WO2006077098A1 - Vorrichtung zum entfernen fester schmelzrückstände aus einem schmelzofen sowie anlage zur metalloxidherstellunα mit einer derartigen vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum entfernen fester schmelzrückstände aus einem schmelzofen sowie anlage zur metalloxidherstellunα mit einer derartigen vorrichtung Download PDF

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WO2006077098A1
WO2006077098A1 PCT/EP2006/000415 EP2006000415W WO2006077098A1 WO 2006077098 A1 WO2006077098 A1 WO 2006077098A1 EP 2006000415 W EP2006000415 W EP 2006000415W WO 2006077098 A1 WO2006077098 A1 WO 2006077098A1
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WO
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melting furnace
cleaning head
melt residues
furnace
arm
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PCT/EP2006/000415
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French (fr)
Inventor
Robert Passarotto
Original Assignee
Penox Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/2075—Removing incrustations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/16—Making or repairing linings increasing the durability of linings or breaking away linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D25/00—Devices or methods for removing incrustations, e.g. slag, metal deposits, dust; Devices or methods for preventing the adherence of slag

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1, for removing solid Schrnelz residues from a melting furnace, in particular from a melting furnace for metal oxide. Furthermore, the invention relates to a plant according to the preamble of claim 16 for metal oxide production, which is equipped with a device according to the invention for removing solid melt residues.
  • molten metal is evaporated, the metal vapor is oxidized, the resulting metal oxide is then cooled and collected in a filter. To evaporate the metal, it is heated to the appropriate evaporation temperature in a melting furnace. Due to the evaporation of the liquid metal in the melting furnace, solid deposits or melt residues are formed in the melting furnace within a very short time, which on the one hand make the further heating of the metal more difficult and, on the other hand, continuously reduce the volume of the melting furnace to be filled. In addition, in the melt residues, impurities from the molten metal concentrate, which lead to an increase of impurities in the metal oxide to be produced, if the melt residues are not regularly removed from the furnace.
  • the melting furnace is freed of solid melt residues, often on a monthly basis.
  • the removal of the solid melt residues is usually carried out manually with the aid of a pneumatic hammer.
  • the smelting furnace has to cool down for at least 24 hours before starting to remove the smelting residue, since the operator who runs the Cleaning the furnace, otherwise endangered by the high temperatures and resulting gases. After cleaning, the furnace must be brought back up to its operating temperature, so that the manufacturing process is interrupted over a longer period of time.
  • the invention solves this problem by a device having the features of claim 1. Furthermore, the invention solves this problem by a system having the features according to claim 16.
  • a device for removing the solid melt residues from the melting furnace, which is equipped with a rotatably mounted cleaning head for the mechanical removal of the melt residues adhering in the melting furnace.
  • this cleaning head can be spatially moved relative to the melting furnace, so that the cleaning head can be retracted into the melting furnace for cleaning and remove any melt residues from any point inside the melting furnace.
  • the cleaning head is rotatably driven for this purpose and equipped with appropriate cleaning elements, such as cutting, scrapers and the like.
  • the melting furnace does not have to be switched off. Rather, it is sufficient to empty the furnace, ie to heat until all the molten metal has evaporated. Then the still hot melting furnace are cleaned by means of the device, with high repeatability, the solid melt residues can be removed from the furnace.
  • the device according to the invention thus not only significantly reduces the cleaning time compared with the prior art.
  • the melting furnace does not have to be switched off during cleaning, but can be put back into operation immediately after the cleaning has been carried out.
  • the device can also be equipped with an automatic control, so that operation by operating personnel is not required. If the device is equipped with such an automatic control, it is furthermore advantageous if the automatically controlled device automatically frees the melting furnace from solid melt residues in accordance with a predetermined cleaning cycle.
  • the device additionally with a setting device for the furnace, which is used to reciprocate the furnace between an operating position in which the melt is melted and vaporized, and a cleaning position in the the cleaning head is to be moved into the melting furnace to remove the melt residues.
  • the cleaning head with the manipulation device can thus be arranged laterally of the melting furnace, so that the cleaning head and the manipulation device do not impair the proper operation of the melting furnace. Only for cleaning, the furnace then has to be moved by means of the adjusting device in its cleaning position be in which the furnace is arranged in an optimized position relative to the cleaning head and the manipulation device for removing the melt residues.
  • the adjusting device of the device according to the invention is used when the melting furnace is a crucible melting furnace, which stands upright in its operating position.
  • the adjusting device which is designed as a pivoting device in this development, then the crucible melting furnace between its operating position in which it stands upright, and its cleaning position in which it is inclined from the vertical, are pivoted back and forth.
  • the furnace may also be designed as a rotary kiln.
  • an actuator as described above is not required.
  • the manipulation device is then arranged on one of the front sides of the rotary kiln, so that the cleaning head can be axially introduced into the rotary kiln and removed from it, if necessary, for removing the melt residues.
  • the manipulation device has a first arm, which is pivotable about a first pivot axis, and a second arm pivotable about a second pivot axis on the first arm, on which the cleaning head is rotatably mounted.
  • the pivot axes of the two arms are at least approximately parallel to each other in order to cover the largest possible spatial area with the help of the manipulation device.
  • the axis of rotation of the cleaning head preferably also runs approximately parallel to the pivot axes of the two arms.
  • a foreign-actuated actuator is used in each case.
