BRPI0615489A2

BRPI0615489A2 - unidade de processamento de matérias primas contendo chumbo e zinco em pó

Info

Publication number: BRPI0615489A2
Application number: BRPI0615489-1A
Authority: BR
Inventors: Viktor Alexandrovich Shumskiy; Nikolay Nikolayevich Ushakov; Ivan Petrovich Polyakov; Boris Alexandrovich Ragulin; Valentina Vasilyevna Chalenko; Igor Vladimirovich Starsev
Original assignee: State Affiliate The Eastern Mining And Metallurg Res Inst For Non Ferrous Metals Republic State Affi
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2011-05-17
Also published as: CL2007002156A1; CN101317067A; CN101317067B; WO2007120026A1; RU2006145142A; RU2359188C2; BRPI0615489B1

Abstract

UNIDADE DE PROCESSAMENTO DE MATéRIAS PRIMAS CONTENDO CHUMBO E ZINCO EM Pó. A unidade de processamento de matérias primas contendo chumbo e zinco em pó refere-se à metalurgia de metais não ferrosos, principalmente a unidades para processamento de matérias primas contendo chumbo e zinco em pó que podem conter cobre e outros metais nobres. O objetivo da invenção é simultaneamente aumentar a recuperação direta de chumbo dentro de lingotes de chumbo e a capacidade específica da unidade. A unidade de processamento de matérias primas contendo chumbo e zinco em pó inclui uma câmara de fundição vertical (1) de seção transversal retangular com queimador, torre de refrigeração do gás (4), parede divisória (3) com elementos de cobre refrigerados a água, separando a câmara de fundição (1) da torre de refrigeração do gás (4), fornalha elétrica (7) separada da câmara de fundição (1) pela divisória (8) com elementos de cobre refrigerados a água, correia revestida (10), instalação (11) para sangrar produtos de escória fundida, piso da fornalha (9). Não mais do que duas tubulações (5, 6) podem ser instaladas no nível da borda inferior da divisória (3) que separa a torre de refrigeração do gás (4) da câmara de fundição (1), com declive em direção ao piso da fornalha (9) em ângulo com o plano horizontal. (Fig 1). No caso de instalação de duas tubulações (5, 6) elas são montadas cada uma em uma parede oposta da torre de refrigeração do gás (4), espelhadas e invertidas em relação à seção axial transversal da torre de refrigeração do gás (4), cuja proporção em relação ao comprimento interno da torre de refrigeração do gás (4) alcança 0,25-0,30.

Description

UNIDADE DE PROCESSAMENTO DE MATÉRIAS PRIMASCONTENDO CHUMBO E ZINCO EM PÓ

Área técnica

A Invenção refere-se a metalurgia não ferrosa, principalmente a unidadesde processamento de matérias primas contendo chumbo e zinco em pó, podendo contercobre e metais nobres.

A tarefa mais importante no aprimoramento de unidades paraprocessamento de matérias primas contendo chumbo e zinco em pó que, à exceção dechumbo, podem conter zinco, cobre e outros elementos valiosos, é o aumento darecuperação de metais em produtos comercializáveis, a intensificação do processo naexpansão do espectro de matérias primas processadas, incluindo matéria prima contendochumbo, obtidas como subprodutos de outros processos industriais cujo armazenamentorepresentam significativo risco ecológico.

Há um extenso grupo de matérias contendo chumbo, tais como resíduos deprocessos hidro-metalúrgicos, conversão de resíduos de pó de cobre, pasta fluida daneutralização e purificação de soluções tecnológicas que não são processadas ou sãoprocessadas em volume insuficientes em unidades bastante conhecidas de forma que sãoacumulados em depósitos. Além do chumbo, todos os materiais acima mencionados contêmuma quantidade considerável de zinco e cobre reduzindo a complexidade da recuperação deminerais não ferrosos de matéria prima mineral natural.

Estado da Técnica

E conhecida a unidade de processamento de matérias primas contendochumbo e zinco em pó, onde há uma câmara de fundição vertical, com seção transversalretangular com um queimador, refrigeração a gás, parede vertical resfriada de separação dacâmara de fundição do refrigerador a gás, caldeira elétrica separada da câmara de fundiçãopela parede vertical resfriada de separação, correia revestida, instalações para sangrarprodutos de fundição e o piso da caldeira. Portanto, pela proporção entre a diferença deníveis das bordas inferiores da parede e a distância do teto da câmara de fundição até o ladoinferior da parede, separando a caldeira elétrica da câmara de fundição resulta em 0,30 e aproporção entre a distância da borda inferior desta parede até o piso da caldeira, e adiferença dos níveis da borda inferior da parede resulta em 1.23 (Slobodkin L.V. Newtechnology at Iead plant UKSZK//Non-ferrous metais, 1987, #9, p. 20-22).

A desvantagem desta unidade é baixa recuperação direta de chumbo emlingotes de chumbo, resulte de alta carga de poeira sendo levada da câmara de fundiçãojunto com gases de reação em proporções determinadas pelos componentes estruturaisda unidade. O aumento do conteúdo de sulfato em pó em cargas (retorno continuodestes pós através do queimador até a torrefação-fundição) leva à diminuição datemperatura de chama de fusão e a diminuição da velocidade e grau de redução do óxidode chumbo na camada do agente redutor carbono associado a ele.

