RS65111B1 - Poboljšana peć za isparavanje indukovano plazmom - Google Patents

Poboljšana peć za isparavanje indukovano plazmom

Info

Publication number
RS65111B1
RS65111B1 RS20240062A RSP20240062A RS65111B1 RS 65111 B1 RS65111 B1 RS 65111B1 RS 20240062 A RS20240062 A RS 20240062A RS P20240062 A RSP20240062 A RS P20240062A RS 65111 B1 RS65111 B1 RS 65111B1
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
furnace
gas
metal
injector
slag
Prior art date
Application number
RS20240062A
Other languages
English (en)
Inventor
Mathias Chintinne
Visscher Yves De
Charles Geenen
Bert Coletti
Original Assignee
Aurubis Beerse
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=68654373&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RS65111(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Aurubis Beerse filed Critical Aurubis Beerse
Publication of RS65111B1 publication Critical patent/RS65111B1/sr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/20—Arrangements of heating devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B4/00—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
    • C22B4/005—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys using plasma jets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C21B3/06—Treatment of liquid slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0026—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide in the flame of a burner or a hot gas stream
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/006—Starting from ores containing non ferrous metallic oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/12—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in electric furnaces
    • C21B13/125—By using plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/16—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes with volatilisation or condensation of the metal being produced
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/04—Working-up slag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/20—Arrangements of heating devices
    • F27B3/205—Burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/22—Arrangements of air or gas supply devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2200/00—Recycling of waste material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
    • C22B9/226—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by electric discharge, e.g. plasma
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0006—Electric heating elements or system
    • F27D2099/0031—Plasma-torch heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F27D2099/0036—Heating elements or systems using burners immersed in the charge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Description

Opis
OBLAST PRONALASKA
[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na oblast pirometalurške rekuperacije obojenih metala, kao što su bakar, olovo, kalaj i cink, iz primarnih i/ili sekundarnih sirovina, takođe poznatih kao materijali koji se mogu reciklirati, ili iz njihovih kombinacija. Preciznije, pronalazak se odnosi na rekuperaciju isparljivih metala, kao što su cink i olovo, iz kupatila sa rastopljenom šljakom i/ili metalom, korakom procesa koji se obično naziva isparavanje.
STANJE TEHNIKE
[0002] Procesi proizvodnje obojenih metala kao što su bakar, nikl, olovo, kalaj i cink, obično obuhvataju najmanje jedan a obično više koraka pirometalurškog procesa u kojima se i metali i metalni oksidi javljaju u tečnom rastopljenom stanju, i gde se oksidi metala mogu odvojiti gravitacijom kao odvojena i tečna faza šljake manje gustine od faze rastopljenog metala veće gustine. Ako je faza šljake siromašna vrednim metalima, faza šljake se obično povlači kao zaseban tok iz procesa, a ovo odvajanje može dovesti do proizvodnje šljake kao koproizvoda iz proizvodnje metala, koproizvoda koji se može nazvati i „krajnja šljaka” ili „konačna šljaka”.
[0003] WO 2013/133748 A1 i US 2015/0040722 A1 stavljaju na uvid javnosti dvostepeni proces redukcije topljenjem (smelting reduction process) za proizvodnju istopljenog gvožđa iz sirovina koje sadrže gvožđe oksid. Sirovine se prvo obrađuju kroz reaktor za rastapanje (melting reactor), a zatim kroz reaktor za redukciju topljenjem. Atmosfere u dva reaktora se drže strogo odvojenim, tako da se u reaktoru za redukciju topljenjem mogu održavati jaki redukcioni uslovi kako bi se povećao prinos redukcije u tečno topljeno gvožđe, dok se u reaktoru za rastapanje mogu održavati neutralniji uslovi, kao što su oni u kojima se može bolje iskoristiti energija sagorevanja iz sagorevanja supstanci koje sadrže ugljenik. Reaktor za redukciju topljenjem se zagreva pomoću potopljenih plazma generatora, a redukciona atmosfera se dobija dodavanjem redukcionog sredstva kao što je ugalj ili naftni koks. Reakcija proizvodi smešu zapaljivih gasova koja sadrži CO i/ili H2, a obično i nizak sadržaj CO2i H2O. Ova smeša gasova, nakon čišćenja od nečistoća, sadrži uglavnom CO i/ili H2, i delimično se reciklira u plazma generator koji zagreva reaktor za redukciju topljenjem. Ostatak smeše gasova se koristi za zagrevanje reaktora za rastapanje daljim sagorevanjem, pomoću drugog potopljenog plazma generatora i/ili ubrizgavanjem gasa koji sadrži kiseonik i smeše zapaljivih gasova u duvnicu ispod površine rastopljenog sadržaja peći. Bilo kakav sumpor u sirovini koja sadrži gvožđe obično će biti uklonjen u reaktoru za rastapanje, bilo u gasove reaktora ili kao deo faze bakrenca. Bakar prisutan u sirovini se obično uklanja kao metalni i/ili bakar bakrenca na dnu reaktora za rastapanje. Proces može imati mnogo nižu emisiju CO2nego kod konvencionalnog procesa visoke peći. WO 2013/133748 A1 i US 2015/0040722 A1 ne govore ni o kakvom uklanjanju ili isparavanju isparljivog metala ili jedinjenja metala, a opisana oprema nije obezbeđena za njihovu rekuperaciju kao posebnog proizvoda. Stoga opisana peć nije pogodna za isparavanje isparljivog metala ili jedinjenja metala iz metalurškog punjenja.
[0004] US 4,601,752 stavlja na uvid javnosti manje složen proces za proizvodnju metala i/ili generisanje šljake, prikazan za proizvodnju ferohroma iz rude hromita. Fino sprašena oksidna ruda, moguće zajedno sa formiračima šljake, tretira se u reaktoru sa jednom komorom koja obuhvata tri zone, gornju oksidacionu zonu u kojoj se materijal prethodno zagreva i eventualno topi sagorevanjem ugljen monoksida i gasa vodonika koji se diže iz srednje zone ispod nje sa gasom koji sadrži kiseonik, srednju zonu koja se sastoji od kupatila za šljaku u kojoj se prethodno zagrejani i eventualno rastopljeni oksidni materijal barem delimično redukuje istovremenim ubrizgavanjem materijala koji sadrži ugljenik i/ili materijala koji sadrži ugljovodonik i toplotne energije koja se doprema prvenstveno preko plazma generatora, i donju zonu na dnu reaktora u koju metal formiran tokom procesa redukcije tone i iz koje se metalni proizvod i nusproizvod šljake mogu ispuštati. Gas koji sadrži kiseonik koji se uvodi u srednju zonu je 99,5 mas% čistog kiseonika. Dodavanje kiseonika se kontroliše kako bi se stvorila dovoljna energija za prethodno zagrevanje i topljenje rude i aditiva koji se dodaju u komoru, i ovo u atmosferi koja više oksiduje u srednjoj i gornjoj zoni komornog reaktora. Energija koja se doprema kroz plazma generatore kontroliše se da pokreće endotermne reakcije između šljake i ugljenika, u redukcionoj atmosferi koja vlada u donjem delu komornog reaktora. Veći deo izduvnog gasa iz peći se tretira za uklanjanje H2O i CO2, i vraća se u peć kao napojni gas za plazma generator. Ostatak izduvnog gasa se uklanja iz procesa da bi se upotrebio kao gorivo. US 4,601,752 ne govori o bilo kakvom uklanjanju ili isparavanju isparljivih metala ili jedinjenja metala, a opisana oprema nije obezbeđena za njegovu rekuperaciju kao posebnog proizvoda. Materijalni bilans na slici 2 prikazuje da se u peć ne uvodi nikakav gas osim plazma gasa i gasa sa kiseonikom. Takođe, ova peć stoga nije pogodna za isparavanje isparljivih metala ili jedinjenja metala koje može ispariti iz metalurškog punjenja.
[0005] WO 2016/078959 A1 stavlja na uvid javnosti peć sa jednim kupatilom za topljenje metalurških punjenja i odvajanje metala u fleksibilnim oksido-redukcionim uslovima. Peć je opremljena plazmenom bakljom ili gorionikom od 3 MW, a pored toga i konvencionalnim takozvanim gorionikom na oksi goriva od 1,5 MW. Aparat omogućava izvođenje koraka oksidacije i redukcije u istoj peći. Dokument predlaže da se režim oksigasa koristi za topljenje i/ili za rad u blago redukcionim ili bilo kojim oksidacionim uslovima u peći za topljenje, kao i korišćenje plazma režima za rad u visokoredukcionim uslovima. Ako bi se zahtevao veoma veliki unos energije, dve tehnologije zagrevanja se, takođe, mogu odvijati istovremeno.
[0006] Konačne šljake koje se povlače iz pirometalurških procesa u kojima se proizvode obojeni metali se obično hlade, granuliraju i drobe/dimenzioniraju i mogu se koristiti u proizvodnji betona, kao zamena za stene i šljunak ili kao agregat u izgradnji puteva. Kada se melju, šljake mogu, takođe, biti od interesa za upotrebu kao pesak za peskarenje ili krupni pesak za peskarenje.
[0007] Neke od supstanci koje se mogu naći u proizvodima od šljake poznatim u tehnici smatraju se potencijalno štetnim za životnu sredinu. Pre svega olovo, ali donekle i cink, su glavni primeri takvih neželjenih supstanci. Cink i olovo su oba metali koji mogu barem delimično da budu prisutni u oblicima koji se mogu lužiti iz šljake, a njihovo prisustvo u značajnim količinama onemogućava mnoge upotrebe proizvoda od šljake, posebno u ekonomski atraktivnijim primenama, a može dovesti do toga da je odlaganje ovakve šljake na deponijama mnogo složenije i teže, jer se obično moraju smatrati „opasnim otpadom”. Prihvatljivost upotrebe u određenim primenama često se utvrđuje ispitivanjem ponašanja luženja šljake. Obično, elementi kao što su Pb i Zn su skloniji luženju i mogu prouzrokovati da određena šljaka padne na takvim testovima prihvatljivosti.
[0008] Pored toga, podnosioci prijava su otkrili da nivoi cinka od 5% i više u šljaci značajno usporavaju očvršćavanje betona i drugih građevinskih kompozicija kao što su cementi, kada se šljaka koristi u takvim građevinskim kompozicijama. Ovaj uticaj na brzinu očvršćavanja predstavlja prepreku za korišćenje šljake koja sadrži značajne količine Zn, kao cementnog materijala i/ili kao agregata u betonu ili cementima.
[0009] Iz barem nekih od gore navedenih razloga, proizvođači obojenih metala su pokušali da smanje nivoe cinka, a ako je prisutno i olova, u svojim nusproizvodima šljake, često pomoću takozvanog koraka „isparavanja”.
[0010] Michael Borell, u „Šljaka - resurs u održivom društvu” (eng. Slag - a resource in the sustainable society), tokom „Securing the Future”, Međunarodne konferencije o rudarstvu i ekološkim metalima i proizvodnji energije, koja je održana u Skeleftea, Švedska, 2005. godine, str. 130-138 zapisnika, opisuje kako, već od 1960-ih, tečna šljaka iz električne peći za topljenje koja proizvodi bakrenac može biti tretirana redukcionim gasovima u peći za isparavanje šljake, takođe poznatoj kao „kutijasti isparivač“ (eng. „Box turner”), u koraku šaržnog procesa u kome je sadržaj cinka u šljaci za topljenje bakra – i u dodatnom materijalu za reciklažu cinka – smanjen na 1,2 mas%. Isparena šljaka se dalje čisti u peći za taloženje gde se preostalim kapljicama legure bakra i bakar-sulfida daje izvesno vreme zadržavanja da se odvoje u težu tečnu fazu pre nego što se šljaka granulira, odvodni i može prodati za izgradnju puteva i za peskiranje. Redukcioni gasovi za „isparivač“ se dobijaju pažljivim mešanjem uglja u prahu u primarni vazduh koji se ubrizgava u peć. Problem sa ovom vrstom isparavanja je u tome što reakcija uglja sa vazduhom mora ostati ograničena na proizvodnju prvenstveno ugljen monoksida, kako bi se održali redukcioni uslovi, i tako ostavlja najveći deo reakcione toplote, tj. deo koji se generiše uzastopnim reakcijama oksidacije ugljen monoksida u ugljen dioksid, nedostupnim u jezgru peći za pokretanje endotermnih reakcija kao što je redukcija metalnih oksida, kao što je cink oksid, do elementarnog metala koji se može ukloniti iz tečnog kupatila. Još jedan nedostatak „kutijastog isparivača“ je velika količina izduvnih gasova iz peći koji se stvaraju, a koje je potrebno ohladiti, filtrirati i tretirati radi rekuperacije isparenih metala i radi čišćenja pre emisije u atmosferu.
[0011] US 4,588,436 stavlja na uvid javnosti postupak rekuperacije metala iz šarže tečne šljake u metalnom ili sulfidnom obliku redukcijom sa redukcionim sredstvom koje sadrži ugljenik, a da se toplotna energija potrebna za održavanje temperature i za izvođenje redukcije i sulfidacije obezbeđuje uduvavanjem gasa prethodno zagrejanog u plazma generatoru ispod površine kupatila za šljaku. Para isparljivih metala se kondenzuje u kondenzatoru i rekuperiše se kao tečni metal. Nastali neisparljivi metali i sulfidi se sakupljaju u obliku rastopljenih kapi koje su ostavljene da se istalože iz šljake. Uslovi redukcije se nužno moraju održavati tokom čitavog procesa kako je opisano, sve do posle kondenzatora nizvodno, kako bi se omogućila kondenzacija isparljivih metala u kondenzatoru kao tečnog metalnog proizvoda. Isparenja iz peći koja sadrže isparljive metale, takođe, predstavljaju značajan bezbednosni rizik. Veoma su reaktivna i imaju visoku temperaturu. Svaki ulazak vazduha, bez obzira koliko je mali, prouzrokovaće samozapaljenje isparenja, pa čak i moguću eksploziju.
[0012] U „ScanArc’s Development of Plasma Based Processes for Recovery of Metals and Heat Energy from Waste and Hazardous Waste Materials”, predstavljenom na Međunarodnoj radionici o plazma tehnologijama za uništavanje opasnog otpada, Komo, Italija, 12-15.9. 1992, kompanija ScanArc Plasma Technologies AB je predložila potopljeni plazma generator neprenosivog tipa za smanjenje šljake iz metalurške industrije isparavanjem, pri čemu bi se sadržaj teških metala mogao smanjiti, rekuperisati metali i proizvesti vitrifikovana šljaka bez luženja. Plazma generator je u stanju da radi na većini gasova, pri bilo kom izabranom potencijalu kiseonika, da generiše veoma visoku upotrebljivu entalpiju dok održava relativno niske protoke gasa, takođe sa siromašnom mešavinom gasa, i na taj način nudi veliku prednost u fleksibilnosti. S. O. Santen je izneo vrlo sličnu priču na 21. Mekmaster simpozijumu o proizvodnji gvožđa i čelika, „Pretreatment and Reclamation of Dusts, Sludges and Scales”, održanom na Univerzitetu Mekmaster, Hamilton, Ontario, Kanada, 11-13. 5. 1993. Tehnologija je, između ostalog, komercijalno primenjena u Norveškoj od strane Energy Recycling AS (ERAS) na lokaciji Hoyanger Sink Gjenvinning AS, o čemu svedoči Zahtev za dobijanje dozvole za životnu sredinu „Recovering of Metal Value from EAF Dust by the Arcflashfuming Process”, podnet 10. 10. 2002. i učinjen javno dostupnim oko dve nedelje pre javne rasprave koja je održana na tu temu 31.10. 2002. Zahtev je, takođe, veoma detaljan o samom procesu, sastavima sirovina i proizvoda, uključujući komponente fluksa, tzv. formirače šljake, o radnim parametrima i o konstrukciji opreme.
[0013] WO 2005/031014 A1 takođe opisuje takav reaktor za isparavanje za tretiranje ostataka koji sadrže Zn korišćenjem potopljene plazma duvnice pričvršćene za plazmenu baklju kao izvor toplote i gasa. WO 2008/052661 A1 opisuje proces isparavanja Zn korišćenjem potopljene plazmene baklje koja stvara smešu oksidacionog gasa, u kojoj se čvrsto redukciono sredstvo uvodi u rastop.
[0014] WO 2016/046593 A1 opisuje topljenje i isparavanje metalurškog punjenja korišćenjem mlaza vrućeg gasa iz potopljene plazmene baklje, pri čemu proizvedeni vrući gas (tačnije „plazma”) ima entalpiju od najmanje 200 MJ/kmol. WO 2016/156394 A1 opisuje proces isparavanja cinka iz metalurške šljake korišćenjem potopljene plazmene baklje, pri čemu je sadržaj cinka u proizvedenoj šljaci bio najviše 1,00 mas%, a čista šljaka je donosila prednost brzog očvršćavanja kada je šljaka bila fino mlevena i koristila se kao aktivno vezivno sredstvo, u smeši 50/50 sa natrijum silikatom, za izradu pločica.
[0015] Peći za plazma isparavanje opisane u gornjim dokumentima su kao izvor toplote koristile isključivo plazma generatore, odnosno gorionike koji generišu toplotu veoma visoke temperature trošenjem električne energije, izvora energije koji je u mnogim zemljama prilično skup.
[0016] Podnosioci prijave su, međutim, utvrdili da protok gasa koji može da proizvede industrijski plazma generator ostaje ograničen kako bi se električni luk održao u radu i stabilan, i kako bi entalpijski sadržaj toplog gasa iz plazma generatora ostao dovoljno visok da bi se formirala željena plazma. Ovo je detaljnije objašnjeno u nastavku teksta u ovom dokumentu. Stoga postoji ograničenje količine gasa za uklanjanje koja može biti dostupna pomoću plazma generatora za uklanjanje isparljivih supstanci iz tečnog kupatila u peći. Ovo, takođe, ograničava agitaciju koju gas ubrizgan iz plazma generatora može izazvati u tečnom kupatilu u peći.
[0017] Kod isparavanja šljake favorizuju se uslovi sa jakom redukcijom, jer će oksid cinka i drugih isparljivih metala možda morati da se redukuje do odgovarajućih elementarnih oblika da bi metali postali isparljivi. Uslovi jake redukcije se mogu postići dodavanjem najmanje jednog redukcionog sredstva, koje može biti gas, tečnost, čvrsta supstanca ili njihova kombinacija, poželjno čvrstog redukcionog sredstva, poželjno ugljenika, a sredstvo se može dodati u vreli plazma gas koji se ubrizgava u peć. Zbog male količine plazma gasa dostupnog po plazma generatoru, ovaj postupak uvođenja dodatnog redukcionog sredstva ostaje međutim ograničen. Dalja dodatna redukciona sredstva se zatim mogu dodati u peć tako što se poželjno ispušta čvrsto redukciono sredstvo na površinu kupatila kroz otvor za punjenje peći.
[0018] Međutim, ovaj dodatni postupak za uvođenje dodatnog redukcionog sredstva ne ispunjava sve što je poželjno.
[0019] Gasovito redukciono sredstvo, kao što je prirodni gas, ne može se uvesti ovim postupkom dodavanja preko otvora za punjenje peći, jer ono ne bi dospelo do tečnog kupatila u kojem bi trebalo da isporuči svoju redukcionu aktivnost, zato što bi to zahtevalo da gasovito redukciono sredstvo putuje protiv strujanja izduvnih gasova iz peći. Ubrizgavanje tečnog redukcionog sredstva, kao što je lož-ulje, takođe je manje poželjno, jer njegovo isparavanje izaziva veliku zapreminsku ekspanziju, izazivajući penjenje i prskanje u peći, a deo redukcionog sredstva može biti povučen sa izduvnim gasovima pre nego što obavi svoju predviđenu funkciju. Izbor odgovarajućih redukcionih sredstava je stoga prilično ograničen.
[0020] Dodatno redukciono sredstvo koje se obično dodaje kroz otvor za punjenje i izlaz na vrhu peći mora da putuje nadole kroz gasni prostor na vrhu peći pre nego što dostigne površinu tečnosti. Neposredno pre nego što gasovi iz peći uđu u izduvni cevovod, obično se uvodi dodatni vazduh za oksidaciju isparenih elementarnih metala ili metalnih jedinjenja do njihovih odgovarajućih metalnih oksida. Oksidi imaju mnogo više tačke ključanja i topljenja od odgovarajućih metala. Nastali oksidi se lako pojavljuju kao uvučena prašina dimnih gasova i mogu se kao takvi rekuperisati dalje nizvodno u sistemu izduvnih gasova peći. Tokom svog putovanja kroz vrh peći, dodatno redukciono sredstvo se na taj način dovodi u kontakt sa vazduhom, a na visokim temperaturama u peći barem deo redukcionog sredstva može lako da se oksiduje pre nego što preostali deo stigne do površine tečnog kupatila. Toplota nastala ovom oksidacijom, takođe, ne stiže do tečnog kupatila, već ostaje sa izduvnim gasovima. Umesto da bude korisna, ova toplota postaje dodatno opterećenje za sistem za preradu izduvnih gasova.
