ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ОБЖИГА СУЛЬФИДНОЙ РУДЫ Российский патент 2021 года по МПК C22B1/04 

Описание патента на изобретение RU2745519C1

Изобретение относится к устройствам для получения металлов.

Известны конструкции вращающихся печей для обжига сульфидных руд со встречным движением теплоносителя и обрабатываемого материала в печах косвенного нагрева [1-5]. Обжиг осуществляется по ходу движения руды, в начальной зоне проводится сушка при температуре теплоносителя (продуктов горения) от 150°С до 300°С, в следующей зоне проводится нагрев материала до температуры 600-650°С при температуре теплоносителя до 700°С, в последней зоне проводится изотермическая выдержка при температуре теплоносителя 600-650°С.

Недостатком указанных вращающихся печей с использованием косвенного нагрева каждой зоны требует создания громоздкой конструкции, а также вызывает высокий расход теплоносителя и низкую производительность.

Наиболее близким аналогом - прототипом является вращающаяся печь для окислительного обжига сульфидных руд [6]. Обжигаемый материал загружается через газоотводящую головку в рабочее пространство печи и движется в сторону топочной головки с камерой выгрузки, проходя зоны сушки, нагрева и изотермической выдержки, теплоноситель движется в обратном направлении. Обожженная руда выгружается в холодильник, где он охлаждается воздухом, поступающим из атмосферы, подогретый в холодильнике воздух участвует в сжигании газа для образования продуктов горения с задаваемым значением температуры.

Недостатком прототипа является локализация источника нагрева в конечном участке зоны изотермической выдержки, что приводит к экспоненциальному спаду температуры к началу зоны выдержки и зоны нагрева, не позволяет управлять температурным профилем теплоносителя и создавать температурное плато в зоне изотермической выдержки для проведения физико-химических превращений в материале в узком температурном интервале вблизи заданной температуры, что не позволяет обеспечить высокое качество термообработки и получение материала с заданными технологией характеристиками во всем объеме, а также высокий расход теплоносителя, обусловленный технологическими требованиями подачи низкотемпературного теплоносителя в зону изотермической выдержки.

Заявленное изобретение направлено на получение руды, равномерно обожженной во всем объеме, и более совершенного управления температурным режимом обжига, позволяющим на конечном этапе обжига осуществить выдержку максимальной длительности обрабатываемой руды в зоне физико-химических превращений в узком температурном интервале вблизи заданной температуры, а также существенное снижение расхода газа за счет подачи высокотемпературных продуктов сгорания непосредственно в зону нагрева.

Для достижения указанного технического результата предложена вращающаяся печь для окислительного обжига сульфидной руды, содержащая футерованный корпус, камеру выгрузки обожженной руды, на торце которой установлен воздухонагреватель, к патрубку которого подводится горячий воздух от рекуператора, установленного на корпусе холодильника, с использованием высокотемпературного вентилятора, на торцевой поверхности воздухонагревателя установлен патрубок подвода газа, по центру воздухонагревателя в рабочее пространство футерованного корпуса печи введена горелка, к патрубку которой подается горячий воздух от рекуператора, установленного на корпусе холодильника, с использованием высокотемпературного вентилятора, на торце горелки установлен патрубок подачи газа.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 схема вращающейся печи для окислительного обжига сульфидной руды.

На фиг. 2 график изменения температуры продуктов сгорания по зонам кожуха печи от камеры загрузки руды до камеры выгрузки руды.

Вращающаяся печь для окислительного обжига сульфидной руды содержит цилиндрический футерованный кожух 1, топочную головку 2 и горелку 3, расположенные соосно вдоль продольной оси 4, опорные устройства 5,6, воронку 7 загрузки руды и камеру 8 выгрузки руды.

Канал цилиндрического футерованного кожуха 1 включает последовательно расположенные зону сушки, зону нагрева и зону изотермической выдержки для физико-химических превращений руды.

Цилиндрический футерованный кожух 1 установлен наклонно относительно горизонта на опорных устройствах 5,6 с возможностью вращения от соответствующего привода (не показан).

