PT81259B

PT81259B - Dispositivo para produzir suspensoes inflamaveis de solidos num gas

Info

Publication number: PT81259B
Application number: PT81259A
Authority: PT
Inventors: Adalbert Bartsch; Georg Gospos; Lars Kersten; Arno Wilfgang Bartsch
Original assignee: Norddeutsche Affinerie
Priority date: 1984-10-05
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1992-06-30
Also published as: EP0177090A3; FI79348B; ES8605300A1; ZA857675B; JPS6196044A; FI79348C; PT81259A; DE3436624A1; BR8504911A; YU157285A; DE3578206D1; IN160230B; CN1007923B; EP0177090A2; FI853836L; AU582971B2; AU4833585A; PH23693A; US4665842A; YU44137B

Description

DISPOSITIVO PARA PRODUZIR SUSPENSÕES INFLAMÁVEIS DE SOLIDOS NUM GÁS”

A presente invenção refere-se a um dispositivo para produ zir suspensões inflamáveis de sólidos num gás compreendendo um alimentador para alimentar verticalmente a suspensão de sólidos num gás, um canal de passagem para o gás secundário envolvendo con centricamente o referido alimentador e uma zona para misturar estas duas correntes.

Na operação de fornos e em processos metalúrgicos é muitas vezes necessário alimentar substâncias sólidas, que devem ser queimadas ou submetidas a uma reacção química, à câmara de combus tão ou ao reactor em causa, sob a forma de uma suspensão.

Os dispositivos conhecidos para produzir tais suspensões são muitas vezes descritos como queimadores e podem compreender alimentadores que estão dispostos uniformemente uns dentro dos ou tros e são parcialmente estacionários e parcialmente movediços,pro duzindo inicialmente uma mistura de combustível com ar primário,e misturando a seguir esta mistura com ar secundário (memória descri tiva da patente de invenção alemã N^Q 891.597)· A fim de se obter, inter alia, uma mistura profunda de carvão pulverizado e ar, uma das formas de realização daquele dispositivo conhecido compreende uma peça interior, disposta dentro do tubo de ar primário e causando um remoinho no ar primário antes da adição do carvão pulverizado, de modo que a adição do carvão pulverizado dê origem a uma. suspensão turbulenta do carvão pulverizado no ar,devido ao remoinho do ar. No entanto, o carvão pulverizado adicionado subse

quentemente pesa muito mais do que o ar e, por este motivo, o movimento turbulento do carvão é grandemente reduzido, ou quase totalmente eliminado, de modo que não se obtém a mistura profunda desejada de todos os componentes.

A publicação da patente de invenção alemã N^Q 12 92 631 descreve um dispositivo para misturar partículas sólidas num fluí do gasoso de transporte. Este dispositivo compreende uma câmara de remoinho. Com uma secção transversal cujo contorno tem a forma de uma espiral logarítmica e que tem uma abertura de entrada que é maior do que a abertura de saída. 0 dispositivo compreende um tubo de alimentação dos sólidos, que é co-axial com o polo e se estende através da abertura de entrada, terminando aproximadamente no plano da secção transversal da abertura de saída. Aquele dispositivo apresenta no seu funcionamento, a desvantagem de os sólidos entrarem na câmara de combustão ou de reacção num sentido que tem uma grande componente vertical e entrarem em contacto com a parede que define a referida câmara antes de terminada a reacção.

A publicação da patente de invenção alemã N^Q 22 53 074 descreve um processo para 0 tratamento piro-metalúrgico de sólidos finamente divididos a uma temperatura à qual os sólidos estão fundidos. No referido processo utiliza-se uma câmara de ciclone e os referidos sólidos são tratados com gases comi um alto teor em oxigénio e com portadores opcionais de energia. Minérios de sulfureto e concentrações dos mesmos de metais não ferrosos são misturados com gases com um alto teor de oxigénio e com portadores opcionais de energia a uma temperatura inferior à temperatura da reacção a fim de formar uma suspensão que, com uma velocidade suficiente para impedir o regresso da chama, é conduzida para den tro de um canal vertical de combustão onde se realiza a reacção. A suspensão resultante contém principalmente partículas fundidas e é alimentada para a câmara de ciclone.