  • hydraulic cylinders are particularly preferably used, the have a comparatively low volume and at the same time are able to generate the adjusting forces to be applied to the arms and the forces required to remove the melt residues feed forces.
  • hydraulic cylinders are prone to failure, even in extreme environmental conditions such as prevailing in smelting operations, such as in the production of metal oxides.
  • the rotary drive for the cleaning head is preferably fastened to the second arm in the manipulation device formed as an arm.
  • the manipulation device is arranged with its moving components and the associated drives as far away from the hot melting furnace during the cleaning process
  • a particularly preferred embodiment of the device according to the invention is proposed to releasably attach the cleaning head to a rotatably mounted shaft, which by the rotation drive its longitudinal axis is set in rotation.
  • the shaft is designed so that its strength is sufficient to withstand the deformation forces resulting from the removal of the melt residues.
  • a correspondingly shaped milling head is preferably used, with which the solid melt residues can be easily removed from the furnace.
  • the manipulation device In order not to impair the actual melting operation, it is proposed in a preferred development of the device according to the invention to provide the manipulation device with a frame which is longitudinally displaceable for inserting the cleaning head into and out of the cleaning head from the furnace.
  • the frame is for this purpose preferably mounted displaceably on a longitudinal guide and adjusted by means of a rotary drive, which cooperates via a spindle nut and a standing with this engaged spindle with the frame for moving.
  • a spindle nut with spindle has the advantage that the frame can be moved with high repeatability and high precision. This is particularly advantageous if the axial movement of the cleaning head is to be achieved relative to the furnace by means of the longitudinally displaceable frame.
  • the manipulation device is equipped with two arms whose pivot axes run parallel to one another, as already described above, it is also advantageous if the longitudinal guide also runs parallel to the two pivot axes.
  • the cleaning head can thus achieve a defined space, which is limited only by the length of the arms and the length of the longitudinal guides.
  • the apparatus for removing solid melt residues can also be used when the furnace is still warm, as already explained, the gases rising from the furnace and suspended solids and particles which are formed during the removal of the melt residues can be released. be sucked by means of a suction device.
  • the suction device is preferably positioned in a position in which it can extract the gases and suspended matter with maximum effect when the melting furnace is in its cleaning position.
  • the invention relates to a plant for the production of metal oxides, which is equipped with at least one device according to the invention, as explained above, for removing solid melt residues from the smelting furnace.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a plant for producing metal oxides with a device according to the invention for removing melt residues
  • FIG. 2 shows a perspective view of a manipulation device of the device according to the invention with cleaning head
  • FIG. 3 shows a schematic side view of the device according to the invention during the removal of melt residues from a crucible melting furnace
  • FIG. 3 shows a schematic side view of the device according to the invention during the removal of melt residues from a crucible melting furnace
  • FIG. 4 shows a schematic front view of the device shown in FIG. 3 during removal of the melt residues.
  • FIG. 1 a plant 10 for the production of zinc oxide, which is equipped with a device 12 according to the invention for removing melt residues, is shown in a schematic representation.
  • the plant 10 has a melting furnace 14, which is arranged below an intake pipe 16.
  • the intake pipe 16 is connected via a line 18 with a decanter 20 in fluid communication.
  • the decanter 20 in turn communicates with a filter device 24 formed from a total of four filter units 24 via a line 26 in flow communication.
  • a transport device 28 for transporting the zinc oxide obtained and a subsequent thereto packing device 30 is arranged below the filter units 22 below the filter units 22, a transport device 28 for transporting the zinc oxide obtained and a subsequent thereto packing device 30 is arranged.
  • a riter unit 32 is arranged, which sucks and filters gases flowing past the intake pipe 16.
  • the system 10 is equipped with the device 12 for removing melt residues, the structure and mode of operation of which will be explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 4.
  • a manipulation unit 34 is shown in perspective view, which serves for spatial reciprocation of a cleaning head designed as a milling head 36.
  • the manipulation device 34 has a base 38, which is equipped with two parallel longitudinal guides 40 and 42. As shown in FIGS. 3 and 4, the base 38 rests on rollers 44, so that the manipulation unit 34 can be moved in position, for example, to be moved back and forth between a plurality of melting furnaces 14.
  • the two longitudinal guides 40 and 42 serve to guide a frame 46 in a longitudinally movable manner.
  • the frame 46 is equipped with two spindle nuts 48 which are connected to the base 38 rotatably mounted spindle 50 are engaged.
  • a rotary drive 52 see Rg. 3 and 4
  • the spindle 40 can be rotated about its longitudinal axis, wherein the rotation causes an adjustment of the spindle nuts 48 along the spindle 50, which in turn causes movement of the frame 46 along the longitudinal guides 40 and 42 cause.
  • a first arm pair 54 is pivotally mounted on a parallel to the two longitudinal guides 40 and 42 extending first pivot axis Ai.
  • a second arm pair 56 is pivotably mounted on a second pivot axis A 2 .
  • the second pivot axis A 2 extends parallel to the first pivot axis Ai and thus parallel to the longitudinal guides 40 and 42nd
  • a rotary drive 58 is provided, whose axis of rotation R is also parallel to the two pivot axes Ai and A 2 and parallel to the two longitudinal guides 40 and 42.
  • the rotary drive 58 drives a shaft 60, which extends parallel to the longitudinal guide 40 and 42 and at the free end of the milling head 36 is releasably secured.
  • the two arm pairs 54 and 56 are adjusted by means of two hydraulic cylinders 62 and 64.
