[go: up one dir, main page]

RU2277598C1 - Plasma reactor - separator - Google Patents

Plasma reactor - separator Download PDF

Info

Publication number
RU2277598C1
RU2277598C1 RU2004132754/02A RU2004132754A RU2277598C1 RU 2277598 C1 RU2277598 C1 RU 2277598C1 RU 2004132754/02 A RU2004132754/02 A RU 2004132754/02A RU 2004132754 A RU2004132754 A RU 2004132754A RU 2277598 C1 RU2277598 C1 RU 2277598C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
chamber
electrodes
raw material
refractory
Prior art date
Application number
RU2004132754/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004132754A (en
Inventor
Юрий Александрович Бурлов (RU)
Юрий Александрович Бурлов
Иван Юрьевич Бурлов (RU)
Иван Юрьевич БУРЛОВ
Александр Юрьевич Бурлов (RU)
Александр Юрьевич Бурлов
Original Assignee
Юрий Александрович Бурлов
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
Application filed by Юрий Александрович Бурлов filed Critical Юрий Александрович Бурлов
Priority to RU2004132754/02A priority Critical patent/RU2277598C1/en
Priority to PCT/RU2005/000554 priority patent/WO2006052165A2/en
Publication of RU2004132754A publication Critical patent/RU2004132754A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2277598C1 publication Critical patent/RU2277598C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16Remelting metals
    • C22B9/22Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
    • C22B9/226Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by electric discharge, e.g. plasma
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/08Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/20Arrangements of heating devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509Tapping equipment
    • F27D3/1536Devices for plugging tap holes, e.g. plugs stoppers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: electric arc plasma reactors for simultaneous production of melt of refractory, metallic and non-metallic materials and sublimates, mainly special types of clinkers, artificial binders with high viscosity of melt and associated non-ferrous metals, possibly in cement making, chemical industry branch and metallurgy.
SUBSTANCE: plasma reactor - separator includes lengthwise hollow partition cooled inside by means of raw material and separating chamber along the whole length by two equal parts. In partition there are horizontal slit openings for material discharging and for creating additional lining slag in the form of cone slopes in boundary of metal heel. Partition also includes opening for electric arc arranged over surface of melt rotating in horizontal plane and designed for evacuating hard raw material from under electrodes and for moving it to zone of electric arc burning. Invention provides improved operational reliability, increased useful life period of electrodes as they are only partially immersed to melt, enhanced strength of partition due to cooling it by means of raw material and due to creation of additional lining slag.
EFFECT: enhanced efficiency of reactor, improved quality of ready product, lowered power consumption, simplified design of reactor.
3 dwg

Description

Изобретение относится к электродуговым плазменным реакторам для одновременного получения расплава тугоплавких, металлических и неметаллических материалов и возгонов, преимущественно специальных видов клинкеров искусственных вяжущих, имеющих высокую степень вязкости расплава и сопутствующих цветных металлов, и может быть использовано в цементной, химической промышленности и металлургии.The invention relates to electric arc plasma reactors for the simultaneous production of a melt of refractory, metallic and nonmetallic materials and sublimates, mainly special types of artificial binder clinkers having a high degree of melt viscosity and associated non-ferrous metals, and can be used in cement, chemical industry and metallurgy.

