[go: up one dir, main page]

WO2006052165A9 - Plasma reactor-separator - Google Patents

Plasma reactor-separator

Info

Publication number
WO2006052165A9
WO2006052165A9 PCT/RU2005/000554 RU2005000554W WO2006052165A9 WO 2006052165 A9 WO2006052165 A9 WO 2006052165A9 RU 2005000554 W RU2005000554 W RU 2005000554W WO 2006052165 A9 WO2006052165 A9 WO 2006052165A9
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
melt
chamber
raw material
electrodes
partition
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2005/000554
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2006052165B1 (en
WO2006052165A3 (en
WO2006052165A2 (en
Inventor
Jury Aleksandrovich Burlov
Ivan Jurievich Burlov
Aleksandr Jurievich Burlov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of WO2006052165A2 publication Critical patent/WO2006052165A2/ru
Publication of WO2006052165A3 publication Critical patent/WO2006052165A3/ru
Publication of WO2006052165B1 publication Critical patent/WO2006052165B1/ru
Publication of WO2006052165A9 publication Critical patent/WO2006052165A9/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
    • C22B9/226—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by electric discharge, e.g. plasma
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/20—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment
    • F27D3/1536—Devices for plugging tap holes, e.g. plugs stoppers

Definitions

  • the invention relates to electric arc plasma reactors for the simultaneous production of melt refractory, metallic and non-metallic materials and sublimates, mainly special types of artificial binding cement clinkers having a high degree of melt viscosity and associated non-ferrous metals and can be used in the cement, chemical industry and metallurgy.
  • Plasma reactor - separator for simultaneous melting of refractory metal materials and refractory nonmetallic materials and sublimates containing a chamber with a cylindrical body, rod hollow electrodes passing into the chamber through the upper hermetic cover, heat exchanging elements made in the form of inclined pouring shelves, which delay the fall of raw material mounted in the cavity of the electrodes, heat exchange elements are made in the form of a screw, delaying the fall of the raw material; in the cavity of the electrodes, a channel for evacuating off-gases and sublimates, located in an airtight lid, openings for withdrawing a melt of refractory metal materials in the bottom of the chamber, an electromagnetic coil, channels for withdrawing a melt of a lighter binder (refractory non-metallic materials) located between the openings for the withdrawal of the melt of refractory metallic materials, four side feeders with channels for entering a part of the dry raw material and creating a skull on the lining in Ideally, conical slopes at the boundary of the melt mirror, the channels are
  • the invention allows to significantly increase the reliability of operation and the service life of the electrodes (utilization rate, the lifetime of the continuous operation of the unit as a whole), due to incomplete immersion into the melt, as well as the durability of the partition by cooling the raw material and creating additional skull in the form of conical slopes on the border melt mirrors, increase reactor productivity, quality of the finished product, reduce energy costs, simplify the design.
  • the alleged invention relates to devices for the simultaneous production of refractory, metallic and non-metallic materials and sublimates, mainly special types of clinkers, artificial binders, such as cement clinker, having a high degree of viscosity of the melt and associated alloys of metals and can be used in the cement industry.
  • a device for melting a material, mainly cement clinker, containing a chamber, horizontal solid rod electrodes, holes for waste entry, a hole for steam injection, a hole for exhaust gases (RF Patent Ne 157060 C2 H 05 B 7/00 dated 12.15.1998. "Plasma-Chemical Reactor” (by M.R. Predtechensky)).
  • 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 cyclical nature of work.
  • a plasma reactor for melting material mainly cement clinker, including a cylindrical chamber, hollow rod electrodes passing into the chamber through its upper lid, openings for introducing reagents in the chamber arch and output to the hearth, two electromagnetic coils , covering the camera and located one above the other at its height (RF patent JN ° 2213792 C22 B 9/22, F 27 B 14/04 of 10.10.2003, Bull. JVfe28, application of 04/19/2002 (authors Y. A. Burlov and others)).
  • the basis of the present invention is to improve the reliability, performance of the furnace, the quality of the finished product, reducing energy consumption.
  • the problem is solved in that in a plasma reactor for the simultaneous production of melt refractory metallic and non-metallic materials and sublimates, mainly special types of clinker, artificial binders in the form of a melt having a high degree of melt viscosity and associated non-ferrous metals, containing a chamber with a cylindrical body, rod hollow electrodes passing into the chamber through its upper hermetic cover, heat exchange elements are made in the form of inclined pereyp 's shelves, delaying the fall of the raw material, mounted in the cavity of the electrodes, the heat exchange elements are in the form of a screw, delaying the fall of the raw material, mounted in the cavity of the electrodes, a channel for evacuating exhaust gases and sublimates, located in an airtight lid, openings for conveying a melt of refractory metal materials in the bottom of the chamber, an electromagnetic coil that creates rotation of the melt in a horizontal plane to evacuate solid raw materials from under the electrode and moving it to the arc burning zone, channels for