[0021] Dodatno redukciono sredstvo koje može da stigne do površine tečnog kupatila nije u stanju da pravilno obavlja svoju funkciju osim ako se dobro ne umeša u tečno kupatilo. Tok gasa koji dolazi iz plazma generatora, međutim, ne izaziva veoma intenzivnu agitaciju u kupatilu.
[0022] Dodatno redukciono sredstvo, takođe, mora da bude u stanju da putuje nadole kroz gasni prostor peći, nasuprot uzdižućem toku gasa za uklanjanje, pre nego što stigne do površine tečnog kupatila. Veličina čestica ili kapljica čvrstog ili tečnog redukcionog sredstva stoga mora biti dovoljno velika, tako da se izbegava prekomerno uvlačenje čestica i/ili kapljica sa gasom za uklanjanje u sistem za tretman izduvnih gasova. Velike čestice, međutim, nude ograničenu površinu po jedinici mase i stoga su manje reaktivne kada se umešaju u tečno kupatilo. Većina redukcionih sredstava, kao što je čvrsti ugljenik, ima mnogo manju gustinu od tečnog kupatila u peći. Veće čestice pokazuju veći potisak i stoga imaju veću tendenciju da lebde na vrhu tečnog kupatila, što dodatno smanjuje kontaktnu površinu između čvrstog redukcionog sredstva i tečnog kupatila.
[0023] Ovaj dodatni postupak za dodavanje dodatnog redukcionog sredstva stoga ima značajan nedostatak efikasnosti kao i efektivnosti.
[0024] Prema tome, procesi isparavanja generisani plazmom i peći za isparavanje generisano plazmom poznati u tehnici ostavljaju prostor za još potrebnih stvari. Ostaje potreba za poboljšanim procesom isparavanja pokretanim plazmom i aparatima koji nude povećanu brzinu isparavanja, posebno uz više agitacije u kupatilu i/ili više gasa isparavanja, kao i mogućnost uvođenja dodatnog redukcionog sredstva na efikasniji i delotvorniji način.
[0025] Predmetni pronalazak ima za cilj da izbegne ili barem ublaži gore opisani problem i/ili da obezbedi opšta poboljšanja.
KRATAK OPIS PRONALASKA
[0026] Prema pronalasku, obezbeđen je aparat i proces kao što je definisano u bilo kom od pratećih patentnih zahteva.
[0027] Izraz metalurško punjenje u kontekstu predmetnog pronalaska predstavlja široku porodicu kompozicija koje se mogu pojaviti, u celini ili kao deo, sadržaja peći ili punjenja peći u bilo koje vreme tokom koraka pirometalurškog procesa, poželjno koraka koji je deo proizvodnog procesa obojenih metala.
[0028] Poželjno, metalurško punjenje je prva šljaka, a proizvod dobijen postupkom prema predmetnom pronalasku je druga šljaka koja ima sadržaj najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja koji je smanjen u poređenju sa sadržajem istog isparljivog metala ili jedinjenja metala u prvoj šljaci.
[0029] Predmetni pronalazak obezbeđuje upotrebu peći prema predmetnom pronalasku za isparavanje najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz metalurškog punjenja.
[0030] Podnosioci prijave su otkrili da isparavanje isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz metalurškog punjenja u kojem korak isparavanja koristi prve vruće gasove kvaliteta plazme iz plazmene baklje ubrizgane u tečno rastopljeno kupatilo pomoću prvog potopljenog injektora može biti značajno poboljšano ubrizgavanjem dodatnog gasa preko najmanje jednog, drugog potopljenog injektora u tečno rastopljeno kupatilo.
[0031] Podnosioci prijave su otkrili da dodatni gas uveden kroz dodatni potopljeni injektor obezbeđuje dodatnu tačku ubrizgavanja i dodatnu zapreminu gasa za uklanjanje isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz rastopljenog metalurškog punjenja. Podnosioci prijave su otkrili da, sa samo zapreminom plazme ili vrućih gasova koji dolaze iz plazma baklji dostupnih za uklanjanje cinka iz šljake topionice bakra, koncentracija cinka u mehurićima gasa koji se podižu kroz kupatilo rastopljene šljake može dostići vrednosti i do čak 40% molarnih. Pošto se u najboljem slučaju može postići ravnoteža za reakciju isparavanja cinka (I),
ZnO C →Zn(g) CO(g) (I)
uprkos povoljnoj konstanti ravnoteže koju postiže proces na veoma visokim temperaturama vrućih gasova kvaliteta plazme iz plazma gorionika, visok nivo Zn u mehurićima gasa ima za posledicu da i dalje znatna količina cink oksida ostaje u tečnom kupatilu. Podnosioci prijave su otkrili da ova koncentracija u gasnoj fazi može značajno da se smanji predmetnim pronalaskom, zbog dodatnog gasa koji je dostupan za uklanjanje preko dodatnog injektora, i dalje zbog povećanog prisustva redukcionog sredstva u čitavom tečnom kupatilu koje omogućava da se to postigne. Pošto je količina vrućih gasova koju plazma gorionik može da proizvede ograničena, podnosioci prijave su otkrili da je korisno ubrizgati dodatni gas u rastopljeno tečno kupatilo, a posebno je korisno zbog ubrizgavanja preko najmanje jednog drugog potopljenog injektora, različitog od prvog potopljenog injektora.
[0032] Još jedna prednost predmetnog pronalaska je, takođe, u tome što pronalazak obezbeđuje najmanje još jednu potopljenu tačku za ubrizgavanje gasa u rastopljeno tečno kupatilo. Ovo donosi prednost dodatne agitacije rastopljenog tečnog kupatila unutar peći, što poboljšava mešanje u kupatilu, rezultira ravnomernijom raspodelom temperature i bilo kog redukcionog sredstva koje se može uneti u peć i na taj način, takođe, podstiče hemijske reakcije koje se odvijaju, kao i dobijanje ravnomernije raspodele redukovanog metala ili metalnog jedinjenja nastalog reakcijom sa redukcionim sredstvom. Dodatna potopljena tačka za ubrizgavanje gasa, stoga, takođe kroz ove mehanizme donosi poboljšanje operacije isparavanja.
[0033] Još jedna prednost predmetnog pronalaska je u tome što obezbeđuje najmanje jedno dodatno sredstvo za dalje uvođenje redukcionog sredstva u rastopljeno tečno kupatilo unutar peći. Pošto je najmanje jedan drugi injektor takođe potopljeni injektor, ovo dodatno sredstvo istovremeno nudi širi izbor pogodnog redukcionog sredstva u poređenju sa dodavanjem čvrstog i/ili tečnog redukcionog sredstva velikih čestica kroz otvor za punjenje i izlaz u vrh peći. Tamo gde uobičajenim sredstvima bilo koje čestice koksa ispuštene u peć preko otvora za punjenje bi trebalo da imaju prosečnu veličinu čestica u rasponu od najmanje 6 mm, tako da većina čestica može da padne u peć i da se ograniči njihovo uvlačenje u izduvne gasove koji izlaze iz peći preko istog otvora, drugi potopljeni injektor nudi mnogo širi izbor pogodnog redukcionog sredstva. Redukciono sredstvo uvedeno preko drugog potopljenog injektora može biti gas, tečnost, čvrsta supstanca ili njihove kombinacije, a, kada je čvrsto, redukciono sredstvo može imati mnogo finiju granulometriju, što nudi dodatne prednosti visokog odnosa površina/zapremina i veće kontaktne površine, a samim tim i veću reaktivnost kada sredstvo dođe u kontakt sa rastopljenim tečnim kupatilom unutar peći. Potopljeno uvođenje redukcionog sredstva, takođe, donosi prednost bližeg kontakta između redukcionog sredstva i tečnog kupatila. Ova prednost se primenjuje za sva stanja materije redukcionog sredstva, ali se pokazalo da je posebno izražena kada je redukciono sredstvo čvrsta supstanca, posebno fino usitnjena čvrsta supstanca.
[0034] Predmetni pronalazak stoga postiže više od toga da samo obezbedi više gasa za uklanjanje isparljivog metala ili jedinjenja metala iz metalurškog punjenja. Dodatni efekat je dodatna agitacija kupatila, što dovodi do veće homogenosti kupatila unutar peći, a još jedna dodatna prednost je mogućnost ubrizgavanja više, i opciono drugačijeg i delotvornijeg, redukcionog sredstva na efikasniji način. Ovi dodatni efekti doprinose daljem poboljšanju isparavanja zbog poboljšanih uslova koji favorizuju predviđene hemijske reakcije.
DETALJAN OPIS PRONALASKA
[0035] Predmetni pronalazak će u daljem tekstu biti opisan u određenim tehničkim rešenjima, i sa mogućim upućivanjem na određene crteže, ali pronalazak nije ograničen na njih, već samo patentnim zahtevima. Svi opisani crteži su samo shematski i nisu ograničavajući. Na crtežima, veličina nekih elemenata može biti preuveličana i nije nacrtana u razmeri, u ilustrativne svrhe. Dimenzije i relativne dimenzije na crtežima ne odgovaraju nužno stvarnim redukcijama u praksi pronalaska.
[0036] Štaviše, izrazi prvi, drugi, treći i slično u opisu i u patentnim zahtevima se koriste za razlikovanje sličnih elemenata, a ne nužno za opisivanje sekvencijalnog ili hronološkog redosleda. Izrazi su međusobno zamenljivi pod odgovarajućim okolnostima i tehnička rešenja pronalaska mogu da rade u drugačijim redosledima u odnosu na one koji su ovde opisani i/ili prikazani.
[0037] Štaviše, izrazi vrh, dno, iznad, ispod i slično u opisu i patentnim zahtevima se koriste u opisne svrhe, a ne nužno za opisivanje relativnih položaja. Tako korišćeni izrazi su međusobno zamenljivi pod odgovarajućim okolnostima i ovde opisana tehnička rešenja pronalaska mogu raditi u drugim orijentacijama od onih koje su ovde opisane ili prikazane.
[0038] Izraz „sadrži/obuhvata”, kako se koristi u patentnim zahtevima, ne treba smatrati ograničenim na elemente koji su navedeni u kontekstu sa njim. To ne isključuje da postoje i drugi elementi ili koraci. Podrazumeva se da je obezbeđeno prisustvo ovih karakteristika, celih elemenata, koraka ili komponenti prema potrebi, ali se ne isključuje prisustvo ili dodavanje jedne ili više drugih karakteristika, celih elemenata, koraka ili komponenti ili njihovih grupa. Dakle, obim „predmeta koji sadrži sredstva A i B” ne može biti ograničen na predmet koji je sačinjen isključivo od sredstava A i B. To znači da su A i B jedini elementi od interesa za predmet u vezi sa predmetnim pronalaskom. U skladu sa ovim, izrazi „obuhvataju” ili „sadrže” obuhvataju i restriktivnije izraze „sastoje se u suštini od” i „sastoje se od”. Zamenom „obuhvata/sadrži” ili „uključuje” sa „sastoji se od” ovi izrazi stoga predstavljaju osnovu poželjnih, ali suženih tehničkih rešenja, koja su takođe obezbeđena kao deo sadržaja ovog dokumenta u vezi sa predmetnim pronalaskom.
[0039] Osim ako nije drugačije naznačeno, svi rasponi ovde dati uključuju do krajnjih tačaka i date krajnje tačke, a vrednosti sastojaka ili komponenti kompozicija su izražene u masenim procentima ili mas% svakog sastojka u kompoziciji.
[0040] Kako se ovde koristi, „maseni procenat”, „mas%”, „procenat po masi”, „% po masi,”, „ppm mas”, „ppm po masi”, „masenih ppm” ili „ppm” i njihove varijacije odnosi se na koncentraciju supstance kao masu te supstance podeljenu sa ukupnom masom kompozicije i pomnoženu sa 100 ili 1000000 prema potrebi, osim ako nije drugačije navedeno. Podrazumeva se da, kako se ovde koristi, „procenat”, „%” treba da budu sinonim za „maseni procenat”, „mas procenat”, itd.
[0041] Treba napomenuti da, kako se koristi u ovoj specifikaciji i priloženim patentnim zahtevima, oblici jednine „a”, „an” i „the” (u engleskoj verziji) uključuju reference za množinu osim ako sadržaj jasno ne nalaže drugačije. Tako, na primer, referenca na kompoziciju koja sadrži „jedinjenje” („a compound“) uključuje kompoziciju koja ima dva ili više jedinjenja. Takođe treba napomenuti da se izraz „ili” generalno koristi u svom smislu uključujući „i/ili” osim ako sadržaj jasno ne nalaže drugačije.
[0042] Pored toga, svako jedinjenje koje se ovde koristi može se naizmenično oslovljavati u pogledu njegove hemijske formule, hemijskog naziva, skraćenica, itd.
[0043] Plazma se smatra 4. stanjem materije, kompletirajući niz formiran od čvrste materije, tečnosti i gasa dodatnom kategorijom na strani visoke energije. Kako se temperatura gasa povećava, barem deo atoma se razdvaja na jone i elektrone i formira se jonizovani gas, koji je „plazma”, ali se može nazvati vrućim plazma gasom, ili po drugim izvorima čak jednostavno „vrućim gasom”. Jonizacija atoma može biti delimična ili potpuna, pa je prelazak iz gasa u plazmu stoga prilično nerazgraničen. Jedna od karakteristika plazme je da jonizacija treba da se održava, što podrazumeva visoku temperaturu.
[0044] U baklji sa plazma lukom bez prenosa, plazma luk se generiše između dve elektrode unutar tela baklje kroz koje protiče gas koji se pretvara u plazmu energijom koja se rasipa električnim lukom. Baklje plazme bez prenosa su u suprotnosti sa prenetom plazmom gde je supstanca koja se obrađuje smeštena u električno uzemljenu metalnu posudu i deluje kao anoda, pa bi materijal koji reaguje trebalo da bude električno provodljiv materijal. U prenetoj plazmi, anoda takođe može biti napravljena od ugljenika. Ugljena elektroda, međutim, ima nedostatak fiksiranja redukcionih uslova, čime se značajno smanjuje raznovrsnost opreme u odnosu na proces isparavanja.
[0045] Da bi se dobila plazma, entalpijski sadržaj u plazma gasu koji proizvodi plazma generator treba da bude najmanje 1 kWh/Nm<3>. Vrući gasovi kvaliteta plazme stoga imaju entalpijski sadržaj od najmanje 1 kWh/Nm<3>. Plazmene baklje koje su poznate u tehnici mogu imati snagu do 5 ili čak 7 MW. Uobičajenija plazmena baklja isporučuje oko 3 MW, što znači da ne može proizvesti više od 3000 Nm<3>vrućih gasova kvaliteta plazme. Uobičajeniji režim rada daje plazmu sa sadržajem entalpije u rasponu od 3,5-5,5 kWh/Nm<3>, što znači da plazmena baklja od 3 MW obično proizvodi u rasponu od 600-800 Nm<3>/h vrućih gasova kvaliteta plazme. Plazmena baklja koja ima određenu električnu snagu stoga nije sposobna da proizvede više od odgovarajuće zapremine vrućih gasova kvaliteta plazme.
[0046] U kontekstu plazmene baklje, zapremine gasa kao što su specificirane uzimaju u obzir samo zapremine gasa koje se unose u plazma baklju i nalaze se u standardnim/normalnim uslovima. Zapremine navedene u kontekstu predmetnog pronalaska za zapremine vrućih gasova kvaliteta plazme koje proizvodi plazma generator (PG) uključuju samo gas koji je prošao kroz sam PG, tj. ono što se naziva „primarnim gasom” ili „primarnom zapreminom gasa”. One stoga ne uzimaju u obzir nikakav dodatni gas koji se dodatno može dopremati direktno u nizvodnu duvnicu, ono što se u kontekstu predmetnog pronalaska naziva „sekundarnim zapreminama gasa”, a koje se obično mešaju sa vrućim gasovima kvaliteta plazme, koji dolaze iz plazma generatora i koji se zajedno sa njima ubrizgavaju u kupatilo. Nakon ovog mešanja, vrlo je moguće da pomešani gas više nije u skladu sa kvalifikatorom „kvaliteta plazme”, jer entalpijski sadržaj po jedinici zapremine možda više nije u skladu sa donjom granicom navedenom na drugom mestu u ovom dokumentu za takve gasove. Svi ovi brojevi zapremine gasa su izraženi u „normalnim” uslovima. Stoga, oni takođe ne uzimaju u obzir bilo kakvu zapreminsku promenu do koje može doći usled promena temperature, pritiska, hemijske reakcije ili promene faze koja se može desiti u plazma generatoru ili u duvnici nizvodno od njega.
[0047] Pod potopljenim injektorom podrazumeva se spojna cev ili duvnica između izvora gasa i tačke ubrizgavanja koja se nalazi ispod nivoa kupatila ili određenog nivoa tečnosti u peći, dakle u potopljenom položaju ili položaju koji je predviđen za potapanje u toku rada. Ovo obezbeđuje direktniji i intenzivniji kontakt između gasa i rastopljene mase.
[0048] Poželjno je da duvnice ili injektori budu kratki, kako bi se što manje habali i trošili. Ovo takođe obezbeđuje niske toplotne gubitke. Duvnice se mogu hladiti kako bi se smanjilo njihovo habanje i oštećenje pod teškim temperaturnim uslovima. Duvnice se mogu montirati horizontalno, probijajući zid peći ispod nivoa kupatila. Baklje ili gorionici, bilo da se koriste plazmom ili oksigasom, koji mogu da napajaju duvnice, su zatim postavljeni izvan peći u potopljivom (odnosno „potopljenom”) položaju. Poželjno, kada je u peći prisutno tečno kupatilo metalurškog punjenja, oni se stalno napajaju gasom kako bi se izbeglo da se rastopljena masa vrati nazad u duvnicu, što bi inače moglo da izazove potapanje duvnice, što može dovesti do ozbiljnog oštećenja duvnice, a moguće i baklje ili gorionika koji možda napaja duvnicu. Alternativno, duvnice mogu biti postavljene pod uglom, pri čemu i dalje duvaju u kupatilo, ali tako da se omogući da gorionici ili baklje budu iznad nivoa kupatila i izvan peći. Ovakav raspored rezultira nešto dužim duvnicama, ali se može postaviti tako da takođe garantuje da nijedna rastopljena materija neće moći da teče nazad u baklje ili gorionike. Iako se ovo manje preporučuje za velike peći, duvnice se takođe mogu postaviti vertikalno. Duvnice za ubrizgavanje dodatnog gasa mogu biti postavljene na sličan način, tj. potopljene i probušene kroz zid peći, okomito na zid peći ili pod različitim uglom u odnosu na zid peći.
[0049] Pod plazma bakljom bez prenosa se podrazumeva generator termičkog gasa koji koristi plazma gorionik pri čemu se održava električni luk između elektroda unutar jedinice baklje. Gas se uvodi kroz dovodni otvor u protočnu komoru, u kojoj se održava električni luk. Gas se zagreva do ekstremnih temperatura i izbacuje se kao vrući gasovi kvaliteta plazme koji su barem delimično kao plazma, kroz odvodni otvor.
[0050] Između plazma gorionika i tačke ubrizgavanja u peć, dodatne supstance se mogu dodati u tok od gorionika do tačke ubrizgavanja, kao što je zaštitni gas ili gas za razblaživanje. U kontekstu predmetnog pronalaska, količina vrućih gasova koju stvara plazmena baklja treba da uključi samo primarni gas koji prolazi kroz plazma generator i da isključi dodavanje sekundarnog gasa, kao što je bilo koji dodatni gas ili druga supstanca koja se može dodati između same plazmene baklje i mesta ubrizgavanja ili duvnice kroz koje se u peć ubrizgavaju prvi vrući gasovi kvaliteta plazme iz plazmene baklje.
