Способ циклонной плавки сульфидных материалов Советский патент 1979 года по МПК C22B5/02 

(54) СПОСОБ ЦИКЛОННОЙ ПЛАВКИ СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

I

Изобретение относится к области цветной металлургии, а , автогенному циклонному способу плавки полиметаллических сульфидных материалов.

Известен способ циклонной плавки сульфидных материалов, основанный на подаче пшхты в реакционной объем циклонной камеры аксиально и кислорода тангенциально .

Недостатком известного способа является значительный абразивный износ конструктивных элементов кольца и относительно невысокая степень завершенности процесса в камере.

Целью настоящего изобретения является уменьшение абразивного износа конструктивных элементов камеры и повышение степени завершенности процесса в объеме камеры.

Поставленная цель достигается тем, что поток кислорода разделяют на два, один из которых в количестве 30-507 от суммарного вводят в камеру через аксиальную горелку вместе со всем потоком шихты, а второй поток кислорода в количестве 70-50% вводят в KaiMepy тангенциально.

Способ осуществляется следующим образом.

Подают шихту аксиально и кислород тангенциально, весь необходимый для проведения технологического процесса кислород предварительно разделяется на две части. Одна часть кислорода в количестве 30-50% подается в циклон через аксиальную закручивающую горелку, установленную в центре крьпики. Через эту же горелку подается вся необходимая ишхта. 1Сислород перемешивается с шихтой и разбрасывает ее в реакционной зоне циклона в виде вращающегося конуйа. Другая часть кислорода подается в циклонную камеру через шлицу тангенциально, причем направление вращения его совпадает с направлением вращения кислородно-шихтовой смеси, смеишвается с этой смесью, увеличивая вращательную составляющую скорости.

Отсутствие плотной струи кислородно-iimxтовой смеси, движущейся с большой скоростью через шлицу, устраняет абразивный износ ее стенок и обечайки напротив ввода, кроме того, в данном случае будут отсутствовать зоны неравномерной концентрации кислорода, при

повышении которой развиваются высокие температуры за счет образоваиня корольков чистого металла, например меди, и выгорания этотч) металла на стенке циклона, что приводит к ее прогару.

Истирание горелочного устройства при таком способе не происходит, т.к. абразивный материал в нем движется под действием собственного веса и, следовательно, скорости ег( небольшие. Смешение с кислородом и разгон частиц происходит во взвешенном состоянии на выходе из горелки. При этом достигается хорошее смесеобразование и быстрое воспламенение твердого материала.

Кислород, подаваемый тангенциально через шлицу, увеличивает вращательную сойгавляюШую скорости кислородно-шихтовой смеси, что способствует времени пребывания частиц в реакщюнной зоне камеры, т.е. более полному завершению процесса и уменьшению пылёвьгаоса из камеры.

Установлено, что для транспорта шихты в горелочном устройстве, распьливания и закручивания ее в объеме циклонной кайёрь( оптимальное количество кислорода составляет 3050% от обшего количества, подаваемого в циклон. При меньшем количестве кислорода нагрузка в горелочном устройстве будет более 10 кг/кг и энергии таза оказывается недостаточно, чтобы обеспечить разбрасывание твердого материала с высоким удельным весом.

На фиг. 1 представлена экспериментальная зависимость относительной скорости V f /Ув5( от радиуса r/R где Vy вращательная компонента скорости потока в камере, - скорость на тангенциальном входе. Т - радиус каМёры. . . Г

Как видно из графика, при подаче 20% кислорода в горелку, конус не раскрьшается (кривая 3), и кислород, подаваемый через шлицу тангенциально, не захватывает шихту И врашается с высокой скоростью (узкая полоса на графике) между стенкой циклона и падающей вертикально вниз массой твердого материала, не смешиваясь с ней. Если через горёлочное устройство подать более 50% кислорода (кривая 2 для 100%), то распыл аэрошихтовой смеси получается хорошим, но момент вращения факела все равно остается недостаточным, а у оставшейся части кислорода, подаваемой через шпицу, кинетическая энергия фш увеличения момента вращения мала и цель, с которой он подается, не достигается. В этбм случае в основной зоне камеры, как видно из графика, скорости близки к нулю. Лишь при разделении кислорода на горелку и пшицу соответственно до 30-50% и 70-50% во всем объеме камеры наблюдается высокий уровень

вращательных скоростей (кривая 1 для 50%), обеспечиваюпдай желаемые эффекты.