Горелка 3 выполнена с возможностью внутреннего смешения воздуха и газа соответственно от первого патрубка 9 подвода воздуха и первого патрубка 10 подвода газа и получения факела с температурой продуктов сгорания 1000°С.

Топочная головка 2 выполнена с возможностью внутреннего смешения воздуха и газа соответственно от второго патрубка 11 подвода воздуха и второго патрубка 12 подвода газа. Горелка 3 проходит по центру топочной головки 2 и расположена в зоне изотермической выдержки.

Нижняя сторона кожуха 1 и топочная головка 2 образуют камеру 8 выгрузки руды.

Верхняя сторона кожуха выполнена с возможностью выхода продуктов сгорания газа в воздухе и сопряжена с воронкой загрузки руды.

Вращающаяся печь имеет холодильник 20, предназначенный для отвода тепла от руды, выгружаемой из камеры 8 и включающий цилиндрический вращающийся кожух 21, дополнительные опорные устройства 22, 23, первый рекуператор 24 и второй рекуператор 25.

Цилиндрический кожух 21 холодильника 20 установлен наклонно относительно горизонта на опорных устройствах 22, 23 с возможностью вращения от соответствующего привода (не показан). Вход в верхнюю часть кожуха 21 холодильника соединен с камерой 8 выгрузки руды из нижней части цилиндрического футерованного кожуха 1. Выход из из нижней части цилиндрического кожуха 21 выполнен с возможностью выгрузки руды в соответствующий бункер 26.

Первый рекуператор 24 выполнен с возможностью использования воздуха атмосферы для рекуперативного отвода тепла от руды в нижней части кожуха 21 и нагнетания нагретого до температуры 300-400°С воздуха первым вентилятором 27 в первый патрубок 9 подвода воздуха в горелку. Второй рекуператор 25 выполнен с возможностью использования воздуха атмосферы для рекуперативного охлаждения отвода тепла от руды в верхней части кожуха 21 и нагнетания нагретого воздуха вторым вентилятором 28 во второй патрубок 11 подвода воздуха в топочную головку 2 для получения продуктов сгорания с температурой 650°С.

При смешивании продуктов сгорания факела горелки 3 и топочной головки 2 позволяет получить поток продуктов сгорания с температурой 750°С.

На графике фиг. 2 кривая а) соответствует изменению температуры продуктов сгорания по длине заявляемой печи, кривая б) - прототипу.

Вращающаяся печь для окислительного обжига сульфидной руды работает следующим образом.

Дробленая руда из загрузочной воронки 7 подается для испарения влаги в верхнюю часть цилиндрического наклонного вращающегося футерованного кожуха 1 и перемещается навстречу продуктам сгорания последовательно через зоны сушки, нагрева, выдержки.

Продукты сгорания с температурой 650°С из топочной головки 2 поступают через камеру 8 выгрузки в зону изотермической выдержки цилиндрического канала кожуха 1. Продукты сгорания горелки 3, проходящей по центру топочной головки 2 и расположенной в зоне изотермической выдержки, поступают в зону нагрева и обеспечивают второй газообразный поток в зонах нагрева и сушки сульфидной руды.

В средней зоне продукты сгорания с температурой 750°С обеспечивают интенсивный нагрев сульфидной руды.

Использование первого рекуператора 24 и второго рекуператора 25 позволяет интенсифицировать процесс охлаждения руды и уменьшить расход газа.

Интенсивная теплоотдачи от среза горелки 9 начинается на расстоянии 10-15 м в зависимости от выбранного режима горения при длине кожуха L=50 м. При полном времени обжига порядка 3 часов печь позволяет выдерживать руду при заданной температуре в зоне изотермической выдержки от 40 до 60 мин, что вполне достаточно для качественного обжига сульфидной руды.

Источники информации

1. Boateng А.А. Rotary Kilns. Transport Phenomena and Transport Processes. 2008, Elsevier Inc., Butterworth - Heinemann, USA. ISBN: 978-0-7506-7877-3.