A primeira publicação do pedido de patente de invenção alemã 52 12 100 descreve um dispositivo para um tratamento metalúrgico de concentrados de minérios de metais não-ferrosos, particularmente concentrados de minérios de sulfuretos. 0 referido dispositivo compreende um lanço com extensão geralmente vertical, que munido de meios para misturar gás e sólidos e com um bico de aceleração, que está rodeado por um bico anelar de queimador. 0 bico de queimador é munido de meios para alimentar a mistura de combustível e material a ser inflamado, naquele dispositivo conhecido, utiliza-se um pequeno bico para dirigir uma mistura heterogénea de solidos, material fundido e gás, sobre o material fundido contido num forno de câmara. Os tempos de permanência dos sólidos no jacto são extremamente curtos de modo que o jacto de partículas que não foram completamente submetidas à reacção, inicie uma reacção violenta dentro do banho, causando no mesmo uma alta turbulência. Aquele dispositivo conhecido tem a desvantagem de a suspensão de sólidos no gás não poder ser misturada adequadamente e de as partículas sólidas permanecerem dentro do jacto de gás apenas durante um intervalo de tempo muito curto de maneira que este dispositivo conhecido pode funcionar somente em reactores que contém banhos fundidos.

Um objecto da presente invenção é proporcionar um dispositivo que serve para produzir suspensões inflamáveis de solidos num gás, e em particular as suspensões que contêm concentrados de minérios de sulfuretos, pretendendo-se que este dispositivo esteja isento das desvantagens dos dispositivos conhecidos, particu-

larmente as desvantagens mencionadas anteriormente, e que seja de construção simples com um funcionamento isento de anomalias.

Este objecto é realizado por o dispositivo da natureza atra's descrita ser concebido de tal modo de acordo com a presente invenção que o alimentador para a suspensão dos sólidos no gás pri mário consista num reservatório de expansão do tipo de ciclone, que é munido de um tubo de alimentação tangencial 1 para forne cer a suspensão dos sólidos no gás primário, embocando este tubo de alimentação no referido reservatório numa direcção substancial mente horizontal, sendo o reservatório de expansão 2 seguido por duas zonas de misturai e II ligadas em serie, que consistem em difusores do tipo venturi , envolvendo o canal de passagem 8 do gás secundário concentricamente o difusor 5» 6, 7 na primeira zona de mistura I e contendo a segunda zona de mistura II um quei mador anelar de gás ti que sustenta a chama e compreende bicos de gás combustível e de oxigénio 14 , 14a dispostos alternadamente e rodeando a saída do difusor, que é munida de uma câmara de arrefecimento 18.

Os gases primário e secundário necessários para produzir a suspensão inflamável de sólidos num gás contêm obviamente oxigé nio. Para este fim, pode utilizar-se ar, ar enriquecido com oxigénio, ou oxigénio puro de qualidade comercial.

Por meio do dispositivo de acordo com a presente invenção, uma suspensão inflamável de sólidos num gás, alimentado ao disposi tivo, é totalmente homogeneizada nas zonas de mistura, efectuando-se na saída da segunda zona de mistura uma inflamação de confiança e uma fusã^ virtualmente completa das partículas sólidas dentro do jacto do queimador. 0 queimador de gás que sustenta a chama é importante para a inflamação espontânea do jacto de combustível,

para sustentar a chama e para uma transferência de energia térmi ca na região do regresso da chama. Esta configuração do queimador resulta num achatamento substancial do cone do perfil da ignição.

No dispositivo de acordo com a presente invenção, uma sus pensão de sólidos num gás primário contendo por exemplo um concen trado complexo de minério de sulfureto, é alimentada através do tubo de entrada 1 para dentro do reservatório de expansão do tipo de ciclone 2 . Este reservatório de expansão compreende conve nientemente no lado interior uma camada de desgaste interior em material cerâmico, por exemplo betão. Visto os sólidos com um tamanho granulométrico inferior a ^0 jua e também compreendido entre 1+0 e 110 jum serem transportados pneumaticamente para dentro do reservatório de expansão, e dado que é criado um remoinho dentro des te reservatório, os sólidos que abandonam o reservatório de expansão do tipo de ciclone 2 através do tubo de ligaçâft 4tem um certo remoinho quando entram na zona de mistura I. Por exemplo, uma sus pensão de sólidos num gás pode entrar no difusor venturi da primeira zona de mistura com uma velocidade de escoamento de cerca de 15 m/seg.