Плазменный реактор-сепаратор для одновременного получения расплава тугоплавких металлических материалов и тугоплавких неметаллических материалов и возгонов, содержащий камеру с цилиндрическим корпусом, стержневые полые электроды, проходящие в камеру сквозь верхнюю ее герметичную крышку, теплообменные элементы выполнены в виде наклонных пересыпных полок, задерживающие падение сырьевого материала, вмонтированные в полости электродов, теплообменные элементы выполнены в виде шнека, задерживающие падение сырьевого материала, вмонтированные в полости электродов, канал для эвакуации отходящих газов и возгонов, расположенный в герметичной крышке, отверстия для вывода расплава тугоплавких металлических материалов в донной части камеры, электромагнитная катушка, каналы для вывода расплава более легкого вяжущего вещества (тугоплавких неметаллических материалов), расположенные между отверстиями для вывода расплава тугоплавких металлических материалов, четыре боковых питателя с каналами для ввода части сухого сырьевого материала и создания гарнисажа на футеровке в виде конусных откосов на границе зеркала расплава, при этом каналы расположены под углом 90° на одной горизонтальной плоскости относительно друг друга в верхней части камеры над поверхностью расплава, гранулятор для охлаждения и грануляции расплава тугоплавких неметаллических материалов, выполненных в виде водоохлаждаемых изнутри металлических цилиндров, вращающихся вокруг своей оси в противоположные стороны друг относительно друга, продольную охлаждаемую изнутри сырьевым материалом перегородку, разделяющую по всей длине камеру на две равные части и проходящую между погруженными в расплав стержневыми полыми электродами, имеющий сквозное отверстие для дуги, расположенное над поверхностью расплава и вращения последнего в горизонтальной плоскости для эвакуации твердого сырья из-под электрода и перемещения его в зону горения дуги, полая перегородка снабжена горизонтальными щелевыми отверстиями с направляющими для выхода материала и создания дополнительного гарнисажа в виде конусных откосов на границе зеркала расплава.Plasma reactor-separator for simultaneous production of a melt of refractory metallic materials and refractory non-metallic materials and sublimates, containing a chamber with a cylindrical body, rod hollow electrodes passing into the chamber through its upper sealed cover, heat-exchange elements are made in the form of inclined overflow shelves that delay the fall of raw material mounted in the cavity of the electrodes, the heat exchange elements are made in the form of a screw, delaying the fall of raw material, mounted baths in the electrode cavities, a channel for evacuating exhaust gases and sublimates located in a sealed cover, openings for discharging a melt of refractory metallic materials in the bottom of the chamber, an electromagnetic coil, channels for discharging a melt of lighter binder (refractory non-metallic materials) located between the openings for outputting a melt of refractory metal materials, four side feeders with channels for introducing part of the dry raw material and creating a skull on the lining in e conical slopes at the boundary of the melt mirror, while the channels are located at an angle of 90 ° on the same horizontal plane relative to each other in the upper part of the chamber above the melt surface, a granulator for cooling and granulating the melt of refractory non-metallic materials made in the form of water-cooled metal cylinders rotating inside around its axis in opposite directions relative to each other, a longitudinal partition cooled from the inside by raw material, dividing the chamber along the entire length by two equal parts and passing between the hollow rod electrodes immersed in the melt, having a through hole for the arc, located above the surface of the melt and rotating the latter in a horizontal plane to evacuate solid raw materials from under the electrode and move it to the arc burning zone, the hollow partition is equipped with horizontal slot holes with guides for the exit of the material and the creation of an additional skull in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror.

Изобретение позволяет значительно увеличить надежность работы и длительность службы электродов (коэффициента использования, длительность ресурса непрерывной работы агрегата в целом) за счет неполного погружения их в расплав, а также стойкость перегородки за счет охлаждения сырьевым материалом и создания дополнительного гарнисажа в виде конусных откосов на границе зеркала расплава, увеличить производительность реактора, качество готового продукта, снизить энергозатраты, упростить конструкцию.The invention allows to significantly increase the reliability and durability of the electrodes (utilization rate, duration of the continuous operation of the unit as a whole) due to their incomplete immersion in the melt, as well as the stability of the partition due to cooling with raw material and the creation of an additional skull in the form of conical slopes at the boundary of the mirror melt, increase the productivity of the reactor, the quality of the finished product, reduce energy consumption, simplify the design.

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для одновременного получения тугоплавких, металлических и неметаллических материалов и возгонов, преимущественно специальных видов клинкеров искусственных вяжущих, например цементного клинкера, имеющих высокую степень вязкости расплава и сопутствующих сплавов металлов, и может быть использовано в цементной промышленности.The present invention relates to devices for the simultaneous production of refractory, metallic and non-metallic materials and sublimates, mainly special types of artificial binder clinkers, for example cement clinker, having a high degree of melt viscosity and related metal alloys, and can be used in the cement industry.

Известно устройство для плавления материала, преимущественно цементного клинкера, содержащее камеру, горизонтальные цельные стержневые электроды, отверстия для ввода отходов, отверстие для ввода пара, отверстие для вывода отходящих газов (Патент РФ №157060 С2, Н 05 В 7/00 от 15.12.1998 г. "Плазмохимический реактор" (автор М.Р.Предтеченский)).A device for melting a material, mainly cement clinker, is known, comprising a chamber, horizontal solid rod electrodes, openings for introducing waste, an opening for introducing steam, an opening for discharging exhaust gases (RF Patent No. 157060 C2, H 05 V 7/00 of December 15, 1998 "Plasma-chemical reactor" (author M.R.Predtechensky)).

Недостатком указанного устройства является низкий ресурс плазмотрона (эрозия электродов), недостаточная глубина переработки, низкая производительность агрегата при использовании промышленных отходов, цикличность работы.The disadvantage of this device is the low resource of the plasma torch (erosion of the electrodes), insufficient processing depth, low productivity of the unit when using industrial waste, the cyclicity of work.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является плазменный реактор для плавления материала, преимущественно цементного клинкера, включающий цилиндрическую камеру, полые стержневые электроды, проходящие в камеру сквозь верхнюю ее крышку, отверстия для ввода реагентов в своде камеры и вывода в поде, две электромагнитные катушки, охватывающие камеру и расположенные одна над другой по ее высоте (патент РФ №2213792, С 22 В 9/22, F 27 В 14/04 от 10.10.2003 г. Бюл. №28, заявка от 19.04.2002 г. (авторы Ю.А.Бурлов и др.)).The closest in technical essence and the achieved result is a plasma reactor for melting the material, mainly cement clinker, including a cylindrical chamber, hollow rod electrodes passing into the chamber through its upper cover, holes for reagent entry in the chamber vault and outlet in the hearth, two electromagnetic coils covering the camera and located one above the other in its height (RF patent No. 2213792, C 22 V 9/22, F 27 B 14/04 dated 10/10/2003 Bull. No. 28, application dated 04/19/2002 (authors Yu.A. Burlov et al.)).

