[go: up one dir, main page]

RU2413011C1 - Плазмохимический реактор для обработки минеральных руд - Google Patents

Плазмохимический реактор для обработки минеральных руд Download PDF

Info

Publication number
RU2413011C1
RU2413011C1 RU2009144583/02A RU2009144583A RU2413011C1 RU 2413011 C1 RU2413011 C1 RU 2413011C1 RU 2009144583/02 A RU2009144583/02 A RU 2009144583/02A RU 2009144583 A RU2009144583 A RU 2009144583A RU 2413011 C1 RU2413011 C1 RU 2413011C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
gas
plasma
ore
vessel
Prior art date
Application number
RU2009144583/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Артем Викторович Бадеников (RU)
Артем Викторович Бадеников
Виктор Яковлевич Бадеников (RU)
Виктор Яковлевич Бадеников
Алексей Валерьевич Бальчугов (RU)
Алексей Валерьевич Бальчугов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ангарская государственная техническая академия" (ГОУ ВПО "АГТА")
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ангарская государственная техническая академия" (ГОУ ВПО "АГТА") filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ангарская государственная техническая академия" (ГОУ ВПО "АГТА")
Priority to RU2009144583/02A priority Critical patent/RU2413011C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2413011C1 publication Critical patent/RU2413011C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к плазмохимическому реактору для обработки минеральных руд. Он содержит корпус, устройство генерации плазмы, устройства подачи газа и руды, устройства вывода обработанной руды и газа. При этом внутри корпуса реактора выполнена вертикальная перегородка с образованием зазора между нижним краем перегородки и днищем корпуса реактора. Устройство для вывода обработанной руды выполнено в нижней части реактора, а устройство для вывода газа выполнено в виде штуцера, установленного в верхней части корпуса реактора, образованной вертикальной перегородкой и стенкой корпуса реактора. Технический результат заключается в повышении эффективности процесса, осуществляемого в реакторе. 1 ил.