  • this device 12 allows axial feed movement and transverse axial parallel movement of the milling head 36.
  • the apparatus 12 further includes a pivoting device 66 for reciprocating the melting furnace 14 between its operative position in which it is upright and a cleaning position in which it is horizontally inclined.
  • the pivoting device 66 has for this purpose a receptacle 68, which are provided at joints 70 and 72 pivotally mounted on an edge of a pit 74.
  • the melting furnace 14, into which the actual crucible 76 (see FIG. 3) for the metal to be melted is positioned, is suspended in the receptacle 68.
  • Two hydraulic cylinders 78 are coupled to the receptacle 68, of which only one is shown in FIG. 3 for reasons of clarity. With the help of the hydraulic cylinder 78, the receptacle 68 and thus the melting furnace 14 between the operating position and the cleaning position can be pivoted back and forth.
  • the hydraulic cylinders 78 are retracted so that the crucible 76 with its opening runs at least approximately horizontally. During the heating, the molten zinc rises as vapor and is removed by the suction pipe 16 arranged above the crucible 76 and further processed in the manner described above.
  • the melting furnace 14 is initially heated until at least approximately all zinc metal has evaporated from the melting furnace 14. Subsequently, the still hot melting furnace 14 is pivoted by the pivoting device 66 by extending the hydraulic cylinder 78 in its cleaning position, in which the crucible 76 extends at least approximately vertically with its opening. Then, by activating the spindle 50, the manipulation device 34 is moved with the milling head 36 into the crucible 76, at the same time the rotary drive 58 in operation is set to enable the milling head 36 in rotation.
  • the milling head 36 is, for example, according to a predetermined cleaning cycle by adjusting the two arm pairs 54 and 56 to each other and by moving the frame 46 along the longitudinal guide 40 and 42 within the crucible 76 so back and so drove that at least approximately to the inner surface of the crucible 76 adherent solid melt residues are removed.
  • the frame 46 By correspondingly regular movement of the frame 46, the resulting loose melt residues can be removed from the crucible 76.
  • the milling head 36 is again moved out of the crucible 76 and the loose melt residues still remaining in the crucible 76 are manually removed from the crucible 76, for example by means of a tool, or the melting furnace 14 with the help of the pivoting device 66 further inclined so that the melt residues from the furnace 14 to slide.
  • the melting furnace 14 can be cleaned very quickly and with high repeat accuracy without interrupting the ongoing operation, without any risk to employees.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (12) zum Entfernen fester Schmelzrückstände aus einem Schmelzofen (14), der insbesondere zur Metalloxidherstellung zum Einsatz kommt. Die Vorrichtung (12) weist einen drehbar angetriebenen Reinigungskopf (36) zum mechanischen Entfernen der im Schmelzofen (14) anhaftenden Schmelzrückstände, einen Rotationsantrieb (58) für den Reinigungskopf (36) sowie eine Manipulationseinrichtung (34) zum räumlichen Bewegen des Reinigungskopfes (36) relativ zum Schmelzofen (14) auf. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage (10), die mit einer derartigen Vorrichtung (12) ausgestattet ist.

Description

Vorrichtung zum Entfernen fester Schmelzrückstände aus einem Schmelzofen sowie Anlage zur Metalloxidherstellung mit einer derartigen Vorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zum Entfernen fester Schrnelzrückstände aus einem Schmelzofen, insbesondere aus einem Schmelzofen zur Metalloxidherstellung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16 zur Metalloxidherstellung, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entfernen fester Schmelzrückstände ausgestattet ist.
Bei der Herstellung von Metalloxiden wird aufgeschmolzenes Metall verdampft, der Metalldampf oxidiert, das dabei entstehende Metalloxid anschließend gekühlt und in einem Filter gesammelt. Zum Verdampfen des Metalls wird dieses in einem Schmelzofen auf die entsprechende Verdampfungstemperatur erwärmt. Durch das Verdampfen des flüssigen Metalls in dem Schmelzofen entstehen in dem Schmelzofen innerhalb kürzester Zeit feste Ablagerungen oder Schmelzrückstände, welche einerseits das weitere Erwärmen des Metalls erschweren und andererseits das zu befüllende Volumen des Schmelzofens kontinuierlich verringern. Darüber hinaus konzentrieren sich in den Schmelzrückständen Verunreinigungen aus der Metallschmelze, die zu einer Erhöhung von Verunreinigungen in dem zu erzeugenden Metalloxid führen, wenn die Schmelzrückstände nicht regelmäßig aus dem Schmelzofen entfernt werden.
