SE439254B - Anordning och sett for inforande av fast partikelformigt material och en gas i riktning nedat i en reaktor - Google Patents

Description

8001732-0 som beskrivs i nämnda patent utnyttjar den kinetiska energin hos fast material, varvid med utnyttjande av den angivna glid- ytan pulversubstansen sprids i sidled och möter reaktionsgas- flödet väsentligen under rät vinkel i reaktionsutrymmet.

I föreliggande anoràüngoch process tillföres gasen tangentiellt, så att fasta partiklar som avges från ett inre rörformat organ innesluts av det cirkulerande gasflödet och utmatas från ett yttre cylinderformat organ vid en tangentiell spridningshastighet överstigande halva hastigheten för den vertikala rörelsen nedåt, varvid en paraboloidformad plym bildas i reaktorn.

Föreliggande uppfinning avser en brännarkonstruktion och ett sätt för införande av en blandning av fast partikel- formigt material och en gas i ett reaktionskärl, varvid en tangentiell gasström införes i ett cylinderformat organ, vil- ken tangentiella ström innesluter det fasta partikelformiga material som avges från ett rörformat organ beläget i det cylinderformade organet, så att gasen innehållande materialet passerar ut från det cylindriska organet vid en tangentiell spridningshastighet som överstiger halva och som företrädesvis är högre än den totala hastigheten för den vertikala rörelsen nedåt, så att en paraboloidformad plym bildas i reaktionskär- let. Brännarkonstruktionen innefattar ett inre rörformat organ och ett koaxiellt omgivande cylinderformat organ, med organ för matning av fast partikelformigt material genom det inre rörformade organet och över ett koniskt organ intill änden hos det inre rörformade organet, samt organ för tillförande av gasen tangentiellt genom väggen hos det yttre cylinder- formade organet, så att fast partikelformigt material som läm- nar det inre rörformade organet uppfångas av den cirkulerande gasströmmen mellan det inre rörformade organet och det yttre cylindriska organet och avges från utloppsänden hos det yttre cylinderformade organet i form av en paraboloidformad plym.

Den utströmmande gasen från utloppsänden hos det cylinder- formade organet har en tangentiell spridningshastighet över- stigande halva hastigheten för den vertikala rörelsen nedåt.

Vid en annan utföringsform utnyttjas ett roterande inre tub- Poon É auAuTvgi 8001732-0 format organ med en vinkelförskjuten nedre sektion tillsammans med den tangentiella tillförseln av gasen.

En föredragen anordning för tillförande av gasen tan- gentiellt till kammaren mellan det inre rörformade organet och det yttre cylinderformade organet innefattar en slits genom och väsentligen omkring den cirkulära väggen hos det cylinder- formade organet och en spiralformad ledning anordnad omkring det cylinderformade organet och kommunicerande med slitsen, vilken ledning bildar en passage med kontinuerligt minskande tvärsektionsarea.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar.

Fig. 1 är en schematisk illustration av brännaren en- ligt uppfinningen, vilken kan utnyttjas vid genomförande av sättet enligt uppfinningen.

Fig. 2 är en planvy över brännaren enligt fig. l, vilken figur tydligare visar ledningen för införande av gasen genom väggen i det yttre cylinderformade organet hos brännaren.

Fig. 3 är en tvärsektionsvy genom en brännare lik den som visas i fig. l, illustrerande organ för kylning av det koniska organet, det inre rörformade organet och det yttre cylinderformade organet.

Fig. 4 är en tvärsektionsvy genom en brännare enligt uppfinningen illustrerande utnyttjandet av ett roterbart inre rörformat organ för matning av fast partikelformigt material.

Fig. 5 är en massfördelningsmätning visande den ak- tuella fördelaktiga och likformiga fördelningen av material över ytan jämfört med vad som erhålles medelst känd teknik.

Brännaren och sättet enligt föreliggande uppfinning kan utnyttjas tillsammans med olika processer, där en para- boloidformad plym av fast partikelformigt material i en gas skall utnyttjas.

Såsom illustreras i fig. 1 och 2 innefattar en före- dragen anordning lkoncentriska organ 3 och 5 samt organ för tillförande av en gas och ett fast partikelformigt material.

Ett inre rörformat organ 3 har en inloppsände 7 genom vilken fast partikelformigt material 9 satsas medelst ett matarorgan (ej visat), såsom en konventionell matare för fast fas eller of QUALÉV 8001732-0 portioneringsanordning, varvid det fasta partikelformiga ma- terialet passerar axiellt nedåt genom det rörformade organet 3 och utmatas från utloppsänden ll.

