. Värmen från ugnen bringar agglomeraten att smälta, varigenom de omvandlas till användbar form.

En fördel med sättet enligt uppfinningen är att oxida- tionsnivån hos de finkorniga materialen blir mycket låg.

En möjlig anledning till detta kan vara att de fin- korniga materialen skärmas från oxygenet av bärgasen, som företrädesvis har låg oxygenhalt, dvs mindre än 21%.

En föredragen utföringsform av sättet enligt uppfinn- ingen har beskrivits. Fackmannen inom teknikområdet inser att detta kan varieras inom ramen för bifogade patentkrav. Även om en oxy-fuel-brännare 20 har visats kan sålunda andra motsvarande brännare användas så länge som önskade oxygenhalter överstigande 21% erhålles. 518 531 Vidare har en elektrisk bågugn 30 visats. Sättet enligt uppfinningen är också tillämpbart på andra typer av ugnar, såsom induktionsugnar, flamugnar, och elektriskt uppvärmda ugnar.

Finkorniga material och stoft med en diameter upp till en millimeter har beskrivits som det material som till- förs ugnen. Metalliska partiklar med en diameter på upp till 5 millimeter är dock tänkbara. Även om det i beskrivningen angivits, att de finkorniga materialen endast delvis bringas smälta är det också möjligt med en fullständig smältning av dessa, så länge som de önskade agglomeraten erhålles utan att man väsentligen ändrar den kemiska sammansättningen hos det tillförda metalliska materialet, dvs med liten eller ingen oxidering.

Vid den beskrivna utföringsformen är brännaren placerad i en sidovägg av en ugn. Det inses dock, att andra lämp- liga positioner är möjliga, såsom i den övre delen av ugnen. En konfiguration med fler än en brännare är också möjlig.

Vid den beskrivna utföringsformen tillförs de finkorniga materialen ugnen medelst en matare. De finkorniga material som tillförs ugnen kan också vara friflytande, burna medelst ett matningsdon etc.

Claims (10)

10 15 20 25 30 513 551 10 PATENTKRAV

1. l. Sätt att återvinna metaller från väsentligen metalliska finkorniga material eller stoft, innefattande följande steg: a)att man tillför nämnda väsentligen metalliska fin- korniga material eller stoft (50) till en flamma (25) vid en oxy-fuel-brännare (20), b)att man bringar nämnda finkorniga material eller stoft att agglomerera medelst värme från nämnda flamma (25) utan att man väsentligen ändrar den kemiska samman- sättningen därav, varigenom man åstadkommer en väsentligen metallisk agglomererad produkt (60) och c)att man återvinner nämnda agglomererade produkt (60).

2. Sätt enligt patentkrav 1, vid vilket nämnda brännare tillförs en oxiderande gas med en O,-halt på åtminstone 21% O,

3. Sätt enligt patentkrav 2, vid vilket nämnda brännare tillförs en oxiderande gas med en O,-halt på åtminstone 90% O,

4. Sätt enligt något av patentkraven 1-3, vid vilket nämnda metalliska finkorniga material eller stoft (50) är ferro-kisel, ferro-krom eller järnpulver.

5. Sätt enligt något av patentkraven 1-4, vid vilket nämnda metalliska finkorniga material eller stoft (50) 10 15 20 25 30 513 531 ll har en diameter mindre än cirka 5 millimeter och hellre en diameter mindre än cirka 1 millimeter.

6. Sätt enligt något av patentkraven l-5, vid vilket steget c) att man återvinner nämnda agglomererade produkt (60) innefattar att man matar nämnda produkt till en ugn.

7. Sätt enligt patentkrav l-6, vid vilket åter- vinningen i steg c) utförs i en av följande ugnstyper: en elektrisk bågugn, en induktionsugn, en flamugn eller en elektriskt uppvärmd ugn.

8. Sätt enligt något av patentkraven 1-7, vid vilket agglomereringsprocessen i steg b) styrs medelst åtmin- stone några av följande parametrar: temperatur och hastighet hos flamman (25), energiinnehåll eller -täthet för nämnda finkorniga material eller stoft (50), kvoten oxiderande gas till tillfört bränsle av nämnda brännare (20), den oxiderande gasens oxygenhalt, tillförseltakten för oxygen och tillfört bränsle, tillförseltakten för nämnda finkorniga material eller stoft och deras karak- teristik, transporttiden för de finkorniga materialen eller stoft i flamman och brännarkarakteristik och -konfiguration, såsom lutning.

9. Sätt enligt något av patentkraven 1-8, vid vilket agglomereringsprocessen i steg b) styrs så att åtminstone en del av nämnda finkorniga material eller stoft (50) endast delvis smälts. 518 531 man: ="=-::;_ anon- u c nu: o u nov-non «su. q 12

10. Sätt enligt något av patentkraven l-9, vid vilket steg a) innefattar att man tillför nämnda finkorniga material eller stoft (50) väsentligen till nämnda flammas (25) centrala del.