A substância técnica mais próxima da invenção é a unidade deprocessamento de matérias primas contendo chumbo e zinco em pó onde há uma câmarade fundição vertical de seção transversal retangular com o queimador, o refrigerador agás, a parede que separa a câmara de fundição do refrigerador a gás, a fornalha elétricaseparada da câmara de fundição pela parede de separação, correias revestidas, instalaçõespara sangrar produtos de fundição e o piso da caldeira. Portanto, pela proporção entre adiferença de níveis das bordas inferiores da parede e a distância do teto da câmara defundição até o lado inferior da parede, separando a caldeira elétrica da câmara de fundiçãoresulta em 0,15-0,29 e a proporção entre a distância da borda inferior desta parede até o pisoda caldeira, e a diferença dos níveis da borda inferior da parede resulta em 1.25-2.10 (Patentof Kazakhstan Republic #8705, MPK F27B 17/00, C22B 13/02, published 15.04.2005,Bulletin #4).

A desvantagem desta unidade é a redução simultânea da capacidadeespecífica da unidade e a recuperação direta de chumbo dentro dos lingotes de chumboresultantes da zona morta de escória fundida na extremidade das paredes externas datorre de refrigeração do gás do lado oposto da divisória, separando-a da câmara defundição. Auto resfriamento da escória de fundição na área desta unidade provoca aformação de crostas e diminuição da intensidade de circulação da escória de fundiçãoentre a fornalha elétrica, a câmara de fundição e a torre de refrigeração do gás. Isto reduza entrada de calor da fornalha elétrica na camada de agente redutor carbono e resulta emretardamento do processo de fusão a gás por redução carbotérmica.

Problemas de engenharia da presente invenção são o aumento simultâneoda recuperação direta de chumbo dentro do lingote de chumbo e a melhoria dacapacidade específica da instalação às custas da diminuição da velocidade do processode formação de crostas nas paredes da área inferior da torre de refrigeração do gás,aumento da velocidade de circulação e aumento da temperatura do fluxo da escóriafundida, fornecendo temperatura adicional à camada de agente redutor carbono e oaumento correspondente da velocidade do processo de redução da fundição a gás. Esteproblema pode ser resolvido pela organização de calor intenso dentro do banho deescória fundida sob a torre de refrigeração do gás.

Resumo da revelação

O problema proposto é resolvido na unidade conhecida paraprocessamento de matérias primas contendo chumbo e zinco em pó, onde há umacâmara de fundição vertical de seção transversal com queimador, torre de refrigeraçãode gás, parede de separação com elementos de cobre resfriados a água separando acâmara de fundição da torre de refrigeração de gás, fornalha elétrica separada da câmarade fundição por uma parede separadora com os elementos de chumbo resfriados a água,correias revestidas, instalações para sangrar produtos de fundição e o piso da caldeira.

Assim, a proporção entre a diferença de nível entre as bordas inferiores das divisórias e adistância do telhado da câmara de fundição até a borda inferior da divisória, separando afornalha elétrica da câmara de fundição alcança a 0,15-0,29 e a proporção entre a distânciada borda inferior desta divisória ao chão da fornalha e a diferença entre os níveis dasbordas inferiores da divisória alcança 1.25-2.10. De acordo com a invenção, nas paredesda torre de refrigeração do gás, não mais do que duas tubulações podem ser instaladas nonível da borda inferior da divisória, separando a torre de refrigeração do gás da câmarade fundição com um declive para o chão da fornalha em ângulo com o plano horizontal,determinado pela fórmula a seguir:

α = arctg (k-ΔΗ/Β),

onde α - ângulo em declive da tubulação;

k - coeficiente do ângulo em declive da tubulação, igual a 1.11-1.25;

ΔΗ - diferença entre os níveis inferiores das divisórias;

B - largura interna da torre de refrigeração do gás.

Na forma da invenção é razoável que durante a instalação das duastubulações elas devem ser montadas cada uma em uma parede lateral oposta da torre derefrigeração de gás, em uma posição espelhada relativamente em seção axial transversalda torre de refrigeração do gás, cuja proporção em direção ao comprimento interno datorre de refrigeração do gás resulta em 0,25-0,30.

A instalação das tubulações e sua montagem permitem o suprimento degás contendo oxigênio dentro da superfície da camada de material de carbono, flutuandono banho de escória fundida na área inferior da torre de refrigeração do gás, onde sãofornecidos os gases de reação da câmara de fundição. Isto fornece oportunidade para omonóxido de carbono pós queima, contido nos gases de reação da câmara de fundiçãocomo resultado das reações de redução de óxidos fundidos na camada de agente redutorcarbono, flutuando no banho de escória fundida sob a chama do queimador da câmara defundição bem como a oportunidade de queima incompleta do combustível carbonosólido na chama, introduzido na carga em baixa capacidade calorífica da matéria primaprocessada. Em quantidades insignificantes de monóxido de carbono contido nos gasesde reação da câmara de fundição, o oxigênio introduzido através da tubulação junto comgás contendo oxigênio, é consumido pela queima de carbono sólido na camada dematerial de carbono flutuando no banho de escória fundida na área inferior da torre derefrigeração do gás.