Недостатком указанного устройства является быстрый износ электродов и необходимость остановки агрегата на их замену.The disadvantage of this device is the rapid wear of the electrodes and the need to stop the unit to replace them.

В основу настоящего изобретения положена задача повышения надежности работы, производительности печи, качества готового продукта, снижение энергозатрат.The present invention is based on the task of improving the reliability of operation, furnace productivity, quality of the finished product, reducing energy consumption.

Согласно предлагаемому изобретению задача решается тем, что в плазменном реакторе для одновременного получения расплава тугоплавких металлических и неметаллических материалов и возгонов, преимущественно специальных видов клинкера искусственных вяжущих в виде расплава, имеющих высокую степень вязкости расплава и сопутствующих цветных металлов, содержащий камеру с цилиндрическим корпусом, стержневые полые электроды, проходящие в камеру сквозь верхнюю ее герметичную крышку, теплообменные элементы выполнены в виде наклонных пересыпных полок, задерживающих падение сырьевого материала, вмонтированные в полости электродов теплообменные элементы выполнены в виде шнека, задерживающего падение сырьевого материала, канал для эвакуации отходящих газов и возгонов, расположенный в герметичной крышке, отверстия для вывода расплава тугоплавких металлических материалов в донной части камеры, электромагнитная катушка, создающая вращение расплава в горизонтальной плоскости для эвакуации твердого сырья из-под электрода и перемещения его в зону горения дуги, каналы для вывода расплава более легкого вяжущего вещества (тугоплавких неметаллических материалов), расположенные между отверстиями для вывода расплава тугоплавких металлических материалов, четыре боковых питателя с каналами для ввода части сухого сырьевого материала и создания гарнисажа на футеровке в виде конусных откосов на границе зеркала расплава, при этом каналы расположены под углом 90° на одной горизонтальной плоскости относительно друг друга в верхней части камеры над поверхностью расплава, гранулятор для охлаждения и грануляции расплава тугоплавких неметаллических материалов, выполненных в виде водоохлаждаемых изнутри металлических цилиндров, вращающихся вокруг своей оси в противоположные стороны друг относительно друга, продольную охлаждаемую изнутри сырьевым материалом перегородку, разделяющую по всей высоте камеру на две равные части и проходящую между погруженными в расплав стержневыми полыми электродами, отверстием для дуги в перегородке, расположенным над поверхностью расплава, полая перегородка снабжена горизонтальными щелевыми отверстиями с направляющими для выхода материала и создания дополнительного гарнисажа в виде конусных откосов на границе зеркала расплава.According to the invention, the problem is solved in that in a plasma reactor for the simultaneous production of a melt of refractory metallic and nonmetallic materials and sublimates, mainly special types of clinker, artificial binders in the form of a melt having a high degree of melt viscosity and accompanying non-ferrous metals, containing a rod with a cylindrical body hollow electrodes passing into the chamber through its upper sealed cover; heat-exchange elements are made in the form of inclined of shelves that prevent the fall of raw materials, heat exchange elements mounted in the cavity of the electrodes are made in the form of a screw that holds back the fall of raw materials, a channel for evacuating exhaust gases and sublimates located in a sealed lid, openings for discharging a melt of refractory metal materials in the bottom of the chamber, electromagnetic a coil creating a rotation of the melt in the horizontal plane to evacuate solid raw materials from under the electrode and move it to the arc burning zone, channels for output melt of a lighter binder (refractory non-metallic materials) located between the holes for outputting the melt of refractory metal materials, four side feeders with channels for introducing part of the dry raw material and creating a skull on the lining in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror, while the channels are located at an angle of 90 ° on one horizontal plane relative to each other in the upper part of the chamber above the surface of the melt, a granulator for cooling and granulation of the melt hot-melt non-metallic materials made in the form of metal cylinders water-cooled from the inside, rotating on their axis in opposite directions relative to each other, a longitudinal partition cooled from the inside by raw material, dividing the chamber along the entire height into two equal parts and passing between the rod hollow electrodes immersed in the melt, an opening for an arc in a partition located above the surface of the melt, the hollow partition is provided with horizontal slotted holes with guides to exit the material and create an additional skull in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror.