Aus diesem Grund wird in Abhängigkeit von der Qualität des für die Herstellung des Metalloxides verwendeten Rohmaterials - häufig auf monatlicher Basis - der Schmelzofen von festen Schmelzrückständen- befreit. Das Entfernen der festen Schmelzrückstände erfolgt üblicherweise manuell unter Zuhilfenahme eines Presslufthammers. Dies bedeutet jedoch, dass der Schmelzofen mindestens 24 Stunden abkühlen muss, bevor mit dem Entfernen der Schmelzrückstände begonnen werden kann, da der Mitarbeiter, der die Reinigung des Schmelzofens vornimmt, ansonsten durch die hohen Temperaturen sowie entstehende Gase gefährdet ist. Nach dem Reinigen muss der Schmelzofen wieder auf seine Betriebstemperatur hochgefahren werden, so dass der Herstellungsprozess über einen längeren Zeitraum unterbrochen ist. Unabhängig hiervon wird für das manuelle Entfernen fester Schmelzrückstände etwas Metall im Schmelzofen belassen, bei einem Ofen mit einer Kapazität von 4,5 Tonnen pro Tag etwa 50 bis 100 Kilogramm, um das Abschlagen der Schmelzrückstände zu erleichtern, wodurch ein zusätzliche Materialverlust an Ausgangsmaterial den Wirkungsgrad des Prozesses weiter vermindert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Entfernen fester Schmelzrückstände aus einem Schmelzofen, insbesondere aus einem Schmelzofen zur Metalloxidherstellung, bzw. eine Anlage zur Metalloxidherstellung mit einer derartigen Vorrichtung anzugeben, durch die bzw. bei der die Schmelzrückstände schnell und ohne wesentliche Beeinträchtigung des Herstellungsprozesses entfernt werden können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Des Weiteren löst die Erfindung diese Aufgabe durch eine Anlage mit den Merkmalen nach Anspruch .16.
Erfindungsgemäß wird zum Entfernen der festen Schmelzrückstände aus dem Schmelzofen eine Vorrichtung vorgeschlagen, die mit einem drehbar gelagerten Reinigungskopf zum mechanischen Entfernen der im Schmelzofen anhaftenden Schmelzrückstände ausgestattet ist. Mit Hilfe einer Manipulationseinrichtung kann dieser Reinigungskopf räumlich relativ zum Schmelzofen bewegt werden, so dass der Reinigungskopf zum Reinigen des Schmelzofens in diesen eingefahren und an jede Stelle innerhalb des Schmelzofens Schmelzrückstände entfernen kann. Der Reinigungskopf ist hierzu drehbar angetrieben und mit entsprechenden Reinigungselementen, wie Schneiden, Schabern und ähnliches ausgestattet.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung muss der Schmelzofen nicht abgeschaltet werden. Vielmehr reicht es aus, den Schmelzofen leerzufahren, d.h. so lange zu erhitzen, bis sämtliches aufgeschmolzenes Metall verdampft ist. Anschließend kann der noch heiße Schmelzofen mit Hilfe der Vorrichtung gereinigt werden, wobei mit hoher Wiederholgenauigkeit die festen Schmelzrückstände aus dem Schmelzofen entfernt werden können. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich somit nicht nur die Reinigungsdauer verglichen mit dem Stand der Technik deutlich verringern. Darüber hinaus muss der Schmelzofen während des Reinigens auch nicht abgeschaltet werden, sondern kann nach Durchführung der Reinigung unverzüglich wieder in Betrieb genommen werden. Erste Versuche beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Zinkoxidherstellung haben gezeigt, dass sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Verhältnis zwischen eingesetztem Zinkmetall zu hergestelltem Zinkoxid im Vergleich zum Stand der Technik um etwa 5 bis 7% steigern lässt.
Unabhängig hiervon besteht für das Reinigungspersonal, das die Vorrichtung bedient, allenfalls eine geringe Gefährdung durch gelöste, umherfliegende Schmelzrückstände oder Gase, die noch aus dem heißen Schmelzofen austreten. Gegebenenfalls kann die Vorrich- tung auch mit einer automatischen Steuerung ausgestattet sein, so dass eine Bedienung durch Bedienungspersonal nicht erforderlich ist. Ist die Vorrichtung mit einer derartigen automatischen Steuerung ausgestattet, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn die automatisch angesteuerte Vorrichtung den Schmelzofen entsprechend einem vorgegebenen Reinigungszyklus automatisch von festen Schmelzrückständen befreit.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen.
So wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, die Vorrichtung zusätzlich mit einer Stelleinrichtung für den Schmelzofen auszustatten, die zum Hin- und Herbewegen des Schmelzofens zwischen einer Betriebsposition, in der das Schmelzgut aufgeschmolzen und verdampft wird, und einer Reinigungsposition, in der der Reinigungskopf zum Entfernen der Schmelzrückstände in den Schmelzofen zu bewegen ist, dient. Mit Hilfe der Stelleinrichtung kann somit der Reinigungskopf mit der Manipulationseinrichtung seitlich des Schmelzofens angeordnet werden, so dass der Reinigungskopf und die Manipulationseinrichtung den ordnungsgemäßen Betrieb des Schmelzofens nicht beeinträchtigen. Lediglich zum Reinigen muss der Schmelzofen dann mit Hilfe der Stelleinrichtung in seine Reinigungsposition bewegt werden, in der der Schmelzofen in einer optimierten Position relativ zum Reinigungskopf und zur Manipulationseinrichtung für das Entfernen der Schmelzrückstände angeordnet ist.
Besonders bevorzugt wird die Stelleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet, wenn der Schmelzofen ein Tiegelschmelzofen ist, der in seiner Betriebsstellung aufrecht steht. Mit Hilfe der Stelleinrichtung, die bei dieser Weiterbildung als Schwenkeinrichtung ausgebildet ist, kann dann der Tiegelschmelzofen zwischen seiner Betriebsposition, in der er aufrecht steht, und seiner Reinigungsposition, in der er aus der Vertikalen geneigt ist, hin- und hergeschwenkt werden.