A zona de mistura I compreende um difusor do tipo de ventu ri, tendo especificamente um canal convergente de entrada.5 ? uma· zona cilíndrica de mistura 6 e a zona difusora 7 · 0 difusor do tipo venturi da zona de mistura I está ligado ao reservatório de expansão do tipo ciclone 2 , de um modo desmontável, por meio de uma união àe flanges h-a . Uma corrente de gás, carregada com sólidos numa proporção de por exemplo 17 a 27 kg de sólidos por metro cúbico normal (sm3) de gás, é acelerada e agitada até adquirir uma alta turbulência no canal cilíndrico de mistura 6 . 0 cs

nal de mistura 6 da zona de mistura I tem um comprimento igual a por exemplo 4 a 6 vezes o diâmetro deste canal e a turbulência efectuada neste canal eorresponde a um número de Reynolds de 1,5

E ' A a 1,7 x 10 . 0 canal difusor 7 tem uma forma cónica com um angulo de abertura compreendido entre cerca de 3 e 7^o. Os componentes 5, 6, 7 da zona de mistura I servem para homogeneizar uma suspensão de sólidos num gás em remoinho e serve para reduzir este remoinho. Se o tempo de permanência e as velocidades relativas finais entre o gás e os sólidos e entre as partículas mais finas e as mais grossas dos sólidos forem escolhidas adequadamente, a alta turbulência dará origem a um movimento das partículas do fluído numa direcção transversal ao eixo centra,! da corrente, obtendo-se assim uma homogeneização mais efectiva da, corrente mista. Visto o canal de mistura 6 ter um comprimento igual a, por exemplo, 4 a 5 vezes o seu diâmetro, os remoinhos ou partes separadas de jactos, formadas no canal convergente, serão eliminadas antes de o jacto entrar no difusor 7. Devido ao pequeno ângulo de abertura do difusor cónico, evitar-se-ão irregularidades de escoamento dentro do jacto e de densidade dentro do mesmo.

canal do gás secundário 8 tem adequadamente a forma de um joelho cujo braço vertical envolve concentricamente o difusor. Adjacente a saída do difusor 7, o canal do gás secundário transforma-se num canal cilíndrico 10 cujo diâmetro é mais pequeno e virtualmente igual ao da saída do difusor. 0 canal do gás secundário serve para conduzir uma corrente de gás reagente, tal como uma corrente de ar enriquecido com oxigénio.

A transição 9 da secção transversal do canal do gás secundário 8 para o canal de mistura 10 não significa, um escalão na, secção transversal e tem, por exemplo, uma forma curva (convexa ou côncava) ou cónica. Esta configuração assegura que ζ

seja evitado qualquer depósito de sólidos que poderiam causar con dições instáveis com carregamentos irregulares e/ou densidades irregulares da corrente. 0 diâmetro do canal de mistura 10 foi escolhido de tal modo que se obtenha uma turbulência considerável, correspondendo a um número de Eeynolds de 3 ^a 7 ^x 10^· Podem adoptar-se certas medidas para, impedir uma separação de escoamento e uma formação de remoinhos na saída 12 do queimador. Tais medidas incluem, por exemplo, a presença de um canal de mistura 10 com um comprimento igual a, por exemplo, 5 a 8 vezes o seu dia metro e uma transição suave para o difisor seguinte 11 com uma forma cónica, com um pequeno ângulo de abertura de, por exemplo, 2,5°. Os remoinhos resultariam numa inflamação irregular do jacto, por exemplo numa supressão ou restrição do regresso da chama para dentro do difusor. Isto causaria perturbações consideráveis, tais como incrustações. No dispositivo de acordo com a presente invenvenção, a transição entre secções transversais diferentes, o ângulo de abertura da forma cónica do canal difusor 7 e o diâmetro de saida do mesmo, são escolhidos de tal modo uns em relação aos outros que as duas correntes, consistindo na corrente do ga's secun dsrio e na corrente formada pela suspensão de sólidos num gás, sejam misturadas perfeitamente, entrando os sólidos na zona de mistu ra II num estado de distribuição homogénea. No dispositivo de acordo com a presente invenção, a corrente do gás secundário escoa-se adequadamente com uma velocidade que é mais elevada do que a da corrente formada pela suspensão de sólidos em gás, mantendo-se uma velocidade relativa de 5 a 15 m/seg. entre as duas correntes.

