RS50206B - Postupak i konstrukcija za uvođenje anode u reaktor za topljenje - Google Patents

Abstract

1.Konstrukcija za uvođenje anode u reaktor za topljenje kao što je plameni konvertor, naznačena time, što konstrukcija obuhvata uvodni levak (7) smešten u neposrednoj blizini reakcione komore reaktora (2) za topljenje, iz najmanje jednog dela za uvođenje najmanje jedne anode (4) u jednom trenutku u reaktor (2) za topljenje, i sklop (5) za savijanje anode (4) u poprečnom pravcu tako da je anoda (4) savijena po radijusu krivine od oko 1000-3000 mm. Prijava sadrži još 2 nezavisna i 11 zavisnih patentnih zahteva.

Description

Oblast tehnike

Ovaj pronalazak se odnosi na konstrukciju i postupak za uvođenje anode u metalurški reaktor za topljenje, kao što je platneni konvertor. Prema MKP ovaj pronalazak ima oznaku F 27D 3/00,

Tehnički problem

Problem koji se ovim pronalaskom rešava je kako obezbeđiti nov način uvođenja anode u reaktor za topljenje tako da ona tokom pada ne dodiruje, a time i ne oštećuje unutrašnji ozid peći.

Stanje tehnike

U plamenom topljenju bakra, osušeni koncentrat bakra uvodi se u peć zajedno sa vazduhom obogaćenim kiseonikom i sa silicijumskim peskom. Energija potrebna u postupku topljenja stvara se oksidacijom sumpora i železa. Tečne faze razdvajaju se od gasa u taložniku, u kome se troska i kamenac talože na dnu peći, i to tako daje sloj kamenca najniži. Primarni zadatak troske je da u tečnom izdvojivom obliku sakupi okside železa stvorene u postupku topljenja, kao i da sakupi silikatne i oksidne sastojke jalovine. Kamenca koji se dobija iz peći za topljenje dalje se obrađuje konvertovanjem. U postupku konvertovanja, kiseonik se uduvava u rastop i stvara se blister bakar, odnosno sirovi bakar sa sadržajem bakra reda veličine od 99%. Bakar koji je preostao u troski regeneriše se flotiranjem, i ponovnim uvođenjem koncentrata troske sa viskomi sadržajem bakra u peć za topljenje ili tretiranjem troske u oksidacionim uslovima, na primer u električnoj peći. Posle konvertovanja blister bakar još uvek sadrži izvesnu količinu sumpora, zbog čega se dalje rafiniše u anodnoj peći. Svrha postupka rafinacije jeste da se snizi sadržaj sumpora na tako nizak sadržaj da se bakarne anode mogu liti. Posle rafinacije bakar se lije u bakarne anode koje se koriste u elektrolizi, dok se bakarne katode izrađuju na različit način.

U toku postupka elektrolize i bakarne anode se rastvaraju i bakar se taloži na površini katode. Međutim, ne može se u elektrolizi iskoristiti cela anoda, već od anode ostaju ostaci odnosno otpad. Uopšteno govoreći, anodni otpad ponovo se uvodi u reaktor za topljenje da bi on bio ponovo istopljen i time iskorišćen sadržaj bakra koji se u njemu nalazi.

Međutim, kako anodni otpad sadrži veliku količinu bakra posle obrade anode u peći, sa energetsko-ekonomskog stanovišta nije razumno anodni otpad uvoditi ponovo u plamenu peć za topljenje ili neki drugi odgovarajući metalurški reaktor za koncentrat bakra koji isključuje oksidaciju. Poznato je da se anodni otpad uvodi u konvertor radi regeneracije bakra sadržanog u njemu. Međutim, kada se u konvertor uvode oštre pločaste anode zapaženo je da one izazivaju oštećenja na ozidu reaktora kada se anode ubacuju u rastop.