Gegebenenfalls kann der Schmelzofen auch als Drehrohrofen ausgebildet sein. In diesem Fall ist eine Stelleinrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde, nicht erforderlich. Die Manipulationseinrichtung wird dann an einer der Stirnseiten des Drehrohrofens angeord- net, so dass der Reinigungskopf bei Bedarf zum Entfernen der Schmelzrückstände axial in den Drehrohrofen eingeführt und aus diesem wieder herausbewegt werden kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Manipulationseinrichtung einen ersten Arm, welcher um eine erste Schwenkachse schwenkbar ist, sowie einen am ersten Arm um eine zweite Schwenkachse schwenkbaren zweiten Arm auf, an welchem der Reinigungskopf drehbar gelagert ist. Durch Verwendung einer Manipulationseinrichtung mit zwei relativ zueinander verschwenkbaren Armen ist es möglich, den gesamten Innenraum des Schmelzofens durch entsprechendes Verschwenken der beiden Arme zueinander mit Hilfe des Reinigungskopfes zu reinigen.
Besonders bevorzugt verlaufen die Schwenkachsen der beiden Arme dabei zumindest annähernd parallel zueinander, um einen möglichst großen räumlichen Bereich mit Hilfe der Manipulationseinrichtung abdecken zu können. Die Rotationsachse des Reinigungskopfes verläuft dabei vorzugsweise gleichfalls annähernd parallel zu den Schwenkachsen der beiden Arme.
Zum Verstellen des ersten Arms und des zweiten Arms wird jeweils ein fremd betätigter Aktuator eingesetzt. Besonders bevorzugt werden hierzu Hydraulikzylinder verwendet, die ein vergleichsweise geringes Bauvolumen aufweisen und gleichzeitig in der Lage sind, die zum Verstellen der Arme aufzubringenden Stellkräfte sowie die zum Entfernen der Schmelzrückstände erforderlichen Vorschubkräfte zu erzeugen. Darüber hinaus neigen Hydraulikzylinder auch bei extremen Umgebungsbedingungen, wie sie in Schmelzbetrie- ben, beispielsweise bei der Herstellung von Metalloxiden, vorherrschen, nicht zum Ausfall. Der Rotationsantrieb für den Reinigungskopf ist bei der als Arm gebildeten Manipulationseinrichtung vorzugsweise am zweiten Arm befestigt.
Damit die Manipulationseinrichtung mit ihren beweglichen Komponenten sowie den zugehörigen Antrieben möglichst entfernt von dem heißen Schmelzofen während des Reinigungsvorganges angeordnet ist, wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, den Reinigungskopf an einem drehbar gelagerten Schaft lösbar zu befestigen, welcher durch den Rotationsantrieb um seine Längsachse in Drehung versetzbar ist. Der Schaft ist dabei gestaltet, dass seine Festigkeit ausreicht, den beim Entfernen der Schmelzrückstände entstehenden Verformungskräften zu widerstehen. Durch das lösbare Befestigen des Reinigungskopfes wird ferner, wenn der Reinigungskopf nach längerem Gebrauch verschlissen ist, ein einfacher Austausch des Reinigungskopfes ermöglicht.
Als Reinigungskopf wird vorzugsweise ein entsprechend gestalteter Fräskopf verwendet, mit dem die festen Schmelzrückstände problemlos aus dem Schmelzofen entfernt werden können.
Um den eigentlichen Schmelzbetrieb nicht zu beeinträchtigen, wird bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, die Manipulationseinrichtung mit einem Gestell zu versehen, welches zum Einführen des Reinigungskopfes in den und Herausziehen des Reinigungskopfes aus dem Schmelzofen längsverschieblich gelagert ist. Das Gestell wird hierzu vorzugsweise an einer Längsführung verschieblich gelagert und mit Hilfe eines Drehantriebes verstellt, welcher über eine Spindelmutter und eine mit dieser in Eingriff stehende Spindel mit dem Gestell zum Verschieben zusammenwirkt. Insbesondere die Verwendung einer Spindelmutter mit Spindel hat den Vorteil, dass das Gestell mit hoher Wiederholgenauigkeit und hoher Präzision verfahren werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Axialbewegung des Reinigungskopfes relativ zum Schmelzofen mit Hilfe des längsverschieblichen Gestells erreicht werden soll. Ist die Manipulationseinrichtung mit zwei Armen ausgestattet, deren Schwenkachsen parallel zueinander verlaufen, wie zuvor bereits geschildert wurde, ist es ferner von Vorteil, wenn auch die Längsführung parallel zu den beiden Schwenkachsen verläuft. Durch die sich durch die Schwenkachsen und die Unearführung ergebenden Freiheitsgrade kann somit der Reinigungskopf einen definierten Raum, der sich lediglich durch die Länge der Arme und die Länge der Längsführungen beschränkt, erreichen.