No dispositivo de acordo com a presente invenção, um segun do difusor venturi 11 está espaçado verticalmente do primeiro de modo a seguir a este, e está ligado ao mesmo por meio de uma união

de flanges 10a . Este segundo difusor venturi constitui a zona de mistura II. 0 ângulo de abertura do cone do difusor 11 está compreendido entre 1,5 e 4^o, preferivelmente entre 2 e 3°· Um ângulo de conicidade de 2,5° verificou-se ser particularmente van tajoso. Um queimador anelar de gás, que sustente a chama, está montado na extremidade do difusor venturi ou na zona de saída do difusor venturi ou na zona de saíde do difusor 11 , rodeando esta zona de saída. 0 queimador anelar compreende tubos distribuidores 16 separados para gás combustível e oxigénio, respectivamente. Os bicos seperados 14 , 14a pera gás combustível e oxigénio estão dispostos de modo a alternarem entre si com um espaça mento de cerca de 4o mm para formar uma série circular coaxial. A distância até à aresta de separação 1? é igual a cerca de 35 a 40 mm. Os bicos de saída estão ligados desmontavelmente aos alimentadores 15 , 15a por meio de filetes de rosca. Os alimentadores 15 , 15a estendem-se através da câmara de arrefecimento e estão soldados nas extremidades superior e inferior do queimador por meio de juntas estanques à água sob pressão, uma chicana anela^de giía 19 serve para uma distribuição uniforme da água de arrefecimento. A câmara anelar de arrefecimento tem normalmente uma altura compreendida entre 10 e 3θ cm, preferivelmente entre 15 e 20 cm. 0 queimador de gás, sustentador da chama, é feito numa liga de aço contendo cromio e níquel, tal como a liga de aço designada pelo N2 4571· θ uso de materiais desta natureza e a presença de uma câmara de arrefecimento para o difusor 11 as segura a protecção do material contra a formação de carepa. Esta protecção é importante para a prevenção de acidentes. Adjacente ao plano da saída do queimador 12 existe uma aresta de separação 17 semelhante a uma aresta cortante, e que se salienta do re

ferido plano. Esta aresta de separação tem uma altura compreendida entre 10 e 20 mm e serve para definir exactamente o ponto onde começa a ignição fora da. saída do queimador, mas muito perto desta. Como resultado, os gases de combustão que fluem para trás e têm uma temperatura elevada, e o jacto misto formado pelos sólidos e pelo gás, juntam-se entre si sob um ângulo agudo, de modo que a superfície anelar de base do queimador de gás que sustenta a chama, não proporcione virtualmente qualquer superfície para o depósito de sólidos. Além disso, a. aresta de separação 17 impede irregularidades na ignição, que poderiam apresen tar-se se houvesse uma continuação de remoinhos no jacto de fluí do antes de este sair do difusor venturi 11 . As irregularidades desta natureza teriam como resultado a indução de tensões na superfície interior do difusor por uma reacção prematura, por so breaquecimento e incrustação.

No entanto, proporciona-se adequadamente unia protecção adicional dos componentes do queimador de gás de sustentação da chama nas regiões que são submetidas a temperaturas particularmente elevadas, tais como as superfícies que definem a saída 12 do queimador e a extremidade inferior e as superfícies periféricas da câmara de arrefecimento 18 . Estas regiões podem ser mu nidas de camadas protectoras adequadas, por exemplo de cobalto ou zircónio, que, às temperaturas de funcionamento do dispositivo de acordo com a presente invenção, não tendem a formar carepa nem a formar ligas com componentes fundidos dos sólidos suspensos, como cobre ou chumbo. Tal como os outros elementos do dispositivo, a aresta de separação 17 consiste adequadamente, total ou parcialmente, em aço com liga de cromo-níquel. A aresta, cortante pode ainda ser mais aperfeiçoada por a zona exterior da

aresta de separação, isto é, a aresta cortante, ser revestida com uma camada de um material fundido ou sinterizado, que contém por exemplo cobalto ou zircónio. k selecção deste material dependera' do poder de dissolução dos componentes sólidos e líquidos do jacto da reacção.

No dispositivo descrito antes, os materiais resistirão às condições de trabalho reinantes no dispositivo de acordo com a presente invenção, isto é, temperaturas elevadas e velocidades de saída do jacto misto de cerca de 19 & 28 m/seg. sem prejuízos.

De acordo com uma outra característica da presente invenção, o queimador de gás sustentando a chama, ou todo o dispositivo, está montado - por meio de urna união de flanges 13a com uma transição da natureza de um escalão - na aresta superior de uma coluna de combustão vertical 13 de uma natureza conhecida, e a aresta inferior da coluna de combustão está montada rigidamente - de uma maneira conhecida - numa câmara de fusão horizontal do tipo de ciclone. 0 comprimento da coluna de combustão 13 depen de do tamanho do chamado queimador de concentrado e será tanto mais pequeno quanto menor for a distância x entre o ponto da temperatura máxima da chama e a saída do queimador. Esta distância x é determinada pela relação, x = f (-----£—) ^dA^{e k} em que f = função = velocidade de saída na saída do queimador d^ = diâmetro da saída do queimador k = coeficiente do queimador.