2. Gorog J.P. Heat Transfer in Direct-fired Rotary Kilns. 1982. The University of British Columbia, Vancouver, Canada.

3. Metallurgical Furnaces. 2005. Wiley-VCH Verlag GmBH&Co. KGaA. Weinheim. 10.1002/14356007.b04_339.

4. The Rotary Kiln Handbook. FEECO International, USA. https://feeco.com/contact

5. Barr P.V. Heat transfer Processes in Rotary Kilns. 1986. The University of British Columbia, Vancouver, Canada.

6. Барабанные вращающиеся печи. 2014. Печи цветной металлургии, https://metallurgy.zp.ua/barabannyie-pechi/.

Похожие патенты RU2745519C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ОБЖИГА СУЛЬФИДНЫХ РУД 2021
  • Грознов Иван Николаевич
  • Курносов Владимир Владимирович
RU2776572C1
СТРУЙНЫЙ СЕКЦИОННЫЙ РЕКУПЕРАТОР ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ БАРАБАННОГО ХОЛОДИЛЬНИКА 2021
  • Курносов Владимир Владимирович
  • Грознов Иван Николаевич
RU2772521C1
ТУННЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ-СУШИЛКА 2009
  • Ашмарин Геннадий Дмитриевич
  • Беляев Сергей Егорович
  • Курносов Владимир Владимирович
  • Ласточкин Валерьян Геннадиевич
RU2406049C1
Вращающаяся барабанная печь для обжига легких пористых заполнителей 2020
  • Орлов Александр Дмитриевич
  • Орлов Григорий Александрович
RU2761323C1
РЕКУПЕРАТИВНАЯ ГОРЕЛКА 2009
  • Курносов Владимир Владимирович
RU2406026C1
СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (ВАРИАНТЫ) 1996
  • Данский В.А.
  • Курносов В.В.
  • Шахов И.И.
RU2103238C1
СПОСОБ НАГРЕВА ГАЗА 2018
  • Курносов Владимир Владимирович
  • Тихонова Влада Робертовна
  • Щелокова Людмила Ивановна
  • Широков Сергей Борисович
  • Курносов Андрей Владимирович
  • Щелокова Анна Викторовна
RU2691441C1
Устройство для предварительной обработки замасленного металлолома 1990
  • Юров Николай Степанович
  • Волобуев Вячеслав Федорович
  • Отделенцев Александр Михайлович
  • Сурженко Александр Андреевич
  • Юрова Валентина Георгиевна
SU1772567A1
Комплекс для проведения нормализации крупного вагонного литья и закалки с последующим отпуском среднего вагонного литья 2022
  • Чалов Николай Анатольевич
  • Шевченко Владимир Николаевич
  • Соколов Евгений Сергеевич
  • Сидорков Владимир Алексеевич
  • Ледяйкин Игорь Владимирович
RU2795305C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОКСА 2013
  • Кобелев Владимир Андреевич
  • Чернавин Александр Юрьевич
  • Стуков Михаил Иванович
  • Загайнов Владимир Семенович
  • Мамаев Михаил Владимирович
  • Бидило Игорь Викторович
  • Стахеев Сергей Георгиевич
  • Лысенко Алексей Владимирович
  • Сухов Сергей Витальевич
  • Валявин Геннадий Георгиевич
  • Запорин Виктор Павлович
RU2553116C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 745 519 C1

Реферат патента 2021 года ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ОБЖИГА СУЛЬФИДНОЙ РУДЫ

Изобретение относится к вращающейся печи для окислительного обжига сульфидной руды. Печь содержит кожух, состоящий из газоотводящей головной части с загрузочной камерой и топочной торцовой части с камерой выгрузки руды, имеющий соосно расположенные топочную головку и горелку, и канал с зонами сушки, нагрева и изотермической выдержки руды. Печь снабжена воздухонагревателем, расположенным в топочной торцовой части кожуха и имеющим первый патрубок для подвода газа в торцевой части кожуха за камерой выгрузки руды и первый патрубок для подвода воздуха от рекуператора, установленного на корпусе холодильника, для образования первого газообразного потока в зоне изотермической выдержки, горелка снабжена патрубком для подачи горячего воздуха от установленного на корпусе холодильника рекуператора, расположена в зоне изотермической выдержки для образования второго газообразного потока в зонах нагрева и сушки сульфидной руды и внутреннего смешения воздуха и газа от первого патрубка для подвода воздуха и первого патрубка для подвода газа, а топочная головка выполнена с возможностью внутреннего смешения воздуха и газа от второго патрубка для подвода воздуха и второго патрубка для подвода газа. Обеспечивается получение равномерно обожженной во всем объеме руды, и упрощение управления температурным режимом обжига. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 745 519 C1

