ES2272670T3 - Dispositivo y metodo para reducir la acumulacion de una parrilla de un horno de calcinacion. - Google Patents
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Abstract
Un horno de lecho fluidizado que comprende un aparato para reducir la acumulación durante la calcinación de un concentrado de zinc en granos finos que contiene componentes impuros tales como cobre y hierro y/o hierro y plomo, comprendiendo dicho aparato una unidad de distribución de gas situada en la parte inferior del horno, conectada a un gran número de chorros, mediante los cuales el gas se suministra por el fondo de la parrilla al espacio del lecho fluidizado, en el que el material sólido en granos finos se suministra a través de una unidad de suministro localizada en una pared del horno y se hace fluidizar, estando equipada dicha pared del horno con una abertura de sobreflujo para el material calcinado y con una abertura de descarga localizada en la parte superior del horno, caracterizado porque la parte de la parrilla por debajo del punto de suministro de material en granos finos está equipada con chorros de gas extra, que están localizados por encima del nivel de la parrilla y dirigidos horizontalmente, estando conectados dichos chorros de gas extra a una tubería de suministro de gas diferente y la cantidad de chorros de gas extra en el punto de suministro de la parrilla es al menos el 5% del número normal de chorros de gas en el área de la parrilla de suministro.
Description
Dispositivo y método para reducir la acumulación
en una parrilla de un horno de calcinación.
La presente invención se refiere a una
disposición y un método para reducir la acumulación formada sobre la
parrilla de un horno de lecho fluidizado durante la calcinación de
material en granos finos tal como un concentrado. El concentrado se
suministra al calcinador desde la pared del horno, y el gas que
contiene oxígeno se suministra a través de boquillas de gas por
debajo de la parrilla en el fondo del horno para fluidizar el
concentrado y oxidarlo durante la fluidización. Por debajo del
punto de suministro de concentrado, o parrilla de suministro, el
contenido de oxígeno del gas que se va a suministrar es elevado
comparado con el suministro de gas en cualquier otro punto con
chorros de gas adicionales situados más arriba en la parrilla de
suministro que los otros chorros. Los chorros extra de la parrilla
de suministro están conectados a su propia unidad de distribución de
gas.
La calcinación del material en granos finos, tal
como un concentrado de zinc, normalmente tiene lugar usando el
método de lecho fluidizado. El material a calcinar se suministra al
horno de calcinación mediante las unidades de suministro en la
pared del horno por encima del lecho fluidizado. En el fondo del
horno hay una parrilla, mediante la cual se suministra el gas que
contiene oxígeno para fluidizar el concentrado. Normalmente hay del
orden de 100 chorros de gas/m^{2} bajo la parrilla. Según se va
fluidizando el concentrado, la altura del lecho de suministro sube
a aproximadamente la mitad de la del lecho de material fijo.
El concentrado en el lecho fluidizado se oxida
(se calcina) dando un calcinado por el efecto del gas que contiene
oxígeno suministrado a través de la parrilla, por ejemplo el
concentrado de sulfuro de zinc se calcina a óxido de zinc. Durante
la calcinación del concentrado de zinc la temperatura que debe
usarse está en el intervalo de 900-1050ºC. El
calcinado se retira parcialmente del horno mediante la abertura de
sobreflujo, y se desplaza parcialmente con los gases a la caldera
de calor residual y desde allí al ciclón y a los precipitadores
electrostáticos, donde se recupera el calcinado. En general la
abertura de sobreflujo está localizada en el lado opuesto del horno
respecto a las unidades de suministro. El calcinado retirado del
horno se enfría y se muele finamente para lavarlo.
Para una buena calcinación es importante
controlar el lecho, es decir, el lecho debe ser bueno y la
fluidización controlada. La combustión debe ser tan completa como
sea posible, es decir, los sulfuros deberían oxidarse a óxidos. El
calcinado debe salir bien del horno. Se sabe que el tamaño de
partícula del calcinado está afectado por la composición química y
la mineralogía del concentrado así como por la temperatura del gas
de calcinación.