ror exemplo, quando certos concentrados de minério de co

bre são processados com uma velocidade quantitativa de cerca de

8000 kg/h, o comprimento da coluna de combustão será de cerca de 18o cm. Em unidades de produção maiores (maiores queimadores de concentrado), d^ pode ser maior de modo que 0 comprimento x da chama e 0 comprimento da coluna de combustão podem ser mais pequenos. Λ câmara do tipo de ciclone tem usualmente um comprimento de 1 m e um diâmetro de cerca de 95 cm·

De acordo com uma outra característica preferida da presente invenção, um queimador conhecido do tipo premix*', utiliza do como um queimador piloto, está na região onde a coluna de com bustão. 13 emboca na câmara de combustão horizontal 20 . Este queimador piloto está montado no fundo da câmara de ciclone hori zontal, preferivelmente no invólucro de ciclone, e o eixo central do jacto, produzido por este queimador, está dirigido para a parte inferior da superfície interior da câmara de ciclone. Uma vela de ignição 29 , para inflamar este queimador piloto 23 , está montada numa cúpula consistindo num material refractário mo nolítico. 0 jacto estável da chama que sai da cúpula é conduzido para dentro de um canal cilíndrico de combustão 2k que tem uma parte maior definida por um escalão.

Numa forma de realização particularmente desejável da presente invenção, o queimador de duas câmaras do tipo premix situa-se no canal de ignição 2k e é equipado com um bico 25 de jacto de sólidos sob alta pressão, o qual pode ser alimentado com um agente líquido de redução, tal como óleo, que é injectado através do jacto da chama de gás do queimador do tipo premix 23 e para dentro da câmara de ciclone. 0 agente redutor provoca, de uma maneira conhecida, a redução de qualquer escória que possa formar-se. Esta escória é convenientemente redu

zida antes do escoamento do material fundido a partir da câmara de ciclone para dentro de um recipiente, que usualmente está colocado a seguir a esta câmara. Se um tal bico 25 fizer parte do conjunto, o mesmo é usualmente arrefecido pela corrente de gás e ar que ainda não foi inflamada, evitando-se assim qualquer efeito desvantajoso no bico por processos de craqueamento.

conjunto pode compreender um elemento que serve para observar a chama através de um tubo central 28 . Além disso, o queimador piloto pode ser controlado na dependência de todos os outros queimadores, de modo a assegurar uma operação de fusão de absoluta confiança.

dispositivo de acordo com a presente invenção é particularmente adequado para o tratamento piro-metalúrgico de minérios de sulfureto ou de concentrados de minérios de sulfureto de metais não-ferrosos. 0 dispositivo de acordo com a presente invenção assegura uma ignição rápida e completa do jacto misto, saindo das câmaras de mistura com uma chama curta e quente, a uma pequena distância da saída do queimador. Como resultado, as partículas sólidas são praticamente fundidas completamente num jacto que é descsrregado com uma velocidade dentro da gama conhecida in ferior a 30 m/seg.

A película de material fundido, correndo para baixo ao lon go da superfície interior do ciclone, é depois processada de uma maneira conhecida, sendo 0 material fundido da película recolhido na saída da câmara de ciclone e drenado, sob a forma de um jacto, através de uma fenda de saída de modo a entrar numa câmara secundária, a partir da qual é alimentado a um antecrisol através de uma calha vertical. Os componentes do material fundido, que dife rem entre si em peso específico, tais como metal e escória, são

separados no antecrisol e removidos separadamente do mesmo.

dispositivo de acordo com a presente invenção pode ser utilizado para tratar numerosos materiais sólidos, particularmente minérios de sulfureto ou concentrados de minérios de sulfureto de metais não-ferrosos e minérios de sulfureto ou concentrados de minérios de sulfureto de ferr^. 0 dispositivo é também altamente adequado para o tratamento de minérios de óxidos de ferro ou de concentrados de minérios de óxidos de ferro, que podem ter sido reduzidos previamente, e para tratar produtos metalúrgicos intermédios.

A invenção será a seguir explicada mais em pormenor e a titulo de exemplo, com referência aos desenhos anexos e a um exem pio. As figuras dos desenhos mostram:

A fig. 1 - um corte longitudinal esquemático mostrando o dispositivo de acordo com a presente invenção;

A fig. 2 - um corte longitudinal mostrando a coluna de combustão e a câmara de ciclone constituem a parte inferior do dis positivo de acordo com a presente invenção.