Плазменный реактор-сепаратор включает (см. фиг.1) водоохлажденную цилиндрическую камеру 1, стержневые полые графитовые электроды 2 и 3, проходящие в камеру 1 сквозь верхнюю ее крышку 4, а в их полостях вмонтированы задерживающие падение сырьевого материала теплообменные элементы, выполненные в виде наклонных пересыпных полок 5. При этом для простоты исполнения электрод выполняется прямоугольной в поперечном сечении формы, а полки могут вставляться в отверстия в стенках стержня. Электрод 3 в своей полости может иметь задерживающий падение сырьевого материала элемент в виде шнека 6. Крышка 4 снабжена также каналом 7 для эвакуации отходящих газов, и в том числе возгонов цветных металлов и летка 8 для ввода огненно-жидких шлаков.The plasma reactor-separator includes (see Fig. 1) a water-cooled cylindrical chamber 1, rod hollow graphite electrodes 2 and 3, passing into the chamber 1 through its upper cover 4, and heat-exchange elements made in the form of delaying the fall of raw material are mounted in their cavities, made in the form inclined overflow shelves 5. In this case, for ease of execution, the electrode is made rectangular in cross-sectional shape, and the shelves can be inserted into holes in the walls of the rod. The electrode 3 in its cavity may have an element preventing the fall of the raw material in the form of a screw 6. The cover 4 is also provided with a channel 7 for evacuating the exhaust gases, including sublimates of non-ferrous metals and letka 8 for introducing fire-liquid slag.

В донной части 9 камеры 1 размещен клапан 10, прикрывающий летку для вывода расплава металлов. Установлена электромагнитная катушка 11, охватывающая камеру 1. Между клапанами 10 для вывода металлического расплава размещены два канала 12 с запирающим клапаном для вывода расплава вяжущих, например цементного клинкера. (Запирающий канал, клапан условно не показан.)In the bottom part 9 of the chamber 1 there is a valve 10, which covers the notch for the output of the molten metal. An electromagnetic coil 11 is installed, covering the chamber 1. Between the valves 10 for outputting the metal melt, two channels 12 are placed with a shut-off valve for outputting the melt of binders, for example, cement clinker. (The locking channel, the valve is conditionally not shown.)

Четыре боковых питателя 13 и один верхний питатель 13 (см. фиг.2 и 1) для ввода сырьевой шихты (10% от общего количества питания печи) по каналу 14, расположенному в стенах камеры 1, под углом 90° на одной горизонтальной плоскости относительно друг друга в верхней части камеры над поверхностью расплава, в результате на зеркале расплава образуется гарнисаж 15 в виде конусных откосов.Four side feeders 13 and one upper feeder 13 (see FIGS. 2 and 1) for introducing a raw material charge (10% of the total furnace power supply) through a channel 14 located in the walls of the chamber 1, at an angle of 90 ° on one horizontal plane relative to each other in the upper part of the chamber above the surface of the melt, as a result, a skull 15 is formed on the melt mirror in the form of conical slopes.

Под каналами 12 установлены металлические длинные цилиндры 16, вращающиеся вокруг своей оси в противоположные стороны друг от друга, водоохлаждаемые изнутри, выполняющие роль теплообмена и грануляции расплава вяжущих. Между погруженными в расплав стержневыми полыми электродами 2 и 3 проходит продольная охлаждаемая изнутри сырьевым материалом полая перегородка 17, разделяющая по всей высоте камеру на две равные части. В полой перегородке 17 имеется отверстие 18 для дуги, расположенное над поверхностью расплава. Полая перегородка 17 снабжена горизонтальными щелевыми отверстиями 19 (фиг.3) с направляющими для выхода материала и создания дополнительного гарнисажа 20 в виде конусных откосов на границе зеркала расплава.Under the channels 12, metal long cylinders 16 are installed, rotating around their axis in opposite directions from each other, water-cooled from the inside, performing the role of heat transfer and granulation of the melt binders. Between the rod hollow electrodes 2 and 3 immersed in the melt, a longitudinal hollow baffle 17, which is cooled from the inside with raw material, passes, dividing the chamber into two equal parts over the entire height. In the hollow partition 17 there is an opening 18 for the arc located above the surface of the melt. The hollow partition 17 is provided with horizontal slit openings 19 (Fig. 3) with guides for the exit of the material and the creation of an additional skull 20 in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror.

Плазменный реактор-сепаратор работает следующим образом.The plasma reactor separator operates as follows.

Боковыми питателями 13 по каналу 14, расположенному в стенах камеры 1, под углом 90° на одной горизонтальной плоскости относительно друг друга в верхней части камеры над поверхностью расплава для создания гарнисажной футеровки из самого материала на границе зеркала расплава вводится сухая сырьевая шихта, в результате образуется гарнисаж в виде конусных откосов на зеркале расплава, тем самым исключается термохимическая коррозия футеровки. Вводимая сухая сырьевая шихта в камеру 1 содержит в расчетном количестве химические соединения, обеспечивающие при их плавлении получение искусственных вяжущих, например цементного клинкера.The side feeders 13 along the channel 14 located in the walls of the chamber 1, at an angle of 90 ° on the same horizontal plane relative to each other in the upper part of the chamber above the melt surface to create a skull lining of the material itself, a dry raw charge is introduced at the boundary of the melt mirror, resulting in a skull in the form of conical slopes on the melt mirror, thereby eliminating thermochemical corrosion of the lining. The dry raw feed mixture introduced into the chamber 1 contains, in an estimated amount, chemical compounds that provide artificial binders, for example, cement clinker, when melted.