Description

Изобретение относится к устройству плазмохимического реактора, предназначенного для высокотемпературной обработки минеральных руд перед флотацией, и может быть использовано в аппаратурном оформлении процессов восстановления из окислов металлов (молибдена, свинца, олова) чистых металлов и освобождения сульфидных минералов от серы.
В патенте RU №2247154 (МПК7 С21В 13/02, опубл. 27.02.2005) описан реактор, снабженный устройством для загрузки материала под действием силы тяжести. В верхней части данного реактора расположена зона реакции, в которой происходит реакция восстановления. Реактор содержит также средства для ввода загружаемого материала через горловину реактора, средства для ввода потока газа, средство для выпуска восстановленного материала из нижней части реактора и средство для выпуска отходящих газов. Реактор включает верхнюю зону нагрева, предварительного восстановления и окончательного восстановления, имеющую конусное расхождение вниз, и вторую, нижнюю зону карбонизации и охлаждения, имеющую конусное схождение вниз.
Технический результат заключается в повышении эффективности процесса, осуществляемого в реакторе.
Общим с предлагаемой конструкцией реактора является корпус, средства для ввода загружаемого материала, средства для ввода потока газа, средство для выпуска восстановленного материала.
Конструкция данного реактора не позволяет обеспечить эффективное разделение газа и твердого материала непосредственно в корпусе реактора.
Из патента RU №2138929 (МПК6 H05H 1/24, Н05В 7/16, опубл. 27.09.1999) известен плазмохимический реактор, который содержит плазмотрон, форсунки для диспергирования раствора, реакционную камеру и подсоединенный к ее нижнему торцу патрубок вывода пылепарогазовой смеси. Патрубок размещен под углом 130-140°С к реакционной камере. Переход от реакционной камеры к патрубку вывода пылепарогазовой смеси выполнен в виде колена, а после колена установлена емкость для сбора некондиционного порошка.
Реализация данного плазмохимического реактора позволяет увеличить производительность в 10 раз, уменьшить количество некондиционного порошка с 25-30 до 0,1-0,3%, увеличить межостановочный пробег с 0,5-1,0 суток до 10 суток и более.
Общим с предлагаемой конструкцией реактора является корпус, устройство генерации плазмы (плазмотрон), средство (форсунки) для подачи раствора, устройство вывода продукта.
Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.
В патенте SU №904223 (МПК6 B01J 1/08, опубл. 20.07.1999) описан также плазмохимический реактор, содержащий корпус, охлаждаемую реакционную камеру, установленную в корпусе, плазмотроны, газозакаливающее устройство, помещенное в реакционную камеру и выполненное в виде сверхзвукового сопла, и плазмоподводящие патрубки, соединяющие плазмотроны с газозакаливающим устройством.
Сверхзвуковое сопло выполнено в виде соосно установленных с возможностью взаимного перемещения напротив друг друга двух полых дисков, рабочие поверхности которых выполнены в виде тел вращения с криволинейными образующими, причем в одном из дисков выполнено центральное отверстие, соединенное с плазмоподводящим патрубком. Рабочая поверхность второго диска выполнена из гибкого жаропрочного материала и в нем выполнено центральное отверстие, соединенное с плазмоподводящим патрубком.
Целью изобретения является интенсификация процесса и увеличение производительности.
Общими признаками с предлагаемой конструкцией реактора является наличие корпуса, устройства генерации плазмы.
Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.
Наиболее близким (прототип) является плазмохимический реактор, описанный в [А.Л.Сурис. Плазмохимические процессы и аппараты. Изд-во Химия, 1989 г., с.8-10.].
Известный плазмохимический реактор состоит из катода, изолятора, анода, смесительного устройства, реакционного канала, закалочного устройства, теплообменника, фильтра. Электрическая дуга образуется между катодом, выполненным из тугоплавкого материала, и медным водоохлаждаемым анодом, выполненным в виде сопла. Плазмообразующий газ (воздух, водород) выбирается в зависимости от типа проводимого процесса (термическая обработка руды перед флотацией, восстановление оксидов металлов). Проходя через зону разряда, газ нагревается, ионизируется и в виде плазменной струи со среднемассовой температурой 2000-10000 К вытекает в реактор. Струя поступает в камеру смешения реактора, где в нее вводится сырье. В реакционном канале происходит химическое взаимодействие реагентов с образованием целевых продуктов. Стенки реактора охлаждаются водой. Закалочное устройство и теплообменник предназначены для охлаждения продуктов реакции. В фильтре происходит отделение газов от твердых частиц. Из реактора в теплообменник с высокой скоростью поступает газопылевая смесь.
Недостатки прототипа заключаются в повышенной газообразивной эрозии стенок труб теплообменника, в результате чего возрастают эксплуатационные затраты. Кроме того, данный реактор характеризуется неоправданно большим временем контакта высокотемпературного газа и обрабатываемого материала (до 5 с), что приводит к снижению производительности реактора и ухудшению качества обработки сырья (оплавлению свинца и олова).
Задачей изобретения является расширение арсенала плазмохимических реакторов, предназначенных для высокотемпературной обработки минеральных руд перед флотацией.
Технический результат изобретения заключается в:
- увеличении производительности плазмохимического реактора по руде, при улучшении качества продукта;
- снижении капитальных и эксплуатационных затрат на охлаждение продуктов в теплообменнике;
- сокращении времени контакта высокотемпературного газа и обрабатываемого материала;
- снижении потерь руды с отходящими газами.