Na queima de monóxido de carbono, contido nos gases de reação dacâmara de fundição ou na queima de carbono sólido na camada de material de carbono,flutuando no banho de escória fundida na área inferior da torre de refrigeração do gás, ocalor aumenta, e parcela dele vai para aumentar a temperatura da escória fundida nestaárea morta da unidade. O aumento da temperatura da escória de fundição evita aformação de crostas na parte inferior das paredes da torre de refrigeração do gás eaumenta a velocidade de circulação do fluxo de escória fundida entre a fornalha elétrica,a câmara de fundição e a torre de refrigeração do gás aumentando simultaneamente o seuconteúdo de calor. Isto leva ao aumento da entrada de calor na área da camada deagente redutor carbono sob o queimador com fluxo circulante de escória fundida e aredução correspondente da velocidade da fusão a gás. Resultando no aumento darecuperação direta de chumbo dentro dos lingotes de chumbo e da possibilidade demelhoria da capacidade específica da unidade.

O aumento da recuperação direta do chumbo dentro dos lingotes dechumbo e o aumento simultâneo da capacidade específica da unidade são conseguidas àscustas da redução da alta carga de poeira e, correspondentemente, a redução do conteúdode pós de sulfato reciclados contidos na carga, indo do queimador à tubulação emdeclive para o piso da fornalha. Injeção de gás contendo oxigênio através da tubulaçãocom componente de velocidade do fluxo direcionado para baixo dentro do fluxo degases de reação, saindo da câmara de fundição, provoca diminuição de sua velocidade naentrada da torre de refrigeração de gás e aumenta a velocidade das partículas de pó emprecipitação, levados pelos gases de reação para fora da câmara de fundição.Na instalação da tubulação nas paredes do queimador a gás no nível maisbaixo do que o nível da borda inferior da divisória que separa a haste do queimador a gásda câmara de fundição, permanece o efeito da liberação de calor na superfície da escóriade fundição. No entanto, a parcela de gases de reação começa a fluir sobre o fluxo degás contendo oxigênio injetado através da tubulação. Isto leva à redução do efeito dediminuição de gases de reação e diminuição da velocidade de precipitação das partículasde pó, levados para fora da câmara de fundição carregados pelos gases de reação. Aindamais, a aproximação de gás contendo oxigênio jorra da tubulação para a superfície dobanho de escória resultando no aumento do transporte das partículas de poeira jáassentadas. Como resultado, a produção de poeira de fundição e sua parcela na cargaaumentarão e a temperatura da chama, a proporção da redução de fusão óxida na camadade agente redutor carbono, direciona a recuperação de chumbo dentro do lingote dechumbo e a capacidade específica da unidade será reduzida.

Na instalação das tubulações em níveis mais altos do que o nível da bordainferior da divisória da área de calor liberado move-se para longe da superfície daescória fundida. Ainda mais, com conteúdo insuficiente de monóxido de carbono nosgases de reação da câmara de fundição, o nível mais alto das tubulações levam à reduçãodo contato entre o gás contendo oxigênio e a camada de material de carbono. Istoreduzirá a produção de calor dentro do banho de escória sob a torre de refrigeração dogás. Como resultado, haverá redução do conteúdo de calor e a intensidade do fluxo decirculação da escória fundida entre a fornalha elétrica, a câmara de fundição e a torre derefrigeração do gás, levará à diminuição da introdução de calor na área de trabalho dacamada de agente redutor de carbono sob o queimador. Correspondentemente, haverádiminuição na velocidade da redução da fusão a gás, na recuperação direta de chumbodentro dos lingotes de chumbo e na capacidade específica da unidade.

Na determinação dos declives da tubulação em um ângulo com o planohorizontal com coeficiente k, que é menor do que 1,11, a área da liberação de calor domonóxido de carbono após a queima nos gases de reação da câmara de fundição semoverão para fora da superfície da escória de fundição. Além do mais, gás contendooxigênio injetado através da tubulação durante algum tempo de operação da unidadeapós o sangramento da escória não estará em contacto com a camada de material decarbono e na torre de refrigeração do gás. Como resultado, o fluxo total de calor paradentro do banho de escória sob a torre de refrigeração do gás será reduzido. Istoreduzirá o efeito do processo de diminuição da velocidade de formação de crostas naparte inferior das paredes da torre de refrigeração do gás, bem como a intensidade decirculação do fluxo de escória fundida entre a fornalha elétrica, a câmara de fundição e atorre de refrigeração do gás e seu conteúdo de calor. Portanto, haverá diminuição dasaída de calor para dentro da camada de agente redutor carbono, sob a chama doqueimador e simultaneamente o grau de redução da chama de fundição. Comoresultado, a recuperação direta de chumbo dentro do lingote de chumbo e a capacidadeespecífica da unidade serão reduzidas. Redução adicional da recuperação direta dechumbo dentro do lingote de chumbo e a capacidade específica da unidade é estipulada,neste caso, pela redução da velocidade da precipitação das partículas de poeira, levadaspara fora da câmara de fundição pelos gases de reação. Assim, haverá aumento daprodução de poeira de fundição e sua parcela na carga e a temperatura da chama e o graude redução de fundição óxida na camada de agente redutor carbono será reduzida. Comoresultado, haverá uma diminuição simultânea na recuperação direta de chumbo noslingotes de chumbo e na capacidade específica da unidade.