[0051] Pod gorionikom na oksigas se podrazumeva termalni generator gasa koji meša i sagoreva gorivo koje sadrži ugljenik i gas koji sadrži kiseonik. Da bi se lako dostigle visoke temperature potrebne za pravilno funkcionisanje gorionika na oksigas, gas koji nosi kiseonik je poželjno bogat kiseonikom, poželjnije u suštini čist kiseonik sa niskim nivoom inertnih komponenti. Ovo ne samo da dovodi do viših temperatura plamena, već i smanjuje količinu inertnih gasova koji dolaze zajedno s njim i kojima treba da rukuje sistem izduvnih gasova iz peći. Zona mešanja gorionika na oksigas je unutar jedinice gorionika, dok zona sagorevanja gorionika na oksigas može biti unutrašnja ili spoljašnja u odnosu na jedinicu gorionika.
[0052] Metalurško punjenje u kontekstu predmetnog pronalaska može biti bilo koja kompozicija koja se može pojaviti u tečnom rastopljenom stanju u koraku pirometalurškog procesa za proizvodnju obojenog metala. Metalurško punjenje može, na primer, biti kompozicija rastopljenog metala koja sadrži najmanje jedan obojeni metal, ali takođe može biti faza rastopljene šljake koja se javlja u takvom koraku procesa. Metalurško punjenje može biti u obliku rastopljene tečnosti, ali može alternativno imati čvrsti oblik bilo koje vrste, npr. punjenje može biti u obliku agregata koji se dobija hlađenjem ili granulacijom tečne rastopljene faze iz peći u kojoj je izveden korak pirometalurškog procesa.
[0053] Metalurška šljaka obično nije čista supstanca, već smeša mnogih različitih komponenti. Shodno tome, metalurška šljaka nema jasnu temperaturu topljenja. U tehnici je postalo uobičajeno da se koristi izraz „liquidus temperatura”, što je temperatura na kojoj je šljaka potpuno tečna.
[0054] Kao što je pomenuto u odeljku o stanju tehnike, „isparavanje” je operacija koja se već komercijalno koristila u pirometalurškoj tehnici još 1960-ih. Stručnjak je dobro svestan da određeni metali ili metalna jedinjenja mogu da se ispare iz metalurškog punjenja uklanjanjem gasom, što se takođe naziva „isparavanje”, i to pod pritiskom blizu atmosferskom i stoga ne treba dubok vakuum kao za destilaciju olova iz kalaja. Ova sposobnost je zahvaljujući pritisku pare isparljivog metala ili metalnog jedinjenja koji je mnogo veći od pritiska većine ostalih jedinjenja u punjenju. Takvo jedinjenje se stoga u tehnici smatra i naziva „isparljivim” iz metalurškog punjenja.
[0055] Dobro poznati primeri su isparavanje cinka iz drugih pirometalurških kompozicija. Ovo isparavanje cinka može se čak izvesti kao deo drugog pirometalurškog koraka, kao što je uklanjanje (obično dela) cinka preko izduvnih gasova koji nastaju tokom koraka topljenja bakra ili koraka prerade bakra. Ređe, isparavanje se može izvoditi kao poseban korak procesa, npr. kao što je „kutijasti isparivač” koji je opisao Majkl Borel ili autori iz ScanArc-a kao što je gore objašnjeno. Kao što je takođe gore diskutovano, kada je metalurško punjenje šljaka, cink može prvenstveno biti prisutan u šljaci kao njen neisparljivi oksid ZnO, tako da će možda biti potrebno da se omogući isparavanje tako što se prvo redukuje oksid u elementarni metal, jedinjenje koji se može ukloniti isparavanjem. Drugi primer je rekuperacija olova i kalaja kao njihovih oksida njihovim isparavanjem tokom rekuperacije bakra iz otpada koji sadrži bakar, kao što je diskutovano u delu stanja tehnike u US 3,682,623. Takođe je poznato da su elementi kao što su bizmut, indijum i/ili germanijum metali koji se mogu ispariti ili da imaju metalna jedinjenja koja se mogu ispariti u kontekstu predmetnog pronalaska. Jedinjenja metala koja se mogu ispariti mogu biti odgovarajući oksidi, hloridi i/ili sulfidi.
[0056] U ovom dokumentu i osim ako nije drugačije navedeno, količine metala i oksida su izražene u skladu sa uobičajenom praksom u pirometalurgiji. Prisustvo svakog metala se obično izražava u njegovom ukupnom prisustvu, bez obzira da li je metal prisutan u svom elementarnom obliku (oksidaciono stanje = 0) ili u bilo kom hemijski vezanom obliku, obično u oksidovanom obliku (oksidaciono stanje > 0). Za metale koji se relativno lako mogu svesti u svoje elementarne oblike, i koji se često mogu pojaviti kao rastopljeni metal u pirometalurškom procesu, prilično je uobičajeno da se njihovo prisustvo izrazi u smislu njihovog elementarnog metalnog oblika, čak i kada je dat sastav šljake, pri čemu većina takvih metala može zapravo biti prisutna u oksidovanom obliku. Prema tome, sastav šljake kao što je šljaka prema predmetnom pronalasku određuje sadržaj Fe, Zn, Pb, Cu, Sb, Bi kao elementarnih metala. Manje plemeniti metali se teže redukuju u pirometalurškim uslovima obojenih metala i javljaju se uglavnom u oksidovanom obliku. Ovi metali se obično izražavaju u smislu njihovog najčešćeg oksidnog oblika. Zbog toga sastavi šljake obično daju sadržaj Si, Ca, Al, Na redom izražene kao SiOs, CaO, Al2O3, NasO.
[0057] Pošto se kiseonik u šljaci koji je vezan za plemenitije metale ne reflektuje u sastavu koji obezbeđuje samo sadržaj elementarnog metala, sastav šljake prijavljen prema ovom postupku često se ne približava ukupnoj vrednosti od 100 mas%.
[0058] U jednom tehničkom rešenju aparata ili peći prema predmetnom pronalasku, aparat je opremljen za ubrizgavanje, kroz najmanje jedan drugi injektor, ukupne količine dodatnog gasa koja iznosi najmanje 10%, poželjno najmanje 15%, poželjnije najmanje 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% ili 55%, poželjnije najmanje 60%, poželjno najmanje 70%, poželjnije najmanje 75%, 80%, 90%, 100%, 110%, 120%, 125%, 130%, 140%, 150%, 175%, 200%, 225% i još poželjnije najmanje 230% količine vrućih gasova kvaliteta plazme koju može proizvesti pojedinačni element najmanje jedne plazmene baklje sa najvećom snagom kada ova baklja isporučuje plazmu sa sadržajem entalpije od najmanje 3,5 kWh/Nm<3>, izraženo u zapreminskim jedinicama u normalnim uslovima. Opciono, aparat je opremljen za ubrizgavanje, kroz najmanje jedan drugi injektor, količine dodatnog gasa koja iznosi najviše 500%, poželjno najviše 450%, poželjnije najviše 400%, 350%, 325%, 300%, 290% , 280%, 275%, 270%, 265%, 260%, 250%, 240%, 230%, 220%, 210%, 200%, 180%, 165%, 150%, 135%, 120%, 110 %, 100%, 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30% i još poželjnije najviše 20% količine plazme koja se može proizvesti od jednog elementa od najmanje jedne plazmene baklje koja ima najveću snagu kada ova baklja isporučuje plazmu sa sadržajem entalpije od najmanje 3,5 kWh/Nm<3>, izraženu u zapreminskim jedinicama u normalnim uslovima. Podnosioci prijave su otkrili da se velika prednost predmetnog pronalaska već može postići ubrizgavanjem, preko drugog injektora, količine dodatnog toka gasa koja je bliža donjoj granici kako je navedeno, posebno kada se dodatni tok gasa koristi kao nosač za dodatno redukciono sredstvo, posebno kada se fini prah, kao što je prah uglja ili naftnog koksa, koristi kao dodatno redukciono sredstvo. Podnosioci prijave su otkrili da se prednosti predmetnog pronalaska, koje su u celini objašnjene u gornjem odeljku kratkog opisa pronalaska, mogu dodatno poboljšati kada se količina dodatnog gasa dodatno poveća. Podnosioci prijave, međutim, više vole da se pridržavaju gornje granice kao što je navedeno, kako bi se smanjio rizik od prskanja i penjenja tečnog kupatila, kako bi se smanjile vibracije i druge vrste dinamičkog naprezanja na duvnicama, kao i na ostatku konstrukcije peći, a u cilju smanjenja zapremine gasova koje je potrebno obraditi nizvodno od vrha peći, kroz zonu naknadnog sagorevanja i zonu rekuperacije.
[0059] U zoni naknadnog sagorevanja peći ili aparata u skladu sa predmetnim pronalaskom, najmanje jedan isparljivi metal ili jedinjenje metala u gasu isparavanja se oksiduje da bi se formirao oksidovani oblik najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja. Svrha ovog koraka je da se smanji opasnost po bezbednost koju predstavlja gas isparavanja i da se omogući lakša rekuperacija metala iz gasa isparavanja.
[0060] Gas isparavanja formiran u gornjem delu peći predstavlja opasnost po bezbednost. Gas je veoma vruć. Ispareni metal ili metalno jedinjenje sadržano u gasu obično predstavlja redukovani oblik metala i stoga je takođe visoko reaktivan kada je izložen oksidacionim uslovima kao što je kontakt sa kiseonikom. Gas isparavanja formiran u gornjem delu peći stoga predstavlja značajnu opasnost po bezbednost. Svaki kiseonik koji ulazi u opremu na nekontrolisan način i dolazi u kontakt sa gasom isparavanja iz peći, npr. kao deo vazduha okoline koji se može usisati u gornji deo peći ili nizvodno od nje u delu aparata za tretman izduvnih gasova, lako bi reagovao i oksidovao ispareni metal ili metalno jedinjenje, u reakciji koja je veoma egzotermna. U nedovoljno kontrolisanim uslovima, npr. sa malim mešanjem i/ili posebno u relativno stagnirajućim zonama, takva kombinacija vrućih gasova sa kiseonikom može skoro neizbežno dovesti do nekontrolisanog sagorevanja, moguće čak i eksplozije oblaka gasa.
[0061] U stalnoj i relativno brzoj struji gasa i uz dobro mešanje, takva kombinacija gasa sa poznatim ulaskom vazduha ili drugog izvora gasa kiseonika može da stvori front plamena koji se može održavati stabilnim i dobro kontrolisanim. Podnosioci prijave stoga obezbeđuju kao deo predmetnog pronalaska zonu naknadnog sagorevanja, u koju se, na kontrolisan način, vrući gasovi sa vrha peći za isparavanje usisavaju, dovode u stabilan i relativno brz protok i intenzivno mešaju sa kiseonikom tako da se uslovi u gasnoj smeši menjaju od redukcionih do oksidacionih. Rezultat dobrog mešanja i visoke temperature je da se front plamena razvija i uspostavlja u protoku gasa koji se povlači sa vrha peći, i da se ovaj front plamena može lako održavati u stabilnom stanju. Podnosioci prijave više vole da obezbede ovaj front plamena u prostoru iznad peći za isparavanje, nudeći prednost da zračenje sa fronta stalnog plamena još uvek može da stigne do tečnog kupatila u peći i vrati deo toplote sa fronta plamena u tečno kupatilo.
[0062] Drugi rezultat koraka ili zone naknadnog sagorevanja je da bezbednosna opasnost koju predstavlja vrući i visoko reaktivni gas na vrhu peći ostaje ograničena na zapreminu gasa uzvodno od fronta plamena.
[0063] Oksidovani oblik najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja je najčešće metalni oksid. Oksidni oblici metala ili metalnog jedinjenja su obično neisparljivi i obično formiraju prašinu od finih čestica uvučenih u tok gasa, što ih čini lakšim za rekuperaciju iz njega.
[0064] Peć u skladu sa predmetnim pronalaskom dalje obuhvata zonu rekuperacije za rekuperaciju oksidovanog oblika najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz gasa formiranog u zoni naknadnog sagorevanja. Proces u skladu sa predmetnim pronalaskom takođe obuhvata odgovarajući korak rekuperacije oksidovanog oblika najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz gasa formiranog u peći i koji je bio podvrgnut koraku naknadnog sagorevanja.
[0065] U jednom tehničkom rešenju aparata ili peći prema predmetnom pronalasku, aparat obuhvata veći broj drugih injektora i svaki injektor je opremljen za ubrizgavanje, preko svakog drugog injektora, količine dodatnog gasa koja iznosi najmanje 10%, poželjno najmanje 15 %, poželjnije najmanje 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% ili 50%, poželjnije najmanje 55%, poželjno najmanje 60%, još poželjnije najmanje 65%, još poželjnije najmanje 70%, a još poželjnije najmanje 75%, poželjno najmanje 80% količine prvih vrućih gasova kvaliteta plazme koji mogu biti generisani od strane jednog elementa najmanje jedne plazmene baklje koja ima najveću snagu kada ova baklja isporučuje prve vruće gasove sa sadržajem entalpije od najmanje 3,5 kWh/Nm<3>, izraženim u zapreminskim jedinicama u normalnim uslovima. Opciono, svaki drugi injektor je opremljen za ubrizgavanje, preko drugog injektora, količine dodatnog gasa koja iznosi najviše 200%, poželjno najviše 190%, poželjnije najviše 180%, 170%, 160%, 150%, 140%, 130 %, 125%, 120%, 115%, 110%, 105%, 100%, 95% i još poželjnije najviše 90% količine vrućih gasova kvaliteta plazme koju može proizvesti jedan element najmanje jedne plazmene baklje koja ima najveću snagu kada ova baklja isporučuje plazmu sa sadržajem entalpije od najmanje 3,5 kWh/Nm<3>, izraženo u zapreminskim jedinicama u normalnim uslovima.
[0066] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, aparat je povezan sa najmanje jednim dovodom komprimovanog gasa i/ili opremljen kompresorom za snabdevanje komprimovanog gasa najmanje jednom drugom injektoru. Podnosioci prijave su otkrili da ovo obezbeđuje veoma pogodan postupak za dovod dodatnog gasa u peć. Izraz „kompresor” može se tumačiti u njegovom veoma širokom značenju, i može npr. da uključuje turbinu na gas iz koje gasovi sagorevanja mogu biti dostupni pod pritiskom iznad atmosferskog.
[0067] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, izvor snabdevanja dodatnog gasa za aparat obuhvata izvor gasa izabran iz grupe koja se sastoji od vodonika, azota, vazduha, ugljen-dioksida, argona, neona, helijuma, metana, etana, propana, butana i njihovih kombinacija, poželjno azota ili vazduha, poželjnije vazduha, još poželjnije komprimovanog vazduha. Podnosioci prijave su otkrili da su azot i vazduh, poželjno komprimovani vazduh, veoma pogodni gas kao osnova za dodatni gas koji se ubrizgava u peć.
[0068] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, aparat sadrži sredstva za termičku obradu dodatnog gasa uzvodno od najmanje jednog drugog injektora da bi se modifikovao njegov entalpijski sadržaj, poželjno sredstvo za termičku obradu dodatnog gasa koje obuhvata najmanje jedan izmenjivač toplote. Ako je tokom rada dovod gasa u peć na temperaturi ispod temperature tečnog kupatila unutar peći, podnosioci prijave radije zagrevaju gas pre nego što ga ubrizga najmanje jedan drugi injektor. Ovo smanjuje efekat hlađenja koji ubrizgavanje dodatnog gasa može imati na peć i olakšava održavanje toplotne ravnoteže u peći. Poželjno je da takvo zagrevanje barem delimično koristi toplotu dostupnu u sistemu koji tretira izduvni gas iz peći.
[0069] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, aparat je dalje opremljen sredstvima za uvođenje redukcionog sredstva u dodatni gas uzvodno od najmanje jednog drugog injektora. Kao što je gore objašnjeno u odeljku sa kratkim opisom pronalaska, ubrizgavanje dodatnog gasa u peć preko najmanje jednog drugog injektora predstavlja dodatnu ulaznu tačku za dodavanje redukcionog sredstva u peć. Pored toga, pošto je najmanje jedan drugi injektor potopljen, izbor odgovarajućeg redukcionog sredstva je veoma širok.
[0070] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, redukciono sredstvo koji se uvodi može biti izabrano od gasa, tečnosti, čvrste supstance i njihovih kombinacija. Podnosioci prijave su otkrili da je ubrizgavanje dodatnog gasa u skladu sa predmetnim pronalaskom pogodan nosač za širok spektar redukcionih sredstava u smislu zapremine ili mase redukcionog sredstva koje se može pogodno uvesti, ne samo ako je redukciono sredstvo gas ili tečnost, već i ako je redukciono sredstvo čvrsto. Pored toga, čvrsto redukciono sredstvo može da ima veoma finu granulometriju, tako da nudi visok odnos površina/masa i samim tim visoku reaktivnost za uključivanje u ciljne hemijske reakcije.
[0071] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, aparat obuhvata sredstva za kontrolu lambda dodatnog gasa koji se ubrizgava u kupatilo pomoću drugog injektora. Pod lambda („λ”) se podrazumeva veoma pogodan parametar koji se obično koristi u odnosu na gorionike i zapaljiva goriva, posebno kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem, a taj parametar predstavlja odnos sa stvarnim odnosom vazduh-gorivo u brojiocu i odnosom vazduhgorivo u imeniocu istog goriva pri stehiometriji. Ako je smeša vazduh/gorivo pri stehiometriji za potpuno sagorevanje, njena lambda je 1,0. Podnosioci prijave primenjuju ovaj lambda parametar na svaku gasovitu smešu u kojoj je prisutan kiseonik, kao i na drugu supstancu koja može lako da reaguje sa kiseonikom, kao što je zapaljiva supstanca, pri čemu druga supstanca može biti gas, tečnost ili čvrsta supstanca, ili njihova kombinacija. Podnosioci prijave su otkrili da je kontrola lambda dodatnog gasa koji se ubrizgava preko najmanje jednog drugog injektora veoma pogodno sredstvo za kontrolu atmosfere unutar peći, čime se određuje da li je atmosfera neutralna, oksidujuća ili redukujuća, kao i stepen oksidacije ili redukcije. Podnosioci prijave su otkrili da je dodatna tačka dodavanja redukcionog sredstva u aparatu u skladu sa predmetnim pronalaskom veoma raznovrsna i kontrola lambda u dodatnom gasu koji se ubrizgava obezbeđuje veoma pogodan postupak za kontrolu redoks uslova unutar peći, a samim tim i za upravljanje hemijskim reakcijama koje se odvijaju unutar peći. Podnosioci prijave su otkrili da kombinacija ubrizgavanja dodatnog gasa sa ubrizgavanjem vrelih gasova iz generatora plazme omogućava širok spektar redoks uslova, pri čemu se redoks uslovi mogu postaviti u suštini nezavisno od unosa toplote u peć, za razliku od konvencionalnijih grejnih sredstava kao što su gorionici na prirodni gas.
[0072] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, aparat je opremljen za ubrizgavanje kao dela dodatnog gasa kiseonika i gasovitog ili tečnog goriva, i za omogućavanje da brzina dodatnog gasa u, ili na drugoj lokaciji uzvodno od, najmanje jednog drugog injektora bude veća od brzine širenja plamena goriva kao dela dodatnog gasa. Podnosioci prijave su otkrili da se dodatni unos toplote u peć može obezbediti ubrizgavanjem gasovitog ili tečnog goriva kao dela dodatnog gasa, poželjno kada dodatni gas takođe sadrži kiseonik, čak i u slučaju da dodatni gas nije bio zagrejan ili zapaljen i stoga gorivo i kiseonik nisu reagovali pre nego što su stigli u tečno kupatilo. Obično je temperatura tečnog kupatila u peći u velikoj meri iznad temperature na kojoj gorivo i kiseonik u dodatnom gasu počinju da reaguju, čak i bez izvora paljenja, i oni mogu lako da reaguju kada se ubrizgaju u tečno kupatilo. Podnosioci prijave preferiraju ovo tehničko rešenje jer su otkrili da u suprotnom takva reakcija može da krene uzvodno nasuprot smeru protoka dodatnog gasa u cevovodima uzvodno od najmanje jednog drugog injektora, kao i u samom drugom injektoru. Takav fenomen „povratne vatre” može dovesti do oslobađanja toplote u tom cevovodu ili injektoru i samim tim do povećanja temperature, a samim tim i do habanja, ili čak do eksplozije dodatnog gasa uzvodno i/ili unutar injektora. Podnosioci prijave su otkrili da se rizik od oštećenja opreme kao rezultat takvog zagrevanja unutar ili uzvodno od injektora može smanjiti ako je aparat opremljen da omogući dodatnom gasu da dostigne brzinu, u drugom injektoru ili na drugoj lokaciji uzvodno od toga, koja je veća od brzine širenja plamena u dodatnom gasu. Dodatna prednost je što se dodatni gasovi ubrizgavaju na nižoj temperaturi, što dodatno smanjuje habanje drugog injektora.