Устранение указанных недостатков и достижение заявляемого технического результата от реализации плазмохимического реактора для обработки минеральных руд, содержащего корпус, устройство генерации плазмы, устройства подачи газа и руды, устройства вывода обработанной руды и газа, достигают за счет того, что внутри корпуса реактора выполнена вертикальная перегородка с образованием зазора между нижним краем перегородки и днищем корпуса реактора, устройство для вывода обработанной руды выполнено в нижней части реактора, а устройство для вывода газа выполнено в виде штуцера, установленного в верхней части корпуса реактора, образованной вертикальной перегородкой и стенкой корпуса реактора.
Сопоставительный анализ прототипа и заявляемого изобретения показывает, что общими конструктивными признаками является корпус, устройство генерации плазмы, устройства подачи газа и руды, устройства вывода обработанной руды и газа.
Отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что внутри корпуса реактора выполнена вертикальная перегородка с образованием зазора между нижним краем перегородки и днищем корпуса реактора, устройство для вывода обработанной руды выполнено в нижней части реактора, а устройство для вывода газа выполнено в виде штуцера, установленного в верхней части корпуса реактора, образованной вертикальной перегородкой и стенкой корпуса реактора.
Сущность предлагаемого реактора иллюстрируется чертежом, где схематично показаны реактор, плазмотрон и емкость мокрой очистки газа.
Реактор содержит корпус 1, крышку 2, трубу 3, муфту 4, плазмотрон 5, устройство подачи газа, загрузочную воронку 6, защитный щит 7, устройство выгрузки обработанного продукта 8, устройство 9 (барботер) для подачи газа в емкость с водой 11, вертикальную плоскую перегородку 10, емкость с водой 11, устройство 12 (штуцер) для вывода газа из реактора.
Заявляемый плазмохимический реактор представляет собой цилиндрическую емкость (высотой 1400 мм и диаметром 400 мм) с коническим днищем. Корпус реактора 1 выполнен в виде футерованной изнутри стальной конструкции из листового металла, на нем смонтированы все узлы и механизмы реактора. В верхнюю крышку 2 корпуса 1 приварена труба 3 с резьбой на конце. На резьбовую часть трубы навинчена муфта 4, в которую вставляется плазмотрон 5. Вращением муфты 4 регулируют промежуточный зазор между пламенем плазмы и отверстием загрузочной воронки 6, через которую засыпают руду или концентрат. Стенки корпуса защищены футеровкой. Щит 7 предназначен для защиты обслуживающего персонала от действия высокой температуры в период удаления головки плазмотрона из трубы 3. Через устройство 8 производят выгрузку обработанного продукта, а через устройство 12 (штуцер) выводят газ из реактора. В заявляемом реакторе (см. чертеж) также предусмотрено охлаждение стенок корпуса водой.
Предлагаемый плазмохимический реактор изготовлен на действующем производстве и работает следующим образом.
Производительность данного реактора по руде составляет 53 т/ч. Плазмообразующий газ (воздух, водород) выбирают в зависимости от типа проводимого процесса (термическая обработка руды перед флотацией, восстановление оксидов металлов). После подвода электрической энергии, воды, газа и готовности системы включают зажигание плазмотрона 5. Средняя температура среды в реакторе составляет 5800-6000°С. Муфтой 4 с помощью резьбы на трубе 3 регулируют положение пламени в реакционной зоне. Таким образом, материал, загружаемый в воронку 6, может подаваться в различные участки пламени. В период работы реактора в корпусе создают избыточное давление (2,5·105 Па). С целью предотвращения потерь руды установлен гидрозатвор с барботером 9.
Для уменьшения завихрения и для разделения газа от твердых частиц за счет сил инерции в корпусе реактора 1 приварена вертикальная перегородка 10, представляющая собой пористую металлоткань или пористую керамику. Между нижним краем перегородки 10 и днищем корпуса образуется зазор, обеспечивающий прохождение газа.
Твердые частицы оседают в коническом днище реактора за счет изменения направления движения потока газа на 180°. Очищенный (частично) газ огибает перегородку 10 и поступает в пространство между перегородкой 10 и стенкой корпуса, откуда он через штуцер 12 поступает в барботер 9, а затем - в емкость с водой 11. Некоторая часть руды в виде пыли вместе с газом поднимается вверх между стенкой емкости и перегородкой 10, затем через барботер 9 гидрозатвора попадает в емкость с водой 11, где частицы осаждаются и направляются на флотацию, а охлажденный газ - на очистку в циклон. Это позволяет ликвидировать потери руды с выходящей пылью. Мокрый способ очистки газа от частиц, осуществляемый в емкости 11, более эффективен, чем применяемый в прототипе способ сухой очистки.
Из емкости 11 вода с твердыми частицами поступает на флотацию. Твердые частицы из нижней конической части корпуса реактора (см. чертеж) также поступают на охлаждение и далее - на флотацию. Удаление продуктов обработки осуществляют через разгрузочное устройство 8.
За счет разделения газа и твердых частиц непосредственно в корпусе реактора время контакта частицы руды с плазменным потоком в новом реакторе по сравнению с реактором по прототипу снижено с 1-5 с до 0,1-0,5 с. Последнее позволяет увеличить производительность реактора по руде практически на 20-30%, причем качество обработки руды повышается.
Предотвращение повышенного износа стенок трубок теплообменника достигают также за счет разделения газа и твердых частиц непосредственно в корпусе реактора, а не после теплообменника, как в известной конструкции.
Таким образом, в предлагаемом плазмохимическом реакторе создаются более благоприятные условия для проведения процесса, чем в реакторе по прототипу.