Det yttre cylinderformade organet 5, vilket är kon- centriskt med det inre rörformade organet 3, har en cirkulär vägg 13 med den övre änden tillsluten, exempelvis medelst en fläns 15, vilken kan bilda ett stöd för det inre rörformade organet. Det inre organet 3 och den yttre cylindern 5 har en gemensam axel a och den yttre cylindern har en utloppsände 17, som i axiell led är skild från den öppna änden ll hos det inre rörformade organet 3. Väggen hos det yttre cylinder- formade organet kan om så önskas luta en vinkel understigande 200 relativt vertikalaxeln, från gasinloppet till utlopps- änden.

Ett organ för att tangentiellt införa en gas i det yttre cylinderformade organet 5 genom den cirkulära väggen 13 via ett inlopp 19 i väggen 13 innefattar en ledning 21, som har ett inlopp 23 för tillförande av gasen från en källa, ej visad, och vilken har spiralform och är formad omkring det yttre cylinderformade organet 5. Denna spiralformade ledning Zl bildas av en yttre vägg 25 och övre och undre väggar 27 respektive 29, vilka väggar minskar i storlek från den första kontakten mellan ledningen och det yttre cylinderformade or- ganet 5 till nämnda väggar omger nämnda cylinderformade organ.

Ledningen bildar således en sluten passage, bortsett från inloppet 19, för gasen med en kontinuerligt minskande tvärsektionsarea. Gasinloppet l9 är företrädesvis i form av en slits, såsom illustreras, i den cirkulära väggen l3 i det yttre cylinderformade organet5, så att en gas som införes i ledningen 2l via inloppet 23 tillföres tangentiellt genom slit- sen och in i det yttre cylinderformade organet 5. Nämnda organ omges företrädesvis av en kammare 31 för erhållande av en kylmantel för det yttre cylinderformade organet 5, vilken mantel bildar en vattenkammare genom att en kylkammarvägg 33 är anordnad på avstånd från det yttre cylinderformade or- ganets vägg, vilken kylkammarvägg har en tillsluten nedre ände och inlopp och utlopp (ej visade) för att ett kylfluidum POOR QUALITY 8001732-0 skall kunna passera därigenom.

Inuti det inre rörformade organet 3 och koaxiellt med detta är en stödstav 37 anordnad, vilken stav vid den ände som är belägen närmast intill utloppet ll hos det inre rörformade organet 3 har ett koniskt format avlänkningsorgan 39. Före- trädesvis är stödstaven och avlänkningsorganet 39 försedda med genomgående hål 41, som kommunicerar med varandra, varvid vatten eller annat kylfluidum tillföres från en ej visad källa genom ett inlopp 43 till hålen 41, vilket kylfluidum passerar genom staven och avlänkningsorganet för kylning av dessa. Lut- ningen hos det koniska organet från spetsen till basen skall understiga 45° relativt axeln hos det inre rörformade organet 3.

Anordningen enligt föreliggande uppfinning är speciellt lämpad för satsning exempelvis av ett icke-järnhaltigt fast sulfidflotationskoncentrat och syrerik gas i den heta atmos- fären i en ugn i form av en paraboloidformad plym, för åstad- kommande av en metallskärsten. En sådan process beskrivs i det amerikanska patentet nr 4,236,915.