[0073] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, aparat je opremljen za ograničavanje količine ubrizganog goriva tako da sagorevanje ubrizganog goriva pod predviđenim radnim uslovima peći dovodi do povećanja entalpije dodatnog gasa takve da je dodatni gas na mestu ubrizgavanja u kupatilu na temperaturi koja je najviše temperatura rastopljenog punjenja namenjenog da bude u peći tokom rada. Ovo, takođe, doprinosi manjem habanju i oštećenju na drugom injektoru.
[0074] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, najmanje jedan drugi injektor usmerava svoj dodatni gas ka drugoj zapremini kao delu unutrašnjeg prostora peći ispod unapred određenog nivoa koji se razlikuje od prve zapremine, u koju barem jedan prvi injektor cilja svoje prve vruće gasove. Podnosioci prijave su otkrili da ova karakteristika poboljšava prednosti u vezi sa predmetnim pronalaskom i objašnjeno u odeljku sažetka iznad, tj. poboljšano mešanje u kupatilu, homogeniji sastav tečnog kupatila, poboljšane hemijske reakcije i sasvim izvesno poboljšano uklanjanje metala ili metalnog jedinjenja koje se može ispariti iz tečnog kupatila.
[0075] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, najmanje jedan prvi injektor se nalazi u bočnom zidu peći, pri čemu se najmanje jedan drugi injektor nalazi u zidu peći suprotno od najmanje jednog prvog injektora, poželjno duž horizontalnog obima peći, koji radi na u suštini istoj visini kao i najmanje jedan prvi injektor. Podnosioci prijave su otkrili da je ova postavka veoma pogodna i efikasna za postizanje željenih efekata predmetnog pronalaska, kao što je objašnjeno u gornjem odeljku kratkog opisa pronalaska. Najmanje jedan prvi injektor može ubrizgati svoj dodatni gas u pravcu otprilike upravnom na bočni zid peći. Podnosioci prijave, međutim, više vole da ubrizgavaju dodatni gas pod uglom u odnosu na horizontalnu ravan, bilo nadole ili nagore, jer dodatni gas donosi dodatni pogon za vertikalnu cirkulaciju u tečnom kupatilu, što poboljšava mešanje kupatila i, takođe, uvlači više redukcionog sredstva koje može da lebdi na vrhu tečnog kupatila u masu tečnog kupatila. Podnosioci prijave više vole da pravac bude nagore, jer bi to moglo biti bolje u stvaranju putanje cirkulacije u obliku torusa u tečnom kupatilu.
[0076] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, aparat obuhvata najmanje dva, a poželjno najmanje tri prva injektora raspoređena duž horizontalnog obima bočnog zida peći, pri čemu najmanje jedan drugi potopljeni injektor cilja svoj dodatni gas prema zapremini kao delu unutrašnjeg prostora peći ispod unapred određenog nivoa, približno blizu vertikalne ose peći i/ili najmanje jedan drugi potopljeni injektor koji se nalazi duž bočnog zida peći na približno jednakoj udaljenosti između lokacija dva najbliža od najmanje dva prva injektora. U tehničkom rešenju sa najmanje jednim drugim potopljenim injektorom koji se nalazi duž bočnog zida peći, najmanje jedan drugi injektor poželjno usmerava svoj ubrizgani dodatni gas prema zapremini kao delu unutrašnjeg prostora peći ispod unapred određenog nivoa koja je različita od zapremina ka kojima prvi injektori usmeravaju svoje prve vruće gasove. Podnosioci prijave su otkrili da ovo poboljšava korisne efekte dobijene predmetnim pronalaskom i objašnjene u celini u gornjem odeljku kratkog opisa pronalaska.
[0077] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, aparat je dalje opremljen za uvođenje redukcionog sredstva u prve vruće gasove uzvodno od najmanje jednog prvog injektora. Ovo donosi prednost da se u peć može uneti još više redukcionog sredstva preko količine koja se može uneti drugim sredstvima, npr. zajedno sa dodatnim gasom i/ili dodati preko ulaza za napajanje. Količina dodatnog redukcionog sredstva koja se može uneti preko najmanje jednog prvog injektora je nezavisna od entalpijskog unosa u peć. Ovaj postupak uvođenja redukcionog sredstva je stoga veoma pogodan za kontrolu redoks svojstva atmosfere unutar peći. Dodatna prednost je u tome što se redukciono sredstvo uvedeno preko prvog injektora uvodi zajedno sa najvišim temperaturnim entalpijskim unosom u peć. Na višoj temperaturi, konstanta ravnoteže željene reakcije isparavanja cinka (I) ide u prilog formiranju metala cinka koji je supstanca koja se može ispariti. Efikasnost redukcionog sredstva uvedenog sa prvim vrućim gasovima je stoga veća, a pošto se i ovo ubrizgavanje vrši preko potopljenog injektora, takođe je veoma efikasno zbog veoma bliskog kontakta prvih vrućih gasova sa tečnošću u tečnom kupatilu, što znači da postoji malo ovog redukcionog sredstva koje može stići do površine tečnog kupatila bez kontakta sa tečnošću iz kupatila.
[0078] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, redukciono sredstvo koje se uvodi uzvodno od najmanje jednog prvog injektora može biti izabrano od gasa, tečnosti, čvrste supstance i njihovih kombinacija. Podnosioci prijave su utvrdili da uvođenje prvih vrućih gasova iz plazmene baklje preko prvog injektora obezbeđuje veoma raznovrsnu opciju za uvođenje dodatnog redukcionog sredstva, jer je veoma tolerantno u pogledu izbora redukcionog sredstva, posebno u pogledu njegovog agregatnog stanja, ali i u odnosu na količinu koja se može uneti.
[0079] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, aparat je dalje opremljen sa najmanje jednim gorionikom na kiseonik za stvaranje dodatnih prvih vrućih gasova iznad količine prvih vrućih gasova kvaliteta plazme iz najmanje jedne plazmene baklje. Ovo donosi prednost da se dodatni entalpijski unos u peć može obezbediti iznad entalpijskog unosa koji obezbeđuju plazma generatori. Ovo može olakšati održavanje povoljnog toplotnog balansa u odnosu na peć, aparat i/tokom čitavog procesa.
[0080] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, gde je aparat opremljen sa najmanje jednim potopljenim trećim injektorom za ubrizgavanje dodatnih prvih vrućih gasova ispod utvrđenog nivoa. Ovo donosi prednost veoma bliskog kontakta između dodatnih prvih vrućih gasova i tečnog kupatila, što je povoljno za prenos toplote od dodatnih prvih vrućih gasova ka tečnom kupatilu unutar peći. Ovo čini prenos toplote veoma efikasnim.
[0081] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku koje obuhvata najmanje jedan gorionik na oksigas goriva, najmanje jedan gorionik na oksigas goriva se nalazi ispod utvrđenog nivoa.
[0082] U jednom tehničkom rešenju aparata prema predmetnom pronalasku, plazma gorionik se nalazi ispod utvrđenog nivoa.
[0083] Karakteristike lociranja generatora toplog gasa i/ili plazme ispod utvrđenog nivoa omogućavaju da se veoma kratke priključne cevi, pri čemu se generator toplog gasa ili plazme može locirati na nivou tačke ubrizgavanja, postave na spoljašnjoj strani peći. Međutim, potrebne su mere da se izbegne poplava generatora rastopljenom masom iz unutrašnjosti peći. Stoga se može koristiti kontinuirani protok zaštitnog gasa kroz injektor.
[0084] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, zona naknadnog sagorevanja je obezbeđena iznad utvrđenog nivoa kao deo peći sa jednom komorom. Poželjno, zona naknadnog sagorevanja je obezbeđena iznad tečnog kupatila zbog toplote zračenja koja se može vratiti iz zone naknadnog sagorevanja na tečno kupatilo u peći. Kao što je objašnjeno na drugom mestu u ovom dokumentu, u zoni naknadnog sagorevanja uspostavljaju se oksidacioni uslovi sa svrhom oksidacije isparljivog metala ili metalnog jedinjenja u odgovarajući oksidovani oblik. Jedan od glavnih efekata, koji se dobija potpunim pretvaranjem oksidacije redukovanog oblika koji nastaje u koraku isparavanja, jeste da gas koji sadrži oksidovani oblik više nije visoko zapaljiv, a samim tim i opasnost po bezbednost koju predstavlja gas iz faze isparavanja se zadržava i uklanja nizvodno od zone ili koraka naknadnog sagorevanja. Sekundarna svrha koraka naknadnog sagorevanja je i da oksidiše najveći deo ugljen monoksida, koji je možda nastao u fazi isparavanja reakcijom ugljenika u redukcionom sredstvu sa npr. kiseonikom dostupnim u šljaci kao metalni oksid, u ugljen-dioksid i/ili za oksidaciju vodonika u vodu. Ovo dodatno smanjuje opasnost po bezbednost, a takođe čini dalju obradu izduvnih gasova iz peći, uključujući i eventualnu emisiju u atmosferu, lakšom, bezbednijom i ekološki prihvatljivijom.
[0085] Poželjno, podnosioci prijave izvode naknadno sagorevanje uvođenjem oksidacionog sredstva u gas isparavanja, pri čemu je poželjno da je oksidaciono sredstvo kiseonik.
[0086] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, zona naknadnog sagorevanja obuhvata vezu sa izvorom snabdevanja gasom koji sadrži kiseonik, poželjno izabranog od vazduha, vazduha obogaćenog kiseonikom i prečišćenog kiseonika. Podnosioci prijave više vole da koriste vazduh zbog njegove dostupnosti. Poželjno je da podnosioci prijave uvode kiseonik ubrizgavanjem gasa koji sadrži kiseonik u tok gasa isparavanja koji izlazi sa vrha peći. Obično, gas isparavanja koji izlazi sa vrha peći je pod pritiskom ispod atmosferskog zbog „cirkulacije“ koja se stvara usled prerade izduvnih gasova nizvodno što obično obuhvata najmanje dimnjak peći i opciono ventilator za indukovanu cirkulaciju uzvodno od dimnjaka. Gas koji sadrži kiseonik može tako biti dostupan na atmosferskom pritisku. Podnosioci prijave više vole da obezbede gas koji sadrži kiseonik pod pritiskom iznad atmosferskog, jer to obezbeđuje veću razliku pritiska između izvora gasa koji sadrži kiseonik i gasa isparavanja koji se uvlači u opremu za obradu izduvnih gasova peći prirodnom ili indukovanom cirkulacijom koja se stvara kako je objašnjeno. Veća razlika u pritiscima donosi prednost u tome što je protok gasa koji sadrži kiseonik u gasu isparavanja lakši za precizniju kontrolu.
[0087] U jednostavnijem tehničkom rešenju, podnosioci prijave obezbeđuju najmanje jedan otvor prema atmosferi u kanalu koji povezuje peć sa opremom za preradu izduvnih gasova nizvodno, kroz koji se može usisati vazduh iz okoline. Poželjno je da veličina otvora u kanalu može da se kontroliše. Može se predvideti veći broj otvora, nudeći prednost bržeg i boljeg mešanja gasa koji sadrži kiseonik sa gasom isparavanja.
[0088] Podnosioci prijave su otkrili da se u zoni naknadnog sagorevanja može formirati stabilan front plamena u kome se odvijaju reakcije oksidacije. Podnosioci prijave su otkrili da je front plamena stabilniji jer se gas isparavanja pokreće brže i jer je mešanje sa gasom koji sadrži kiseonik brže i/ili intenzivnije.
[0089] Podnosioci prijave preferiraju da obezbede u zoni ili koraku naknadnog sagorevanja značajan višak oksidacionog sredstva, tako da su oksidacione reakcije u zoni naknadnog sagorevanja u suštini završene. Ovo obezbeđuje da je bezbednosna opasnost u potpunosti ograničena na zonu ili korak naknadnog sagorevanja i uzvodno od nje. Takođe, garantuje da su izduvni gasovi koji se na kraju emituju u suštini bez ugljen monoksida, koji je toksičan gas, kao i bez vodonika.
[0090] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, aparat dalje obuhvata zonu hlađenja za hlađenje gasa koji se formira ili je formiran u zoni naknadnog sagorevanja uzvodno od zone rekuperacije. Hlađenje se može izvesti na različite pogodne načine.
[0091] Jedan pogodan način je da se obezbedi takozvani kotao na otpadnu toplotu, tj. izmenjivač toplote u kome se toplota iz gasa iz koraka naknadnog sagorevanja koristi za stvaranje pare. Prednost je u tome što se toplota koristi za stvaranje pare, a ta para se može koristiti negde drugde za isporuku energije ili toplote gde se može staviti u upotrebu. Visoki investicioni trošak za kotao na otpadnu toplotu u poređenju sa drugim alternativama može se stoga nadoknaditi vrednošću pare koja se stvara. Međutim, potrošač pare odgovarajuće veličine nije uvek dostupan u blizini peći prema predmetnom pronalasku.
[0092] Drugi pogodan način hlađenja je korišćenje radijacionog vodenog hladnjaka, u kome voda na strani rashladnog sredstva cirkuliše dovoljno brzo da bi se izbeglo stvaranje pare, tako da se proizvodi samo topla voda. Poželjno je da se voda reciklira u radijacioni vodeni hladnjak kada se iz njega ukloni većina toplote. Poželjno je da se ova topla voda, takođe stavi u ekonomski vrednu primenu u uslugama grejanja, kao što je zagrevanje većeg broja stambenih zgrada, a poželjnije je da se voda reciklira nakon što se koristi za uslugu grejanja. Dodatno i/ili kao alternativa, topla voda se može hladiti u konvencionalnom rashladnom tornju. Količina vode koja je isparila u rashladnom tornju treba da se dopuni pre nego što se preostala voda vrati u radijacioni vodeni hladnjak. Pošto se u takvom ciklusu vode nakupljaju soli, ciklus obično takođe mora da obezbedi ispuštanje vode, a količina vode za ispuštanje, takođe, treba da se dopuni. Radijacioni vodeni hladnjak ima, takođe, prednost u tome što ne menja količinu gasa koja treba da se preradi nizvodno na gasnoj strani koraka hlađenja. Još jedna prednost radijacionog vodenog hladnjaka je u tome što se ovaj korak hlađenja može kombinovati sa zonom naknadnog sagorevanja, što znači da se korak naknadnog sagorevanja može izvoditi unutar radijacionog vodenog hladnjaka. Ovo tehničko rešenje donosi dodatno pojednostavljenje opreme, a samim tim i smanjenje investicionih troškova.
[0093] Još jedan način hlađenja je hlađenje prskanjem ili „hlađenje evaporacojom”. Ovaj postupak uključuje ubrizgavanje vode u struju vrućeg gasa, a ubrizgana voda povlači svoju toplotu isparavanja iz struje gasa. Ovaj postupak je veoma efikasan i brz, i zahteva malo opreme, a samim tim i niske troškove ulaganja. Nedostatak je što ovaj postupak povećava zapreminu gasa koji treba da se preradi nizvodno od koraka hlađenja.
[0094] Drugi pogodan način je upotreba izmenjivača toplote gas/gas sa gasom iz koraka naknadnog sagorevanja na jednoj strani i npr. vazduhom okoline na drugoj strani izmenjivača toplote. Ovo donosi prednost kompaktnosti zapremine i ne povećava protok gasa koji treba da se obradi nizvodno od koraka hlađenja.
[0095] Poželjni korak hlađenja može da obuhvata niz sličnih ili različitih postupaka hlađenja izabranih od onih koji su gore navedeni. Pogodna kombinacija može, na primer, da bude da se na strani vrućeg dovoda prvo obezbedi radijacioni vodeni hladnjak da bi se temperatura gasa iz koraka naknadnog sagorevanja dovela od npr. oko 1500°C do npr. oko 1000°C, nakon čega sledi raspršivač da bi se temperatura gasa dalje snizila na oko 200°C, što može biti dovoljno nisko za opremu koja se koristi u sledećoj zoni rekuperacije.
[0096] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, zona rekuperacije obuhvata zonu za filtriranje gasa, poželjno zonu za filtriranje gasa koja obuhvata najmanje jednu tkaninu za filter gasa. Podnosioci prijave više vole da koriste filterske navlake od tkanine izrađene od politetrafluoretilena (PTFE), jer one mogu da izdrže temperature prerade do oko 260°C.
[0097] Obično, poslednja oprema u nizu prerade gasa je duvaljka ili ventilator za potiskivanje gasa iz zone rekuperacije u emisioni dimnjak, kao i za povećanje cirkulacije uzvodno usisavanjem gasa kroz redosled zone naknadnog sagorevanja, opcione zone hlađenja i zone rekuperacije. Upotreba duvaljke ili ventilatora donosi prednost u tome što se smanjuje potreba za prirodnom cirkulacijom u dimnjaku, tako da se dimnjak može izgraditi manje visoko.
[0098] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, peć ima uglavnom cilindričan oblik, poželjno peć takođe ima konusni donji deo koji se sužava prema manjem kružnom dnu, pri čemu cilindrični oblik peći ima najveći unutrašnji prečnik d i peć ima ukupnu unutrašnju visinu h od dna do vrha, pri čemu je odnos h prema d najmanje 0,75, poželjno najmanje 0,80, poželjnije najmanje 0,85, još poželjnije najmanje 0,90, a još poželjnije najmanje 0,95, poželjno najmanje 1,00, poželjnije najmanje 1,05, još poželjnije najmanje 1,10, još poželjnije najmanje 1,15, poželjno najmanje 1,20, poželjnije najmanje 1,25, još poželjnije najmanje 1,30. U kontekstu predmetnog pronalaska, unutrašnji prečnik peći je rastojanje između dve naspramne površine zida peći, a gde je prisutna vatrostalna obloga, površine vatrostalne obloge u peći u vreme izgradnje. Smatra se da unutrašnji prečnik isključuje svako moguće nakupljanje na tim površinama očvrsle šljake, sloja koji se može nazvati „smrznutom oblogom”. Podnosioci prijave su otkrili da ova karakteristika donosi prednost manjeg prskanja rastopljene materije u kupatilu peći tokom rada. Takva raspršena rastopljena materija može da se učvrsti na bilo kojoj čvrstoj i hladnijoj površini, kao što je dovodni otvor peći i/ili izduvni cevovod peći, gde može da izazove probleme zbog svoje visoke temperature i gde takav rast materijala može da izazove druge operativne probleme kao što su narušavanje protoka gasa i/ili mogućnosti uvođenja sirovine.
[0099] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, peć obuhvata konusni donji deo i gde je utvrđeni nivo otprilike na visini gde se cilindrični oblik pretvara u konusni donji deo. Podnosioci prijave su otkrili da konusni donji deo obezbeđuje veoma pogodnu postavku u kojoj većina potopljenih injektora, a poželjno je i odgovarajući snabdevači dovoda za te potopljene injektore, mogu biti raspoređeni za veoma efikasno ubrizgavanje u tečno kupatilo unutar peći, sa minimalnim priključnim cevovodom, a istovremeno ograničavajući količinu prostora koji aparat može da zauzme. Ovakva postavka ima prednost približavanja prvih injektora centralnoj vertikalnoj osi peći, što je korisno za mešanje kupatila. Ovakva postavka, takođe, obezbeđuje veću agitaciju u donjem delu gde se ubrizgavaju prvi vrući gasovi i gde se takođe – u rešenjima u kojima je aparat opremljen sa duvnicama u zidu peći manjeg, donjeg dela – dodatni gas ubrizgava, dok je u gornjem delu prskanje manje zahvaljujući većem prečniku. Dalja prednost je u tome što se u gornjem delu može formirati tok tečnosti u obliku torusa, što je korisno za povlačenje bilo kakvih čestica čvrstog redukcionog sredstva koje mogu da lebde na vrhu nivoa tečnosti unutar kupatila.
[0100] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, peć je opremljena unutrašnjom vatrostalnom oblogom, posebno tamo gde može doći do kontakta sa rastopljenim metalom i/ili bakrencem. Ovo donosi prednost da se metalurška punjenja koja imaju visoke temperature topljenja i/ili visoke temperature likvidusa mogu obraditi ili tretirati. Vatrostalna obloga je poželjno obezbeđena u donjem delu, gde može doći do slobodne faze rastopljenog metala i/ili kamenca, što donosi prednost povećane otpornosti na hemijski i/ili mehanički napad ovih tečnosti.