  • the plasma reactor separator includes (see the drawing of Fig.l) a water-cooled cylindrical chamber 1, rod hollow graphite electrodes 2 and 3, passing into the chamber 1 through its upper lid 4, and in their cavities are mounted, delaying the fall of the raw material heat exchange elements are made in the form of inclined pouring shelves 5.
  • the electrode is rectangular in cross section of the form, and the shelves can be inserted into holes in the walls of the rod.
  • Electrode 3 in its cavity may have an element in the form of a screw 6 that inhibits the fall of the raw material.
  • the cover 4 is also equipped with a channel 7 for evacuating waste gases, including sublimates of non-ferrous metals, and a tap 8 for introducing fiery liquid slags.
  • a valve 10 In the bottom part 9 of the chamber 1 is placed a valve 10, covering the entrance to the output of the molten metal.
  • An electromagnetic coil 11 is mounted that encloses the chamber 1.
  • the plasma reactor-separator works as follows: Side feeders 13 through channel 14 located in the walls of chamber I 5 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 create a skull lining from the material itself at the boundary of the melt mirror, a dry raw material charge is introduced; as a result, a skull is formed in the form of conical slopes on the melt mirror, thereby eliminating the thermochemical corrosion of the lining.
  • the injected, dry raw material mixture in chamber 1 contains, in the calculated quantity, chemical compounds that, when melted, provide artificial binders, for example, cement clinker.
  • waste When used as a raw material, waste, for example, chemical production, as well as waste of metallurgical production in the form of fiery liquid slag, waste contains a certain amount of non-ferrous metals.
  • Fiery liquid slags with a temperature of up to 1800 0 C are fed by a feeder 8 through a channel located in the wall of chamber 1.
  • additional heat comes in, dramatically reducing energy costs and increasing the productivity of the melting chamber and the quality of cement clinkers.
  • 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.
  • metal scrap is loaded into the chambers.
  • the arc ignites between these chambers and passes into the cylindrical through hole 18 of the partition with a metal conductor located in it, one end of which is connected to the chamber, melts together with the metal filling the chamber, and the other end, to which the electrical voltage supply contacts are connected, remains in solid condition.
  • the plasma-forming gas is rotated to form a vortex.
  • the vortex must be such that between the electric arc and the wall of the discharge channel a plasma-forming gas layer (vapor) with a lower temperature is formed and, accordingly, a more dense layer that isolates the channel walls and other parts of the chamber.
  • the plasma-forming gas (vapor) 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 the melting temperature. During clinker burning, the temperature of the melt reaches 2000-2100 ° C.
  • the walls of the chamber are made of non-magnetic material, for example, steel containing a large amount of nickel, chromium and titanium.
  • the resulting electromagnetic field affects the melt as a result of the passage of current through the coil, which in a liquid state becomes conductive. Due to this, rotation occurs (mixing) of the melt in the horizontal plane for evacuation of solid raw materials from under the electrodes and moving it into the arc burning zone and to the channels 12 for outputting the melting binders in one direction (arrows are shown in figure 2) in both compartments simultaneously. Inductive current maintains the temperature at the level achieved (due to the arc discharge).
  • the material When accumulating a certain mass of the melt and heating the electrodes inside the chamber above 1000 0 C, the material is fed through the cavities of the electrodes 2,3.
  • 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.
  • heat is transferred from the shelves to the material and the latter (preheated) brought to a temperature dissociation of carbonates, gets to the surface of the melt and melts with greater speed, because in this case, exothermic reactions take place with the release of heat.
  • the performance of the melting chamber increases.
  • the same process of heating the raw material occurs in the electrode 3, but in this case, the heating occurs when the material moves along the helical surface.
  • the melt is homogenized, which actively contributes to an increase in the productivity of the plant and to an increase in the quality of the main products, for example, cement clinker.
  • the mixing speed is determined 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.
  • rare metals for example, lithium
  • the clinker melt periodically or continuously (with a consistent input into the chamber 1 of raw materials) is poured into the granulator for utilization of the heat of the melt and its granulation.
  • the granulator is made in the form of rotating around its axis in opposite directions from each other, water-cooled metal cylinders 16 from the inside.
  • the coil 11 can be moved to the channel 12 zone.
  • the cooled clinker is transferred to the grinders to produce cement.
  • the proposed device due to the high utilization rate, allows to increase productivity, and due to active mixing and regulation of the melt cooling rate - the quality, variety of properties of the finished products.
  • the constructive implementation of the reactor allows to obtain by-products in the form of their melt and sublimates.