Iz američkog patenta 5,685,892 poznata je konstrukcija i postupak za uvođenje anodnog otpada u metaluršku peć, koja se koristi za topljenje bakra. Prema tom objavljenom patentu, anodni otpad uvodi se u peć kroz sklop za šaržiranje, gde u tom sklopu postoji naprava koja sprečava anodu da ošteti dno peći kada se ona ispušta u rastop. Kao napravu za zaštitu dna peći kada se anodni otpad u nju pušta, taj patent opisuje savijanje krajeva anode ijedan mehanizam za okretanje koji menja trajektoriju pada pomoću konstrukcije sa pomičnom šinom. Kraj anode se savija i anoda se ispušta u kanal za ispuštanje koji je povezan sa sklopom za uvođenje, tako daje savijeni deo anoda na donjem kraju, gledano iz pravca pada, i savijeni kraj usmeren je ka plafonu uvodnog kanala. Kada anoda dodirne površinu rastopa, površina savijenog dela usporava uranjanje anode.

U američkom patentu 5,497,978 opisan je uređaj za uvođenje anodnog otpada konvertoru. Taj patent opisuje kako se anodni otpad uvodi u konvertor pomoću mehanizma za šaržiranje duž kanala. Takođe je opisano kako se korišćenjem predviđenih zatvarača u kanalu za uvođenje, prostor koji se nalazi u peći izoluje od vazduha izvan peći. Među nedostacima iz poznatog stanja tehnike je i kompleksnost konstrukcije i trajektorija pada anoda u rastop pod velikim uglom.

Suština pronalaska

Predmet ovog pronalaska je da obezbedi novo rešenje za uvođenje anodnog otpada u reaktor za topljenje. Konkretno, predmet ovog pronalaska je uvođenje anode u reaktor za topljenje kao suštinski potpuno savijene tako da se tokom pada anode njena trajektorija menja na način da anoda dodiruje površinu rastopa u suštinski horizontalnom položaju.

Postupak i konstrukcija, prema ovom pronalasku, za uvođenje anode u metalurški reaktor za topljenje obezbeđuje mnogo prednosti, a izbegavaju se nedostaci iz stanja tehnike. Prema ovom pronalasku konstrukcija za uvođenje anode u metalurški reaktor za topljenje, kao što je plameni konvertor, obuhvata levak za uvođenje napravljen od najmanje jednog dela, za uvođenje najmanje jedne anode u jednom trenutku u reaktor za topljenje, a konstrukcija takođe obuhvata sklop za savijanje anode, tako da u osnovi potpuno savijena anoda dodiruje površinu rastopa u reaktoru za topljenje u suštinski horizontalnom položaju. Korišćenjem konstrukcije prema ovom pronalasku moguće je uvoditi anode u reaktor za topljenje bilo kao šaržu bilo jednu po jednu. Savijanje anode suštinski potpuno, odnosno na obe strane u odnosu na centar, omogućava pomeranje težišta i time da se postigne pogodan efekat u načinu padanja. Prema pogodnom ostvarenju, uvodni levak smešten je neposredno uz reakcionu komoru reaktora za topljenje. Padanjem anode u reakcionu komoru dobija se optimalna površina u odnosu na postupak topljenja.