[0101] U jednom tehničkom rešenju peći ili aparata prema predmetnom pronalasku, periferni zidovi peći su hlađeni vodom. Podnosioci prijave su otkrili da je ovo korisno za duži životni vek opreme pri moguće veoma visokim temperaturama koje se mogu pojaviti unutar peći tokom rada.
Dodatna prednost je da se unutar peći može formirati „smrznuta“ obloga uz bočne zidove peći. Takva smrznuta obloga može ponuditi dodatnu toplotnu izolaciju od mogućih veoma visokih temperatura unutar peći tokom rada, i ponuditi dodatnu zaštitu za vatrostalni materijal koji je možda obezbeđen na zidovima peći.
[0102] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, količina dodatnog gasa ubrizganog preko najmanje jednog drugog injektora je najmanje 10%, poželjno najmanje 15%, poželjnije najmanje 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% ili 55%, poželjnije najmanje 60%, poželjno najmanje 70%, poželjnije najmanje 75%, 80%, 90%, 100%, 110%, 120%, 125%, 130%, 140%, 150%, 175%, 200%, 225% i još poželjnije najmanje 230% količine prvih vrućih gasova kvaliteta plazme koju može proizvesti jedan element najmanje jedne plazmene baklje koja ima najveću snagu kada ova baklja isporučuje prve vruće gasove sa sadržajem entalpije od najmanje 3,5 kWh/Nm<3>, izraženo u zapreminskim jedinicama u normalnim uslovima. Opciono, količina dodatnog gasa ubrizganog preko najmanje jednog drugog injektora je najviše 500%, poželjno najviše 450%, poželjnije najviše 400%, 350%, 325%, 300%, 290%, 280%, 275% , 270%, 265%, 260%, 250%, 240%, 230%, 220%, 210%, 200%, 180%, 165%, 150%, 135%, 120%, 110%, 100%, 90 %, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30% i još poželjnije najviše 20% količine plazme koju može proizvesti pojedinačni element najmanje jedne plazmene baklje koja ima najveću nominalnu snagu kada ova baklja isporučuje plazmu sa sadržajem entalpije od najmanje 3,5 kWh/Nm<3>, izraženo u zapreminskim jedinicama u normalnim uslovima. Podnosioci prijave su otkrili da se velika prednost predmetnog pronalaska već može postići ubrizgavanjem preko drugog injektora količine dodatnog protoka gasa koja je bliža donjoj granici kako je navedeno, posebno kada se dodatni protok gasa koristi kao nosač za dodatno redukciono sredstvo, posebno kada se fini prah, kao što je prah uglja ili naftni koksa, koristi kao dodatno redukciono sredstvo.
[0103] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, gde aparat obuhvata više drugih injektora, količina dodatnog gasa koja se ubrizgava preko svakog drugog injektora je najmanje 10%, poželjno najmanje 15%, poželjnije najmanje 20 %, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% ili 50%, poželjnije najmanje 55%, poželjno najmanje 60%, poželjnije najmanje 65%, još poželjnije najmanje 70%, još više poželjno najmanje 75%, poželjno najmanje 80% količine prvih vrućih gasova kvaliteta plazme koju može proizvesti pojedinačni element najmanje jedne plazmene baklje koja ima najveću snagu kada ova baklja isporučuje prve vruće gasove koji imaju entalpijski sadržaj od najmanje 3,5 kWh/Nm<3>, izraženo u zapreminskim jedinicama u normalnim uslovima. Opciono, svaki drugi injektor ubrizgava količinu dodatnog gasa koja je najviše 200%, poželjno najviše 190%, poželjnije najviše 180%, 170%, 160%, 150%, 140%, 130%, 125%, 120 %, 115%, 110%, 105%, 100%, 95% i još poželjnije najviše 90% količine prvih vrućih gasova kvaliteta plazme koju može proizvesti pojedinačni element najmanje jedne plazmene baklje koja ima najveću snagu kada ova baklja isporučuje prve vruće gasove sa sadržajem entalpije od najmanje 3,5 kWh/Nm<3>, izraženo u zapreminskim jedinicama u normalnim uslovima.
[0104] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, dodatni gas koji se ubrizgava preko najmanje jednog drugog injektora sadrži najmanje jedan gas izabran iz grupe koju čine vodonik, azot, vazduh, ugljen-dioksid, argon, neon, helijum, metan, etan, propan, butan i njihove kombinacije, poželjno azot ili vazduh, poželjnije vazduh, još poželjnije komprimovani vazduh. Podnosioci prijave su otkrili da su azot i vazduh, poželjno komprimovani vazduh, veoma pogodan gas kao osnova za dodatni gas koji se ubrizgava u peć.
[0105] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, dodatni gas ubrizgan preko najmanje jednog drugog injektora se termički obrađuje uzvodno od najmanje jednog drugog injektora da bi se modifikovao njegov entalpijski sadržaj, poželjno se termički tretman dodatnog gasa izvodi korišćenjem najmanje jednog izmenjivača toplote. Ako se gas dovodi u peć na temperaturi ispod temperature tečnog kupatila unutar peći, podnosioci prijave više vole da zagreju gas pre nego što ga ubrizga najmanje jedan drugi injektor. Ovo smanjuje efekat hlađenja koji ubrizgavanje dodatnog gasa može imati na peć i olakšava održavanje toplotne ravnoteže u peći. Poželjno je da takvo zagrevanje barem delimično koristi toplotu dostupnu u sistemu koji prerađuje izduvni gas iz peći.
[0106] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, temperatura dodatnog gasa koji ulazi u najmanje jedan drugi injektor je najviše jednaka temperaturi kupatila u peći, poželjno najmanje 20 stepeni Celzijusa ispod temperature kupatila u peći, poželjnije najmanje 50, još poželjnije najmanje 100, a još poželjnije najmanje 200 stepeni Celzijusa ispod temperature kupatila u peći. Ovo donosi prednost manjeg habanja i oštećenja na mestu ubrizgavanja, ili duvnicama. Opciono, temperatura dodatnog gasa koji ulazi u najmanje jedan drugi injektor je najviše 400 stepeni Celzijusa ispod temperature kupatila u peći, poželjno najviše 350, poželjnije najviše 300, još poželjnije najviše 250, poželjno najviše 200, poželjnije najviše 150, još poželjnije najviše 100, poželjno najviše 75, poželjnije najviše 50, još poželjnije najviše 25 stepeni Celzijusa ispod temperature kupatila u peći. Ovo donosi prednost manjeg rizika od nagomilavanja očvrsle šljake na ušću tačke ubrizgavanja ili duvnici, što može biti uzrokovano efektom hlađenja dodatnog gasa koji prolazi kroz mesto ubrizgavanja ili duvnicu i ulazi u peć.
[0107] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, dodatni gas koji se ubrizgava preko najmanje jednog drugog injektora sadrži najmanje jedno prvo redukciono sredstvo, a poželjno je da se najmanje jedno redukciono sredstvo bira iz grupe koju čini bilo koja supstanca koja sadrži elemente koji nisu kiseonik i plemeniti gasovi a koji su sposobni da reaguju sa kiseonikom u uslovima unutar peći, poželjno bilo koja supstanca koja sadrži ugljenik i/ili vodonik u hemijski vezanom obliku podložnom oksidaciji, poželjnije da se redukciono sredstvo bira iz grupe koji se sastoji od prirodnog gasa, gasovitog i/ili tečnog ugljovodonika, lož ulja, gume, plastike, poželjno plastike napravljene od najmanje jednog poliolefina, poželjnije otpadne gume i/ili plastike, drvenog uglja ili koksa, i njihovih kombinacija, još poželjnije da su koks, još poželjnije naftni koks, a ovaj poslednji je nusproizvod prerade sirove nafte veoma bogat ugljenikom. Kao što je gore objašnjeno u kratkom opisu pronalaska, ubrizgavanje dodatnog gasa u peć preko najmanje jednog drugog injektora predstavlja dodatnu ulaznu tačku za dodavanje redukcionog sredstva u peć. Pored toga, pošto je najmanje jedan drugi injektor potopljen, izbor odgovarajućeg redukcionog sredstva je veoma širok.
[0108] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku koji koristi prvo redukciono sredstvo, prvo redukciono sredstvo je čvrsta supstanca, poželjno u obliku čestica, poželjnije čestice koje imaju prosečni prečnik čestica od najviše 6 mm, još poželjnije najviše 5, 4, 3, 2 ili 1 mm, poželjno najviše 500 µm, poželjnije najviše 250, 200, 150, 100 ili čak 50 µm. Podnosioci prijave su otkrili da su pogodna čvrsta redukciona sredstva dostupna u velikom broju i kvalitetima i iz različitih izvora. Pored toga, nekoliko od ovih odgovarajućih čvrstih redukcionih sredstava imaju malo ili nimalo alternativnih dispozicija u kojima su u stanju da zahtevaju bilo kakvu značajnu ekonomsku vrednost. Ova čvrsta redukciono sredstva stoga predstavljaju veoma interesantan izvor za upotrebu u skladu sa predmetnim pronalaskom. Kao što je objašnjeno na drugom mestu u ovom dokumentu, manja veličina čestica donosi prednost pružanja većeg odnosa površine i mase, kao i manjeg potiska, a samim tim i efikasnije i delotvornije upotrebe redukcionog sredstva.
[0109] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, dodatni gas koji se ubrizgava preko najmanje jednog drugog injektora dalje sadrži kiseonik i količinu goriva koja je pogodna za njegovo sagorevanje pod radnim uslovima u peći, što dovodi do entalpijskog unosa u peć koji kompenzuje najmanje 50% efekta hlađenja koji dodatni gas može doneti peći u slučaju da je dodatni gas na mestu ubrizgavanja na temperaturi koja je ispod temperature rastopljenog punjenja u peći. Podnosioci prijave preferiraju da dodaju količinu goriva koja kompenzuje najmanje 75%, a poželjno najmanje 100% efekta hlađenja kako je opisano. Podnosioci prijave su otkrili da se dodatni unos toplote u peć može obezbediti ubrizgavanjem gasovitog ili tečnog goriva kao dela dodatnog gasa, poželjno kada dodatni gas takođe dodatno sadrži kiseonik, poželjnije najmanje dovoljno kiseonika za postizanje željenog lambda parametra u dodatnim gasovima. Obično je temperatura tečnog kupatila unutar peći iznad temperature na kojoj gorivo i kiseonik u dodatnom gasu počinju da reaguju, čak i bez izvora paljenja. Uz prisustvo dovoljno kiseonika u dodatnom gasu, dodatno gorivo se stoga lako sagoreva kada dodatni gas dođe u kontakt sa rastopljenim punjenjem u peći. Podnosioci prijave su otkrili da se protoci gasa mogu lako podesiti da budu dovoljno visoki da reakcija sagorevanja ne ide uzvodno u suprotnom smeru protoka dodatnog gasa u drugom injektoru i/ili u cevovodima koji vode do najmanje jednog sekundarnog injektora. Rizik za takav fenomen „povratne vatre” je stoga veoma nizak. Podnosioci prijave su utvrdili da se rizik od oštećenja opreme kao rezultat takvog zagrevanja unutar ili uzvodno od injektora može lako eliminisati ako dodatni gas dostiže brzinu, u drugom injektoru ili na drugoj lokaciji uzvodno od njega, koja je veća nego brzina širenja plamena u dodatnom gasu. Podnosioci prijave su utvrdili da se ovaj uslov vrlo lako može ispuniti.
[0110] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, dodatni gas koji se ubrizgava preko najmanje jednog drugog injektora ima prvu lambda vrednost, koja obuhvata samo gasovite i tečne zapaljive materije, manju od 1,0, poželjno najviše 0,9, poželjnije najviše 0,8, još poželjnije najviše 0,7, još poželjnije najviše 0,6. Pod lambda („λ”) se podrazumeva veoma pogodan parametar koji se obično koristi u vezi sa gorionicima i zapaljivim gorivima, posebno kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem, a taj parametar predstavlja odnos koji u brojiocu ima stvarni odnos vazduh-gorivo, a u imeniocu odnos vazduh-gorivo istog goriva pri stehiometriji. Ako je smeša vazduh/gorivo pri stehiometriji, njena lambda je 1,0. Podnosioci prijave primenjuju ovaj prvi lambda parametar na svaku gasovitu smešu u kojoj je prisutan kiseonik, kao i na drugu supstancu koja može lako da reaguje sa kiseonikom, kao što je zapaljiva supstanca, gde je druga supstanca gas ili tečnost, ili njihova kombinacija. Podnosioci prijave su otkrili da, ako se u procesu ne koristi čvrsto redukciono sredstvo, kontrola prve lambda dodatnog gasa koji se ubrizgava preko najmanje jednog drugog injektora predstavlja veoma pogodno sredstvo za kontrolu atmosfere unutar peći, čime se određuje da li je atmosfera neutralna, oksidujuća ili redukujuća, kao i stepen oksidacije ili redukcije. Podnosioci prijave su otkrili da je dodatna tačka dodavanja redukcionog sredstva u aparatu u skladu sa predmetnim pronalaskom veoma raznovrsna i da kontrola prve lambda i/ili druge lambde, kao što je opisano dalje u nastavku, u dodatnom gasu koji se ubrizgava obezbeđuje veoma pogodan postupak za kontrolu redoks uslova unutar peći, a samim tim i za upravljanje hemijskim reakcijama koje se odvijaju unutar peći. Podnosioci prijave su otkrili da kombinacija ubrizgavanja dodatnog gasa sa ubrizgavanjem prvih vrućih gasova iz generatora plazme omogućava širok spektar redoks uslova, pri čemu redoks uslovi mogu biti postavljeni u suštini nezavisno od toplotnog unosa u peć, za razliku od konvencionalnijih grejnih sredstava kao što su gorionici na prirodni gas.
[0111] Podnosioci prijave, takođe, razmatraju drugu lambda koja uzima u obzir sve zapaljive materije koje se koriste u procesu i dodaju u dodatni gas, tj. koje uključuju sve čvrste zapaljive materije kao što je većina redukcionih sredstava opisanih gore u ovom dokumentu. U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, dodatni gas ubrizgan preko najmanje jednog drugog injektora ima drugu lambda manju od 0,6, poželjno najviše 0,5, poželjnije najviše 0,4, još poželjnije najviše 0,3, još poželjnije najviše 0,2. Podnosioci prijave su otkrili da su tako niske druge lambda vrednosti veoma korisne za isparavanje metala iz metalurške šljake, kao što je cink.
[0112] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, dodatni gas koji se ubrizgava preko najmanje jednog drugog injektora je zapaljiv i dodatni gas se nalazi u najmanje jednom drugom injektoru i dostiže brzinu koja je veća od brzine propagacije plamena dodatnog gasa. Podnosioci prijave su otkrili da se dodatni unos toplote u peć može obezbediti ubrizgavanjem gasovitog ili tečnog goriva kao dela dodatnog gasa, poželjno kada dodatni gas takođe dodatno sadrži kiseonik. Obično je temperatura tečnog kupatila unutar peći iznad temperature na kojoj gorivo i kiseonik u dodatnom gasu počinju da reaguju, čak i bez izvora paljenja. Podnosioci prijave su otkrili da takva reakcija može da ide uzvodno protiv smera protoka dodatnog gasa u cevovodima koji vode do najmanje jednog drugog injektora, kao i u samom drugom injektoru. Takav fenomen „povratne vatre” može dovesti do oslobađanja toplote u tom cevovodu injektora i na taj način do povećanja temperature dodatnog gasa uzvodno i/ili unutar injektora. Podnosioci prijave su utvrdili da se rizik od oštećenja opreme kao rezultat takvog zagrevanja unutar ili uzvodno od injektora može lako smanjiti ili čak eliminisati ako dodatni gas dostiže brzinu, u injektoru ili na drugoj lokaciji uzvodno od njega, koja je veća od brzine širenja plamena u dodatnom gasu.
[0113] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, najmanje jedan isparljivi metal ili jedinjenje metala je metal u svom elementarnom obliku ili isparljivo jedinjenje koje sadrži metal, a poželjno je da se metal bira iz grupe koja se sastoji od cinka, olova, kalaja, bizmuta, kadmijuma, indijuma, germanijuma i njihovih kombinacija, pri čemu isparljivo jedinjenje može biti na primer oksid, sulfid, hlorid ili njihova kombinacija. Podnosioci prijave su otkrili da je postupak prema predmetnom pronalasku veoma pogodan za uklanjanje isparavanjem metala ili jedinjenja koje sadrži metal odabranog sa propisane liste. Podnosioci prijave su otkrili da ovaj proces pruža visoko konkurentnu alternativu za rekuperaciju jednog od metala kako je navedeno iz metalurškog punjenja.
[0114] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, gde se u peć dodaje metal manje plemenit od metala u isparljivom metalu ili jedinjenju metala, poželjno gvožđe i/ili aluminijum, poželjno je da se manje plemeniti metal dodaje u obliku čestica, poželjnije čestica koje imaju srednji prečnik čestica od najviše 5, 4, 3, 2 ili 1 mm, poželjno najviše 500 µm, poželjnije najviše 250, 200, 150, 100 ili čak 50 µm, pri čemu se koncentracija manje plemenitog metala u šljaci poželjno održava ispod granice njegove rastvorljivosti u šljaci u uslovima procesa. Podnosioci prijave su otkrili da ovo donosi prednost poboljšanja fluidnosti faze šljake koja može biti prisutna unutar peći kao deo tečnog kupatila. Podnosioci prijave su, međutim, otkrili da je poželjno da se koncentracija ovih jedinjenja održava ispod granice rastvorljivosti jedinjenja u tečnom kupatilu, jer prekoračenje rastvorljivosti može izazvati formiranje odvojene faze u peći određenog jedinjenja. Takva odvojena faza rizikuje da naruši kontakt između druge tečne faze u tečnom kupatilu sa ubrizganim dodatnim gasom i/ili prvim vrućim gasom koji stvara plazma gorionik i/ili dodatnim prvim vrućim gasovima koje stvara gorionik na oksigas, ako je prisutan, i stoga može da poremeti hemijske reakcije koje su poželjne u peći, posebno rezultujući narušavanjem isparavanja isparljivog metala ili jedinjenja metala.
[0115] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, drugo redukciono sredstvo se dodaje prvim vrućim gasovima kvaliteta plazme uzvodno od najmanje jednog prvog injektora. Ovo donosi prednost da se u peć unosi još više redukcionog sredstva iznad količine koja se može uneti zajedno sa dodatnim gasom. Količina dodatnog redukcionog sredstva koja se može uneti preko najmanje jednog prvog injektora je nezavisna od entalpijskog unosa u peć. Ovaj postupak uvođenja redukcionog sredstva je stoga veoma pogodan za kontrolu redoks svojstva atmosfere unutar peći. Dodatna prednost je u tome što se redukciono sredstvo uvedeno preko prvog injektora uvodi zajedno sa najvišim temperaturnim entalpijskim unosom u peć. Na višoj temperaturi, konstanta ravnoteže željene reakcije isparavanja cinka (I) ide u prilog formiranju metala cinka koji je isparljivi metal ili jedinjenje metala. Efikasnost redukcionog sredstva uvedenog sa prvim vrućim gasovima iz plazmene baklje je stoga veća, a pošto se i ovo ubrizgavanje vrši preko potopljenog injektora, takođe je veoma efikasno zbog veoma bliskog kontakta prvih vrućih gasova sa tečnošću u tečnom kupatilu, što znači da postoji malo ovog redukcionog sredstva koje može doći do površine tečnog kupatila bez kontakta sa tečnošću iz kupatila.
[0116] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku koje koristi drugo redukciono sredstvo, drugo redukciono sredstvo se bira iz gasa, tečnosti i čvrste supstance i njihovih kombinacija, a poželjno je da se drugo redukciono sredstvo bira iz grupe koja se sastoji od prirodnog gasa, gasovitog i/ili tečnog ugljovodonika, lož ulja, drvenog uglja ili koksa, i njihovih kombinacija, još poželjnije koksa, još poželjnije naftnog koksa, poželjno u obliku čvrstih čestica, poželjnije čestica koje imaju srednji prečnik čestica od najviše 6 mm, još poželjnije najviše 5, 4, 3, 2 ili 1 mm, još poželjnije najviše 500 µm, poželjno najviše 250, 200, 150, 100 ili čak 50 µm. Podnosioci prijave su utvrdili da uvođenje plazme preko prvog injektora pruža veoma raznovrsnu opciju za uvođenje dodatnog redukcionog sredstva, jer je veoma tolerantno u pogledu izbora redukcionog sredstva, posebno u pogledu njegovog agregatnog stanja, ali i u odnosu na količinu koja se može uvesti.