Ko dispositivo mostrado esquematicamente na fig. 1, um material de partida consistindo numa suspensão de sólidos num gás, é alimentado através de um tubo de entrada 1 a um reservatório de expansão 2 que compreende uma parte cónica 3 θ uma parte ou tubo cilíndrico de ligação h·, que está ligado à zona de mistura I por meio de uma união de flanges ^a . A. zona de mistura I compreende um difusor de venturi com um canal convergente de entrada , um canal cilíndrico de mistura 6 e um canal difusor 7 .

difusor de venturi é rodeado coaxialmente pelo canal do gás secundário 8 consistindo numa curva em joelho que está ligada, por meio de uma zona de transição 9 ? a um canal cilíndrico de mistura 10 que tem um diâmetro mais pequeno. 1 zona de mistu-

ra I está ligada, por meio de uma união de flanges 10a , à zona de mistura II. Esta última compreende um difusor de venturi 11, cuja parte de saída é munida de um queimador anelar de gás G- que sustenta a chama. Este queimador G compreende tubos distribui dores separados 16 para gás combustível e oxigénio, respectiva mente. Estes tubos distribuidores estão ligados respectivamente a tubos alimentadores separados 1£ e IÇa para gás combustível e oxigénio. Os tubos alimentadores 15 e 15a estão ligados des montavelmente, por meio de filetes de rosca nas zonas extremas, aos bicos m e 14a . 0 dispositivo compreende uma aresta de separação 17 anelar. A câmara de arrefecimento 18 é munida, de uma chicana anelar de guia 19 servindo para uma distribuição uniforme da água, de arrefecimento sob pressão. 0 queimador está montado, por meio de uma união de flanges 13a , na extremidade su perior da coluna de combustão 13 . A saída 12 do queimador es tá em comunicação com a coluna de combustão 13 sem qualquer transição.

A fig. 2 mostra a transição entre a coluna de combustão e a camara horizontal de ciclone 20 . Um queimador 23 do tipo prernix com duas câmaras, tendo um canal de inflamação 2^, está montado no fundo cilíndrico 22 da câmara de ciclone 21 adjacente à saída da. coluna de combustão 13 . Este queimador ejecta um jacto numa direcção 27 para a parte inferior da superfície interior da câmara de ciclone. Uma vela de ignição inflama a corrente mista de gás 28 e o jacto de combustível líquido 26 descarregado pelo bico 25 do jacto de sólidos.

Exemplo

Um concentrado de minério de cobre, fornecido a uma velo-

cidade de 7000 kg/h a partir de um silo precedente, é carregado

- após secagem, proporcionamento e mistura - numa corrente de ar como gás primário, com um caudal de 390 sm3/h, e a suspensão resultante é alimentada através de uni tubo de alimentação para o tubo de entrada 1 do reservatório de expansão 2 .

concentrado tem a seguinte composição, em / em peso:

Cu	21—£.3 λ
Fe	/•'i o g r/
S	30-33 /
Zn	7-10 /
Pb	6- 9 /
£i0„	1 %

e tem um tamanho granulométrico compreendido entre 0,5 e 100 jum com uma fracção de 53 compreendida entre 15 e 100 jum, em um teor residual de humidade compreendido entre 0,1 e 0,3 /.

Um material formando escória, consistindo em SiOg sob a forma de areia, é fornecido a uma velocidade de 1300 kg/h e misturado com a corrente de concentrado e ar antes de entrar no tubo de entrada 1 , de modo que o FeO a ser formado seja combinado numa escória. Para este fim utiliza-se areia com um teor em humidade residual de 0,1 / e um tamanho granulométrico até 0,7 mm.

Uma corrente de fluído, consistindo quantitativamente em concentrado com um caudal de 7000 kg/h, areia com uma taxa de 1300 kg/h e ar de transporte com um caudal de 350 sm3/h, flui através do tubo de entrada 1 para dentro do recipiente de expan são 2 e, a seguir, através do canal convergente 5 para dentro do canal de mistura 6 da zona de mistura II, em que o jacto é acelerado até adquirir uma velocidade de 39 m/seg. Dentro do canal de mistura 6 com o seu diâmetro seleccionado, atinge-se uma

. turbulência correpondendo a um número de Reynolds de 0,67 x 10 , A razão do comprimento pelo diâmetro ”1” : D do canal de mistura 6 é igual a 5. 0 jacto passa então através da zona de transição sem escalão tendo um raio de 100 mm a partir do canal de mistura 6 para dentro do difusor 7, cuja forma cónica tem um ângulo de cobertura de 5° e um diâmetro máximo de 95 mm.

jacto de fluído homogeneizado é descarregado do difusor de venturi 7 a uma velocidade de, por exemplo, 15,9 m/seg. e, juntamente com uma corrente secundária mista consistindo em 600 sm3/h de ar e 1800 smj/h de oxigénio proveniente do canal 8 do gás secundário, entra na parte de recepção do canal de mistura 10 da zona II de mistura numa tubeira de venturi.

jacto descarregado pelo difusor 7 e a corrente secundária que se escoa no canal envolvente 8 do gás secundário, têm uma velocidade de 9,3 m/seg. uma em relação à outra.