При применении в качестве сырья отходов, например, химических производств, а также отходов металлургических производств в виде огненно-жидких шлаков в них содержится некоторое количество цветных металлов. Огненно-жидкие шлаки температурой до 1800°С подают питателем 8 через канал, расположенный в стене камеры 1. Вместе с тем поступает дополнительное тепло, резко снижающее энергетические затраты и повышающего производительность камеры плавления и качество цементных клинкеров.When using waste materials, for example, chemical industries, as well as metallurgical industry waste in the form of liquid-liquid slag, they contain a certain amount of non-ferrous metals. Flame-liquid slag with a temperature of up to 1800 ° C is fed by a feeder 8 through a channel located in the wall of the chamber 1. At the same time, additional heat enters, sharply reducing energy costs and increasing the productivity of the melting chamber and the quality of cement clinkers.

Концы электродов внутри камеры погружают в расплав на глубину 50 см, ниже катушки 11, подается управляемое напряжение. Перед стартом плазменного реактора в камеры загружается металлический лом. Дуга зажигается между этими камерами и проходит в цилиндрическое сквозное отверстие 18 перегородки с расположенным в нем металлическим проводником, один конец которого, соединенный с камерой, плавится вместе с заполняющим камеру металлом, а второй конец, к которому присоединяются контакты для подачи электрического напряжения, остается в твердом состоянии. Для стабилизации дугового разряда плазмообразующему газу (пару) придается вращение с образованием вихря. Вихрь должен быть таким, чтобы между электрической дугой и стенкой разрядного канала образовывался слой плазмообразующего газа (пар) с более низкой температурой и соответственно более плотный, который изолирует стенки канала и другие детали камеры. Плазмообразующий газ (пар) поступает в разрядный канал под углом к его стенке и далее образует там вихрь. За счет этого материал в камере нагревается до температуры плавления. При обжиге клинкера температура расплава достигает 2000-2100°С.The ends of the electrodes inside the chamber are immersed in the melt to a depth of 50 cm, below the coil 11, a controlled voltage is applied. Before starting the plasma reactor, metal scrap is loaded into the chambers. An arc is ignited between these chambers and passes into a cylindrical through hole 18 of the partition with a metal conductor located in it, one end of which, connected to the chamber, melts together with the metal filling the chamber, and the second end, to which the contacts are connected to supply voltage, remains in solid state. To stabilize the arc discharge, a plasma-forming gas (pair) is imparted rotation with the formation of a vortex. The vortex should be such that between the electric arc and the wall of the discharge channel a layer of plasma-forming gas (vapor) is formed with a lower temperature and, accordingly, more dense, which insulates the channel walls and other parts of the chamber. Plasma-forming gas (steam) enters the discharge channel at an angle to its wall and then forms a vortex there. Due to this, the material in the chamber is heated to its melting point. When firing clinker, the melt temperature reaches 2000-2100 ° C.