En la técnica actualmente en uso el suministro
de concentrado al calcinador se regula de acuerdo con la temperatura
del lecho usando por ejemplo lógica fuzzy. Por lo tanto, existe el
peligro de que la cantidad de oxígeno en el gas de calcinación
pueda disminuir demasiado, es decir, que la cantidad de oxígeno sea
insuficiente para calcinar el concentrado. Al mismo tiempo la
contrapresión del lecho puede disminuir demasiado.
Se sabe de los cálculos de equilibrio y los
diagramas de equilibrio en la bibliografía que el cobre y el hierro
juntos forman oxisulfuros, que se funden a las temperaturas de
calcinación e incluso a temperaturas menores. De manera similar, el
zinc y el plomo, así como el hierro y el plomo, forman juntos
sulfuros fundidos a bajas temperaturas. Esta clase de apariencia de
sulfuros es posible y la probabilidad crece si la cantidad de
oxígeno en el lecho es menor que la requerida normalmente para
oxidar el concentrado.
Durante la calcinación del lecho fluidizado
normalmente ocurre la aglomeración del producto, es decir, el
calcinado es claramente más tosco que el suministro del concentrado.
La formación de sulfuros fundidos mencionada anteriormente aumenta
sin embargo la aglomeración hasta un grado inquietante, en el que
los aglomerados más grandes con sus núcleos de sulfuro permanecen
moviéndose alrededor de la parrilla. Los aglomerados provocan
acumulaciones sobre la parrilla y con el tiempo bloquean los chorros
de gas por debajo de la parrilla. Se ha observado en calcinadores
de zinc que las acumulaciones que contienen componentes impuros se
forman en el horno particularmente en la sección de la parrilla por
debajo de las unidades de suministro de concentrado.
En la técnica antecedente, por ejemplo en la
publicación de solicitud DE 42 11 646, se ha descrito la disposición
de un suministro de gas para un lecho fluidizado. Se expuso que era
un problema que el material a fluidizar tendiera a sedimentarse de
nuevo en el horno en los bordes del horno y particularmente de
vuelta al punto de suministro de sólidos, tal como por ejemplo una
acumulación que tiende a formarse sobre la parrilla del horno por
debajo del punto de suministro de material que vuelve al ciclo. Para
evitar acumulaciones, los chorros de gas, particularmente en esta
parte de la parrilla en la que se devuelve el material del lecho, y
en los bordes del horno, deben elevarse por encima de los chorros
en la parte central (cabezal del brazo de la boquilla más grande).
El propósito es que las boquillas estén a la misma distancia desde
el fondo o los sólidos en todos los puntos en el horno. Algunos de
los chorros en el horno pueden elevarse por encima de los otros,
también en la parte central de la parrilla, para evitar
acumulaciones. Los chorros soplan el gas hacia los lados o hacia
abajo. Todos los chorros están conectados a la misma unidad de
distribución de gas, es decir, el suministro de gas es uniforme.
El documento
US-A-2.825.628 se refiere a la
calcinación de mena de sulfuro de grano muy fino, en particular de
concentrados de flotación que tienen tamaños de grano de menos de
0,2 mm. Un problema es que la profundidad de la capa de calcinación
turbulenta debe mantenerse más baja durante la calcinación de los
concentrados de flotación que en la calcinación del material
granular y no puede elevarse a voluntad. Como resultado de ello, la
cantidad de calor que puede retirarse de la capa turbulenta con
ayuda de los elementos refrigerantes incorporados será menor que en
el caso de profundidades mayores. De acuerdo con los contenidos del
documento US-A-2.825.628 se
introduce un suministro adicional de aire o de aire enriquecido con
oxígeno en la capa turbulenta cerca del punto en el que tiene lugar
el suministro de la mena sulfídica a la capa. Esto dará como
resultado un sobrecalentamiento local con una aglomeración
consecuente más o menos notable de las partículas de mena a
calcinar, es decir, aumentando el tamaño medio de partícula en la
capa fluidizada. Mediante el engrosamiento de los granos puede
aumentarse la altura de la capa turbulenta y mantenerse constante.