Prema pogodnom opstvarenju ovog pronalaska, uvodni levak izrađen je iz dva dela, gornjeg i donjeg dela, tako daje ugao nagiba gornjeg dela u odnosu na horizontalu veći od ugla nagiba dopnjeg dela. Postavljanjem donjeg dela pod različitim uglom u odnosu na gornji deo, trajektorija anode -tokom pada anode -pogodno se menja tako da se menja obrće u horizontalan položaj. Prema pogodnom ostvarenju, ugao između gornjeg i donjeg dela uvodnog levka je u osnovi 10-30°. Prema drugom pogodnom ostvarenju, uvodni levak obuhvata element za promenu trajektorije kojim se menja trajektorija anode. Upotrebljeni element za promenu trajektorije može, na primer, da bude pomična šina ili odgovarajuće konzola na površini uvodnog levka. Prema pogodnom ostvarenju, rastojanje i zmeđu donjeg dela uvodnog levka i površine rastopa u reaktoru je 0,8-l,3m, tako da anode padaju u rastop na optimalan način. Prema pogodnom ostvarenju ovog pronalaska, sklop za savijanje anode sastoji se od četiri obrtna valjka smeštenih iznad uvodnog levka. Prednost je što je sklop za savijanje povezan sa uvodnim levkom tako da se anode savijaju neposredno pre njihovog pada u reaktor za topljenje. Precnik valjka je 100-500 mm, pogodno 300 mm. Radijus krivine anode savijene u sklopu za savijanje je 1000-3000 mm, pogodno 1500 mm. Tako je postignut oblik pogodan za pad anode, a savijena površina anode koja dolazi u kontakt sa rastopom usporava uranjanje anode, te time anoda ne izaziva oštećenje na peći. Prema jednom pogodnom ostvarenju ovog pronalaska, anode padaju u reaktor za topljenje jedna po jedna. Prema drugom pogodnom ostvarenju ovog pronalaska, anode padaju u reaktor u šaržama od po nekoliko anoda. Prema pogodnom ostvarenju, anode padaju u peć tako da su konzolni oslonci, odnosno nastavci, usmereni na gore. Prema pogodnom ostvarenju ovog pronalaska koje se odnosi na uvodni levak, postoje najmanje dva zatvarača koji sprečavaju curenje atmosfere peći u okruženje. Prema pogodnom ostvarenju, uvodni levak obuhvata elemente koji usmeravaju pravac klizanja anoda. Pomenuto usmeravanje sprečava štetno rotiranje anode.

Prema postupku iz ovog pronalaska, za uvođenje anode u metalurški reaktor za topljenje, kao što je plameni konvertor, najmanje jedna anoda se u jednom trenutku uvodi kroz najmanje jednodelni uvodni levak u reaktor za topljenje, a ta anoda se takođe savija pomoću sklopa za savijanje tako daje anoda suštinski potpuno savijena i da površinu rastopa u reaktoru za topljenje dodiruje u suštinski horizontalnom položaju. Prema pogodnom ostvarenju postupka iz ovog pronalaska, sklop za savijanje izrađen je od četiri obrtna valjka prečnika 100-500 mm. Prema pogodnom ostvarenju, anoda se u sklopu za savijanje savija da dobije radijus krivine od 1000-3000 mm. Prema jednom pogodnom ostvarenju, anode padaju u reaktor za topljenje jedna po jedna. Prema drugom pogodnom ostvarenju, anode padaju u reaktor za topljenje u šaržama od po nekoliko anoda. Prema pogodnom ostvarenju postupka iz ovog pronalaska, anoda pada u peć sa konzolnim osloncima, odnosno nastavcima, usmerenim nagore. Korišćenjem konstrukcije postupka prema ovom pronalasku anode se u reaktor za topljenje uvode jednostavno i brzo, na način koji ne ometa sam postupak konvertovanja.

Kratak opis slike nacrta

Pronalazak je detaljnije opisan uz poziv na nacrt gde:

Fig. 1 ilustruje konstrukciju prema ovom pronalasku.

Detaljan opis pronalaska

Fig. 1 ilustruje konstrukciju 1 i postupak prema ovom pronalasku za uvođenje anodnog otpada u metalurški reaktor 2 za topljenje. Konstrukcija prema ovom pronalasku smeštena je u blizini reakcione komore reaktora za topljenje, kao što je plameni konvertor, iznad konstrukcije svoda 3 peći. U blizini reakcione komore preovlađuje visoka temperatura koja pospešuje brzo topljenje anoda.