No ajuste dos declives da tubulação para o piso da fornalha em um ângulocom um plano horizontal com coeficiente k, que é maior do que 1,25, bem como no casode instalação de tubulações em níveis inferiores ao nível da borda inferior da divisóriaque separa o refrigerador a gás da câmara de fundição, a parte dos gases de reaçãocomeçará a fluir sobre o gás contendo oxigênio injetado através da tubulação. Isto leva àredução do efeito de diminuição de velocidade dos gases de reação e a uma diminuiçãona velocidade de precipitação das partículas de pó, levadas para fora da câmara defundição. Além do mais, o aumento do ângulo de declive das tubulações na superfíciedo banho de escória resultará em levantamento das partículas já assentadas e espalharáfinas gotas de escória derretida no fluxo para cima dos gases de reação. Como resultado,aumentará a produção de pó de fundição e sua parcela na carga e a temperatura dachama e o nível de redução de fusão óxida na camada de agente carbono redutor,diminuirá. Portanto, a recuperação direta de chumbo dentro do lingote de chumbo e acapacidade específica da unidade também diminuirão.

Na instalação de duas tubulações, uma em cada parede lateral da torre derefrigeração do gás posicionados espelhados e invertidos relativamente à sua seção axialtransversal, o efeito de resolver o problema proposto é melhorado. Isto é determinadopelos dois fatores a seguir:Primeiro, a instalação de dois eixos de tubulação, que são espelhados einvertidos relativamente à seção transversal axial da torre de refrigeração do gás leva aum aumento da superfície de transferência de calor para o banho de escória pela queimade gases de reação de monóxido de carbono na camada do agente redutor carbono.

Correspondentemente, com o mesmo efeito térmico da reação de gases pós queima ou daqueima de carbono sólido na camada do agente redutor carbono na superfície da escóriafundida, o incremento de calor no volume de banho de escória sob a torre de refrigeraçãodo gás aumenta. O aumento do conteúdo de calor da escória fundida resulta em aumentoda velocidade de sua circulação e aumenta o ganho de calor na área de fluxo de reaçõesde redução. O resultado é aumento adicional de recuperação direta de chumbo nolingote de chumbo e melhoria da capacidade específica da unidade.

Em segundo lugar, a instalação de duas tubulações, uma em cada lado datorre de refrigeração do gás, espelhados e invertidos em relação à sua seção axialtransversal leva a efeitos adicionais de aumento de recuperação direta de chumbo dentrodos lingotes de chumbo e da capacidade específica da unidade em detrimento da cargade pó e correspondentemente, do aumento do conteúdo de sulfatos em pó reciclados nacarga entrando no queimador. A diminuição da carga de pó é estipulada pela injeção degás contendo oxigênio através das duas tubulações, instaladas em paredes opostas datorre de refrigeração do gás e espelhados e invertidos em relação à sua seção transversalaxial, e leva à rotação do fluxo dos gases de ração para cima na torre de refrigeração dogás e fluxo saindo da câmara de fundição. Como resultado há um componentecentrífugo da velocidade das partículas promovendo sua precipitação total nas paredesda torre de refrigeração do gás.

O efeito de montar a finalização do problema é melhorado pelo aumentoda distância de cada tubulação até a seção axial transversal da torre de refrigeração dogás. Isto é estipulado pelo aumento da transferência do calor total da superfície entre aárea de liberação de calor dos gases de reação pós queima ou queima de carbono sólido eo do banho de escória. Correspondentemente, há aumento do ganho de calor dentro dovolume do banho de escória, o aumento de seu conteúdo de calor e aquele da velocidadede circulação da escória fundida nesta área da unidade. Isto leva a um aumento daentrada de calor na área de reações de redução e o aumento de sua velocidade. Oresultado disso é o aumento da recuperação direta de chumbo e da capacidade específica.Ainda mais, o aumento da distância entre os eixos da tubulação fortalece o efeitorotatório da torre de refrigeração do gás para cima e fluxo de gases de reação que levama uma precipitação mais completa das partículas de pó nas paredes da torre derefrigeração do gás.

O efeito maior é alcançado na distância dos eixos das tubulações da seçãoaxial transversal da torre de refrigeração do gás cuja proporção para seu comprimentointerno chega a 0,25-0,30. Nesta distância, alcança-se máxima superfície de contacto daárea de liberação de calor e o banho de escória derretida, tanto quanto o fluxo de gasesqueimando em tubulações opostas parem para fechar. Além do mais, nesta distânciaalcança-se efeito perceptível de rotação dos gases de reação em fluxo para cima e avelocidade de precipitação de partículas de pó nas paredes da torre de refrigeração dogás sem aquecer demais o revestimento pelo fluxo de gases incandescentes da pósqueima de monóxido de carbono (ou queima de carbono sólido na superfície da camadade material carbônico).

Na distância dos eixos da tubulação da seção axial transversal da torre derefrigeração do gás cuja proporção para seu comprimento interno é menor do que 0,25, asuperfície de troca de calor de gases quentes e o banho de escória e o efeito rotatóriopara cima dos gases de reação, diminui. Como resultado, há uma diminuição simultâneado fluxo de calor, transferido para o volume do banho de escória fundida, e do grau deprecipitação das partículas de pó nas paredes da torre de refrigeração do gás.Correspondentemente, há uma diminuição do efeito de aumento do conteúdo de caloradicional da escória fundida, aumento da velocidade correspondente de sua circulaçãono banho de escória bem como do efeito de redução da carga de pó de sulfato recicladona unidade. Assim, o fluxo através da tubulação não resulta em aperfeiçoamentomáximo possível do efeito do aumento da capacidade específica da unidade, bem comoda recuperação direta de chumbo dentro do lingote de chumbo às custas do aumento daprodução de calor na área de reações de redução escoando com a chama de fundição e ofluxo de fundição circulando no banho de escória, que forneceria o aumento develocidade da fusão óxida nas camadas do agente carbono redutor.