Esto hace que la operación de calcinación sea más segura y pueda
retirarse más calor de la capa turbulenta.
Cuando se suministra una gran cantidad de
concentrado impuro, altamente reactivo a un horno de calcinación,
se provoca un déficit de oxígeno en las proximidades de la unidad de
suministro evitando la oxidación de los concentrados a óxidos, es
decir, el propósito real de la calcinación. Como resultado, se forma
un material sulfídico fundido de baja temperatura, que se aglomera.
Los aglomerados más grandes se hunden hasta la parrilla, permanecen
allí girando y se combinan para formar una capa de acumulación, que
bloquea los chorros de gas.
El objetivo de la disposición desarrollada ahora
es para reducir y retirar la acumulación formada sobre la parrilla
del lecho fluidizado durante la calcinación del material en granos
finos aumentando el suministro de gas usando chorros de gas extra
situados por encima de la parrilla, particularmente en la parte del
horno de calcinación en la que se suministra el material. Los
chorros extra pertenecen a una tubería de suministro de gas
diferente, de manera que puede ajustarse la cantidad de gas en ellos
y al mismo tiempo su eficacia de mezcla de sólidos. La invención se
refiere también a un método para reducir las acumulaciones durante
la calcinación del material en granos finos en un horno de lecho
fluidizado, donde el material a calcinar se suministra al horno a
través de una conexión de suministro en la pared del horno de
calcinación, y se fluidiza mediante el gas de calcinación soplado a
través de la parrilla en el fondo del horno. Al menos parte del
material calcinado se retira a través de la abertura de sobreflujo
a la altura de la parte superior del lecho fluidizado cuando los
gases y algunos de los sólidos salen de la sección superior del
horno. La sección de la parrilla por debajo del punto de suministro
del material en granos finos está equipada con chorros de gas
adicionales, que están conectados a una tubería de suministro de
gas diferente, y se suministra gas de calcinación al horno a través
de los chorros de gas adicionales con un contenido de oxígeno que es
igual o mayor que el contenido de oxígeno del gas de fluidización
en el resto de la parrilla. Las características esenciales de la
invención se hacen evidentes en las reivindicaciones adjuntas.
La acumulación formada sobre la parrilla por
debajo de las unidades de suministro del calcinador se reduce de
acuerdo con la invención cambiando la construcción de parrilla
convencional, donde el suministro de gas a toda la sección
transversal de la parrilla ocurre de manera uniforme y donde se
suministra la misma cantidad de gas a cada parte de la parrilla.
Usando el equipo ahora desarrollado, el suministro de gas a la parte
de la parrilla localizada por debajo de las unidades de suministro,
conocida como parrilla de suministro, aumenta comparado con el
suministro de gas al resto de la parrilla. El aumento del suministro
de gas tiene lugar colocando chorros extra por encima del nivel
normal de un chorro de la parrilla de suministro. Los chorros se
dirigen de manera que el paso de los sólidos se guía lejos del área
de suministro de los sólidos. Los chorros preferiblemente son
multi-ramificados, de manera que la boquilla al
final de la tobera que se extiende por encima del nivel de la
parrilla se abre hacia fuera esencialmente horizontalmente en
varias, por ejemplo tres, direcciones.
Un suministro horizontal de gas ayuda a que el
suministro de material sólido nuevo al horno se difunda y mezcle
bien en el lecho. Además se obtiene una mayor cantidad de gas en el
área, lo que promueve la fluidización de partículas más grandes y
elimina el déficit local de oxígeno. El número de chorros de gas
extra en el punto de suministro de gas es al menos el 5%,
preferiblemente el 10-20% del número normal de
chorros en la parrilla de una parrilla de suministro. El mismo gas
puede suministrarse a través de los chorros extra y por los chorros
principales de la parrilla, o el gas más rico en oxígeno puede
suministrarse a través de los chorros extra al resto de la
parrilla. La parrilla de suministro constituye al menos el 5% del
total de la parrilla de calcinación del horno, preferiblemente el
10-15%. La intención es dispersar el material
suministrado al horno en un área amplia con ayuda de los chorros de
gas extra, es decir, a través de toda la sección transversal del
horno. Esto se consigue usando chorros de gas adicionales dirigidos
sustancialmente horizontalmente.