Ett fast partikelformigt material 9, såsom ett sulfid- koncentrat, företrädesvis med en partikelstorlek understigande ca. 0.3 mm matas genom inloppet 7 och passerar axiellt genom det inre rörformade organet 3. Då det fasta materialet pas- serar ut ur det inre rörformade organet 3 via utloppet ll kom- mer det i kontakt med avlänkningsorganet eller konen 39 och fördelas radiellt En syrerik gas tillföres samtidigt genom in- loppet 23 till ledningen 21, vilken gas passerar omkring de spiralforamde väggarna 25, 27 och 29 hos ledningen och inji- ceras genom slitsen 19 i den cirkulära väggen 13 tangentiellt in i det yttre cylindriska organet l5 och passerar vertikalt nedåt därigenom. Då den spiralformigt strömmande gasen pas- serar utloppet ll och avlänkningsorganet 39 innesluter gasen det fasta partikelformiga materialet 9, varvid blandningen får en tangentiell spridningshastighet överstigande halva hastig- heten i vertikalriktningen för materialet, så att det fasta partikelformiga materialet tillsammans med den syrerika gasen utmatas tangentiellt från utloppsänden 17 hos det yttre cylinderformade organet 5. Blandningen som utmatas från ut- ,_____..._»_ _ ._..._.____..,._ ,_,..__.._._,,.._,.________.___.__ - ._ ___, (ÄÅLYTY 8ÛÛ1752-0 loppsänden 17 hos det yttre cylinderformade organet 5 har en tangentiell spridningshastigeht som företrädesvis överstiger dennas hastighet i vertikalriktningen, så att blandningen erhåller paraboloidform. _ Ett kylfluidum, såsom vatten, kan injiceras genom de samverkande hålen 4l i stödstaven 37 och avlänkningsorganet 39, vilket kyler ytan hos det inre rörformade organet 3 och av vilket åtminstone en del som utmatas genom öppningen 45 kyler avlänkningsorganet och dess omgivning. En alternativ anordning för kylning av stödstaven 37 och avlänkningsorganet 39 illustreras i fig. 3, i vilken stödstaven och avlänknings- organet bildar en integrerad enhet med ett rör 47 för kyl- fluidum anordnat däri, varvid den öppna änden 49 hos röret för kylfluidum är belägen på avstånd från avlänkningsorganets 39 botten 51. Såsom illustreras matas kylande fluidum, såsom vatten, nedåt genom röret 57 och ut genom dennas ände 49, med en del av det kylande fluidet passerande genom öppningen 45, medan den återstående delen passerar uppåt och ut genom kana- len mellan röret 47 och stödstavens 37 innervägg för att ut- matas därifrån. Organ är även anordnade för kylning av det inre rörformade organet 3 innefattande på inbördes avstånd anordnade väggar 53 och 55 och en delningsskiva 57 däremellan, vilken delningsskiva slutar ovanför ändväggen 59, som för- binder väggarna 53 och 55. Kylande fluidum injiceras mellan väggen 53 och delningsskivan 57 och utmatas mellan delnings- skivan 57 och den yttre väggen 55. Dessutom kan kylmedium för det yttre cylinderformade organet 5 injiceras genom öppningar såsom 61 nedåt och omkring delningsskivan 63 och utmatas från på avstånd belägna öppningar 65 för kylning av densamma.

I vissa fall kan det vara önskvärt att vibrera det inre rörformade organet 5 eller stödstaven 37 med sitt av- länkningsorgan 39 eller båda för att underlätta flödet av fast partikelformigt material genom det inre rörformade orga- net, vilka vibrationer kan åstadkommas medelst kända vibrator- organ.

I den i fig. 4 visade utföringsformen har stödstaven och avlänkningsorganet uteslutits och det inre rörformade or- PÜÛ uuAUTY 8001732-0 ganet anordnats att rotera för satsning av det fasta partikel- formiga materialet. Såsom visas innefattar anordningen 71 ett inre rörformat organ 73 och ett yttre cylinderformat organ 75.

Det inre rörformade organet 73 har ett inlopp 77 genom vilket fast partikelformigt material matas från en inmatningsanord- ning (ej visad) och ett utlopp 79. I denna utföringsform är ut- loppsändsektionen 81 hos det inre rörformade organet förskjuten från axeln hos den återstående delen av det inre rörformade organet 83, så att utloppsändsektionen sträcker sig mot den cirkulära innerväggen 85 hos det yttre cylinderformade organet 75. Förskjutningen skall vara sådan att en spetsig vinkel er- hålles mot vertikalaxeln, vilken vinkel är mindre än 200, var- vid en vinkelförskjutning understigande ca. 150 föredrages.

Det rörformade organet 73 är roterbart infäst i den slutna änden 87 hos det yttre cylinderformade organet medelst en lag- ring 89, vilken möjliggör rotation av det inre rörformade or- ganet 73 medelst lämpliga organ för åstadkommande av sådan ro- tation (ej visade). Gas införas genom den cirkulära väggen 85 via slitsen 91 med utnyttjande av en spiralformad ledning 93 med minskande tvärsektion, som kommunicerar med nämnda slits på samma sätt som vid de tidigare beskrivna utföringsformerna, och det yttre cylinderformade organet har en utloppsände 95 axiellt förskjuten från utloppsänden 79 hos det inre rör- formade organet 73. För kylningsändamål har det yttre cylinder- formade organet 75 en på avstånd belägen yttre vägg 101 och en delningsskiva l03 belägen i den kammare som bildas av den yttre väggen l0l och innerväggen 85. Inlopp som inloppet lO5 och utlopp såsom utloppet 107 är anordnade för passage av kyl- fluidum därigenom. Det inre rörformade organet 73 kan för kyl- ning av detta ha på inbördes avstånd belägna väggar 109 och lll och en däremellan anordnad delningsvägg ll3, så att kylande fluidum kan passera mellan de åtskilda väggarna, såsom beskri- vits i samband med det inre rörformade organet i fig. 3.