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)

Description

Плазменный реактор —сепаратор
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. 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), расположенных 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, расположенным 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.
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.
Предполагаемое 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.
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 Ne 157060 C2 H 05 B 7/00 от 15.12.1998 г. "Плазмохимический реактор" (автор М.Р. Предтеченский )).
Недостатком указанного устройства является низкий ресурс плазмотрона (эрозия электродов), недостаточная глубина переработки, низкая производительность агрегата при использовании промышленных отходов, цикличность работы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является плазменный реактор для плавления материала, преимущественно цементного клинкера, включающее 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 JN° 2213792 C22 В 9/22, F 27 В 14/04 от 10.10.2003 г. Бюл. JVfe28, заявка от 19.04.2002 г. (авторы Ю.А. Бурлов и др.)).
Недостатком указанного устройства является быстрый износ электродов и необходимость остановки агрегата на их замену.
В основу настоящего изобретения положена задача повышения надежности работы, производительности печи, качества готового продукта, снижение энергозатрат.
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, 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 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), расположенных 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.
Плазменный реактор - сепаратор включает (см. чертеж Фиг.l) 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, выполнены 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.
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).
Четыре боковых питателя 13 и один верхний питатель 13 (см. чертеж Фиг.2 и 1 ) для ввода сырьевой шихты (10% от общего количества питания печи) по каналу 14, расположенных 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.
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 с направляющими для выхода материала и создания дополнительного гарнисажа 20 в виде конусных откосов на границе зеркала расплава.
Плазменный реактор-сепаратор работает следующим образом: Боковыми питателями 13 по каналу 14 расположенными в стенах камеры I5 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.
При применении в качестве сырья, отходов, например, химических производств, а также отходов металлургических производств в виде огненно- жидких шлаков, в отходах содержится некоторое количество цветных металлов. Огненно-жидкие шлаки температурой до 1800 0C 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.
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- 21000C.
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 10000C, 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.
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. 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 общего1 количества питания печи), в результате на периферии зеркала расплава образуется гарнисаж 15 в виде конусных откосов, исключающий термохимическую коррозию футеровки.
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.
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, водоохлаждаемые изнутри металлические цилиндры 16.
( Для снижения вязкости расплава клинкера во время периодического слива, катушку 11 можно перемещать в зону канала 12).
Остывший клинкер передают на измельчители для получения цемента.
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.