1. Вращающаяся печь для окислительного обжига сульфидной руды, содержащая наклонный цилиндрический футерованный кожух с опорными устройствами, выполненный с возможностью вращения от привода, воронку для загрузки руды и холодильник, при этом кожух состоит из газоотводящей головной части с камерой загрузки руды и топочной торцовой части с камерой выгрузки руды, снабжен топочной головкой и горелкой, расположенными соосно вдоль продольной оси, и выполнен с каналом, включающим последовательно расположенные зону сушки, зону нагрева и зону изотермической выдержки для физико-химических превращений руды, отличающаяся тем, что она снабжена воздухонагревателем, расположенным в топочной торцовой части упомянутого футерованного кожуха и имеющим первый патрубок для подвода газа, расположенный в торцевой части кожуха за камерой выгрузки руды, и первый патрубок для подвода воздуха от рекуператора, установленного на корпусе холодильника, с использованием высокотемпературного вентилятора, обеспечивающие первый газообразный поток в зоне рабочего пространства изотермической выдержки сульфидной руды, при этом горелка снабжена патрубком для подачи горячего воздуха от установленного на корпусе холодильника рекуператора, расположена по центру топочной головки в зоне изотермической выдержки с обеспечением образования второго газообразного потока в зонах нагрева и сушки сульфидной руды и выполнена с возможностью внутреннего смешения воздуха и газа соответственно от первого патрубка для подвода воздуха и первого патрубка для подвода газа с получением высокотемпературного факела, а топочная головка выполнена с возможностью внутреннего смешения воздуха и газа соответственно от второго патрубка для подвода воздуха и второго патрубка для подвода газа.

2. Вращающаяся печь по п. 1, отличающаяся тем, что барабанный рекуператор холодильника выполнен в виде дополнительного кожуха, с одной стороны которого расположена зона загрузки сульфидной руды, а с противоположной стороны - зона выгрузки сульфидной руды, и имеет опорные устройства, выполненные с возможностью вращения дополнительного кожуха в наклонном положении от соответствующего привода.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2745519C1

Барабанные вращающиеся печи
Способ защиты переносных электрических установок от опасностей, связанных с заземлением одной из фаз 1924
  • Подольский Л.П.
SU2014A1
Печи цветной металлургии, https://metallurgy.zp.ua/barabannyie-pechi/.03.02.2020
СПОСОБ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ОБЖИГА СУЛЬФИДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2000
  • Дигонский С.В.
  • Дубинин Н.А.
  • Ахмеров Р.Р.
  • Тен В.В.
RU2174152C1
СПОСОБ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ОБЖИГА СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ 2003
  • Дигонский С.В.
  • Дубинин Н.А.
  • Кочетков В.С.
  • Тен В.В.
  • Полинкин В.М.
  • Рожнов А.В.
  • Ли С.И.
  • Федотов К.В.
  • Потемкин А.А.
  • Шептунов А.Л.
  • Ишпахтин В.В.
RU2240366C1
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ВЕТРЯНОЙ ДВИГАТЕЛЬ 1925
  • Симонов Н.И.
SU3330A1
JP 2017179730 A, 05.10.2017
CN 101838733 A, 22.09.2010
KR 20080053870 A, 16.06.2006.

RU 2 745 519 C1

Авторы

Грознов Иван Николаевич

Курносов Владимир Владимирович

Гришин Андрей Анатольевич

Даты

2021-03-25Публикация

2020-05-25Подача