Det kylande fluidet som användes vid kylning av väggar- na hos det inre rörformade organet och det yttre cylinder- formade organet vid föreliggande brännare utgöres företrädes- vis av vatten. Det kylande fluidet som passerar genom delnings- QUALITY 8001732-0 organet 39 för injicering in i reaktorn kan innehålla vatten, luft, kvävgas eller vid förekomsten av en svaveldioxidrik- atmosfär i reaktorn svaveldioxid. Injicering av kylande flui- dum genom det koniska organet och in i området för brännarut- loppet och nedåt åstadkommer en effektiv kylning av detta om- råde.

Såsom illustreras i fig. 5 ger en sprinklerbrännare enligt uppfinningen en mer likformig och vidare materieför- delning av partiklar över slaggytan i en reaktor och från en lägre nivå över denna än brännaren i det amerikanska patentet 4 147 535. Denna väsentliga förbättring erhålles med utnyttjan- de av den höga tangentiella hastigheten hos förbränningsgasen för partikelspridningsändamâl i stället för med ett på spe- ciellt sätt krökt horn. 1 Föreliggande sätt för införing av en suspension av fast partikelformigt material i en gas in i ett reaktionsut- rymme i form av en paraboloidformad plym är lämplig för ett stort antal processer, då den ger effektiv värme- och materie- övergång mellan gas, fast fas och vätska. Såsom beskrivits tidigare är metoden speciellt lämpad för användning vid smält- ning av järnsulfidmalmer, såsom smältning av koppar, nickel, kobolt och bly, eller blandningar av sådana sulfider. Proces- sen är även användbar vid flamsmältning av partiklar, såsom sulfider, vid slaggbehandling, exempelvis för smältning och reduktion av nickel-koboltinnehållande slagger, för flamreduk- tion av oxidmaterial, såsom oxider av kobolt, koppar, järn, bly, magnesium, tenn och zink, och även för flamrostning av sulfider, såsom molybdenit.

Metoden medger införande av fast partikelformigt ma- .terial i en gas i en reaktor, så att den fasta fasen fördelas tangentiellt över en stor yta och gravitationseffekter åstad- kommer en paraboloidformad plym av det fasta partikelformiga materialet. Vid genomförande av sättet införes fast partikel- formigt material genom ett vertikalt anordnat rörformigt organ och sprides detta tangentiellt från detta genom dirigering av gasen tangentiellt in i utrymmet mellan det rörformade organet och ett omgivande, koaxiellt yttre cylinderformat organ. Då DDR QUAUTV 8001732-0 gasen passerar cirkulerande nedåt genom detta utrymme inne- sluts fast material som avgivits från det inre rörformade or- ganet för bildande av en blandning av fast partikelformigt material i gasen, vilken suspension utmatas från det yttre cy- linderformade organet vid en tangentiell spridningshastighet som överstiger halva hastigheten för den vertikala rörelsen nedåt. Företrädesvis utmatas den suspensionen innehållande gasen från det yttre cylinderformade organet vid en tangen- tiell spridningshastighet som är högre än hastigheten för den vertikala rörelsen nedåt. En signifikant effekt hos den tangen- tiella gashastigheten är att åstadkomma ett negativt tryck in- till det inre rörformade organets utlopp, vilket underlättar flödet av fast fas därifrån.

Den tangentiella hastigheten och hastigheten i verti- kalriktningen hos gasen vid brännarens utloppsände bör vara tillräckliga för att förhindra antändning av brännbara ämnen i det cylinderformade organet.

Såsom exemplifieras i fig. 5 ger utnyttjandet av före- liggande anordning och sätt en exceptionell likformighet i maunfiefördelningen av partiklar per ytenhet, såsom slagg, som belägges av partiklarna. Exempelvis kan i en flamugn, i vilken slaggskiktet befinner sig mindre än 3 meter under utloppsänden hos detcylindriska organet, den tangentiella spridningshastig- heten och hastigheten för den vertikala rörelsen nedåt alstras så, att avvikelsen i materiefördelningen på slaggskiktet blir mindre än 2 till l inom en cirkel med en diameter större än 4 meter på slaggytan. Under förhållanden med begränsat utrymme uppnås således en utmärkt kontakt mellan gas, vätska och fast fas hos reaktanterna och speciellt dispersion och blandning över en stor yta.

Exempel på användbarheten för föreliggande anordning och sätt följer nedan.

Exempel l Vid ett exempel på användning av föreliggande metod vid flamsmältning av kopparkoncentrat utnyttjades följande kon- stanter: Analys av koncentrat (torkat): 29,5% Cu, 26,0% Fe, 00 ÛUALIFTIV ' 8001732-0 ,4% oxider och 0,l% H O. 3l,0% S, % SiO 2 1 Slaggsašmansättning: 38,3% SiO2.