A uma distância dos eixos da tubulação da seção axial transversal da torrede refrigeração do gás, cuja proporção ao comprimento interno da torre de refrigeraçãodo gás é mais do que 0,30, o efeito da transferência de calor dos gases incandescentesdentro do banho de escória fundida e o efeito rotatório para cima dos gases de reação,determinando o nível de precipitação de pó nas paredes da torre de refrigeração do gásnão é aumentado. No entanto, a área de queima a alta temperatura do monóxido decarbono em gases de reação e do carbono sólido na camada de carbono está seaproximando das paredes da unidade, sensivelmente aumenta a carga de calor na correiarevestida naquela área e aumentando assim a probabilidade dos revestimentos sequeimarem.

A invenção está ilustrada nos desenhos. Na figura 1 tem-se uma vistageral da unidade para processar matéria prima contendo chumbo e zinco em pó; nasfigura 2 e 3 - seções AA e BB da torre de refrigeração do gás, apresentado na figura 1com a instalação de 1 tubulação. Na figura 4 - Seção BB da torre de refrigeração do gásapresentada na figura 2 com a instalação de duas tubulações.

A unidade consiste de uma câmara de fundição vertical 1 de seçãotransversal retangular, no telhado do qual o queimador 2 para alimentação de carga,oxigênio, pó de reciclagem e agente redutor sólido está instalado, divisórias 3 comelementos de cobre refrigerados a água, que instalados verticalmente e dividindo acâmara de fundição 1 da torre de refrigeração do gás 4 em cujas paredes laterais estãoinstaladas as tubulações 5 e 6 para fornecimento de gás contendo oxigênio, a fornalhaelétrica 7, adjacente à câmara de fundição e dela separada pela divisória vertical 8 comelementos de cobre refrigerados a água, total para a câmara de fundição, a fornalhaelétrica e a torre de refrigeração do gás do piso da fornalha 9, a correia revestida 10 e asinstalações para sangria de produtos de escória de fundição 11.

A unidade funciona da seguinte maneira:

Carga em pó, composta de matéria prima chumbo e de chumbo-zinco(chumbo, chumbo-zinco, chumbo-cobre, chumbo-cobre-zinco, concentrados de chumbo-prata, pós de chumbo, resíduos contendo chumbo, refínos reciclados de lingotes dechumbo, pasta de baterias e outros subprodutos de chumbo) fluxos e, caso necessário,combustível de carbono sólido (coque, coque de petróleo, negro, marrom ou carvão)após secagem da umidade existente para menos de 1% é misturada com agente redutorcarbono moído (coque, coque de petróleo, negro, marrom ou carvão) e transferido para oqueimador 2 (vide figura 1) através do qual o fluxo do processo de oxigênio (94-99%O2) é forçado para dentro da câmara de fundição 1 da unidade. Na câmara de fundição 1sob o efeito da radiação da chama e das altas temperaturas dos gases superiores dafornalha (T=I 100-1200°C) a carga é inflamada, oxidada e fundida a um estado desuspensão com a produção de óxido fundido disperso. Na parte inferior da câmara defundição 1, a temperatura da chama alcançada é de 1350-1450°C. O grau dedessulfurização da carga é controlado pela alteração da proporção do consumo da cargae oxigênio no queimador 2

O agente redutor carbono moído transferido junto com a carga (que écoque, coque de petróleo, negro ou carvão) com tamanho granular de 5-20 mm éaquecido enquanto se move em direção à chama e então entra na superfície do banho deescória. A presença na construção da divisória 8, montada para baixo do telhado dafornalha e parcialmente submersa na escória fundida permite dividir o espaço de gás dacâmara de fundição 1 e a fornalha elétrica 7 e para formar na superfície do banho deescória sob a chama do queimador uma camada porosa de agente redutor carbono dealtura necessária. Ele fornece redução da perda de metais não ferrosos na escóriafundida à custa da redução da criação de atmosfera na fornalha elétrica e aumenta avelocidade de pequenas partículas de precipitação de metais reduzidos no fundo da fasemetálica, resultante da sua coagulação e engrossamento da camada de agente redutorcarbono na estrutura porosa.