При подъеме уровня расплава выше катушки 11 подается напряжение на ее обмотку. Стенки камеры выполняются из немагнитного материала, например стали, содержащей большое количество никеля, хрома и титана. Образующееся в результате прохождения тока через катушку электромагнитное поле воздействует на расплав, который в жидком состоянии становится токопроводным. За счет этого происходит вращение (перемешивание) расплава в горизонтальной плоскости для эвакуации из-под электродов твердого сырья и перемещения его в зону горения дуги и к каналам 12 для вывода расплава вяжущих в одном направлении (стрелками показано на фиг.2) одновременно в обоих отсеках. Индуктивный ток поддерживает температуру на достигнутом (благодаря дуговому разряду) уровне. При наборе некоторой массы расплава и разогреве электродов внутри камеры выше 1000°С подают материал через полости электродов 2, 3. При этом в электроде 2 сырьевой материал пересыпается с полки на полку 5, которые нагреты до температуры, близкой к температуре электрода. При относительно медленном (по сравнению с вертикальным падением) перемещении материала и непосредственном контакте с нагретой поверхностью полок происходит передача тепла от полок к материалу и последний (предварительно подогретый), доведенный до температуры диссоциации карбонатов, попадает на поверхность расплава и расплавляется с большей скоростью, т.к. в этом случае идут уже экзотермические реакции, проходящие с выделением тепла. При этом производительность камеры плавления повышается. Тот же процесс подогрева сырьевого материала происходит в электроде 3, но в этом случае подогрев происходит при движении материала по винтовой поверхности. В результате перемешивания расплава за счет вращающегося магнитного поля, создаваемого трехфазной катушкой, происходит гомогенизация расплава, что активно способствует увеличению производительности установки и повышению качества основной продукции, например цементного клинкера. Скорость перемешивания задается скоростью изменения магнитного поля и зависит от частоты и мощности переменного тока. Скорость перемешивания регулируется в зависимости от вязкости расплава, а последняя - от его температуры. При расплавлении шихты для получения цементного клинкера, в которой содержится небольшое количество редких металлов, некоторые из них, температура плавления которых несколько выше клинкерного расплава (кроме вольфрама и молибдена), оседают в донной части 9 камеры 1 над клапанами 10 и периодически выпускаются в изложницы. Осаждение металлов идет за счет того, что их плотность минимум в два раза выше клинкерного расплава.When the melt level rises above the coil 11, voltage is applied to its winding. The walls of the chamber are made of non-magnetic material, for example steel, containing a large amount of nickel, chromium and titanium. The electromagnetic field generated as a result of the passage of current through the coil acts on the melt, which in the liquid state becomes conductive. Due to this, the melt rotates (mixes) in a horizontal plane to evacuate solid raw materials from under the electrodes and move it to the arc burning zone and to channels 12 to remove the binder melt in one direction (arrows shown in Fig. 2) simultaneously in both compartments . Inductive current maintains the temperature achieved (due to the arc discharge) level. When a certain mass of the melt is collected and the electrodes are heated inside the chamber above 1000 ° С, the material is supplied through the cavities of the electrodes 2, 3. In this case, in the electrode 2, the raw material is poured from the shelf to the shelf 5, which are heated to a temperature close to the temperature of the electrode. With a relatively slow (compared to a vertical fall) movement of the material and direct contact with the heated surface of the shelves, heat is transferred from the shelves to the material, and the last (preheated), brought to the dissociation temperature of carbonates, enters the melt surface and melts at a higher speed, t .to. in this case, exothermal reactions are already taking place with heat evolution. In this case, the productivity of the melting chamber is increased. The same process of heating the raw material occurs in the electrode 3, but in this case, heating occurs when the material moves along a helical surface. As a result of mixing the melt due to the rotating magnetic field created by the three-phase coil, the melt is homogenized, which actively contributes to an increase in the productivity of the installation and an increase in the quality of the main product, for example, cement clinker. The mixing speed is set by the rate of change of the magnetic field and depends on the frequency and power of the alternating current. The mixing speed is regulated depending on the viscosity of the melt, and the latter on its temperature. When melting the mixture to obtain a cement clinker, which contains a small amount of rare metals, some of them whose melting point is slightly higher than the clinker melt (except for tungsten and molybdenum) are deposited in the bottom part 9 of the chamber 1 above the valves 10 and are periodically released into the molds. The deposition of metals is due to the fact that their density is at least two times higher than the clinker melt.

Пары легковозгоняемых редких металлов (например, лития) вместе с диоксидом углерода, выделяемым в результате декарбонизации карбонатных компонентов клинкерной шихты, вылетают под действием разряжения, создаваемого в канале 7, в специальные разделительные устройства, где пары оксидов металлов конденсируются, а диоксид углерода может использоваться для получения сухого льда или специальным нагнетателем снова вводится в реактор через электроды. Возгоны оксидов металлов передаются на дальнейшую переработку для получения кондиционного продукта.Pairs of easily combustible rare metals (for example, lithium), together with carbon dioxide released as a result of decarbonization of the carbonate components of the clinker charge, fly out under the action of the vacuum generated in channel 7 into special separation devices, where the metal oxide pairs condense, and carbon dioxide can be used for receiving dry ice or a special supercharger is again introduced into the reactor through electrodes. Sublimates of metal oxides are transferred for further processing to obtain a conditioned product.

Четыре боковых питателя 13 через каналы 14, расположенные в стенах камеры 1 под углом 90° на одной горизонтальной плоскости относительно друг друга в верхней части камеры над поверхностью расплава для ввода сырьевой шихты (10% от общего количества питания печи), в результате на периферии зеркала расплава образуется гарнисаж 15 в виде конусных откосов, исключающий термохимическую коррозию футеровки.Four side feeders 13 through channels 14 located in the walls of the chamber 1 at an angle of 90 ° on the same horizontal plane relative to each other in the upper part of the chamber above the surface of the melt to enter the raw material charge (10% of the total amount of furnace power), resulting in the periphery of the mirror the melt forms a skull 15 in the form of conical slopes, excluding thermochemical corrosion of the lining.

Один верхний питатель 13 для подачи сырьевого материала в вертикальную полую перегородку 17 для охлаждения последней и выхода материала через горизонтальные щелевые отверстия 19 по направляющим и создания дополнительного гарнисажа 20 в виде конусных откосов на границе зеркала расплава, предотвращающий прогары стенок перегородки 17. В полой перегородке 17 имеется отверстие 18 для дуги, расположенное над поверхностью расплава.One upper feeder 13 for supplying raw material to the vertical hollow partition 17 for cooling the latter and the material to exit through the horizontal slotted holes 19 along the guides and create an additional skull 20 in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror, preventing burnout of the walls of the partition 17. In the hollow partition 17 there is an opening 18 for the arc located above the surface of the melt.