[0117] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, koji obuhvata korak prilagođavanja potencijala kiseonika u šljaci u rasponu od 10 do 10<-9>Pa (tj. 10<-4>do 10<-14>atm). Poželjno, potencijal kiseonika u šljaci se podešava dodavanjem prvog i/ili drugog redukcionog sredstva. Zahvaljujući upotrebi plazmene baklje, praktično svaki potencijal kiseonika može se kombinovati sa bilo kojom količinom stvaranja toplote. U kombinaciji sa rekuperacijom jednog ili više isparljivih metala ili metalnih jedinjenja, mogu se ekstrahovati i drugi metali iz materijala koji se unosi u peć. U jednom tehničkom rešenju, potencijal kiseonika u šljaci može biti pogodan za selektivno redukovanje metalnih jedinjenja u šljaci u fazu rastopljenog metala. Primeri uobičajenih takvih metala koje je moguće redukovati iz šljake su Cu, Ni, Sn, Pb, Ag, Au, Pt i Pd. Faza rastopljenog metala se zatim može sakupljati na dnu peći. Faza rastopljenog metala se zatim može ukloniti, kontinuirano ili povremeno, preko odvodnog otvora. U tu svrhu peć može biti opremljena vatrostalnom oblogom na dnu. U drugom tehničkom rešenju, gde materijal koji se uvodi u peć, a time i šljaka, sadrži sumpor ili jedinjenja sumpora, takođe se može dobiti faza bakrenca. Potencijal kiseonika u šljaci se tada može učiniti pogodnim za sprečavanje oksidacije sumpora. Metali se tada mogu rekuperisati u rastopljenoj fazi bakrenca. Primeri metala koje je moguće rekuperisati iz šljake u fazi bakrenca su Fe, Cu, Ni, Sn, Pb, Ag, Au, Pt i Pd. Rastopljena faza bakrenca se, takođe, može sakupljati na dnu peći. Rastopljena faza bakrenca se može ukloniti, kontinuirano ili povremeno, preko odvodnog otvora. U još jednom tehničkom rešenju, i metalna i faza bakrenca se mogu dobiti odgovarajućim podešavanjem potencijala kiseonika i sadržaja sumpora. Kao neograničavajući primer, Au, Pt i Pd se mogu redukovati u metalnu fazu, dok se Cu i Ni mogu pretvoriti u fazu bakrenca. Faza bakrenca se obično pojavljuje na vrhu metalne faze, jer obično ima manju gustinu od metalne faze i zato što dve faze ostaju manje-više nerastvorene jedna u drugoj. Faza bakrenca i metalna faza mogu se ekstrahovati iz peći putem odvojenih odvoda ili preko zajedničkog odvoda.
[0118] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, naknadno sagorevanje se izvodi unutar peći sa jednom komorom. Ovo donosi prednost predstavljanja mnogo kompaktnije konstrukcije opreme, a samim tim i smanjenih troškova ulaganja.
[0119] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, naknadno sagorevanje obuhvata uvođenje u zonu naknadnog sagorevanja gasa koji sadrži kiseonik, poželjno izabranog od vazduha, vazduha obogaćenog kiseonikom i prečišćenog gasa kiseonika. Podnosioci prijave su utvrdili da ova opcija predstavlja relativno jednostavnu i nisku investicionu opciju za obavljanje funkcije zone naknadnog sagorevanja. Podnosioci prijave više vole da koriste jednostavno vazduh, kao što je gore objašnjeno.
[0120] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, oksidovani oblik najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja se rekuperiše iz gasa kao prah. Podnosioci prijave su otkrili da je ova opcija mnogo sigurnija u poređenju sa alternativom gde se metal kondenzuje da bi se formirala tečna metalna faza, npr. kako je objašnjeno u US 4,588,436, jer se rizik od spontanog paljenja i/ili eksplozije izduvnih gasova iz peći uglavnom završava na izlazu iz zone naknadnog sagorevanja. Podnosioci prijave su, takođe, utvrdili da je ova opcija i relativno jeftina po investicionim troškovima, npr. u odnosu na alternativu opisanu u US 4,588,436.
[0121] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, rekuperacija oksidovanog oblika najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz gasa obuhvata filtriranje gasa koji sadrži oksidovani oblik najmanje jednog isparljivog metala ili jedinjenja metala pomoću filtera, poželjno filter tkanine. Kao što je gore objašnjeno, podnosioci prijave radije koriste filter navlake napravljene od tkanine od politetrafluoretilena (PTFE). U takvom filteru za gas, brzine gasa mogu biti veoma niske lokalno. Ipak, očekuje se da će kiseonik biti prisutan. Zbog toga je važno za postupak prema predmetnom pronalasku da je u suštini sav redukovani oblik metala ili metalnog jedinjenja oksidovan u svoj oksidovani oblik, tako da je rizik od spontanog paljenja i/ili eksplozije prihvatljivo nizak.
[0122] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, proces dalje obuhvata korak hlađenja uzvodno od rekuperacije oksidovanog oblika najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz gasa. Mogu se primeniti razni pogodni postupci hlađenja, kao što je gore objašnjeno.
[0123] Obično je poslednji korak u nizu u preradi gasa duvaljka ili ventilator koji potiskuje gas iz zone rekuperacije u emisioni dimnjak i, takođe, povećava cirkulaciju uzvodno usisavanjem gasa kroz niz zone naknadnog sagorevanja, opcione zone hlađenja i zone rekuperacije.
[0124] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, proces obuhvata formiranje faze rastopljenog metala, pri čemu proces dalje obuhvata korak uklanjanja faze rastopljenog metala iz peći. Podnosioci prijave su otkrili da postupak prema predmetnom pronalasku može dovesti do formiranja odvojene rastopljene tečne faze, izazvane redukcijom manje isparljivih metala u njihov elementarni oblik. Ovo može biti čista metalna faza ili rastopljena legura. U takvim okolnostima, veoma je pogodno ukloniti odvojenu fazu rastopljenog metala iz peći kao poseban nusproizvod. U slučaju legure, može se preferirati da se legura dalje prerađuje tako da se barem jedan od metala u leguri rekuperiše odvojeno od nekih drugih metala u leguri. Ova dalja prerada može da obuhvata pirometalurške korake i/ili elektrolitičke korake.
[0125] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, gde metalno punjenje sadrži šljaku i gde šljaka sadrži sumpor i/ili jedinjenja sumpora, proces dalje obuhvata korak formiranja rastopljene faze bakrenca i dalji korak uklanjanja rastopljene faze bakrenca iz peći. Ovo je opcija, opciono pored rekuperacije tečnog rastopljenog metala ili legure iz procesa.
[0126] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, metalurško punjenje se uvodi u peć kao tečnost. Ovo donosi prednost da se metalurško punjenje ne mora topiti kao deo procesa koji se odvija u aparatu i/ili peći, što je korisno za toplotni bilans peći, a samim tim i za produktivnost procesa i njegovu opremu, tj. za samu peć.
[0127] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, metalurško punjenje je metalurška šljaka, poželjno metalurška šljaka koja se bira iz šljake za topljenje bakra, šljake za rafinaciju bakra i njihovih kombinacija, i pri čemu proces proizvodi drugu šljaku. Podnosioci prijave su otkrili da je proces (i aparat) prema predmetnom pronalasku veoma pogodan za tretiranje sirovina kako je specificirano.
[0128] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, rastopljena šljaka ima prosečnu temperaturu manju od 50 stepeni Celzijusa iznad temperature likvidusa šljake. Ovo donosi prednost da se zamrznuta obloga od čvrste šljake koja se formira na unutrašnjim površinama zida peći, a koja nudi zaštitu vatrostalne obloge, lako održava na dovoljnoj debljini za obezbeđivanje adekvatne zaštite i toplotne izolacije. Takva zamrznuta obloga je veoma korisna u smislu toplotnog bilansa peći, jer deluje kao toplotna izolacija između vruće tečne šljake u peći i zida peći, koji je poželjno hlađen da bi se zaštitio njegov mehanički integritet. Zamrznuta obloga stoga smanjuje gubitke toplote iz peći ka hlađenom zidu.
[0129] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, oksid izabran od CaO, Al2O3i njihovih kombinacija, dodaje se u šljaku u peć za isparavanje, poželjno na temperaturi od najmanje 1000°C, poželjno najmanje 1050°C, poželjnije oko 1150°C. Ova karakteristika donosi dalju prednost u tome što se konačni sastav druge šljake nakon koraka isparavanja može dalje optimizovati i stabilizovati, i učiniti šljaku pogodnijom za određene krajnje upotrebe tako što može uticati i na mineralogiju. Podnosioci prijave su otkrili da je dodavanje pri visokoj temperaturi, kao što je navedeno, i u rastopljenom stanju, efikasnije u dobijanju željenih efekata.
[0130] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, temperatura šljake u peći je najmanje na temperaturi koja je navedena u prethodnom paragrafu, poželjnije čak i viša, kao što je najmanje 1200 ili 1250 ili 1300°C, a poželjnije oko 1350°C. Ovo donosi prednost povoljnije konstante ravnoteže između isparljivog metala ili metalnog jedinjenja i njegovog prekursora u tečnoj šljaci. Dalja prednost više temperature je u tome što to olakšava uklanjanje isparene šljake iz peći, takozvano „izlivanje”, bez obzira da li se to radi prelivanjem ili donjim izlivanjem iz odgovarajuće lociranog donjeg otvora za izlivanje u zidu peći.
[0131] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, proces dalje obuhvata korak hlađenja druge šljake da postane čvrsta materija, poželjno je da se druga šljaka prvo ukloni iz peći kao tečnost. Prednost je u tome što se peć za isparavanje može pustiti na dalju obradu šljake dok se druga šljaka hladi. Šljaka se može ohladiti i/ili očvrsnuti dovođenjem u kontakt šljake sa rashladnim medijumom, kao što je vazduh i/ili voda, eventualno vazduh iz okoline.
[0132] U jednom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, gde se druga šljaka hladi, hlađenje se vrši dovođenjem u kontakt tečne druge šljake sa vodom. Podnosioci prijave su otkrili da je hlađenje vodom veoma efikasno i da se može primeniti na različite načine što rezultira relativno dobro kontrolisanim brzinama hlađenja.
[0133] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, gde se druga šljaka hladi, druga šljaka se hladi brzinom od najmanje 30 stepeni Celzijusa u sekundi, poželjno najmanje 40 stepeni Celzijusa u sekundi, poželjnije najmanje 50 ili 60 stepeni Celzijusa u sekundi. Podnosioci prijave su utvrdili da se uz veću brzinu hlađenja, kako je navedeno, može dobiti veći amorfni sadržaj šljake, što je od interesa za određene krajnje upotrebe, kao što je kada je šljaka namenjena za upotrebu kao vezivno sredstvo u građevinskoj industriji.
[0134] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, gde se druga šljaka hladi, proces dalje obuhvata korak mlevenja čvrste druge šljake, poželjno mlevenje druge šljake u prah.
[0135] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, gde se druga šljaka hladi, druga šljaka se hladi brzinom manjom od 40 stepeni Celzijusa u sekundi, poželjno najviše 30 stepeni Celzijusa u sekundi, poželjnije najviše 20 stepeni Celzijusa u sekundi. Podnosioci prijave su otkrili da se nižom brzinom hlađenja, kako je navedeno, može dobiti manji amorfni sadržaj šljake, a samim tim i veća kristalnost, što je od interesa za posebne krajnje upotrebe, kao što je kada je šljaka namenjena za upotrebu kao agregat ili u dekorativne svrhe.
[0136] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku gde se druga šljaka formira procesom, proces dalje obuhvata korak dodavanja druge šljake kao vezivnog sredstva ili agregata tokom proizvodnje predmeta za građevinsku industriju. Podnosioci prijave su otkrili da se druga šljaka može koristiti kao vezivno sredstvo za agregate, poželjno kao aktivno vezivno sredstvo, poželjno kao vezivno sredstvo koje ima pucolansku aktivnost. Podnosioci prijave su utvrdili da šljaka može da deluje kao vezivno sredstvo u zameni cementa, kao što je pri delimičnoj zameni cementa, kao što je portland cement, ali i kao vezivno sredstvo za proizvodnju geopolimernih kompozicija.
[0137] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku gde se šljaka koristi kao vezivno sredstvo tokom proizvodnje predmeta za građevinsku industriju, predmet dalje sadrži agregat, pri čemu agregat poželjno sadrži pesak i/ili drugu šljaku.
[0138] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku gde se šljaka koristi kao vezivno sredstvo tokom proizvodnje predmeta za građevinsku industriju a predmet dalje sadrži agregat, proces dalje obuhvata korak dodavanja aktivatora tokom proizvodnje predmeta. Podnosioci prijave su otkrili da druga šljaka može delovati kao aktivno vezivno sredstvo, sposobno da reaguje sa odgovarajućim aktivatorom i na taj način pokazuje jaka svojstva vezivanja za agregate. Druga šljaka se stoga može koristiti kao zamena za portland cement, ili kao jedino vezivno sredstvo u predmetu u kom slučaju se smatra „geopolimerom”, koji npr. donosi svojstva otpornosti na vatru i toplotu premazima, adhezivima, kompozitima, itd.
[0139] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku koje koristi aktivator, aktivator se bira iz grupe koja se sastoji od natrijum hidroksida, NaOH, kalijum hidroksida, KOH, natrijum silikata, Na2SiO3, kalijum silikata, K2SiO3i njihovih kombinacija, a poželjno je da je aktivator NaOH.
[0140] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku gde se formira objekat za građevinsku industriju, objekat za građevinsku industriju je građevinski element.
[0141] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku gde se formira građevinski element, građevinski element se bira sa liste koja se sastoji od pločica, pločnika, bloka, betonskog bloka i njihovih kombinacija.
[0142] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, gde se formira objekat za građevinsku industriju, objekat za građevinsku industriju ima penastu strukturu.
[0143] U jednom tehničkom rešenju upotrebe prema predmetnom pronalasku, metalurško punjenje se bira između šljake topljenja bakra i šljake rafinacije bakra i njihovih kombinacija.
[0144] U jednom tehničkom rešenju upotrebe prema predmetnom pronalasku, isparljivi metal ili metalno jedinjenje se bira od cinka, olova, kalaja, bizmuta, kadmijuma, indijuma, germanijuma i njihovih kombinacija.
[0145] U jednom tehničkom rešenju procesa prema predmetnom pronalasku, najmanje deo procesa se elektronski nadgleda i/ili kontroliše, poželjno računarskim programom. Podnosioci prijava su otkrili da kontrola koraka iz procesa prema predmetnom pronalasku elektronski, poželjno računarskim programom, donosi prednost mnogo bolje obrade, sa rezultatima koji su mnogo predvidljiviji i koji su bliži ciljevima procesa. Na primer, na osnovu merenja temperature, po želji i merenja pritiska i/ili nivoa i/ili u kombinaciji sa rezultatima hemijskih analiza uzoraka uzetih iz procesnih tokova i/ili analitičkih rezultata dobijenih onlajn, kontrolni program može kontrolisati opremu koja se odnosi na snabdevanje ili odvođenje električne energije, snabdevanje toplotom ili rashladnim sredstvom, kontrolu protoka i/ili pritiska. Podnosioci prijave su otkrili da je takvo praćenje ili kontrola posebno povoljno kod koraka koji se sprovode u kontinualnom režimu, ali da takođe može biti korisno za korake koji se sprovode u serijama ili polu-serijama. Pored toga i poželjno, rezultati praćenja dobijeni tokom ili nakon izvođenja koraka u procesu prema predmetnom pronalasku su takođe korisni za praćenje i/ili kontrolu drugih koraka kao dela procesa prema predmetnom pronalasku, i /ili procesa koji se primenjuju uzvodno ili nizvodno od procesa prema predmetnom pronalasku, kao deo celokupnog procesa u kome je proces prema predmetnom pronalasku samo deo. Poželjno je da se ceo celokupni proces elektronski nadgleda, poželjnije pomoću najmanje jednog računarskog programa. Poželjno je da se celokupni proces elektronski kontroliše što je više moguće.
[0146] Podnosioci prijave preferiraju da računarska kontrola takođe predviđa da se podaci i uputstva prenose sa jednog računara ili računarskog programa na najmanje jedan drugi računar ili računarski program ili modul istog računarskog programa, za praćenje i/ili kontrolu drugih procesa, uključujući, ali ne ograničavajući se na procese opisane u ovom dokumentu.
PRIMER 1
[0147] U ovom primeru 1, obezbeđena je peć opremljena sa 3 plazma generatora.
[0148] Peć, koja se naziva i „aparat”, „reaktor” ili „isparivač”, imala je ukupnu visinu od dna do vrha dovodnog otvora od oko 7,34 m. Vrh peći je formiran kupolom koja obuhvata gornji ulaz za napajanje i kanal za evakuaciju otpadnih gasova. Ispod gornje kupole, visine 1,09 m, peć je sadržala gornji deo, cilindričan oko vertikalne ose, visine oko 3,00 m i spoljašnjeg prečnika od 5,50 m. Ispod ovog gornjeg dela, peć se sužavala na dole na rastojanju visine od oko 1,66 m, završavajući donjim cilindričnim delom prečnika od oko 3,19 m i visinom od 1,00 m. Donja kupola imala je visinu od 0,60m. Donji cilindrični presek imao je visinu od 1,00 m, a konusni deo visinu 1,66 m.
[0149] Tokom rada, peć je trebalo da sadrži istopljenu tečnu kupku do najmanje iznad najvišeg otvora ulaznih tačaka prvih vrućih gasova kvaliteta plazme i dodatnih vrućih gasova. Podnosioci prijave preferiraju da u tu svrhu održavaju nivo tečnosti u peći koji je najmanje visok kao dno konusnog dela. Poželjnije je da se nivo tečnosti održava nešto viši, negde u visini konusnog dela. Ako je potrebno, može se dozvoliti da se nivo podigne do iznad konusnog dela, ali treba da ostane ispod nivoa na kome statička glava postaje preveliko opterećenje za uvođenje prvih vrućih gasova i/ili dodatnih gasova tako da ne bi trpela agitacija kupatila.
[0150] Plašt peći je predviđen kao dvozidna vodom hlađena legirana čelična konstrukcija, osim delova koji su dobro zaštićeni vatrostalnom oblogom, a prostor unutar dvostrukih zidova tokom rada je obezbeđen tekućom rashladnom vodom kao deo pumpanog kola. Ovo hlađenje je obezbeđeno da bi se zaštitio konstrukcioni integritet, posebno mehanička čvrstoća, zida reaktora. Hlađenje, takođe, uzrokuje da se deo tečne šljake unutar peći stvrdne uza zid u takozvanu „smrznutu oblogu”, ispod nivoa tečnosti, ali usled prskanja i o veći deo zida peći iznad nivoa tečnosti. Ova čvrsta smrznuta obloga štiti zidove od mnogih oblika hemijskog i mehaničkog habanja. Takođe obezbeđuje toplotnu izolaciju, čime se smanjuje toplota koja se može izgubiti iz sadržaja peći preko vode za hlađenje. Budući da se tokom procesa može formirati i neka faza rastopljenog metala, donji cilindrični presek i donja kupola su obloženi odgovarajućim vatrostalnim materijalom, u ovom slučaju kombinacijom izolacione cigle, habajuće obloge i vatrostalnog betona. Većina ovih delova nije deo sistema hlađenja vodom.
[0151] U zidu donjeg cilindričnog preseka, a samim tim i ispod nivoa tečnosti tokom rada, postavljena su duž obima na istoj visini i približno na jednakoj udaljenosti, tri (3) plazma generatora (PG) za ubrizgavanje njihovih vrućih gasova u peć kroz duvnice u pravcu pod pravim uglom na zid peći.
[0152] Plazma generator je uređaj koji proizvodi veoma vruć gas, barem delimično transformisan u plazmu. Uobičajene temperature gasa su 3500-5000°C. Ovaj gas se zagreva električnom energijom. Visoka razlika napona na dve elektrode stvara električni luk između elektroda. U ovom reaktoru u radu, vazduh se uduvava kroz luk i zagreva energijom iz luka. Kako se električna struja povećava, više vazduha se može zagrejati i više snage se može preneti na vazduh. Snaga PG (W – izražena u vatima) je definisana kao napon (V – Volt) * električna struja (A – Amper). U radu ove vrste plazme postoji odnos između nominalne snage PG-a i količine vazduha koja se može uduvati kroz PG.