O óxido fundido disperso no processo de fusão contínua vai para umacamada porosa de agentes redutores carbono moído e vazam através dele por meio deredução seletiva. Oxidos de chumbo são reduzidos a chumbo metálico e óxidos de zincoficam na escória fundida, que junto com o chumbo metálico flui sob a divisória 8 dacâmara de fundição 1 para a fornalha elétrica 7 servindo para acumular e assentar osprodutos da fundição com sua separação por peso específico e caso necessário - parasangria parcial do zinco da escória fundida pela alimentação de agentes redutorescarbono de tamanho pequeno na superfície do banho de escória da fornalha elétrica.Óxidos de cobre, semelhantes a óxidos de chumbo são reduzidos na camada de agentesredutores carbono em metal e transferidos para os lingotes de chumbo, sulfetos de metaisnão ferrosos apresentados na fundição a gás disperso ou dividido entre fases metálicasou de escória na carga de dessulfurização num grau maior do que 90-94% ou grau menorda carga de dessulfuração, formam uma fase individual de resíduos, formando noprocesso de fundição o assentamento de produtos na fornalha elétrica. Isso permiteefetuar uma retirada de cobre grosso modo dos lingotes de chumbo, com recuperação doexcesso de cobre das matérias primas contendo chumbo e zinco processadas paramatéria polimetálica diretamente na unidade.

Parte da energia de calor, liberada pelas fornalhas elétricas junto com ofluxo circulante de escória fundida do banho total de escória, vai para a câmara defundição e parcialmente saturado pela camada de agentes redutores de carbono. Juntocom o fluxo de calor, indo com a fundição a calor, com o ganho de calor da fornalhaelétrica permite compensar o consumo de calor pelas reações endotérmicas da reduçãode óxidos em camadas carbônicas porosas.

A escória e o chumbo são sangrados através das instalações 11 dafornalha elétrica 7 e então transferidos para processamento para produção de produtoscomercializáveis.

Gases de reação de dióxido de enxofre da câmara de fundição 1, formadospela fusão continua da carga fluem sob a divisória 3 instalada debaixo do telhado dafornalha que não entra em contacto com a superfície da escória fundida e então vai pararesfriamento na torre de refrigeração do gás 4.

Na parte de baixo da torre de refrigeração do gás, gases de reação,contendo monóxido de carbono, são pós queimados às custas do fornecimento de gáscontendo oxigênio fornecido pelas tubulações 5, 6; parte da energia de calor liberadaaqui é absorvida pelo fluxo de escória fundida circulando no banho de escória total daunidade e vai para a câmara de fundição para dentro de uma camada de agente redutorcarbono adicionando o fluxo de calor indo junto com a fundição a calor e a escóriafundida da fornalha elétrica. Isto aumenta a possibilidade de compensar o consumo decalor pelas reações endotérmicas da redução de óxidos na camada carbônica porosa.Gases de reação enfraquecidos pelo monóxido de carbono fluem para cima nodispositivo da torre de refrigeração de gás e são resfriados à custa da troca de calor comas superfícies resfriadas a água das paredes da torre.

Depois que os gases da refrigeração a gás 4 são purificados noprecipitador eletrostático (não mostrado nos desenhos) vão para utilização de enxofrecom a produção de produtos comercializáveis (ácido sulfurico, enxofre elementar, anidrosulfúrico ou sais). O pó, capturado pelo precipitador eletrostático retorna continuamentepara fundição.

A invenção é ilustrada pelos exemplos da unidade de operação.

Exemplo 1 (por protótipo). Na unidade piloto de KIVCET (áreatransversal da câmara de fundição - 1,4 m2, altura da câmara de fundição- 3,3 m, áreatransversal da torre de refrigeração do gás - 1,44 m2, área do piso da fornalha elétrica- 5m2, capacidade de geração do transformador da fornalha elétrica - 1200 kW) tendodiferentes proporções entre as bordas inferiores das divisórias e a distância entre otelhado da câmara de fundição até a borda inferior da divisória, separando a fornalhaelétrica da câmara de fundição, que é igual a 0,28 e proporção entre a distância da bordainferior da divisória, separando a fornalha elétrica da câmara de fundição até o piso dafornalha e a diferença entre os níveis das bordas inferiores das divisórias igual a 1,25onde foi efetuado o processamento da carga, preparada a partir de concentrado de sulfetode chumbo, pós de chumbo, resíduos da produção de zinco contendo chumbo, pasta debaterias, fluxos de quartzo e óxido de cálcio livres nas seguintes composições, em %:34,0 de chumbo, 9,6 de zinco, 1,1 de cobre, 12,3 de ferro, 10,2 de enxofre, 8,4 dedióxido de silício, 4,1 de óxido de cálcio. Para compensar a baixa capacidade caloríficada carga foi introduzida nela carvão em pó com a seguinte composição em %: 42,5 decarbono sólido, 28,0 de voláteis e 30,0 de cinza contendo, em %: 9,0 de ferro, 55,8 dedióxido de silício e 4,5 de óxido de cálcio.

Como agente redutor foi usado fino de coque, contendo em %: 85,5 decarbono, 1,3 de ferro, 7,2 de dióxido de silício, 1,3 de óxido de cálcio. Durante os testesforam processadas 50 t de carga. Os resultados obtidos na operação da unidadeencontram-se na tabela 1 - Comparação dos dados de operação do protótipo e daunidade proposta com uma tubulação.

Exemplo 2. Testes foram feitos na modernização de acordo com ainvenção declarada (reivindicação 1) unidade piloto de KIVCET que tinha parâmetros econdições como no Exemplo 1. Assim, a tubulação foi instalada na parede lateral darefrigeração de gás na superfície plana de sua seção axial transversal ao nível da bordainferior da divisória separando a torre de refrigeração do gás da câmara de fundição,com inclinação em direção ao piso da fornalha em ângulo com o plano horizontal,determinado por um coeficiente k, igual a 1,2. No total foram processadas 48 t. decarga.