Da die Vorrichtung zum Entfernen fester Schmelzrückstände auch eingesetzt werden kann, wenn der Schmelzofen noch warm ist, wie zuvor bereits erläutert wurde, können die dabei aus dem Schmelzofen aufsteigenden Gase sowie Schwebstoffe und Partikel, die während des Entfernens der Schmelzrückstände entstehen bzw. freigesetzt werden, mit Hilfe einer Absaugeinrichtung abgesaugt werden. Ist die Vorrichtung mit der zuvor beschriebenen Stelleinrichtung ausgestattet, ist die Absaugeinrichtung vorzugsweise in einer Position positioniert, in der sie die Gase und Schwebstoffe mit höchster Wirkung absaugen kann, wenn sich der Schmelzofen in seiner Reinigungsposition befindet.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Anlage zur Herstellung von Metalloxiden, die mit mindestens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie zuvor erläutert wurde, zum Entfernen fester Schmelzrückstände aus dem Schmelzofen ausgestattet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
Rg. 1 eine schematische Seitenansicht einer Anlage zur Herstellung von Metalloxiden mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entfernen von Schmelzrückständen,
Hg. 2 eine perspektivische Darstellung einer Manipulationseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Reinigungskopf, Hg. 3 eine schematische Seitenansicht der erfϊndungsgemäßen Vorrichtung beim Entfernen von Schmelzrückständen aus einem Tiegelschmelzofen, und
Rg. 4 eine schematische Vorderansicht der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung beim Entfernen der Schmelzrückstände.
In Hg. 1 ist in schematischer Darstellung eine Anlage 10 zur Zinkoxidherstellung gezeigt, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 zum Entfernen von Schmelzrückständen ausgestattet ist.
Die Anlage 10 weist einen Schmelzofen 14 auf, der unterhalb eines Ansaugrohrs 16 angeordnet ist. Das Ansaugrohr 16 steht über eine Leitung 18 mit einem Dekantierer 20 in Strömungsverbindung. Der Dekantierer 20 steht seinerseits mit einer aus insgesamt vier Filtereinheiten 22 gebildeten Filtereinrichtung 24 über eine Leitung 26 in Strömungs- Verbindung. Unterhalb der Filtereinheiten 22 ist eine Transporteinrichtung 28 zum Abtransport des gewonnenen Zinkoxides sowie eine sich an diese anschließende Packeinrichtung 30 angeordnet. Des Weiteren ist an dem Übergang des Schmelzofens 14 in das Ansaugrohr 16 eine Ritereinheit 32 angeordnet, welche am Ansaugrohr 16 vorbeiströmende Gase absaugt und filtert.
Während des Betriebes wird Zink im Schmelzofen 14 aufgeschmolzen und so weit erwärmt, dass das flüssige Zink in die Dampfphase übergeht. Das dabei aufsteigende dampfförmige Zink wird anschließend vom Ansaugrohr 16 erfasst und in diesem mit Hilfe eines nicht dargestellten Brenners zu Zinkoxid oxidiert. Anschließend wird das Zinkoxid über die Leitung 18 einem Dekantierer 20 zugeführt, indem aus dem Gasstrom unerwünschte Bestandteile aus den von dem Ansaugrohr 16 abgesaugten Gasen entfernt werden. Die mit Zinkoxid angereicherten Gase werden anschließend der Filtereinrichtung 24 zugeführt, in der das Zinkoxid aus den Gasen ausgefiltert wird, während die gereinigten Abgase an die Umgebung abgegeben werden, wie durch den Pfeil angedeutet ist. Eventuell am Ansaugrohr 16 vorbeiströmende Gase mit dampfförmigem Zink und Zinkoxid werden erfasst und an die Filtereinheit 32 weitergeleitet, welche die Gase von den Schwebstoffen befreit und an die Umgebung abgibt. δ
Erfindungsgemäß ist die Anlage 10 mit der Vorrichtung 12 zum Entfernen von Schmelzrückständen ausgestattet, deren Aufbau und Funktionsweise nachfolgend unter Bezugnahme auf die Rg. 2 bis 4 näher erläutert wird.
In Rg. 2 ist in perspektivischer Darstellung eine Manipulationseinheit 34 gezeigt, welche zum räumlichen Hin- und Herbewegen eines als Fräskopf 36 ausgebildeten Reinigungskopfes dient. Die Manipulationseinrichtung 34 hat eine Basis 38, welche mit zwei parallel zueinander verlaufenden Längsführungen 40 und 42 ausgestattet ist. Wie die Rg. 3 und 4 zeigen, ruht die Basis 38 auf Rollen 44, so dass die Manipulationseinheit 34 in ihrer Position verfahren werden kann, um beispielsweise zwischen mehreren Schmelzöfen 14 hin- und herbewegt zu werden.
Wie Rg. 2 weiter zeigt, dienen die beiden Längsführungen 40 und 42 zum längsbeweglichen Führen eines Gestells 46. Um das Gestell 46 an den Längsführungen 40 und 42 zu verfahren, ist das Gestell 46 mit zwei Spindelmuttern 48 ausgestattet, welche mit einer an der Basis 38 drehbar gelagerten Spindel 50 in Eingriff stehen. Mit Hilfe eines Drehantriebes 52 (vgl. Rg. 3 und 4) kann die Spindel 40 um ihre Längsachse gedreht werden, wobei die Drehung ein Verstellen der Spindelmuttern 48 entlang der Spindel 50 bewirkt, welche ihrerseits eine Bewegung des Gestells 46 entlang der Längsführungen 40 und 42 verursa- chen.
Am Gestell 46 ist an einer parallel zu den beiden Längsführungen 40 und 42 verlaufenden ersten Schwenkachse Ai ein erstes Armpaar 54 schwenkbar gelagert. Am freien Ende des ersten Armpaares 52 ist wiederum an einer zweiten Schwenkachse A2 ein zweites Arm- paar 56 schwenkbar gelagert. Auch hier verläuft die zweite Schwenkachse A2 parallel zur ersten Schwenkachse Ai und damit parallel zu den Längsführungen 40 und 42.