Temperaturer: Slagg och skärsten 1.2O00C, avgas- temperatur l.260°C.

Flussmedelsanalys (torkat): 8l,5% SiO2.

Temperatur på allt satsat material: 25°C.

Kommersiell syrgas: 98% 02, 2% N2 (l00% reagerar).

Satsningshastighet: l.350 ton koncentrat per dag.

Värmeförluster: 9.l09 kW.

Infiltrerad lufthastighet: 1,25 m3/sek. (75% av syret i infiltrerad luft reagerar). _ ' _ Kolanalys (mottagenfi 6l,0% C, 4,5% H20, 5,0% S, l9,5% aska och l0,0% H20.

Värmevärde: 26 MJ/kg.

Kol torkad till 0,10% H20.

Värmeförlusterna och infiltrerad luft fördelas jämnt mellan tre brännare.

Med utnyttjande av brännaren enligt fig. l och sättet enligt uppfinningen, varvid tre sådana brännare är belägna i taket hos en flamugn, såsom den som beskrivits i det tidigare omnämnda amerikanska patentet.4,236;915,, smältes kopparkon- centratet som identifierats ovan vid en hastighet av 1.350 ton/ dag, varvid 450 ton/dag koncentrat införes genom var och en av de tre brännarna. Två brännare (l och 2) arbetar i en automa- tisk mod för smältning, medan brännaren belägen närmast gas- utloppsänden hos ugnen (3) arbetar i ett smältningstillstånd där kol tillsättes. Maæmialbalansen baserad på 45,4 kg är: In Kg Material Brännare l Brännare 2 Brännare 3 Summa Koncentrat l5,l 15,1 15,2 45,4 Infiltrerad här 1,6 1,6 l,6 4,8 Kol 0 0 0,7 0,7 Kommers. O 3,5 3,5 2,8 9,8 Flussmedel 2,3 2,3 O 4,6 Summa 22,5 22,5 _ 20,3 65,3 .UP ..._ Skärsten 7,3(6l%Cu) 7,3(61%Cu) ll,8(38%Cu) 26,4(50%Cu) Gas 7,3 7,3 6,4 21,0 Slagg 7,9 7,9 \ 2,2 18,0 Summa V 22,5 22,5 20,4 65,4 ll 8001732-0 Den totala skärstenen som erhålles innehåller 50,8% Cu.

Den totala gassammansättningen som erhålles innehåller i vikt- %: 7l,l% S02, 1,3% 02, l7,6% N 2! O och 9,l% CO 2.

Energibalansen för metoden enligt ovan baserad på 45,4 kg koncentrat med 450 ton/dag i var och en av de tre brännarna är: In Källa Brännare 1 Brännare 2 Brännare 3 Summa Avlägsning 34 34 12 80 Kol.komb. _Q_ _Q 20,5 20,5 Summa - 34 34 32,5 100,5 E Skärsten 6,1 6,1 11,5 23,7 Gas 7,7 7,7 8,4 23,8 Slagg 10,6 10,6 2,9 24,1 Värmeförlust 9,7 9,7 9,7 29,1 Summa 34,1 34,1 32,5 100,7 Processbränsleekvivalenten (PFE)[H.H.Kellogg och J.M. Henderson: "Energy Use in Sulfide Smelting of Copper", Extracüve Metallurgy of Copper, J.C. Yannapoulos och J.C.

Agarwal, Eds., TMS-AIME, Port City Press, Baltimore, 1976, Vol. 1, p. 376-415] för detta är beräknad i enlighet med följande tabell I: 8001732-0 12 3.3 mašw 31A ååh: S šš G3 S; šåš S å... 03 3.5 ååh: 3 så 0.9. šå :Bšo å; ä» OJ nä? ššnz .Q .äx Nm Så 338 âa Hfimfin ä» äå 3.? ååh: 3 å.. E 3.0 nå? ä. me mä 8.0 coåš m3 n u. 3.0 Så mašz m6 ma H3 äå v52 maa äï v. om mwå :oukš å.. .m3 NJ.

WW nfibšnnwnuflwuwfim. omnw uWufiuQmN/M Hmnöovfiøcm co» Hmm Sim uocm :ou mmm umuucmucox com.