Estas duas correntes são misturadas no canal de mistura 10 a uma velocidade média de escoamento de 70,5 m/seg. no jacto, uma razão do comprimento pelo diâmetro 1 : D de 5,4 e uma turbulência inicial correspondendo a um número de Reynolds de 6 x 10⁹. As correntes mistas são então transferidas para o difusor 11 da zona de mistura II. A fim de evitar uma separação no escoamento, o difusor 11 tem um ângulo de conicidade de 2,5°. 0 jacto de fluído, ainda não inflamado, é descarregado da saída 12 do queimador com uma velocidade média de 18,5 metros e sem remoinhos.

Devido à alteração brusca de diâmetro, de 230 mm na saí da 12 do queimador para 500 mm na coluna, de combustão 13, e devido ao alinhamento axial do jacto homogeneizado que está a ser descarregado, os produtos e gases quentes da, combustão correrão para trás no lado exterior do jacto e, em cooperação com o dispo

sitivo 14, 14a de sustentação da chama, causarão uma ignição completa do jacto de fluído na altura da aresta 17 de separação.

combustível para sustentar a chama é fornecido, sob a. forma de gss natural, com uma velocidade quantitativa de cerca de 30 sm3/h se a velocidade de tratamento do concentrado estiver com preendida entre 6000 e 10.000 kg/h. Na saída 12 do queimador, o jacto de fluído homogeneizado, descarregado através do plano da aresta de separação 17, é isento de remoinhos e não se verifica qualquer separação de escoamento nem formação de remoinhos adjacen te à camada limite formada na superfície interior do difusor na ex tremidade do difusor 11.

Passando pela aresta de separação 17 e em relação à corrente de regresso altamente reactiva que o envolve e que foi inten sificada pelo queimador de sustentação da chama, o jacto direccional entra na coluna de combustão 13 livremente e sob um ângulo agu do. Se o jacto for descarregado a uma velocidade de 18,5 m/seg. na saída do queimador e se os reagentes sólidos tiverem realizado as trajectórias sob as condições descritas, obter-se-a' 0 perfil da ignição mostrado na fig. 3, na entrada da coluna de combustão 13 . Devido à alteração brusca, de secção transversal desde a saída 12 do queimador até à coluna de combustão 13, e devido à reacção da combustão, as partículas sólidas que reagem são desviadas, por exem pio para a parede arrefecida da coluna e, na disposição de acordo com a presente invenção, as referidas partículas foram submetidas completamente à reacção e encontram-se num estado fundido, quando tocam na parede cilíndrica da coluna. A película de material fundido, que flui para baixo ao longo da superfície interior da parede cilíndrica da coluna de combustão, solidifica com uma espessura que depende da transferência de calor para os tubos de arrefecimen ο ο ο

<0 to dispostos na referida parede cilíndrica, de modo que se formfe uma camada protectora sobre invólucro de arrefecimento. 0 ma terial fundido que entra em contacto com a camada solidificada fluirá para baixo sobre esta última em direcção ao recipiente de ciclone, sem deixar um resíduo e numa condição estabilizada desejada .

Dentro da coluna de combustão obtém-se uma combustão completa, como se indica no diagrama da fig. 4, De acordo com esta fig. 4, o jacto é aquecido na distância curta x até à temperatura máxima de 1640°C e, pouco tempo depois, entra na câmara de ciclone 20 numa direcção tangencial, e dentro desta câmara é separado em fases gasosa e fundida .

No presente exemplo, o processo é termicamente auto-suficiente. No processamento de misturas que contêm menos calor de reacção, um combustível adicional, tal como carvão pulverizado, é fornecido através do tubo 1.

calor de reacção que é dissipado através das paredes arrefecidas da instalação do reactor é utilizado para produzir 900 a 1000 kg de vapor (a uma pressão de 60 bares) por lOOOkg de concentrado.