Am freien Ende des zweiten Armpaares 56 ist ein Rotationsantrieb 58 vorgesehen, dessen Rotationsachse R gleichfalls parallel zu den beiden Schwenkachsen Ai und A2 sowie parallel zu den beiden Längsführungen 40 und 42 verläuft. Der Rotationsantrieb 58 treibt einen Schaft 60 an, welcher sich parallel zu der Längsführung 40 und 42 erstreckt und an dessen freiem Ende der Fräskopf 36 lösbar befestigt ist. Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, in der eine Vorderansicht der Vorrichtung 12 gezeigt ist, werden die beiden Armpaare 54 und 56 mit Hilfe zweier Hydraulikzylinder 62 und 64 verstellt.
Generell erlaubt diese Vorrichtung 12 eine axiale Vorschubbewegung und eine queraxiale parallelverschiebliche Bewegung des Fräskopfes 36.
Wie Fig. 3 weiter zeigt, weist die Vorrichtung 12 ferner eine Schwenkeinrichtung 66 auf, mit der der Schmelzofen 14 zwischen seiner Betriebsposition, in der er aufrecht steht, und einer Reinigungsposition, in der er horizontal geneigt verläuft, hin- und hergeschwenkt werden kann. Die Schwenkeinrichtung 66 weist hierzu eine Aufnahme 68 auf, welche an Gelenken 70 und 72 schwenkbar an einer Kante einer Grube 74 vorgesehen sind. In die Aufnahme 68 ist der Schmelzofen 14 eingehängt, in den der eigentliche Schmelztiegel 76 (vgl. Fig. 3) für das aufzuschmelzende Metall positioniert ist. An die Aufnahme 68 sind zwei Hydraulikzylinder 78 gekoppelt, von denen aus Übersichtlichkeitsgründen in Fig. 3 nur einer dargestellt ist. Mit Hilfe der Hydraulikzylinder 78 kann die Aufnahme 68 und damit der Schmelzofen 14 zwischen der Betriebsposition und der Reinigungsposition hin- und hergeschwenkt werden.
Befindet sich nun der Schmelzofen 14 im Betrieb, sind die Hydraulikzylinder 78 eingefahren, so dass der Schmelztiegel 76 mit seiner Öffnung zumindest annähernd horizontal verläuft. Während des Erwärmens steigt dabei das aufgeschmolzene Zink als Dampf auf und wird von dem oberhalb des Schmelztiegels 76 angeordneten Ansaugrohr 16 abgeführt und in der zuvor beschriebenen Weise weiterverarbeitet.
Soll nun nach einer definierten Betriebsdauer von beispielsweise vier Wochen der Schmelzofen 14 gereinigt werden, wird der Schmelzofen 14 zunächst so lange erwärmt, bis zumindest annähernd alles Zinkmetall aus dem Schmelzofen 14 verdampft ist. Anschließend wird der noch heiße Schmelzofen 14 von der Schwenkeinrichtung 66 durch Ausfahren der Hydraulikzylinder 78 in seine Reinigungsposition geschwenkt, in der der Schmelztiegel 76 mit seiner Öffnung zumindest annähernd vertikal verläuft. Anschließend wird durch Aktivieren der Spindel 50 die Manipulationseinrichtung 34 mit dem Fräskopf 36 in den Schmelztiegel 76 bewegt, wobei gleichzeitig der Rotationsantrieb 58 in Betrieb gesetzt wird, um den Fräskopf 36 in Rotation zu versetzen. Nach dem Inbetriebsetzen des Fräskopfes 36 wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuerung der Fräskopf 36 beispielsweise entsprechend einem vorgegebenen Reinigungszyklus durch Verstellen der beiden Armpaare 54 und 56 zueinander sowie durch Verfahren des Gestells 46 entlang der Längsführung 40 und 42 innerhalb des Schmelztiegels 76 so hin- und hergefahren, dass zumindest annähernd bis zur Innenoberfläche des Schmelztiegels 76 anhaftende feste Schmelzrückstände entfernt werden. Durch entsprechend regelmäßiges Verfahren des Gestells 46 können die dabei entstehenden losen Schmelzrückstände aus dem Schmelztiegel 76 entfernt werden. Ist das Lösen der Schmelzrückstände von der Innen- wand des Schmelztiegels 76 abgeschlossen, wird der Fräskopf 36 wieder aus dem Schmelztiegel 76 herausbewegt und die noch im Schmelztiegel 76 liegenden losen Schmelzrückstände beispielsweise mit Hilfe eines Werkzeuges von Hand aus dem Schmelztiegel 76 entfernt oder der Schmelzofen 14 mit Hilfe der Schwenkeinrichtung 66 noch weiter geneigt, damit die Schmelzrückstände aus dem Schmelzofen 14 gleiten.
Nach dem Entfernen der losen Schmelzrückstände wird der Schmelztiegel 76 wieder mit Hilfe der Schwenkeinrichtung 66 in seine Betriebsposition zurückgeschwenkt und kann erneut mit Zink beschickt und für die weitere Herstellung des Zinkoxides eingesetzt werden.
Wie die zuvor gegebenen Erläuterungen zeigen, lässt sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 ohne Unterbrechung des laufenden Betriebes der Schmelzofen 14 sehr schnell und mit hoher Wiederholgenauigkeit reinigen, ohne dass es dabei zu einer Gefährdung von Mitarbeitern kommt.