Claims

Формула изобретения
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 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, 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 сечения 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 боковые
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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, отличающийся тем, что он снабжен продольной полой, охлаждаемой изнутри сырьевым материалом, перегородкой, разделяющей по всей длине камеру на две равные части.
2. Плазменный реактор-сепаратор по п.l, отличающийся тем, что полая перегородка снабжена горизонтальными щелевыми отверстиями для выхода материала и создания дополнительного гарнисажа в виде конусных откосов на границе зеркала расплава.
3. Плазменный реактор-сепаратор по п.l, отличающийся тем, что он снабжен стержневыми полыми электродами, нижние концы которых находятся в расплаве.
4. Плазменный реактор-сепаратор по п.l, отличающийся тем, что перегородка снабжена, отверстием для дуги, расположенным над поверхностью расплава и вращения последнего в горизонтальной плоскости для эвакуации твердого сырья из под электрода и перемещения его в зону горения дуги.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2005/000554 2004-11-11 2005-11-08 Plasma reactor-separator Ceased WO2006052165A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132754 2004-11-11
RU2004132754/02A RU2277598C1 (ru) 2004-11-11 2004-11-11 Плазменный реактор-сепаратор

Publications (4)

Publication Number Publication Date
WO2006052165A2 WO2006052165A2 (en) 2006-05-18
WO2006052165A3 WO2006052165A3 (en) 2006-08-24
WO2006052165B1 WO2006052165B1 (en) 2006-10-26
WO2006052165A9 true WO2006052165A9 (en) 2006-12-28

Family

ID=36336904

Family Applications (1)

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

Country Status (2)

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

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2354724C2 (ru) * 2007-01-16 2009-05-10 Юрий Александрович Бурлов Плазменный термодекарбонизатор реактор-сепаратор (тдрс)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE766850A (fr) * 1971-05-07 1971-11-08 Elphiac Sa Four a plasma.
RU2176277C1 (ru) * 2000-12-28 2001-11-27 Бурлов Юрий Александрович Плазменный реактор
RU2213792C1 (ru) * 2002-04-19 2003-10-10 Бурлов Юрий Александрович Плазменный реактор-сепаратор

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006052165B1 (en) 2006-10-26
WO2006052165A3 (en) 2006-08-24
RU2004132754A (ru) 2006-05-10
RU2277598C1 (ru) 2006-06-10
WO2006052165A2 (en) 2006-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8038973B2 (en) High purity silicon production system and production method
RU2213792C1 (ru) Плазменный реактор-сепаратор
EP2461126B1 (en) Arc melting equipment and molten metal manufacturing method using arc melting equipment
UA77989C2 (en) Method for producing titanium containing slag (variants)
KR20030028416A (ko) 용융철 제조 방법 및 고정식 비경사 아크 가열형 용융로
US20080267251A1 (en) Stacked induction furnace system
EA006623B1 (ru) Способ и устройство для плавки металлов
CN105940120B (zh) 在电弧炉中制钢的方法和电弧炉
WO2010068140A1 (ru) Способ и устройство электронно- лучевой или плазменной плавки из кристаллизатора в кристаллизатор
EP0976840B1 (en) Method of operating rotary hearth furnace for reducing oxides
RU2176277C1 (ru) Плазменный реактор
RU2404272C1 (ru) Устройство для одновременного получения тугоплавких металлических и неметаллических материалов и возгонов
WO2006052165A9 (en) Plasma reactor-separator
RU2354724C2 (ru) Плазменный термодекарбонизатор реактор-сепаратор (тдрс)
RU2296165C2 (ru) Способ прямого восстановления металлов из дисперсного рудного сырья и устройство для его осуществления
EP0235909B1 (en) Near net shape fused cast refractories and process for their manufacture by rapid melting/controlled rapid cooling
RU2228305C2 (ru) Способ получения специальных видов клинкеров и сопутствующих металлов из отходов производств
RU2296166C2 (ru) Способ прямого восстановления металлов из дисперсного рудного сырья и устройство для его осуществления
US3891427A (en) Method for melting prereduced ore and scrap
KR20060111902A (ko) 전기 아크로 안으로 미립상 금속을 장입하는 방법
RU60936U1 (ru) Устройство для прямого восстановления металлов
RU2315813C1 (ru) Плазменная печь для прямого восстановления металлов
RU2228962C2 (ru) Вакуумная плавильная печь с холодным подом
RU2318876C1 (ru) Устройство для прямого восстановления металлов
KR102751454B1 (ko) 전기로

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KN KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05817624

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2