Exemplo 3. Testes foram efetuados em condições semelhantes aoexemplo 2, mas as tubulações foram mudadas em direção ao fundo da borda inferior dadivisória da separação que separa a torre de refrigeração do gás da câmara de fundição, auma distância de Ah, cuja proporção na diferença das bordas inferiores das divisórias de ΔΗchega a 0,2.

Exemplo 4. Testes foram efetuados em condições semelhantes às doExemplo 2, mas as tubulações foram movidas para cima em relação ao nível da bordainferior, separando a torre de refrigeração do gás da câmara de fundição a uma distânciade Ah, cuja proporção de diferença dos níveis das bordas inferiores da divisórias ΔΗ chega a 0,2

Exemplo 5. Testes foram conduzidos em condições semelhantes às doexemplo 2, mas a tubulação estava inclinada em direção ao piso da fornalha e em ângulocom o plano horizontal, determinado pelo coeficiente k, igual a 1,11.

Exemplo 6. Testes foram efetuados sob condições semelhantes às doexemplo 2, mas a tubulação foi inclinada em direção ao piso da fornalha em um ângulocom o plano horizontal, determinado pelo coeficiente k igual a 1,25.

Exemplo 7. Testes foram efetuados sob condições semelhantes às doexemplo 2, mas a tubulação foi inclinada em direção ao piso da fornalha em um ângulocom o plano horizontal, determinado por um coeficiente k, igual a 1,00.

Exemplo 8. Testes foram efetuados sob condições semelhantes às doexemplo 2, mas a tubulação foi inclinada em direção ao piso da fornalha em um ângulocom o plano horizontal, determinado pelo coeficiente k, igual 1,30.

Exemplo 9. Testes foram efetuados sob condições semelhantes na formado exemplo 2, mas a tubulação foi instalada na parede do fundo da torre de refrigeraçãodo gás na superfície plana de sua seção axial longitudinal com inclinação em direção aopiso da fornalha em um ângulo com o plano horizontal, determinado pelo coeficiente k,igual a 1,20.

Resultados dos testes dos exemplos 1-9 são fornecidos na tabela 1.

Exemplo 10. Testes foram efetuados em condições semelhantes às doexemplo 2, porém duas tubulações foram instaladas para fornecer gás contendooxigênio, cada um em um lado oposto da parede lateral do refrigerador de gás. Astubulações foram instaladas em uma superfície plana da seção axial transversal da torrede refrigeração do gás no nível da borda inferior da divisória que separa a torre derefrigeração do gás da câmara de fundição com inclinação em direção ao piso dafornalha em um ângulo com o plano horizontal determinado pelo coeficiente k, igual a 1,20.

Exemplo 11. Testes foram efetuados em condições semelhantes às doexemplo 2, porém duas tubulações foram instaladas como no exemplo 10, diferenteapenas em que uma das tubulações foi movida da seção axial transversal plana da torrede refrigeração do gás a uma distância de Δ1, cuja proporção ao comprimento interno dahaste L alcança 0,27

Exemplo 12. Testes foram efetuados em condições semelhantes às doExemplo 2, porém duas tubulações foram instaladas como no exemplo 10, diferenteapenas em que cada uma das duas tubulações opostas foram movidas da seção axialtransversal da torre de refrigeração do gás a uma distância, cuja proporção ao seucomprimento interno - ΔΙ/L alcançou 0,20.

Exemplo 13. Testes foram efetuados em condições semelhantes às doexemplo 2, porém duas tubulações foram instaladas como no exemplo 10, diferenteapenas em cada uma das duas tubulações opostas foi movida da seção axial transversalda torre de refrigeração do gás, cuja proporção ao comprimento interno - ΔΙ/L alcançou0,25.

Exemplo 14. Testes foram efetuados em condições semelhantes às doexemplo 2, porém duas tubulações foram instaladas como no exemplo 10, diferenteapenas em cada uma das duas tubulações opostas foi movida da seção axial transversalda torre de refrigeração do gás, cuja proporção ao comprimento interno - ΔΙ/L alcançou0,27.

Exemplo 15. Testes foram efetuados em condições semelhantes às doexemplo 2, porém duas tubulações foram instaladas como no exemplo 10, diferenteapenas em cada uma das duas tubulações opostas foi movida da seção axial transversalda torre de refrigeração do gás, cuja proporção ao comprimento interno - ΔΙ/L alcançou0,30.

Exemplo 16. Testes foram efetuados em condições semelhantes às doexemplo 2, porém duas tubulações foram instaladas como no exemplo 10, diferenteapenas em cada uma das duas tubulações opostas foi movida da seção axial transversalda torre de refrigeração do gás, cuja proporção ao comprimento interno - ΔΙ/L alcançou0,35.

Os dados da unidade de operação dos exemplos 10 a 16 constam da tabela2 (Comparação dos dados de operação da unidade proposta com uma e duas tubulações)em comparação com os dados do exemplo 2 da tabela 1.

Como pode ser visto pela comparação dos dados dos exemplos 1 e 2-9 databela 1, a unidade proposta comparada com o protótipo permite aumentar a recuperaçãodireta de chumbo dentro de lingotes de chumbo em 3,03-3,06 % e aumentar acapacidade específica da unidade em 0,4-0,6 %. Demonstra-se que o uso do nívelproposto de instalação de tubulações e o ângulo do nível de declive para o piso dafornalha proporciona a obtenção de volume crescente de recuperação direta de chumbodentro de lingotes de chumbo e da capacidade específica da unidade (comparar osexemplos 2, 5 e 6 com exemplos 3, 4, 7 e 8).