Установлено оптимальное соотношение межд расходами окислителя на горелку и в шлицу, обеспечивающее максимальную эффективность процесса.

На фиг. 2 приведена общая схема устройства для осуществления предлагаемого способа плавки сульфидных материалов.

Устройство .состоит из циклонной камеры 1, имеющей щелевую шлицу 2 для подачи кислорода, аксиальную закручивающую горелку 3 для подачи шихты и кислорода, расходомерные шайбы 4, регулировочные вентили 5, коллекто 6. По общему трубопроводу все необходимое количество кислорода подается к коллектору бис помощью вентилей 5 распределяется в соотиошении 1:2 и 1:1 между горелкой 3 и щлицей 2 соответственно. При этом расход кислорода по каждому каналу определяется с помощью расходоМерных щайб 4.

Вся шихта подается в горелку 3, где разбав ляется кислородом, закручивается с помощью закручивающего устройства и поступает в циклонную камеру 1 в виде вращающегося конуса. На выходе из горелки аэросмесь воспламеняется. Кислород, подаваемый тангенциально через шлицу, входит в циклонную камеру со . скоростью 60-100 м/сек, частично смешивается с газовзвесью в конусе распыла шихты, сообщая ему дополнительную закрутку, частично обтекает внзтреннюю стенку циклонной камеры, предохраняя её от попадания частиц. Дёреработанный расплав попадает на нижнюю коничёскую стенку камеры и стекает по ней к диафрагме.

Величина отяоскгельной тангенциальной скорости в зависимости от относительного радиуса при разделении кислорода в соотношении 1:1 показана на фиг. 1, кривая 1. Нагрузка твердой взвеси, отнесенная ко всему количеству кислорода равнялась 3 кг/кг, в горедке 6 кг/кг. В этом случае во вращательном движении участвует весь объем циклонной камеры

Данный способ позволяет полностью устранить абразивный износ стенок шпицы и обечайки, отказаться от эжектора, КПД которого йе превышает 6%, ограничиться только одной линией, шихтоподачи, что упрощает и удешевляет эксплуатацию всей установки, делает ее 5олее надежной.

Кроме того, повьппение тангенциальных скоростей аэрошихтовой смеси увеличивает время пребывания обрабЯ ываемых частиц в реакционном объеме, что приводит к более полной завершенности процесса уменьшению зоны ropemiK, и общему повышению температуры расплава, увеличивает сепарационную

способность камеры, что уменьшает пьшевьтос. Совокупность этих положительных факторов значительно увеличивает срок непрерывной работы агрегата без ремонта и уменьшает потери исходных материалов, в целом достигается удешевление производства и повьшхается качество продукции.

Формула изобретения

Способ циклонной плавки сульфидных материалов, включающий подачу шихты в реакционный объем циклонной камеры аксиально,

j-lfe

0,250,10-0.05

кислорода тангенциально, отличающийся тем, что, с целью уменьшения абразивного износа конструктивных элементов камеры и повышения степени завершенности технологического процесса в объеме камеры, поток кислорода разделяют, один в количестве 30-50% от суммарного вводят в камеру через аксиальную горелку вместе со всем потоком шихты, а второй поток кислорода в количестве 70- 50% вводят в камеру тангенциально. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 473754, кл. С 22 В 5/02, 1972.

,l/i If-

.,;.....-.,

-.ж

.ff

, V / . ,,- lif:-,. ..i,

a

9 иг, г