Os seguintes produtos são removidos da câmara de ciclone

20: Cobre metálico tendo a seguinte composição em /. em peso:

Cu

Pb

Fe

Zn

73.5 % á,0 7

2,0 %

21.6 /

0,9 K

Escória contendo, em /.· em peso:

Co	1,9	%
Pb	l,tí	$ a
Zn	8,0	tf
Fe	37,0	%
Si0₂	31,0	%

Os componentes do cobre metálico são removidos conjuntamente num estado fundido a uma temperatura de 1300°C a partir da parte inferior da camara horizontal de ciclone 20 .

gás de escape é descarregado axialmente da câmara de ciclone a uma temperatura de 1320°C e contém $6 % de SO^ e 5 Μθ 0ρ residual.

gás de escape contém um pé fino que compreende óxidos e

sulfatos e tem a seguinte composição	em	/ em peso:
Cu	6	%
Pb	16	r': tf
Zn	24	%
c	14	%
Fe	4	C tf»

queimador piloto 23 , controlado por uma chama piloto e montado na parede 22 da camara de ciclone serve para assegurar a ignição e a conservação das chamas em todo o dispositivo de fusão durante a operação de fusão e para inflamar e controlar a chama do gás natural durante a fase de aquecimento, em que 0 forno é aquecido até se atingir unia, temperatura de 1200°C na câmara do forno. Para fins de aquecimento, os bicos de gás do queimador G de sustentação da chama são alimentados com gás natural a uma velocidade quantitativa de até 150 sm3/h mas não são alimentados com oxigénio. Neste caso, o oxigénio necessário é fornecido como

ar através do canal 8 do gás secundário, do canal de mistura 10 e do difusor 11 para a coluna de combustão 13 .

queimador do tipo premix 23 com duas câmaras compreende um bico para um jacto de sólidos sob alta pressão que é alimentado com um agente redutor tal como óleo, a fim de efectuar uma redução do material fundido dentro do ciclone 20 .

Claims

1. - Dispositivo para produzir suspensões inflamáveis de sólidos num gás, compreendendo um alimentador para alimentar verticalmente a suspensão de sólidos num gás primário, um canal de passagem para o gãs secundário que envolve concentricamente o referido alimentador, e uma zona de mistura destas duas correntes, sendo este dispositivo caracterizado por o alimentador para a suspensão dos sólidos no gãs primário consistir num reservatório de expansão do tipo de ciclone, que é munido de um tu bo de alimentação tangencial (1) para fornecer a suspensão dos sólidos no gãs primário, embocando este tubo de alimentação no referido reservatório numa direcção substancialmente horizontal, e por o reservatório de expansão (2) ser seguido por duas zonas de mistura (I, II) ligadas em série, que consistem em difusores do tipo de venturi, envolvendo o canal de passagem (8) do gãs secundário concentricamente o difusor (5,6,7) na primeira zona de mistura (I) e contendo a segunda zona de mistura (II) um queimador anelar de gás (G) que sustenta a chama e compreende bi cos de gãs combustível e de oxigénio (14,14a) dispostos alternadamente e rodeando a saída do difusor, que é munido de uma câmara de arrefecimento (18).

2. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o reservatório de expansão (2) e as zonas de mistura (I,II) estarem ligadas entre si por meio de limões de flanges (4a, 10a).

3. - Dispositivo de acordo comãsrávindicáçoes 1 ou 2, caracterizado por, adjacente â saída (7) do difusor, o canal (8) do gás secundário transitar num canal cilíndrico (10), que tem um diâmetro mais pequeno que é virtualmente igual ao diâmetro da salda (7) do difusor.

4. - Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender uma aresta de separação (17) que ê semelhante a uma aresta cortante e se situa na saída do difusor da segunda zona de mistura (II), salientando-se do plano da referida saída.

5. - Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por o queimador (G) ou todo o dispositivo do quei mador estar montado na aresta superior de uma coluna de combustão vertical (13) e ser fixado nesta aresta por meio de uma união de flanges.

6. - Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por a aresta inferior da coluna de combustão (13) estar montada sobre uma câmara horizontal (20) de fusão em ciclone.

7. - Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender um queimador do tipo premix (23) com duas câmaras, montado no fundo da câmara de ciclone (20), preferivelmente na parede cilíndrica da mesma, adjacente ã abertura que forma a comunicação entre a coluna de combustão (13) e a câmara de ciclone horizontal, e cujo eixo central se dirige para a parte inferior da superfície interior da câmara de ciclone.

8. - Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizado por o queimador (23) do tipo premix se situar no canal de inflamação (24) e ser munido de um bico adicional (25) para um jacto de sólidos sob alta pressão.

9,- Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado por compreender um elemento que serve para inflamar a suspensão de sólidos num gás, produzida no dispositivo.