Está também demonstrado que a escolha da parede da torre derefrigeração do gás na instalação de uma tubulação para fornecer gás contendo oxigêniopraticamente não influencia os dados da unidade de operação (comparar os exemplos 2 e 9).

A instalação de duas tubulações uma em cada lado oposto da paredelateral da torre de refrigeração do gás não melhora os dados da unidade de operaçãoquando comparado com a variante da instalação de uma tubulação no caso de cada umadestas tubulações estar situada em um mesmo lado da seção transversal da torre derefrigeração do gás (comparar os exemplos 2 e 10 da tabela 2).

O movimento dos eixos das tubulações que não estão em espelho emrelação à seção axial transversal da torre de refrigeração do gás fornece uma melhora nosdados da unidade de operação, mas não propicia um efeito máximo adicional possível nasolução do problema proposto, (comparar os exemplos 2 e 11 com os exemplos 13 e 15da tabela 2). Tubulações espelhadas movem-se em relação à seção transversal axial datorre de refrigeração do gás com o uso proposto dos níveis de proporção de distância doseixos das tubulações até a seção axial transversal da torre de refrigeração do gás com seucomprimento interno (0,25-0,30) proporcionando aumento adicional da recuperaçãodireta de chumbo em 0,13% e aumento da capacidade específica da unidade em 0,33%relativamente à variação com o uso de uma tubulação (comparar exemplos 12, e 13-15).

A redução desta proporção de nível menor proposto que 0,25 reduz a recuperação diretade chumbo e a capacidade específica da unidade aproximando estes dados à variante daoperação da unidade com uma tubulação (comparar os exemplos 12 e 2). O aumento donível da proporção maior que o proposto de 0,30 não resulta em maior incremento novolume da unidade de operação (comparar os exemplos 15-16), mas perceptivelmenteaumenta a possibilidade de dano térmico ao revestimento às custas da aproximação a eledos gases de reação pós queima da área de alta temperatura da câmara de fundição

Além do mais, como pode ser visto nas tabelas 1 e 2, a presente invençãopermite reduzir despesas específicas em energia elétrica em aproximadamente 6,2-6,8 %e aumentar a vida útil da unidade em aproximadamente 3-5% às custas de aumentar aárea de banho de escória sob a torre de refrigeração do gás, causando diminuição navelocidade do processo de formação de crostas naquela área da unidade.Table 1. Comparacao dos dados de prototipo e da unidade proposta com uma tubulacão.

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Claims

1. UNIDADE DE PROCESSAMENTO DE MATÉRIAS PRIMAS CONTENDOCHUMBO E ZINCO EM PÓ caracterizada pelo fato de compreender câmara de fundiçãovertical (1) com seção transversal retangular com queimador (2), torre de refrigeração dogás (4), parede divisória (3) com elementos de cobre refrigerados a água separando acâmara de fundição (1) da torre de refrigeração do gás (4), fornalha elétrica (7) separada dacâmara de fundição pela divisória (8) com elementos de cobre refrigerados a água, correiarevestida (10), unidades para sangrar produtos de escória fundida (11), piso da fornalha (9);a diferença de proporção entre os níveis das bordas inferiores da divisória e a distância dotelhado da câmara de fundição (1) até a borda inferior da divisória, separando a fornalhaelétrica (7) da câmara de fundição (1), alcançando 0,15-0,29 e a proporção entre a distânciada borda inferior desta divisória até o piso da fornalha (9) e a diferença entre os níveis daborda inferior das divisórias chegam a 1,25-2,10 diferenciando-se pelo fato de que nasparedes da torre de refrigeração do gás (4) não há mais do que duas tubulações (5, 6) eque estão no nível da borda inferior da divisória (3), separando a torre de refrigeração dogás (4) da câmara de fundição (1) com um declive em direção ao piso da fornalha (9) emplano horizontal, determinado pela seguinte fórmula:α - arctg (k-ΔΗ/Β),onde - α - ângulo de declive das tubulações;k - coeficiente do ângulo de declive das tubulações, igual a 1,11-1,25;ΔΗ - diferenças dos níveis das bordas inferiores das divisórias;B - largura interna da torre de refrigeração do gás.

2. UNIDADE DE PROCESSAMENTO DE MATÉRIAS PRIMAS CONTENDOCHUMBO E ZINCO EM PÓ de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato dediferir pelo fato de que na instalação de duas tubulações (5 e 6) elas são montadas cada umaem uma parede oposta da torre de refrigeração de gás (4) espelhados e invertidos emrelação à sua seção axial transversal.

3.

UNIDADE DE PROCESSAMENTO DE MATÉRIAS PRIMASCONTENDO CHUMBO E ZINCO EM PÓ de acordo com as reivindicações 1 e 2,caracterizada pelo fato de diferir pelo fato de que na instalação das duas tubulações (5 e-6) cada uma está montada a uma distância da seção axial transversal da torre derefrigeração de gás (4), cuja proporção em relação ao comprimento interno da torre derefrigeração do gás alcança 0,25-0,30.