Клинкерный расплав периодически или непрерывно (при согласованном вводе в камеру 1 сырья) выливают в гранулятор для утилизации теплоты расплава и его грануляции. Гранулятор выполнен в виде вращающихся вокруг своей оси в противоположные стороны друг от друга водоохлаждаемых изнутри металлических цилиндров 16.The clinker melt is poured periodically or continuously (upon coordinated input of raw materials into the chamber 1) into a granulator to utilize the heat of the melt and granulate it. The granulator is made in the form of metal cylinders 16, water-cooled from the inside, rotating around its axis in opposite directions from each other.

(Для снижения вязкости расплава клинкера во время периодического слива катушку 11 можно перемещать в зону канала 12.)(To reduce the viscosity of the clinker melt during periodic discharge, the coil 11 can be moved to the area of the channel 12.)

Остывший клинкер передают на измельчители для получения цемента.The cooled clinker is passed to the grinders to obtain cement.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет высокого коэффициента использования позволяет повысить производительность, а за счет активного перемешивания и регулирования скорости охлаждения расплава - качество, разнообразие свойств готовых продуктов. Вместе с тем конструктивное выполнение реактора позволяет получать попутные продукты в виде их расплава и возгонов.Thus, the proposed device due to the high utilization rate allows to increase productivity, and due to active mixing and regulation of the cooling rate of the melt - the quality, variety of properties of finished products. However, the design of the reactor allows to obtain by-products in the form of their melt and sublimates.

Claims (1)

Плазменный реактор-сепаратор для одновременного получения расплава тугоплавких металлических материалов и тугоплавких неметаллических материалов и возгонов, содержащий камеру с цилиндрическим корпусом, стержневые полые электроды, проходящие в камеру сквозь верхнюю ее герметичную крышку, теплообменные элементы в виде наклонных пересыпных полок и шнека, задерживающие падение сырьевого материала и вмонтированные в полости электродов, канал для эвакуации отходящих газов и возгонов, расположенный в герметичной крышке, отверстия для вывода расплава тугоплавких металлических материалов в донной части камеры, верхнюю и нижнюю электромагнитные катушки, охватывающие камеру и расположенные одна над другой по ее высоте, причем верхняя катушка соединена с приводом для ее перемещения относительно продольного и поперечного сечений цилиндрического корпуса камеры, канал для вывода расплава тугоплавких неметаллических материалов, расположенный между отверстием для вывода расплава тугоплавких металлических материалов и нижней катушкой, ролики и кольцо, причем кольцо выполнено с переменной высотой относительно его нижней поверхности с образованием на его верхней поверхности копирной дорожки, контактирующей с нижней плоскостью верхней катушки посредством роликов, а нижняя поверхность кольца оперта на ряд роликов, один из которых является ведущим и соединен с приводом верхней катушки, обеспечивающим кольцу вращательное движение относительно нее, четыре боковых питателя с каналами для ввода части сухого сырьевого материала и создания гарнисажа на футеровке в виде конусных откосов на границе зеркала расплава, при этом каналы расположены под углом 90° на одной горизонтальной плоскости относительно друг друга в верхней части камеры над поверхностью расплава, гранулятор для охлаждения и грануляции расплава тугоплавких неметаллических материалов, выполненный в виде водоохлаждаемых изнутри металлических цилиндров, вращающихся вокруг своей оси в противоположные стороны относительно друг друга, отличающийся тем, что он снабжен продольной, полой, охлаждаемой изнутри сырьевым материалом перегородкой, разделяющей по всей высоте камеру на две равные части и проходящей между погруженными в расплав стержневыми полыми электродами, при этом в перегородке выполнены горизонтальные щелевые отверстия для выхода материала и создания дополнительного гарнисажа в виде конусных откосов на границе зеркала расплава и отверстие для дуги, расположенное над поверхностью вращающегося в горизонтальной плоскости расплава для эвакуации твердого сырья из-под электродов и перемещения его в зону горения дуги.Plasma reactor-separator for the simultaneous production of a melt of refractory metallic materials and refractory non-metallic materials and sublimates, containing a chamber with a cylindrical body, rod hollow electrodes passing into the chamber through its upper airtight cover, heat exchange elements in the form of inclined overflow shelves and auger, delaying the fall of raw materials material and mounted in the cavity of the electrodes, a channel for evacuating exhaust gases and sublimates located in a sealed cover, openings for An ode to the melt of refractory metal materials in the bottom of the chamber, an upper and lower electromagnetic coil covering the chamber and located one above the other along its height, the upper coil being connected to the drive to move it relative to the longitudinal and transverse sections of the cylindrical body of the chamber, a channel for outputting the melt of refractory non-metallic materials located between the hole for outputting the melt of refractory metal materials and the lower coil, rollers and a ring, moreover, the ring is made o with a variable height relative to its lower surface with the formation of a carbon track on its upper surface in contact with the lower plane of the upper coil by means of rollers, and the lower surface of the ring is supported by a series of rollers, one of which is leading and connected to the drive of the upper coil, providing the ring with a rotary movement relative to it, four side feeders with channels for introducing part of the dry raw material and creating a skull on the lining in the form of conical slopes at the boundary of the mirror melt and, while the channels are located at an angle of 90 ° relative to each other in the upper part of the chamber above the melt surface, a granulator for cooling and granulating the melt of refractory non-metallic materials, made in the form of water-cooled metal cylinders inside, rotating around its axis in opposite directions relative to each other, characterized in that it is provided with a longitudinal, hollow, internally cooled raw material partition, dividing the chamber along the entire height by two equal parts and passing between the hollow rod electrodes immersed in the melt, with horizontal slotted openings for material exit and the creation of an additional skull in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror and an arc hole located above the surface of the melt rotating in the horizontal plane for evacuation solid raw materials from under the electrodes and moving it into the arc burning zone.
RU2004132754/02A 2004-11-11 2004-11-11 Plasma reactor - separator RU2277598C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132754/02A RU2277598C1 (en) 2004-11-11 2004-11-11 Plasma reactor - separator
PCT/RU2005/000554 WO2006052165A2 (en) 2004-11-11 2005-11-08 Plasma reactor-separator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132754/02A RU2277598C1 (en) 2004-11-11 2004-11-11 Plasma reactor - separator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004132754A RU2004132754A (en) 2006-05-10
RU2277598C1 true RU2277598C1 (en) 2006-06-10