Claims (1)

  1. Плазмохимический реактор для обработки минеральных руд, содержащий корпус, устройство генерации плазмы, устройства подачи газа и руды, устройства вывода обработанной руды и газа, отличающийся тем, что внутри корпуса реактора выполнена вертикальная перегородка с образованием зазора между нижним краем перегородки и днищем корпуса реактора, устройство для вывода обработанной руды выполнено в нижней части реактора, а устройство для вывода газа выполнено в виде штуцера, установленного в верхней части корпуса реактора, образованной вертикальной перегородкой и стенкой корпуса реактора.
RU2009144583/02A 2009-12-01 2009-12-01 Плазмохимический реактор для обработки минеральных руд RU2413011C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144583/02A RU2413011C1 (ru) 2009-12-01 2009-12-01 Плазмохимический реактор для обработки минеральных руд

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144583/02A RU2413011C1 (ru) 2009-12-01 2009-12-01 Плазмохимический реактор для обработки минеральных руд

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2413011C1 true RU2413011C1 (ru) 2011-02-27

Family

ID=46310608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009144583/02A RU2413011C1 (ru) 2009-12-01 2009-12-01 Плазмохимический реактор для обработки минеральных руд

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2413011C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525881C1 (ru) * 2013-02-25 2014-08-20 Андрей Валерьевич Шеленин Устройство для извлечения элементов из оксидных руд

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5711783A (en) * 1994-02-15 1998-01-27 H.C. Starck, Gmbh & Co., Kg Preparation from metal alkoxides of high purity metal powder
US5972065A (en) * 1997-07-10 1999-10-26 The Regents Of The University Of California Purification of tantalum by plasma arc melting
RU2153016C1 (ru) * 1999-02-17 2000-07-20 Костин Владимир Владимирович Способ получения редких тугоплавких металлов, кремния и их соединений
RU2229938C1 (ru) * 2003-08-11 2004-06-10 Ооо "Ксм-Корпорация" Способ обогащения сульфидных руд
RU2238824C1 (ru) * 2003-08-20 2004-10-27 Открытое акционерное общество "ВНИИЭТО" Установка для плазмохимического восстановления оксидов металлов

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5711783A (en) * 1994-02-15 1998-01-27 H.C. Starck, Gmbh & Co., Kg Preparation from metal alkoxides of high purity metal powder
US5972065A (en) * 1997-07-10 1999-10-26 The Regents Of The University Of California Purification of tantalum by plasma arc melting
RU2153016C1 (ru) * 1999-02-17 2000-07-20 Костин Владимир Владимирович Способ получения редких тугоплавких металлов, кремния и их соединений
RU2229938C1 (ru) * 2003-08-11 2004-06-10 Ооо "Ксм-Корпорация" Способ обогащения сульфидных руд
RU2238824C1 (ru) * 2003-08-20 2004-10-27 Открытое акционерное общество "ВНИИЭТО" Установка для плазмохимического восстановления оксидов металлов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СУРИС А.Л. Плазмохимические процессы и аппараты. - М.: Химия, 1989, с.8-10. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525881C1 (ru) * 2013-02-25 2014-08-20 Андрей Валерьевич Шеленин Устройство для извлечения элементов из оксидных руд

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106947299A (zh) 一种不纯物含量低的色素炭黑生产系统及其生产工艺
RU2413011C1 (ru) Плазмохимический реактор для обработки минеральных руд
KR20170118405A (ko) 직접환원동 제조 장치 및 방법
EA010478B1 (ru) Способ и установка для термообработки сернистых руд в кольцевом псевдоожиженном слое
JP2010001207A (ja) 金属塩化物の製造装置および製造方法
AU2016275707B2 (en) Apparatus and process for thermal denitration, use of such an apparatus and product obtained by means of such a process
RU2410853C1 (ru) Плазмохимический реактор для обработки руды с разделением фаз
CN110834090A (zh) 一种金属粉末整形细化及净化装置和方法
RU2410446C1 (ru) Способ обработки минеральных руд
RU2311225C1 (ru) Плазменная установка для получения нанодисперсных порошков
JPH0251842B2 (ru)
CN217351493U (zh) 一种生产金属镁的连续生产系统
AU2011296931A1 (en) Rotary hearth furnace exhaust gas duct apparatus and method for operating same
RU2296166C2 (ru) Способ прямого восстановления металлов из дисперсного рудного сырья и устройство для его осуществления
JP2004501752A (ja) プラズマ化学リアクター
PL233828B1 (pl) Sposob wytwarzania nanoproszku renu przez termiczny rozklad plazmowy nadrenianu amonu i urzadzenie do prowadzenia tego sposobu
RU2005116796A (ru) Способ прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа и установка для его осуществления
CN102234726A (zh) 中频炉冶炼精铝法
RU2361927C1 (ru) Устройство для получения железа или стали из железоокисных материалов
RU2170278C2 (ru) Способ получения первичного алюминия и устройство для его осуществления
CN113511631B (zh) 一种粉煤灰喷射氯化的装置及方法
RU169047U1 (ru) Плазменная установка для переработки тугоплавких силикатсодержащих материалов
RU2708642C1 (ru) Способ переработки дисперсного минерального сырья
WO2021221529A1 (ru) Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (armco) и установка для его осуществления
RU2329949C2 (ru) Способ фторирования твердого минерального сырья и реактор для его осуществления