Nerastvorene anode 4 preostale iz elektrolize savijaju se pre njhovog uvođenja u reaktor 2 za topljenje. Anode se ili savijaju odmah posle elektrolize u pogonu za elektrolizu, ili se transportuju i savijaju pre reaktora za topljenje. U primeru prema Fig. 1 sklop 5 za savijanje anoda smešten je u neposrednoj blizini reaktora za topljenje, kao Stoje plameni konvertor. Pre pada u reaktor za topljenje anode se obrađuju u sklopu 5 za savijanje. Sklop za savijanje sastoji se od potrebnog broja obrtnih valjaka 6, a u primeru prikazanom na crtežu on se sastoji od četiri valjka, gde se anode savijaju između valjaka. Anode 4 uvode se u sklop za savijanje, na primer duž posebne linije za uvođenje, sa koje se uvode na savijanje jedna po jedna ili u šaržama od nekoliko anoda. Pogodno je daje prečnik valjka 6 300 mm. Poluprečnik krivine anoda koji se stvori savijanjem može se podešavati, a pogodno je da iznosi 1500 mm. Obrtni valjci se pokreću, na primer, hidrauličnim putem u kom slučaju se valjak pod hidrauličnim pritiskom otvara i opterećuje. Kada između valjaka upadne najdeblji deo anode, odnosno njeni nastavci, valjak se otvara zahvaljujući opterećenju koje je na njega usmereno i oslobađa pritiska upravo savijenu anodu. Drugim rečima valjci savijaju deo same anode. Prava anoda uvlači se između valjaka u osnovi u vertikalnom smeru tako da su njeni konzoini oslonci, odnosno nastavci 15 okrenuti nagore, a anoda se gotovo potpuno savija. Time se težište anode pogodno pomera što utiče na ponašanje pri padu anode. Anode se savijaju ili u šaržama ili jedna po jedna.

Prema prikazanom primeru anode savijene u sklopu za savijanje padaju u uvodni levak 7 kroz koji anode padaju dejstvom gravitacije u rastop 8 u reaktoru 2 za topljenje. Pogodno je da uvodni levak bude u nagnutom položaju i da se sastoji od dva dela, gornjeg dela 9 i donjeg dela 10. Uvodni levak 7 konstruisan je tako da njegov donji deo 10 zaklapa manji ugao sa horizontalom, dok gornji deo 9 zaklapa veći ugao. Zahvaljujući različitom nagibu donjeg dela vertikalna sila usmerena je na anodu u trenutku kada ona dodirne donji deo levka, koja utiče na trajektoriju anode. Pogodno je daje ugao između gornjeg dela i donjeg dela 20°. Ugaona devijacija donjeg dela uvodnog levka izaziva promenu momenta anode, koji obrće anodu u horizontalan položaj. Vertikalna sila obrće kraj 11 anode usmeren nadole da bude usmeren na gore u odnosu na peć, u smeru strelice. Tako anoda ili šarža anoda pada na površinu rastopa 8 u poželjnom horizontalnom položaju. Ozid dna peći se čuva od oštećenja koje bi se izazvalo udarom anode u padu, jer anoda pada vertikalno i direktno na dno.

Uvodni levak obuhvata dva zatvarača 12 i 14 koji sprečavaju da atmosfera koja vlada u peći curi u okolinu. Prijemni element 13 povezan je sa zatvaračem 12 i on prima anodu koja pada unutar uvodnog levka 7. Dok se anoda nalazi na prijemnom elementu, gornji zatvarač je otovoren a donji 14 ostaje zatvoren. Kada anoda propadne kroz gornji zatvarač, gornji zatvarač se zatvara a potom se donji zatvarač 14 otvara, tako da anoda može da propadne kroz njega. Anoda pada na više nagnutu površinu na kraju uvodnog levka, gde se podvrgava dejstvu vertikalne sile i njena trajektorija se menja. Kada je potrebno uvodni levak može biti izveden sa vodicama za usmeravanje klizanja anode, pri čemu ti elementi usmeravaju anode nadole na željeni način kako bi se sprečilo nekontrolisano pokretanje anode u uvodnom levku.