Nrm Uocm cow Hmm Mmmm cwflnqšumpm som. .väx :B\ s å .osox Qonïwâ mma ll ll ll Il fiflömmwu .ät 3.3 wfifimšflflmøfi ïmummmmn wood mmwhåm mfwwm E» mficxøununm ä» wøääwfiw maa ägäü øfiwfimßøox H HHwQmB ämmoåoä øoåä 3.3 n E» ANow ...ams mmmäfigøom S A øw “aa mmmmsmø E mfinxngflflflumuwm .m mmum>fiø .w mficxnwâfiflwwoë .m uwmux Umnvwam .mcfihhšnwummå 3 flmnmcw wußfiflflu ufimuoæ F. mfinwuugcom .N ummnx wmuumdm .mnflšñwwwmå Û mšäfiflflxgßwopm :oo mfiuwpäfimw 6 mfififiwä på .Hwwmäwøflm E Mmmm >m :oflšswoum Ü How 3 .mm-Egna ummumm >m mcdšuon. Am mnähåwum .H umom 3.5 mao :o wow uwuflmšfimsmumumxm .usox coušä omm wumwfiflumflmcmum mäïuøox :B omfl »mšmflgmmflmmqflfififiw mcäfiflwnmmmcwflvfiflummwaæm soo17s2-o 13 .fâësifleëi Såsom exempel på användning av brännaren och sättet enligt föreliggande uppfinning med utnyttjande av konstanterna angivna i exempel l, i vilket en sprinklerbrännare utnyttjas vid smältning av kopparkoncentratet som beskrivits, erhölls följande materialbalans vid flamsmältning av 450 ton koncen- trat per dag för automatisk produktion av en skärsten inne- hållande 61% Cu: Bas: 45,4 kg koncentrat år: Koncentrat 45,4 kg Infiltrerad luft 4,9 kg Kol 0 kg Kommersiell syrgas 10,6 kg Flussmedel 6,8 kg Summa 67,7 kg E _ Skärsten (6l% Cu) 22,0 kg Gas 21,9 kg Slagg 23,8 kg Summa 67,7 kg Den resulterande gasen kan ha följande analysvärden i vikt-%: 8l,8% S02, l,2% 02, l6,8% N2 och O,2% H20.

Exemgel 3 Såsom exempel på användning av brännaren och sättet en- ligt uppfinningen med utnyttjande av konstanterna angivna i exempel l, varvid en sprinklerbrännare utnyttjas vid smält- ning av det kopparkoncentrat som beskrivtis, erhålles följan- de materialbalans vid flamsmältning av 450 ton koncentrat per dag för produktion av en skärsten innehållande 38% Cu: Bas: 45,4 kg koncentrat .Ill Koncentrat 45,4 kg Infiltrerad luft 4,9 kg Kol 2,2 kg Kommersiell syrgas 8,4 kg Flussmedel 0 kg Summa 60,9 kg llë Skärsten (38% Cu) 35,3 kg Gas 19,1 kg Slagg 6,5 kg Summa 60,9 kg ïsoo17z2-o 14 Den resulterande gasen kan ha följande analysvärden i vikt-%: 43,4% S02, l,4% 02, l9,2% N2, 5,8% H20 och 30,2% C02.

Exempel 4 Molybdenitkoncentrat (MoS2) flamoxideras ienvaüenkyld reaktor medelst luftsprinklingsrostning vid 675°C för till- verkning av kalcinerad molybdenoxid (MOO3) och gas innehållande mer än 5% S02.

Exempel 5 Lågsvavlig kalcinerad zinkoxid blandas med lågsvavlig kolad ved och flussmedel och reduceras till zinkânga genom syresprinklingssmältning vid 1.350°C för tillverkning av zink- ånga, slagg och kolmonoxidrik gas (CO/C02 >3).

Exempel 6 Magnititkoncentrat (68% Fe) upphettas till 925°C i ett första steg i en roterande brännugn, brännande återförd gas (C02/CO = 2,4) från det andra steget. Föruppvärmd Fe3O4 re- duceras till FeO i en reaktor med flytande bädd vid 82500 med utnyttjande av återförd gas (COz/CO = l) från det tredje steget. Nämnda FeO blandas med fint kol och flussmedel och re- duceras till tackjärn (4,5% C) genom syresprinklingssmältning vid 1.6oo°c.

Såsom visats av dessa exempel är sprinklerbrännaren och sättet enligt föreliggande uppfinning användabara för ett flertal reaktioner mellan fast fas och gas. Denna brännare utgör basen för funktionen hos en ny enhet, som erbjuder över- lägsen värme- och materieövergâng till följd av intim blandning och skrubbning baserad på höga relativa hastigheter mellan par- tiklarna och gaserna. I en reaktor med ett begränsat reaktions- utrymme mellan platsen för blandningens införande och en yta, såsom en slaggyta, i reaktorn ger sprinklerbrännaren en para- boloidformad plym med mycket större volym än vad som uppnåtts med känd teknik. Speciella skäl för dess tillämpning förekommer där en god fördelning av en blandning av sådana fasta faser och gaser och utsträckt reaktionstid önskas.