* * *
Bezuαszeichenliste
10 Anlage
12 Vorrichtung zum Entfernen von Schmelzrückständen
14 Schmelzofen
16 Ansaugrohr
18 Leitung
20 Dekantierer
22 Filtereinheiten
24 Filtereinrichtung
26 Leitung
28 Transporteinrichtung
30 Packeinrichtung
32 Filtereinheit
34 Manipulationseinrichtung
36 Fräskopf
38 Basis
40 Längsführung
42 Längsführung
44 Rollen
46 Gestell
48 Spindelmuttem
50 Spindel
52 Drehantrieb
A1 erste Schwenkachse
54 erstes Arm paar
A2 zweite Schwenkachse
56 zweites Armpaar
58 Rotationsantrieb
R Rotationsachse
60 Schaft Hydraulikzylinder
Hydraulikzylinder
Schwenkeinrichtung
Aufnahme
Gelenk
Gelenk
Grube
Schmelztiegel
Hydraulikzylinder
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Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Entfernen fester Schmelzrückstände aus einem Schmelzofen, insbesondere aus einem Schmelzofen zur Metalloxidherstellung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (12) einen drehbar angetriebenen Reinigungskopf (36) zum mechanischen Entfernen der im Schmelzofen (14) anhaftenden Schmelzrückstände, einen Rotationsantrieb (58) für den Reinigungskopf (36) sowie eine Manipulationseinrichtung (34) zum räumlichen Bewegen des Reinigungskopfes (36) relativ zum Schmelzofen (14) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stelleinrichtung (66) für den Schmelzofen (14), die zum Hin- und Herbewegen des Schmelzofens (14) zwischen einer Betriebsposition zum Aufschmelzen des Schmelzgutes und einer Reinigungsposition, in der der Reinigungskopf (36) zum Entfernen der Schmelzrückstände in den Schmelzofen (14) zu bewegen ist, dient.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzofen ein Tiegelschmelzofen (14) ist, der in seiner Betriebsstellung aufrecht steht, und dass die Stelleinrichtung eine Schwenkeinrichtung (66) ist, die den Tiegelschmelzofen (14) zwischen seiner Betriebsposition und seiner Reinigungsposition, in der der Tiegelschmelzofen (14) aus der Vertikalen geneigt ist, hin und her schwenkt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzofen ein Drehrohrofen ist.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulationseinrichtung (34) einen ersten Arm (54), welcher um eine erste Schwenkachse (Ai) schwenkbar ist, sowie einen am ersten Arm (54) um eine zweite Schwenkachse (A2) schwenkbaren zweiten Arm (56) aufweist, an welchem der Reinigungskopf (36) drehbar gelagert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (Ai, A2) der beiden Arme (54, 56) zumindest annähernd parallel zueinander verlaufen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (R) des Reinigungskopfes (36) zumindest annähernd parallel zu den Schwenkachsen (Ai, A2) der beiden Arme (54, 56) verläuft.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm (54) und der zweite Arm (56) jeweils durch einen Aktuator, vorzugsweise einen Hydraulikzylinder (62, 64), um ihre Schwenkachsen (A1, A2) verstell- bar sind.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsantrieb (58) für den Reinigungskopf (36) am zweiten Arm (56) befestigt ist.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf (36) an einem drehbar gelagerten Schaft (60) lösbar befestigt ist, welcher durch den Rotationsantrieb (58) um seine Längsachse in Drehung versetzbar ist.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungskopf als Fräskopf (36) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulationseinrichtung (36) ein Gestell (46) aufweist, welches zum Einführen des Reinigungskopfes (36) in den und Herausziehen des Reinigungskopfes (36) aus dem Schmelzofen (14) längsverschieblich gelagert ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (46) an mindestens einer Längsführung (40, 42) verschieblich gelagert ist, und dass am Gestell (46) mindestens eine Spindelmutter (48) mit einer Spindel (50) in Eingriff steht, welche zum Bewegen des Gestells (46) entlang der Längsführung (40, 42) von einem Drehantrieb (52) antreibbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7 und Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsführung (40, 42) parallel zu den beiden Schwenkachsen (Ai, A2) der beiden Arme (54, 56) der Manipulationseinrichtung (34) verläuft.
15. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von Gasen und Schwebstoffen während des Entfernens der Schmelzrückstände.
16. Anlage zur Herstellung von Metalloxiden, insbesondere zur Herstellung von Zinkoxid, mit mindestens einem Schmelzofen (14), einer benachbart zum Schmelzofen (14) angeordneten Oxidationskammer (16) und mindestens einer Abscheideeinrichtung (20, 24) für das Metalloxid, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (12) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15 zum Entfernen fester Schmelzrückstände aus dem Schmelzofen (14).
17. Vorrichtung zum Entfernen fester Schmelzrückstände aus einem Schmelzofen, insbesondere aus einem Schmelzofen zur Metalloxidherstellung, mit einem drehbar angetriebenen Reinigungskopf (36) zum mechanischen Entfernen der im Schmelzofen (14) anhaftenden Schmelzrückstände, einem Rotationsantrieb (58) für den Reinigungskopf (36) sowie einer Manipulationseinrichtung (34) zum räumlichen Bewegen des Reinigungskopfes (36) relativ zum Schmelzofen (14), wobei die Manipulationseinrichtung angepasst ist zur axialen Vorschubbewegung und queraxialen parallel-verschieblichen Bewegung des Reinigungskopfes.
* * *
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