[0153] Tri plazma generatora reaktora u primeru su imala nominalnu snagu od 3 MW, a tokom rada peći svaki je bio napajan količinom vazduha pod pritiskom u rasponu od 300-900 Nm<3>/h. Pri referentnoj entalpiji od 3,5 kWh/Nm<3>za proizvedeni gas, svaki plazma generator je bio u stanju da proizvede 857 Nm<3>takvih vrućih gasova kvaliteta plazme kao što je „primarni gas”.
[0154] PG-ovi nisu ugrađeni direktno u zid reaktora. Svoje prve vruće (plazma generisane i kvaliteta plazme) gasove su uduvali u peć kroz duvnicu. Duvnica je mlaznica koja formira otvor u reaktoru, kroz koji se vrući gasovi mogu dovoditi u reaktor. Ova duvnica može dalje da se koristi za mešanje sekundarnih zapremina prirodnog gasa i/ili dodatnog vazduha u vruće gasove iz PG-a, ako je potrebno. Poželjno je da se održava značajna zapremina sekundarnih gasova kroz duvnicu sve vreme kada se u peći nalazi vruća tečna kupka. Svrha je da, čak i ako bi PG trebalo da se isključi i/ili ukloni, da ostane dovoljno gasa koji teče kroz duvnicu da spreči vruću tečnost da uđe u duvnicu i da se izbegne rizik da neka tečnost potekne uzvodno u duvnicu u kojoj se hladi i stvrdnjava, a što bi predstavljalo značajan problem za njeno uklanjanje pre nego što duvnica ponovo bude u potpunosti pogodna za svoju namenu.
[0155] Tokom rada, još 90-200 Nm<3>/h prirodnog gasa je dodato prvim vrućim gasovima iz svakog PG-a kroz rupe u odgovarajućoj duvnici. Takođe dodatni vazduh, brzinom od 100-250 Nm<3>/h je obično dodavan kroz svaku od ovih duvnica. Ove zapremine se stoga kvalifikuju kao sekundarne zapremine gasa.
[0156] Prirodni gas koji je korišćen u ovom primeru je sadržao 84,206 vol. % metana, 3,646 vol. % etana, 0,572 vol. % propana i 9,966 vol. % azota. Balans od <1% zapremine čine viši alkani, prvenstveno butani i pentani.
[0157] Nasuprot svake kombinacije plazma generator-duvnica je obezbeđena još jedna duvnica za ubrizgavanje dodatnog gasa u peć, dakle takođe 3 za celu peć. Ove dodatne duvnice ili injektori predstavljaju druge potopljene injektore u skladu sa predmetnim pronalaskom. Oni su takođe bili raspoređeni za ubrizgavanje svojih dodatnih gasova u pravcu koji je okomit na zid peći, ali je planirana promena na poželjnu opciju za ubrizgavanje pod uglom nagore u kupatilo.
[0158] Drugi potopljeni injektori su konstruisani korišćenjem duvnice istog tipa kao što se koristi nizvodno od plazma generatora. Ove duvnice, a samim tim i duvnice nizvodno od PG-a, su hlađene vodom, cilindričnog su oblika, dvostrukih zidova i vire kroz zid peći u prostor peći ispod nivoa tečnog kupatila za koje se očekuje da se nalazi u peći tokom rada. Duvnice su predviđene za ubrizgavanje sekundarnih gasova u dvostruki zid duvnice. Unutrašnji cilindar duvnice je opremljen većim brojem rupa koje omogućavaju sekundarnim gasovima da uđu u centralnu zapreminu duvnice kroz koju prolaze primarni gasovi, što bi u slučaju uzvodnog PG-a predstavljalo vruće gasove kvaliteta plazme koji nastaju u samom PG-u. Poželjno je da su rupe predviđene kao izlivi za davanje dodatne brzine gasu, kako bi se podstaklo mešanje sekundarnih gasova sa primarnim gasovima koji prolaze kroz duvnicu. Sa drugim potopljenim injektorima, PG je zamenjen jednostavnom cevi koja viri kroz duvnicu u pravcu kupatila sa tečnošću i poželjno je da u značajnoj meri viri sve dok se duvnica proteže u peć. Kroz ovu cev bi se mogao potiskivati primarni gas, kao što je komprimovani vazduh, opciono dopunjen određenom količinom prirodnog gasa. Količina dodatnog redukcionog sredstva, kao što je fini ugalj u prahu, može se mešati u primarni gas ili jednu od njegovih komponenti.
[0159] Svakom od tri dalja injektora je tokom rada dovođena količina ukupnog primarnog i sekundarnog gasa od 300-600 Nm<3>/h komprimovanog vazduha u kome je mešana količina od 30-60 Nm<3>/h prirodnog gasa i, po potrebi, oko 150-200 kg/h uglja u prahu kao dodatnog redukcionog sredstva. Ugalj u prahu je imao prosečnu veličinu čestica od 120 µm. Pritisak gasa uzvodno od dodatne duvnice bio je 6 bara. Brzina gasa u dodatnoj duvnici je obično tokom rada bila veća od 330 m/s.
[0160] Za ubrizgavanje uglja u prahu korišćen je sistem dvostrukih posuda pod pritiskom. Gornja posuda je delovala kao blokada pritiska: ostala je na atmosferskom pritisku kada se punila iz rezervoara koji se nalazi na vrhu posude pod pritiskom, obično kroz ispusni ventil. Rezervoar se punio mehaničkim transportom, obično pomoću trake ili puža za snabdevanje, ali i opciono istovarom velikih vreća. Nakon punjenja, ovoj posudi je pojačavan pritisak do injekcionog pritiska. Zatim se donja posuda, koja se održava pod injekcionim pritiskom, može napuniti ispuštanjem sadržaja iz gornje posude u donju posudu. Iz donje posude je obezbeđen sistem za snabdevanje sa regulisanom masom za ubacivanje uglja u prahu u vazduh za ubrizgavanje. Vazduh i ugalj u prahu su zatim transportovani pritiskom do daljih injektora i u tečnu šljaku. Prednost sistema sa dvostrukim posudama je u tome što bi dotok reduktora u reaktor mogao da ostane neprekidan.
[0161] Duvnice, plazma generatori i injektori su svi bili hlađeni vodom.
[0162] Na vrhu peći je postavljen radijacioni vodeni hladnjak, predviđen kao metalni cilindar sa dvostrukim zidovima u kome izduvni gasovi peći prolaze kroz centar cilindra, a rashladna voda se potiskuje kroz zid cilindra.
[0163] Između vrha peći i radijacionog vodenog hladnjaka, dozvoljeno je da vazduh iz okoline uđe i da se pomeša sa izduvnim gasovima iz peći. Ispareni cink i CO prisutni u gasu dolaze u kontakt sa kiseonikom u vazduhu, na visokoj temperaturi gasa, ove supstance se spontano zapale i formiraju zonu naknadnog sagorevanja. Zahvaljujući znatnoj cirkulaciji unutar peći i vodenom hladnjaku, izduvni gasovi teku velikom brzinom. Vazduhu okoline je dozvoljeno da ulazi kroz pravilno projektovane otvore tako da se vazduh brzo i intenzivno meša sa izduvnim gasovima. Kao rezultat, stabilan front plamena se uspostavlja unutar radijacionog vodenog hladnjaka i deo njegovog toplotnog zračenja se emituje nadole iz zone naknadnog sagorevanja u peć na tečno kupatilo u peći. Vrh peći i radijacioni vodeni hladnjak takođe su opremljeni sa više mesta za ubrizgavanje kroz koje se vazduh pod pritiskom može ubrizgati u izduvne gasove peći. Ova mogućnost se može koristiti istovremeno sa omogućavanjem da vazduh iz okoline uđe kroz otvore. Poželjno je, međutim, da otvori za omogućavanje ulaska vazduha iz okoline budu u suštini zatvoreni, a da se u suštini sav potreban kiseonik uvodi preko tačaka za ubrizgavanje. Ovaj način rada je poželjniji jer je ulazak kiseonika stabilniji i bolje se kontroliše od alternativa u kojima je dozvoljeno da uđe vazduh za pravljenje „cirkulacije“.
[0164] Unutar zone naknadnog sagorevanja gas dostiže temperaturu do 1500 °C.
[0165] Gas koji je izlazio iz zone naknadnog sagorevanja bio je na temperaturi od oko 1200°C. Nizvodno od radijacionog vodenog hladnjaka, oko 6-7000 litara/sat vode je ubrizgano u tok gasa. Ovaj korak hlađenja raspršivanjem smanjuje temperaturu gasa na oko 220°C.
[0166] Vlažni gas iz koraka hlađenja raspršivanjem je usmeren do gasnog filtera u kome su porozne PTFE navlake obezbeđene preko cilindričnih stubova i navlake zadržavaju prašinu predstavljenu oksidovanim oblikom isparljivog metala ili metalnog jedinjenja formiranog u zoni naknadnog sagorevanja.
[0167] Nizvodno od filtera za gas, ventilator obezbeđuje usisavanje iz peći i duvanje filtriranog gasa u emisioni dimnjak.
[0168] Proces isparavanja i peć su radili u šaržnom režimu. Operativne šarže koje su navedene u nastavku sastojale su se od dobro definisanih i niza prepoznatljivih koraka procesa. Tokom različitih koraka procesa, više ili manje električne energije, uglja u prahu, vazduha i prirodnog gasa su dovođeni u reaktor, prema željenom efektu. Rad PG-ova, duvnica i dodatnih injektora - ili duvnica - varirao je u zavisnosti od koraka procesa. Različiti koraci su sada detaljno opisani.
[0169] Prvi korak procesa: tečno punjenje peći:
Na početku šarže, 76900 kg tečne šljake iz uzvodne topionice bakra je stavljeno u 4 lonca za šljaku neto mase od približno 19 tona svaki, mereno pomoću uređaja za merenje na mosnoj dizalici koja prenosi lonce za šljaku između različitih peći.
[0170] U uzvodnoj topionici bakra, šljaka se dobro meša pre nego što se izlije iz peći za topljenje. Sastav šljake se stoga može smatrati homogenim. Sastav većine metala u šljaci meren je atomskom emisionom spektrometrijom sa induktivno spregnutom plazmom (ICP-AES), koja se takođe naziva induktivno spregnuta optička emisiona spektrometrija (ICP-OES), a ponekad jednostavno nazivana ICP, a za SiO2pomoću rendgenske difrakcije (XRF). Korišćena XRD tehnika je bila kvantitativna analiza difrakcije rendgenskih zraka korišćenjem Topas Academic Software V5, korišćenjem Al2O3kao internog standarda.
Tabela I: Sastav dopremane šljake
Element (mas%) Anali
[0171] Za ovaj korak procesa, PG-i su postavljeni na nivo snage od 1400 kW svaki, i prosečan protok vazduha od oko 437 Nm<3>/h po PG-u kao primarnog gasa. Pored toga korišćeni su i sledeći sekundarni gasovi. Protok prirodnog gasa kroz dimnicu je kontrolisan na 125 Nm<3>/h. Protok vazduha kroz dimnicu je kontrolisan na nivou od 100 Nm<3>/h.
[0172] Ukupan protok primarnih i sekundarnih gasova kroz dodatne injektore kao druge potopljene injektore podešen je po injektoru na 380 Nm<3>/h vazduha, prirodni gas je dodat brzinom od 44 Nm<3>/h. Ubrizgavanje uglja u prahu još nije bilo aktivirano u ovom koraku procesa.
Drugi korak procesa: korak isparavanja
[0173] Nakon punjenja tečne šljake, započet je korak isparavanja. U ovom koraku se povećava unos energije i redukcionog sredstva kako bi se podstaklo isparavanje cinka kao pare.
[0174] PG-i su stavljeni na nivo snage od 2500 kW svaki, i prosečan protok primarnog vazduha od 714 Nm<3>/h po PG-u. Pored toga korišćeni su i sledeći sekundarni gasovi. Prirodni gas je dodat u svaku od dimnica nizvodno od PG-a, i to brzinom od 148 Nm<3>/h. Dodatni protok vazduha kroz dimnica je podešen na 100 Nm<3>/h.
[0175] Ukupan protok primarnih i sekundarnih gasova kroz dalje injektore je napajan vazduhom pri 380 Nm<3>/h po injektoru. Prirodni gas je dodat u svaki injektor pri 44 Nm<3>/h. Ubrizgavanje uglja u prahu u svaki injektor je podešeno na 180 kg/h.
[0176] Unos energije i redukcionog sredstva prouzrokovao je isparavanje isparljivih jedinjenja iz tečne šljake. Najisparljiviji element bio je Zn. Bio je prisutan u šljaci kao cink oksid (ZnO). Temperatura u reaktoru je održavana u rasponu od 1180-1250°C, obezbeđujući da šljaka ostane tečna. Zahvaljujući različitim redukcionim sredstvima, odnosno uglju u prahu i različitim unosima prirodnog gasa, ZnO se redukuje u metalni cink (Zn). Pri atmosferskom pritisku Zn može da ispari na temperaturi iznad 906°C. Zn je tako ispario iz kupatila za šljaku i transportovan je kao deo procesnih gasova iz peći do opreme za preradu izduvnih gasova peći.
[0177] U kanalu za evakuaciju otpadnih gasova reaktora, velike količine vazduha su pomešane sa procesnim gasovima, što je izazvalo potpuno naknadno sagorevanje procesnih gasova. Bilo koji preostali CO, Zn, H2postaju u tom koraku potpuno oksidovani. Cink u obliku pare oksiduje u ZnO formirajući čvrstu česticu. Ovaj ZnO je tako formirao prašinu u struji otpadnog gasa u procesu sagorevanja. Nakon ovog koraka postsagorevanja ili naknadnog sagorevanja sledi korak hlađenja. Na izlazu iz koraka hlađenja temperatura procesnih gasova je bila ispod 220°C. Procesni gasovi su zatim filtrirani u vrećastom filteru sa PTFE tkaninama. Nakon filtracije, procesni gasovi su evakuisani u atmosferu kroz dimnjak. Čestice prašine ZnO su rekuperisane u filteru, ohlađene i uskladištene u silosu za prašinu. Iz silosa bi se prašina bogata cinkom mogla istovariti u silos kamione za prodaju.
[0178] Uzorci su uzeti tokom isparavanja i analizirani brzom, ali nešto manje preciznom metodom XRF. Kada je dostignut željeni nivo Zn u šljaci u peći, isparavanje je zaustavljeno i započet je korak odstranjivanja.
Treći korak procesa: odstranjivanje
[0179] Svrha ovog koraka je bila oksidacija poslednjeg preostalog uglja u prahu u punjenju peći i zagrevanje šljake do pogodnije temperature izlivanja. Ciljna temperatura je bila 1220-1250°C.
[0180] PG-i su nastavili da rade na nivou snage od 2500 kW svaki, i sa prosečnim protokom primarnog vazduha od 714 Nm<3>/h po PG-u. Pored toga korišćeni su i sledeći sekundarni gasovi. Protok prirodnog gasa kroz duvnicu je podešen na 102 Nm<3>/h. Protok vazduha kroz duvnicu je podešen na 100 Nm<3>/h.
[0181] Kao ukupan protok primarnih i sekundarnih gasova kroz dodatne injektore, ovi drugi potopljeni injektori su napajani sa 380 Nm<3>/h vazduha i 44 Nm<3>/h prirodnog gasa. Ubrizgavanje uglja u prahu je prekinuto tokom ovog koraka odstranjivanja.
[0182] Nije uzet uzorak šljake nakon završetka koraka odstranjivanja. Izlivanje je počelo odmah.
Četvrti korak procesa: izlivanje šljake i granulacija
[0183] Svrha ovog koraka je ekstrakcija tečne šljake iz reaktora. Otvor za izlivanje koji se nalazi sa strane reaktora je izbušen i tečna šljaka je ostavljena da iscuri iz reaktora u perionicu. Iz te perionice, proizvod šljake je granuliran pomoću vodenog sistema za granulaciju u kome je velika zapremina vode raspršena u mlaz šljake koja pada, čime je tečna šljaka očvrsnula, a čvrsta supstanca koja je nastala razbijena u čestice od ±1 mm.
[0184] PG-i su nastavili da rade tokom ovog koraka izlivanja i granulacije na nivou snage od 2000 kW svaki, sa prosečnim protokom primarnog vazduha od 606 Nm<3>/h po PG-u. Kao sekundarni gasovi, protok prirodnog gasa u duvnici od 128 Nm<3>/h je instaliran, a zatim je protok vazduha direktno u duvnici podešen na 100 Nm<3>/h.
[0185] Dodatni injektori su, takođe, nastavili da rade sa vazduhom pri brzini od 380 Nm<3>/h po injektoru i prirodnim gasom pri 44 Nm<3>/h ukupno za primarne plus sekundarne gasove. Ubrizgavanje praha uglja je prekinuto.
[0186] Uzimani su uzorci finalnog proizvoda nakon granulacije. Smatra se da je sastav blizak sastavu šljake neposredno nakon koraka isparavanja.
[0187] Dalji radni parametri za PG-e u svakom koraku procesa prikazani su u tabeli II, u kojoj se „entalpija” izračunava iz ulazne snage u PG i protoka vazduha koji se dovodi u PG.
Tabela II: Radni parametri PG
[0188] Evoluciju sastava šljake tokom šarže prikazuje tabela III, koja pokazuje rezultate analiza uzoraka šljake koji su uzeti nakon svakog koraka:
Tabela III: Evolucija sastava šljake
Sastav izlaznog materijala
[0189] Ova šarža je proizvela oko 10500 kg filterske prašine, sa sastavom kako je prikazano u tabeli IV, rezultat ICP analize reprezentativnog uzorka:
Tabela IV: Sastav proizvoda filterske prašine
[0190] Izvršena je druga šarža radi poređenja, tokom koje još nisu bile ugrađene dodatne duvnice. Da bi se obezbedila slična količina redukcionog sredstva tokom koraka isparavanja, ista količina ugljenika je uvedena uvođenjem grubog naftnog koksa koji ima veličinu čestica u rasponu od 6-10 mm, preko ulaza za napajanje.
[0191] Količina i sastav punjenja tečne šljake bili su veoma uporedivi sa prvom šaržom, kao i vreme dopremanja, vreme odstranjivanja i vreme izlivanja. Primarno, vreme isparavanja se razlikovalo.
[0192] Količina i sastav proizvoda nakon granulacije i filterske prašine su bili uporedivi.
[0193] Vreme potrebno, da bi se u koraku isparavanja dobio veoma sličan sadržaj Zn u konačnoj šljaci, bilo je značajno veće u ovoj uporednoj šarži u poređenju sa šaržom prema pronalasku koja je gore opisana. To znači da je uporedna šarža imala značajno nižu brzinu isparavanja cinka u poređenju sa radnim primerom, stoga je predmetni pronalazak značajno povećao brzinu isparavanja cinka tokom koraka isparavanja.
PRIMER 2
[0194] U ovom primeru 2, korišćena je ista peć kao u Primeru 1, ali sa različitom konfiguracijom koja se odnosi na drugo potopljeno ubrizgavanje gasa. Snabdevanje prirodnim gasom je bilo isto, kao i njegov kvalitet.
[0195] Na istom nivou ili visini tri kombinacije plazma generator-duvnica je ovog puta obezbeđena samo još jedna kombinacija injektor-duvnica kao pojedinačni drugi potopljeni injektor za ubrizgavanje dodatnog gasa i finog koksa u peć. Duvnica je hlađena vodom i konstantnom brzinom od 350-400 Nm<3>/h vazduh je ubrizgan kroz duvnicu, a zatim kroz rupe na unutrašnjem zidu duvnice. Snabdevanje prirodnim gasom nije korišćeno u ovom primeru.
[0196] Injektor postavljen unutar dodatne kombinacije injektor-duvnica je dovodio dodatne gasove u kupatilo sa tečnom šljakom u pravcu pod pravim uglom na zid peći. Tokom rada je napajana količina od 100-400 Nm<3>/h komprimovanog vazduha kao primarnog gasa do dodatnog injektora, u koji je pomešana količina od, kada je potrebno, oko 100-700 kg/h uglja u prahu kao dodatnog redukcionog sredstva. Ugalj u prahu je imao prosečnu veličinu čestica od 120 µm. Pritisak komprimovanog gasa uzvodno od drugog sklopa potopljenog injektora bio je 6 bara.
[0197] Brzina gasa u daljoj kombinaciji injektor-duvnica bila je tokom rada obično veća od 150 m/s.
[0198] Prvi korak procesa: tečno punjenje peći:
Isti postupak, kvalitet i količine su korišćeni kao u ovom koraku kao u delu Primera 1, sa sledećim izuzecima.