Claims (35)

8001732-0 R I 15 Patentkrav

1. Anordning för införande av fast partikelformigt material och en gas i riktning nedåt i en reaktor, i form av en paraboloidformad plym för åstadkommande av god kontakt mellan gas och fast fas och snabb reaktion i reaktorn mellan det partikelformiga materialet och gasen genom blandning, varvid det partikelformiga materialet fördelas likformigt och med god spridning i reaktorn, k ä n n e t e c k n a d av ett inre rörformat organ (3; 73) med en inloppsände (7; 77) för fast material (9) och ett utlopp (11; 79), organ för införande av fast partikelformigt material genom inlopps- änden (7; 77) hos det inre rörformade organet (3; 73) för axiell passage därigenom och utmatning genom nämnda utlopp (11; 79), ett yttre cylinderformat organ (5; 75) med en cirkulär Vägg (13; 85), en sluten ände (15: 87), en utlopps~ ände (17; 95) och ett gasinlopp (19; 91) i nämnda cirkulära vägg (13; 85) mellan nämnda ändar, vilket cylindriska organ (5; 75) är anordnat koncentriskt omkring det inre rörformade ' organet (3; 73), så att utloppet (11; 79) hos sistnämnda organ (3; 73) blir beläget mellan gasinloppet (19; 91) och utloppsänden (17; 95) hos det yttre cylinderformade organet (5; 75), av att organ är anordnade för införande av gasen tangentiellt genom gasinloppet (19; 91) i nämnda cirkulära vägg (13; 85), vilka organ innefattar en ledning (21; 93) anordnad att införa nämnda gas tangentiellt i nämnda cy- linderformade organ (5; 75) väsentligen omkring nämnda cir- kulära vägg, varvid gasen riktas omkring den inre periferin hos den cirkulära väggen (13; 85) och mot nämnda utlopps- ände (17; 95), så att det fasta partikelformiga materialet (9) som passerar ut genom utloppet (11; 79) hos det inre rörformade organet (3; 73) uppfångas av gasen, samt av att gasen utmatas från utloppsänden (17; 95) hos det cylindriska organet (5; 75) vid en tangentiell spridningshastighet, som överstiger halva hastigheten för gasens vertikala rörelse nedåt.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n nde t e c k n a d av att ett koniskt organ (39) är anordnat intill och nun/iv 8001732-0 16 axiellt i utloppet (11) hos det inre rörformade organet (3), varvid åtminstone spetsen hos nämnda koniska organ är belägen i det inre rörformade organet.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda koniska organ utgöres av en kon (39) med en lutning från spetsen mot basen understigande 450 relativt axeln för det inre rörformade organet (3).

4. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att en stödstav (37), vilken är belägen koaxiellt i det inre rörformade organet (3), uppstöder nämnda koniska or- gan (39) i ett läge intill utloppet (11) hos nämnda inre rörformade organ (3).

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda koniska organ (39) har en diameter som är mindre än den för det inre rörformade organet (3) för att medge passage därigenom.

6. - Anordning enligt krav 2, k ä n n _e t e c k n a d av att nämnda koniska organ (39) är anordnat i det yttre cylinderformade organet (5).

7. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda stödstav (37) och koniska organ (39) båda är ihåliga och att hålen (44) därigenom kommunicerar med varandra.

8. - Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att organ (43) är anordnade för att bringa ett kylande fluidum att passera genom nämnda hål (41).

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det kylande fluidet från nämnda hål (41) injiceras nedåt genom basen hos nämnda koniska organ (39) och in i reaktorn.

10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda kylande fluidum har valts ur gruppen inne- hållande vatten, luft, kvävgas och svaveldioxid.

11. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d 8001732-0 17 av att nämnda inre rörformade organ (3), cylindriska organ (5) och stödstav (37) är koaxiella.

12. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda ledning innefattar en spiralformad ledning (21; 93) lindad omkring nämnda cylindriska organ (5; 75).

13. Anordning enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda ledning innefattar ett gasinlopp (23) kommu- nicerande med en passage formad av yttre, övre och undre väggar (25, 27, 29) och det inre rörformade organet (3; 73), vilka väggars bredd minskar från en punkt för den första kontakten med det yttre cylinderformade organet (5; 75) till en punkt intill nämnda punkt för den första kon- takten, för bildande av en passage med kontinuerligt minskande tvärsektionsarea.

14. Anordning enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda gasinlopp i den cirkulära väggen (13; 85) hos det yttre cylindriska organet (5; 75) innefattar en slits (19: 91) väsentligen fullständigt omkring nämnda cirkulära vägg, vilken kommunicerar med nämnda passage.

15. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att en kylkammare (31) är anordnad i det cylinderformade organet (5) och att organ är anordnade för att bringa ett' kylande fluidum att passera genom nämnda kammare.

16. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att en kylkammare är anordnad i det inre rörformade organet (3; 73) och att organ är anordnade för att bringa ett kylande fluidum att passera genom nämnda kammare{

17. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda inre rörformade organ (73) är roterbart anordnat för rotation omkring axeln för det yttre cylinder- formade organet (75).

18. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda inre rörformade organ (73) innefattar en ._.____.._._ _ '“ f _ .__-ø-uu--______ 8001732-'0 18 sektion (83), som är koaxiell med nämnda cylinderformade organ (75), och en utloppsändsektion (81) som sträcker sig mot den cirkulära väggen (85) hos nämnda cylinderformade organ i en spetsig vinkel relativt sistnämnda organs axel.

19. Anordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda spetsiga vinkel representeras av en vinkel som är mindre än 200 relativt det cylindriska organets (75) vertikalaxel.

20. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda cylinderformade organ (5; 75) har en vägg med cirkulärt tvärsnitt lutande en vinkel understigande 200 mot vertikallinjen.

21. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar organ för utmatning av nämnda gas från utloppsänden (17; 95) hos det cylinderformade organet (5; 75) vid en hastighet som är tillräcklig för att för- hindra antändning av brännbara ämnen i nämnda cylinder- formade organ.

22. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda tangentiella spridningshastighet för den utmatade gasen är högre än hastigheten för fasens verti- kala rörelse nedåt.

23. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den tangentiella spridningshastigheten och hastig- heten för gasens vertikala rörelse nedåt är sådan, att av- vikelsen i materialfördelningen av partiklar per ytenhet hos den yta på vilken partiklarna infaller omkring tre meter under det cylinderformade organets (5; 75) utlopps- ände är mindre än två till ett inom en cirkel med en dia- meter överstigande 4 meter på nämnda yta.

24. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda gas är luft.

25. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t c c k n a d av att nämnda gas har ett syreinnehåll som överstiger det hos luft. 8001732-0 19

26. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda gas innehåller åtminstone 80% syre.

27. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att organ är anordnade för att vibrera nämnda inre rörformade organ (3; 73).

28. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att organ är anordnade för att vibrera nämnda stöd- stav (37).

29. Sätt för införande av fast partikelformigt material i en gas i form av en paraboloidformad plym i en reaktor, varvid fast partikelformigt material införes genom ett ver- tikalt rörformat organ och sprides från detta, k ä n n e- t e c k n a t av att man riktar nämnda gas tangentiellt mellan nämnda rörformade organ och ett koaxiellt yttre cy- linderformàt organ för uppfångning av det fasta partikel- formiga materialet som utmatas från det centrala rörformade organet i nämnda gas och utmatning av nämnda gas från det yttre cylinderformade organet vid en tangentiell sprid- ningshastighet som överstiger halva hastigheten för gasens vertikala rörelse nedåt.

30. Sätt enligt krav 29, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda gas utmatas från nämnda yttre cylinderformade organ vid en tangentiell spridningshastighet som över- stiger hastigheten för gasens vertikala rörelse nedåt.

31. Sätt enligt krav 30, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda gas riktas tangentiellt mellan nämnda rörformade organ och nämnda koaxiella yttre cylinderformade organ genom en slits i och väsentligen omkring nämnda yttre cylinderformade organ.

32. Sätt enligt krav 31, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda gas införes genom nämnda slits genom en ledning, som kommunicerar med slitsen och står i kontakt med det yttre cylinderformade organet, vilken ledning har yttre, övre och undre väggar, vilkas bredd minskar från en punkt för en första kontakt med det yttre cylinderformade organet till en punkt intill nämnda punkt för den första kontakten (lflglolfiv à 8001732-0 20 för bildande av en sluten passage med undantag för nämnda slits med kontinuerligt minskande tvärsektionsarea.

33. Sätt enligt krav 29, k ä n n e t e c k n a t av att ett avlänkningsorgan är anordnat intill den punkt där det fasta partikelformiga materialet utmatas och att ett kylande fluidum injiceras genom nämnda avlänkningsorgan för kylning av området däromkring.

34. Sätt enligt krav 29, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda fasta partikelformiga material innefattar en icke järnhaltig metallsulfid och att nämnda gas innefattar en syrerik gas.

35. Sätt enligt krav 29, varvid nämnda gas är syrerik, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda fasta partikel- formiga material innefattar kol och en metalloxid som valts ur gruppen'innefattande oxider av kobolt, koppar, järn, bly, magnesium, tenn och zink. ..._..,_...,...r ___.. WW HUAUTY,