Family

ID=36336904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004132754/02A RU2277598C1 (en) 2004-11-11 2004-11-11 Plasma reactor - separator

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2277598C1 (en)
WO (1) WO2006052165A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008088238A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-24 Juru Aleksandrovich Burlov Plasma thermo-decarbonising reactor-separator

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2176277C1 (en) * 2000-12-28 2001-11-27 Бурлов Юрий Александрович Plasma reactor
RU2213792C1 (en) * 2002-04-19 2003-10-10 Бурлов Юрий Александрович Plasma-type reactor-separator

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE766850A (en) * 1971-05-07 1971-11-08 Elphiac Sa PLASMA OVEN.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2176277C1 (en) * 2000-12-28 2001-11-27 Бурлов Юрий Александрович Plasma reactor
RU2213792C1 (en) * 2002-04-19 2003-10-10 Бурлов Юрий Александрович Plasma-type reactor-separator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008088238A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-24 Juru Aleksandrovich Burlov Plasma thermo-decarbonising reactor-separator
RU2354724C2 (en) * 2007-01-16 2009-05-10 Юрий Александрович Бурлов Plasma thermo-decarbonator reactor-separator (tdrs)

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006052165B1 (en) 2006-10-26
WO2006052165A3 (en) 2006-08-24
RU2004132754A (en) 2006-05-10
WO2006052165A2 (en) 2006-05-18
WO2006052165A9 (en) 2006-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2213792C1 (en) Plasma-type reactor-separator
CN105593388A (en) Non-ferrous metal melting furnace and non-ferrous metal melting method
JP4563687B2 (en) Melt-solidifying furnace and melt-solidifying method using two heating means
US10337077B2 (en) Method for making steel in an electric arc furnace and electric arc furnace
EP0976840B1 (en) Method of operating rotary hearth furnace for reducing oxides
RU2404272C1 (en) Device for simultaneous obtaining of heat-resistant, metallic and non-metallic materials and distillates
RU2277598C1 (en) Plasma reactor - separator
RU2176277C1 (en) Plasma reactor
RU2296165C2 (en) Metal direct reduction method from dispersed raw ore material and apparatus for performing the same
WO2010110694A1 (en) Plasma furnace
RU2354724C2 (en) Plasma thermo-decarbonator reactor-separator (tdrs)
RU2664076C2 (en) Electric arc furnace for material processing, installation for electric arc processing of materials and operation method of the installation
RU2296166C2 (en) Metal direct reduction method from dispersed raw ore material method and apparatus for performing the same
US3462538A (en) Method and apparatus for the continuous charging of sponge iron granules into an electric furnace
RU2228305C2 (en) Method of production of special kinds of clinkers and accompanying metals out of industrial wastes
RU60936U1 (en) DEVICE FOR DIRECT METAL RECOVERY
US3891427A (en) Method for melting prereduced ore and scrap
RU2234037C2 (en) Electrocalcinator for calcination of anthracites
RU2157795C1 (en) Method and apparatus for preparing melt silicate
RU2318876C1 (en) Apparatus for direct reduction of metals
RU2315813C1 (en) Plasma furnace used for the direct reduction of the metals
US5058126A (en) Silicon carbide beam as refractory in an open-arc furnace
RU2335549C2 (en) Method of plasma arc furnace charging and device for implementation of method
SU1312104A1 (en) Method for steel melting in steel-making furnace
RU1781306C (en) Method of continuous melting of dispersed charge in a d

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151112