[0199] Protok sekundarnih gasova kroz pojedinačnu dodatnu duvnicu kao deo jedne dodatne injektor-duvnica kombinacije postavljen je na 350 Nm<3>/h vazduha, a nije dodat prirodni gas. Protok primarnih gasova kroz dodatni injektor kao deo jedne dodatne injektor-duvnica kombinacije je podešen na 200 Nm<3>/h vazduha. Ubrizgavanje finog koksa još nije aktivirano u ovom koraku procesa.
Drugi korak procesa: korak isparavanja
[0200] Primenjen je isti postupak kao u Primeru 1.
[0201] PG-i su ponovo podešeni na nivo snage od 2500 kW svaki, i prosečan protok primarnog vazduha od 714 Nm<3>/h po PG-u. Pored toga korišćeni su i sledeći sekundarni gasovi. Prirodni gas je dodat u svaku od duvnica nizvodno od PG-a, i to brzinom od 148 Nm<3>/h. Dodatni protok vazduha kroz duvnicu je podešen na 100 Nm<3>/h.
[0202] Protok sekundarnog gasa kroz dalju duvnicu kao deo jedne dodatne injektor-duvnica kombinacije je bio 350 Nm<3>/h vazduha, kome nije dodat prirodni gas. Kao primarni gas, protok kroz dalji injektor kao deo jedne dodatne injektor-duvnica kombinacije je podešen na 200 Nm<3>/h vazduha. Ubrizgavanje finog koksa je podešeno na 700 kg/h u ovom koraku procesa.
[0203] Temperatura u reaktoru je održavana u rasponu od 1180-1250°C, obezbeđujući da šljaka ostane tečna. Zahvaljujući različitim redukcionim sredstvima, odnosno uglju u prahu i različitim unosima prirodnog gasa, ZnO se redukuje u metalni cink (Zn). Zn je tako ispario iz kupatila za šljaku i transportovan kao deo procesnih gasova iz peći do opreme za preradu izduvnih gasova peći.
[0204] Uzorci su uzeti tokom isparavanja i analizirani brzom, ali nešto manje preciznom metodom XRF. Kada je dostignut željeni nivo Zn u šljaci u peći, isparavanje je zaustavljeno i započet je korak odstranjivanja.
Treći korak procesa: odstranjivanje
[0205] Ciljna temperatura je ponovo bila 1220-1250°C.
[0206] PG-i su nastavili da rade na nivou snage od 2500 kW svaki, i sa prosečnim protokom vazduha od 714 Nm<3>/h po PG-u. Pored toga korišćeni su i sledeći sekundarni gasovi. Protok prirodnog gasa kroz duvnicu je podešen na 102 Nm<3>/h. Protok vazduha kroz duvnicu je podešen na 100 Nm<3>/h.
[0207] Protok sekundarnog gasa kroz dalju duvnicu kao deo jedne dodatne injektor-duvnica kombinacije je podešen na 350 Nm<3>/h vazduha, a nije dodat prirodni gas. Primarni protok gasa kroz dodatni injektor kao deo jedne dodatne injektor-duvnica kombinacije je podešen na 200 Nm<3>/h vazduha. Ubrizgavanje finog koksa još nije aktivirano u ovom koraku procesa.
[0208] Nije uzet uzorak šljake nakon završetka koraka odstranjivanja. Izlivanje je počelo odmah.
Četvrti korak procesa: izlivanje šljake i granulacija
[0209] Primenjen je isti postupak kao u Primeru 1.
[0210] PG-i su ponovo nastavili da rade tokom ovog koraka izlivanja i granulacije na nivou snage od 2000 kW svaki, sa prosečnim protokom primarnog vazduha od 606 Nm<3>/h po PG-u. Kao sekundarni gasovi korišćeni su protok prirodnog gasa do duvnice od 128 Nm<3>/h, i protok vazduha direktno u duvnicu od 100 Nm<3>/h.
[0211] Protok sekundarnih gasova kroz dodatnu duvnicu kao deo jedne dodatne injektor-duvnica kombinacije je bio 350 Nm<3>/h vazduha, a nije dodat prirodni gas. Primarni protok gasa kroz dodatni injektor kao deo jedne dodatne injektor-duvnica kombinacije je podešen na 200 Nm<3>/h vazduha. Ubrizgavanje finog koksa još nije aktivirano u ovom koraku procesa.
[0212] Uzimani su uzorci finalnog proizvoda nakon granulacije. Smatra se da je sastav blizak sastavu šljake neposredno nakon koraka isparavanja.
[0213] Dalji radni parametri za PG-e u svakom koraku procesa bili su isti kao što je prikazano u Tabeli II kao u delu Primera 1.
[0214] Krajnji rezultati ovog primera bili su veoma slični onima iz Primera 1, samo što su ponovo dobijeni za kraće vreme nego sa šaržom koja je sprovedena zbog poređenja kao deo Primera 1.
[0215] Podnosioci prijave su otkrili da se značajno povećanje stope proizvodnje može uspostaviti sa tehničkim rešenjima prema predmetnom pronalasku, takođe sa Primerom 2. Podnosioci prijave veruju da je ovaj efekat posledica kombinacije (i) veće agitacije u kupatilu, (ii) većeg uklanjanja gasa, (iii) više redukcionog sredstva, i verovatno najvažnije (iv) korišćenja čvrstog redukcionog sredstva koje ima mnogo manju veličinu čestica, tako da je redukciono sredstvo mnogo reaktivnije.
Ovaj efekat omogućava dostizanje ciljnih uslova rada isparavanja mnogo brže u poređenju sa grubim naftnim koksom. Kombinacija korisnih efekata je omogućila da je korak isparavanja bio mnogo brži u punom radu, što pokazuje mnogo brže povećanje toplote koju je trebalo ukloniti iz zone naknadnog sagorevanja, kao i da se korak odstranjivanja mogao veoma značajno vremenski skratiti, skoro redom veličine, jer bi se potrebno vreme moglo smanjiti sa oko četvrt sata na samo 2-3 minuta. Peć za isparavanje sa drugim potopljenim injektorom(ima) mogla bi da radi stabilnije, sa većim protokom i bliže maksimumu svojih mogućnosti.
[0216] Pošto je sada u potpunosti opisan predmetni pronalazak, stručnjaci će ceniti da se pronalazak može izvesti u širokom rasponu parametara u okviru onoga za šta se zaštita traži, bez odstupanja od obima pronalaska, kako je definisano patentnim zahtevima. Treba napomenuti da se tehnička rešenja stavljena na uvid javnosti, osim ako nije izričito specifikovano, ne smatraju delom pronalaska za koji se traži zaštita samo po sebi.

Claims (15)

Patentni zahtevi
1. Jednokomorna peć za isparavanje najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz metalurškog punjenja koja obuhvata peć sa kupatilom koja može da sadrži rastopljeno punjenje do određenog nivoa, pri čemu je peć opremljena sa najmanje jednom plazmenom bakljom bez prenosa za stvaranje prvih vrućih gasova kvaliteta plazme i sa najmanje jednim prvim potopljenim injektorom za ubrizgavanje prvih vrućih gasova iz plazmene baklje ispod utvrđenog nivoa, pri čemu peć dalje obuhvata zonu naknadnog sagorevanja za oksidaciju najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja u gasu isparavanja, nizvodno od vrha peći, da bi se formirao oksidovani oblik najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja, zonu hlađenja za hlađenje gasa koji se formira u zoni naknadnog sagorevanja, i zonu rekuperacije, nizvodno od zone hlađenja, za rekuperaciju oksidovanog oblika najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz gasa formiranog u zoni naknadnog sagorevanja i ohlađenog u zoni hlađenja, naznačena time što je peć dalje opremljena najmanje jednim drugim potopljenim injektorom koji se razlikuje od prvog potopljenog injektora za ubrizgavanje dodatnog gasa u peć, ispod utvrđenog nivoa.
2. Peć prema patentnom zahtevu 1 pri čemu najmanje jedan drugi injektor usmerava svoj dodatni gas ka drugoj zapremini kao delu unutrašnjeg prostora peći ispod unapred određenog nivoa, koja se razlikuje od prve zapremine u koju najmanje jedan prvi injektor usmerava prve vruće gasove kvaliteta plazme.
3. Peć prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, koja obuhvata najmanje dva, a poželjno najmanje tri prva injektora postavljena duž horizontalnog obima bočnog zida peći, pri čemu najmanje jedan drugi potopljeni injektor usmerava svoj dodatni gas prema zapremini kao delu unutrašnjeg prostora peći ispod unapred određenog nivoa približno blizu vertikalne ose peći i/ili najmanje jedan drugi potopljeni injektor koji se nalazi duž bočnog zida peći na približno jednakoj udaljenosti između položaja dva najbliža od najmanje dva prva injektora.
4. Peć prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu zona hlađenja obuhvata radijacioni vodeni hladnjak praćen raspršivačem.
5. Peć prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu zona rekuperacije obuhvata zonu za filtriranje gasa.
6. Postupak za isparavanje najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz metalurškog punjenja korišćenjem peći prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, koji obuhvata korake:
• uvođenja metalurškog punjenja koje sadrži najmanje jedan isparljivi metal ili metalno jedinjenje u peć i formiranje kupatila rastopljenog punjenja do utvrđenog nivoa;
• isparavanje količine najmanje jednog isparljivog metala ili jedinjenja metala, iz kupatila korišćenjem vrućih gasova kvaliteta plazme iz najmanje jedne plazmene baklje i najmanje jednog redukcionog sredstva, čime se proizvodi gas isparavanja koji sadrži isparljivi metal ili metalno jedinjenje;
• naknadnog sagorevanja, u zoni naknadnog sagorevanja, gasa isparavanja radi oksidacije najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja u oksidovani oblik najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja,
• izdvajanja gasa koji se formira u peći iz peći i rekuperacije u zoni rekuperacije oksidovanog oblika najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz gasa koji nastaje u koraku naknadnog sagorevanja;
naznačen time što se tokom najmanje jednog dela koraka isparavanja ubrizgava dodatni gas pomoću najmanje jednog drugog injektora u kupatilo i ispod određenog nivoa, čime se povećava količina isparenja koja sadrže isparljivi metal ili metalno jedinjenje.
7. Postupak prema patentnom zahtevu 6 pri čemu peć obuhvata veći broj drugih injektora, i pri čemu je količina dodatnog gasa koji se ubrizgava preko svakog drugog injektora najmanje 10% količine prvih vrućih gasova koje može da generiše jedan element najmanje jedne plazmene baklje koja ima najveću snagu kada ova baklja isporučuje prve vruće gasove sa sadržajem entalpije od najmanje 3,5 kWh/Nm<3>, izraženo u zapreminskim jedinicama u normalnim uslovima.
8. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 6-7 pri čemu se dodatni gas ubrizgan preko najmanje jednog drugog injektora termički obrađuje uzvodno od najmanje jednog drugog injektora da bi se modifikovao njegov entalpijski sadržaj, pri čemu se poželjno termička obrada dodatnog gasa izvodi korišćenjem najmanje jednog izmenjivača toplote.
9. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 6-8, pri čemu dodatni gas ubrizgan preko najmanje jednog drugog injektora sadrži najmanje jedno prvo redukciono sredstvo.
10. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 6-9 pri čemu je najmanje jedan isparljivi metal ili jedinjenje metala metal u svom elementarnom obliku ili isparljivo jedinjenje koje sadrži metal, pri čemu je poželjno metal izabran iz grupe koja se sastoji od cinka, olova, kalaja, bizmuta, kadmijuma, indijuma, germanijuma i njihovih kombinacija i takođe je poželjno da je jedinjenje koje sadrži metal izabrano od hlorida, oksida, sulfida i njihovih kombinacija.
11. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 6 do 10, pri čemu se oksidovani oblik najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja rekuperiše iz gasa kao prašina.
12. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 6 do 11, pri čemu je metalurško punjenje metalurška šljaka i pri čemu proces proizvodi drugu šljaku.
13. Postupak prema patentnom zahtevu 12 koji dalje obuhvata korak hlađenja druge šljake da postane čvrsta materija, pri čemu je poželjno da se druga šljaka prvo ukloni iz peći kao tečnost.
14. Postupak prema patentnom zahtevu 13, koji dalje obuhvata korak dodavanja druge šljake kao vezivnog sredstva ili agregata tokom proizvodnje predmeta za građevinsku industriju.
15. Upotreba peći prema bilo kom od patentnih zahteva 1-5 za isparavanje najmanje jednog isparljivog metala ili metalnog jedinjenja iz metalurškog punjenja.
Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Kneginje Ljubice 5, 11000 Beograd
RS20240062A 2019-11-22 2020-11-20 Poboljšana peć za isparavanje indukovano plazmom RS65111B1 (sr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19210907 2019-11-22
EP20808004.4A EP4062117B1 (en) 2019-11-22 2020-11-20 Improved plasma induced fuming furnace
PCT/EP2020/082953 WO2021099598A1 (en) 2019-11-22 2020-11-20 Improved plasma induced fuming furnace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS65111B1 true RS65111B1 (sr) 2024-02-29

Family

ID=68654373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20240062A RS65111B1 (sr) 2019-11-22 2020-11-20 Poboljšana peć za isparavanje indukovano plazmom

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20220389536A1 (sr)
EP (1) EP4062117B1 (sr)
JP (1) JP7698638B2 (sr)
KR (1) KR102832980B1 (sr)
CN (1) CN114667428B (sr)
BE (1) BE1027793B1 (sr)
CL (1) CL2022001144A1 (sr)
ES (1) ES2969731T3 (sr)
MX (1) MX2022005349A (sr)
PL (1) PL4062117T3 (sr)
RS (1) RS65111B1 (sr)
WO (1) WO2021099598A1 (sr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4400618A3 (en) 2015-04-03 2024-10-02 Aurubis Beerse Improved process for the production of a slag
JP7698638B2 (ja) 2019-11-22 2025-06-25 アウルビス ベーアセ 改良型プラズマ誘起フューミング炉

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3682623A (en) 1970-10-14 1972-08-08 Metallo Chimique Sa Copper refining process
US4294433A (en) * 1978-11-21 1981-10-13 Vanjukov Andrei V Pyrometallurgical method and furnace for processing heavy nonferrous metal raw materials
SE500352C2 (sv) 1982-04-07 1994-06-06 Nordic Distributor Supply Ab Sätt att utvinna metaller ur flytande slagg
SE453304B (sv) 1984-10-19 1988-01-25 Skf Steel Eng Ab Sett for framstellning av metaller och/eller generering av slagg fran oxidmalmer
JPH06502220A (ja) * 1990-11-14 1994-03-10 ミンプロック　テクノロジー　プロプライエタリー　リミテッド 亜鉛の直接的硫化発煙
US5284503A (en) * 1992-11-10 1994-02-08 Exide Corporation Process for remediation of lead-contaminated soil and waste battery
JP2922108B2 (ja) * 1993-01-08 1999-07-19 川崎製鉄株式会社 中空円筒銅電極プラズマトーチ及びその操作方法
AU6131196A (en) * 1995-06-15 1997-01-15 Mintek The processing of zinc bearing materials in a dc arc furnace
AT409763B (de) * 2000-11-06 2002-11-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und anlage zum verwerten von eisen- und schwermetallhältigen reststoffen, gegebenenfalls unter zugabe von eisenerz
US7815708B2 (en) 2003-09-29 2010-10-19 Umicore Process and apparatus for recovery of non-ferrous metals from zinc residues
EP1979120A2 (en) * 2006-01-27 2008-10-15 Hypertherm, Inc. Method and apparatus for improved plasma arc torch cut quality
WO2008052661A1 (en) 2006-11-02 2008-05-08 Umicore Recovery of non-ferrous metals from by-products of the zinc and lead industry using electric smelting with submerged plasma
US7905941B2 (en) * 2006-11-02 2011-03-15 Umicore Recovery of non-ferrous metals from by-products of the zinc and lead industry using electric smelting with submerged plasma
CN101445848B (zh) * 2008-12-22 2010-08-11 莱芜钢铁集团有限公司 一种含铁物料连续炼钢工艺方法及装置
GB2497546B (en) * 2011-12-12 2015-08-05 Tetronics International Ltd Base metal recovery
SE1250215A1 (sv) 2012-03-08 2013-08-06 Valeas Recycling Ab Järnreduktionsprocess och anordning därför
FI124912B (fi) * 2012-04-16 2015-03-31 Outotec Oyj Menetelmä ei-rautametallien metallurgisten kuonien käsittelemiseksi
SE537235C2 (sv) * 2012-09-21 2015-03-10 Valeas Recycling Ab Förfarande och arrangemang för återvinning av förångningsbara ämnen ur en slagg medelst plasmainducerad förångning
WO2015172132A1 (en) * 2014-05-09 2015-11-12 Cunningham Stephen L Arc furnace smeltering system & method
WO2016046593A1 (en) 2014-09-22 2016-03-31 Arcelormittal Reinforcement element for a vehicle, method for producing the same and door assembly
EP3220751B1 (en) 2014-11-19 2019-12-25 Société des Produits Nestlé S.A. Complexes of whey protein micelles and pectin and body muscle protein synthesis
WO2016078959A1 (en) * 2014-11-19 2016-05-26 Umicore Plasma and oxygas fired furnace
EP4400618A3 (en) * 2015-04-03 2024-10-02 Aurubis Beerse Improved process for the production of a slag
CN105671314A (zh) * 2016-04-20 2016-06-15 长沙有色冶金设计研究院有限公司 一种同时产出金属铅、锌的直接冶炼方法及系统
JP7698638B2 (ja) 2019-11-22 2025-06-25 アウルビス ベーアセ 改良型プラズマ誘起フューミング炉

Also Published As

Publication number Publication date
BE1027793A1 (nl) 2021-06-18
EP4062117C0 (en) 2023-12-06
JP2023503236A (ja) 2023-01-27
CN114667428A (zh) 2022-06-24
CL2022001144A1 (es) 2023-02-03
CN114667428B (zh) 2025-08-29
PL4062117T3 (pl) 2024-04-22
BE1027793B1 (nl) 2021-06-23
WO2021099598A1 (en) 2021-05-27
EP4062117B1 (en) 2023-12-06
KR20220105660A (ko) 2022-07-27
JP7698638B2 (ja) 2025-06-25
EP4062117A1 (en) 2022-09-28
MX2022005349A (es) 2022-06-02
ES2969731T3 (es) 2024-05-22
CA3159911A1 (en) 2021-05-27
KR102832980B1 (ko) 2025-07-15
US20220389536A1 (en) 2022-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3012665B2 (ja) 有毒及び有害物質で汚染された状態の掘出し埋立材料の処理方法及びプラズマ燃焼式キュポラ
PT1501622E (pt) Método e aparelho de tratamento de efluentes gasosos provenientes de um sistema de tratamento de resíduos
WO1999016913A1 (en) Rotary hearth furnace for reducing oxides, and method of operating the furnace
KR102176989B1 (ko) 플라스마 유도 퓨밍
RS65111B1 (sr) Poboljšana peć za isparavanje indukovano plazmom
MX2012002511A (es) Sistema y metodo para el procesamiento termico de cuerpos minerales.
WO2009114155A2 (en) Feed material compostion and handling in a channel induction furnace
JP5312845B2 (ja) 亜鉛回収装置
Ramachandran et al. Thermal plasma in-flight treatment of electroplating sludge
US5685244A (en) Gas-fired smelting apparatus and process
WO2009114159A2 (en) Feed material compostion and handling in a channel induction furnace
WO2009114156A2 (en) Feed material compostion and handling in a channel induction furnace
CA3159911C (en) Improved plasma induced fuming furnace
RU2840987C1 (ru) Улучшенная плазменно-индуцируемая фьюминговая печь
JP7746294B2 (ja) 廃棄物を分離するための方法及び工業プラント
WO2000016009A1 (en) Method and device for melt-treating incineration residue containing salts
US7435281B2 (en) Pyrometallurgic process for the treatment of steelwork residues
KR101201537B1 (ko) 플라즈마 폭기 용융 장치 및 방법
US20070215019A1 (en) Method and Use of an Apparatus for Recovery of Metals or Metal Compounds
CN121986176A (en) Method and system for producing low-carbon ferrochrome by chromite ore and low-carbon ferrochrome produced by same
JPH0483829A (ja) 自熔炉の操業方法
WO2011162632A1 (ru) Способ безотходной термической переработки твердых коммунальных отходов и агрегат для его осуществления
WO2011002468A1 (en) Processing parameters for operation of a channel induction furnace