Za stručnjaka iz ove oblasti očigledno je da različita pogodna ostvarenja ovog pronalaska nisu ograničena na gore opisane primere, već da mogu da variraju u okviru priloženih zahteva.

Claims (13)

1. Konstrukcija za uvođenje anode u reaktor za topljenje kao što je plameni konvertor,naznačena time,što konstrukcija obuhvata uvodni levak (7) smešten u neposrednoj blizini reakcione komore reaktora (2) za topljenje, iz najmanje jednog dela za uvođenje najmanje jedne anode (4) u jednom trenutku u reaktor (2) za topljenje, i sklop (5) za savijanje anode (4) u poprečnom pravcu tako daje anoda (4) savijena po radijusu krivine od oko 1000-3000 mm.

2. Konstrukcija prema zahtevu1, n a z n a č e n a t i me, što je uvodni levak (7) izrađen iz gornjeg dela (9) i donjeg dela (10) tako daje ugao nagiba gornjeg dela u odnosu na horizontalu veći od odgovarajućeg ugla donjeg dela, pri čemu je ugao A između gornjeg dela (9) i donjeg dela (10) uvodnog levka (7) oko 10-30°.

3. Konstrukcija prema zahtevu li 2,naznačena t i me, što je rastojanje između donjeg dela (10) uvodnog levka (7) i površine rastopa (8) u reaktoru 0,8-1,3 m.

4. Konstrukcija prema zahtevu1, n a z n a č e n a t i m e, što sesklop (5) za savijanje anode sastoji od četiri obrtna valjka (6) smešten iznad uvodnog levka (7), i što je prečnik obrtnog valjka (6) od 100-500 mm.

5. Konstrukcija prema bilo kom od prethodnih zahteva,naznačena time,što je izvedena tako da anode (4) upadaju u reaktor (2) za topljenje jedna po jedna.

6. Konstrukcija prema zahtevima 1-4,naznačena t i me, što je izvedena tako da anode (4) upadaju u reaktor (2) za topljenje u šaržama od po nekoliko anoda.

7. Konstrukcija prema bilo kom od prethodnih zahteva,naznačena time,što je izvedena tako da anoda (4) upada u reaktor (2) za topljenje tako da su konzolni oslonci odnosno nastavci (15) usmereni nagore.

8. Konstrukcija prema bilo kom od prethodnih zahteva,naznačena time,što je uvodni levak (7) izveden sa najmanje dva zatvarača (12,4) za sprečavanje curenja pećne atmosfere u okolinu.

9. Konstrukcija prema bilo kom od prethodnih zahteva,naznačena time,što je uvodni levak (7) izveden sa elementima za usmeravanje pravca klizanja anode (4).

10. Postupak za uvođenje anode u reaktor za topljenje, kao što je plameni konvertor, u kome se najmanje jedna anoda (4) u jednom trenutku uvodi kroz najmanje jednodelni uvodni levak (7) u reaktor za topljenje, naznačen time, što se anoda savija sklopom za savijanje (5) po celoj dužini i što površinu rastopa (8) sadržanom u reaktoru (2) za topljenje dodiruje u suštinski horizontalnom položaju, a što se u sklopu (5) za savijanje anoda savija do rađijusa krivine od oko 1000-3000 mm.

11. Postupak prema zahtevu 10, naznačen t i m e, što anode (4) upadaju u reaktor (2) za topljenje jedna po jedna.

12. Postupak prema zahtevu 10, n a z n a č e n t i m e, što anode (4) upadaju u reaktor (2) za topljenje u šaržama od po nekoliko anoda.

13. Postupak prema zahtevima 10-12, naznačen time, što anoda (4) upada u reaktor (2) za topljenje sa konzolnim osloncima odnosno nastavcima (15) okrenutim nagore.