Claims (7)
1. Un horno de lecho fluidizado que comprende un
aparato para reducir la acumulación durante la calcinación de un
concentrado de zinc en granos finos que contiene componentes impuros
tales como cobre y hierro y/o hierro y plomo, comprendiendo dicho
aparato una unidad de distribución de gas situada en la parte
inferior del horno, conectada a un gran número de chorros, mediante
los cuales el gas se suministra por el fondo de la parrilla al
espacio del lecho fluidizado, en el que el material sólido en granos
finos se suministra a través de una unidad de suministro localizada
en una pared del horno y se hace fluidizar, estando equipada dicha
pared del horno con una abertura de sobreflujo para el material
calcinado y con una abertura de descarga localizada en la parte
superior del horno, caracterizado porque la parte de la
parrilla por debajo del punto de suministro de material en granos
finos está equipada con chorros de gas extra, que están localizados
por encima del nivel de la parrilla y dirigidos horizontalmente,
estando conectados dichos chorros de gas extra a una tubería de
suministro de gas diferente y la cantidad de chorros de gas extra en
el punto de suministro de la parrilla es al menos el 5% del número
normal de chorros de gas en el área de la parrilla de
suministro.
2. Una disposición de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque el porcentaje de la
parrilla por debajo del punto de suministro de concentrado, es
decir, la parrilla de suministro, es de al menos el 5% del área de
la sección transversal de la parrilla.
3. Una disposición de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque el porcentaje de la
parrilla por debajo del punto de suministro de concentrado, es
decir, la parrilla de suministro, es el 10-15% del
área de la sección transversal de la parrilla.
4. Una disposición de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque la cantidad de chorros
de gas extra en el punto de suministro de la parrilla es el
10-20% del número normal de chorros de gas en el
área de la parrilla de suministro.
5. Una disposición de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizada porque los chorros de gas
extra preferiblemente son multi-ramificados de
manera que la boquilla al final de la tobera que se extiende por
encima del nivel de la parrilla se abre hacia fuera horizontalmente
en varias direcciones.
6. Un método para reducir la acumulación durante
la calcinación de un concentrado de zinc en granos finos que
contiene componentes impuros tales como cobre y hierro y/o hierro y
plomo en un horno de lecho fluidizado, en el que el material a
calcinar se suministra al espacio del lecho fluidizado a través de
una unidad de suministro localizada en la pared de un horno y se
hace fluidizar mediante el gas de calcinación soplado a través de
una parrilla en el fondo del horno, y al menos parte del material
calcinado se retira a través de una abertura de sobreflujo a la
altura de la parte superior del lecho fluidizado mientras los gases
y algunos de los sólidos salen de la sección superior del horno,
caracterizado porque la sección de la parrilla por debajo del
punto de suministro del material en granos finos está equipada con
chorros de gas adicionales localizados por encima del nivel de la
parrilla y dirigidos horizontalmente, siendo la cantidad de los
chorros de gas adicionales de al menos el 5% del número normal de
chorros de gas en el área de la parrilla de suministro, estando
conectados dichos chorros adicionales a una tubería de suministro
de gas diferente, y que el gas de calcinación se suministra al
horno a través de los chorros de gas adicionales con un contenido de
oxígeno que es al menos igual al contenido de oxígeno del gas de
calcinación en el resto de la parrilla.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6,
caracterizado porque el gas de calcinación se suministra al
horno a través de los chorros de gas adicionales con un contenido de
oxígeno que es mayor que el contenido de oxígeno del gas de
calcinación en el resto de la parrilla.
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