WO2011093741A1 - Device for the simultaneous production of high-melting metallic and non-metallic materials and sublimates - Google Patents
Device for the simultaneous production of high-melting metallic and non-metallic materials and sublimates Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011093741A1 WO2011093741A1 PCT/RU2010/000650 RU2010000650W WO2011093741A1 WO 2011093741 A1 WO2011093741 A1 WO 2011093741A1 RU 2010000650 W RU2010000650 W RU 2010000650W WO 2011093741 A1 WO2011093741 A1 WO 2011093741A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- reactor
- heat exchange
- metallic
- stage
- sublimates
- 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
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
-
- 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
- C22B4/00—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
- C22B4/005—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys using plasma jets
-
- 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
- C22B4/00—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
- C22B4/08—Apparatus
-
- 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
- F27B14/00—Crucible or pot furnaces
- F27B14/04—Crucible or pot furnaces adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
Definitions
- the invention relates to electric arc plasma separator reactors for the simultaneous production of refractory, metallic and non-metallic materials and sublimates, mainly special types of artificial binder clinkers having a high degree of melt viscosity and related non-ferrous metals, and can be used in cement, chemical industry and metallurgy.
- the invention can significantly reduce energy consumption due to drying and heating of the raw material mixture, using the heat of the clinker and the reactor itself, maximizing the efficiency of all equipment, dramatically increasing the performance of the separator reactor and the quality of fused clinkers, eliminating the cyclic nature of work.
- the alleged 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.
- a device for melting a material mainly cement clinker, containing a chamber, solid horizontal rod electrodes, openings for introducing waste and steam, an opening for discharging exhaust gases is known.
- RF patent il 57060 C2, H 05 B7 / 00 dated 15.12. 1998.
- the disadvantages of this device are the low resource of the plasmatron (erosion of the electrodes), low productivity of the unit when using industrial waste, the cyclical nature of the work and the high consumption of energy resources.
- Known plasma reactor for melting a material mainly cement clinker, comprising a cylindrical chamber, hollow rod electrodes passing into the chamber through its upper cover, holes for introducing reagents in the chamber vault and outlet in the hearth, two electromagnetic coils covering the chamber and located one above the other by its height.
- the disadvantage of this method is the rapid wear of the electrodes and the need to stop the unit to replace them.
- Known plasma reactor for melting a material mainly cement clinker, including a water-cooled cylindrical chamber, rod hollow graphite electrodes passing into the chamber through the top cover, four side feeders and one upper feeder for introducing the raw material charge, an electromagnetic coil, a longitudinal, hollow, internally cooled raw material, a partition that divides the camera into two equal parts and has horizontal slit openings for the exit of the material and create an additional garrison the same hole and an opening for the arc, located above the surface of the melt rotating in the horizontal plane to evacuate solid raw materials from under the electrodes and move it to the arc burning zone, openings for outputting the finished material.
- the disadvantage of this invention is the low reliability of the partition.
- a plasma thermal decarbonizer reactor-separator for simultaneous production of a melt of refractory non-metallic materials and metallic materials and sublimates, containing a cylindrical chamber, rod hollow electrodes, a channel for evacuating exhaust gases and sublimates, an electromagnetic coil, side feeders with channels for entering part of the heated raw material and / or creating a skull on the lining in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror, a granulator for cooling and granulating the melt of refractory non-metallic materials with clinker production, heat exchangers of the first and second stages for heat transfer and return to the production process.
- the disadvantages of this invention are the technological difficulties of the cooled clinker and heated raw materials at the first stage of heat transfer, as well as the reduction in quality of the resulting finished clinker.
- the basis of the present invention is the elimination of heat loss to the environment, the maximum use of the energy of exothermic reactions, the minimum energy consumption necessary for clinker formation, a significant increase in the productivity of the device for the simultaneous production of refractory, metallic and non-metallic materials and sublimates and the quality of cement clinkers.
- a device for simultaneously producing a melt of refractory metallic and nonmetallic materials and sublimates containing a channel for supplying fire-liquid slag located in the upper cover of the reactor chamber, a channel for evacuating exhaust gases and sublimates, an electromagnetic coil that creates rotation the melt in the horizontal plane for the evacuation of raw materials from under the electrodes and moving it to the arc burning zone and controlled by a special power source that changes frequency and magnitude of alternating current, side feeders with channels for introducing part of the heated raw material and / or creating a skull on the lining in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror, a channel for outputting melts of refractory non-metallic materials located in the side wall at a distance of 1/3 of the height from the camera vault.
- the heat exchange device of the first stage being made in the form two-chamber drum mixer for simultaneous drying and heating of the feed mixture to t 1 10-150 ° C with hot clinker coming from the granulator and further transfers heated charge into the heat exchanger of the second stage
- the heat exchanger of the second stage is made in the form of a hollow body, covering the cylindrical chamber of the reactor and heating the raw material charge to t 360-400 ° C
- the heat exchanger of the third stage is made in the form of a hollow graphite electrode, in the inner channel of which there are inclined overflow shelves or a conveying screw, the temperature of the raw material mixture at this stage is heated to t 800-900 ° C, as well as additional small electrodes immersed in the melt and
- a device for the simultaneous production of refractory metallic and nonmetallic materials and sublimates includes a second-stage heat exchanger 1, which is a cylindrical chamber around the reactor vessel and consisting of an internal bearing part I, an external part of the lined body c and a filler b (raw material charge) of the cavity, which during continuous operation of the feeders 2 and 3 moves from the upper horizontal part of the housing to the heat exchanger 1.
- a second-stage heat exchanger 1 which is a cylindrical chamber around the reactor vessel and consisting of an internal bearing part I, an external part of the lined body c and a filler b (raw material charge) of the cavity, which during continuous operation of the feeders 2 and 3 moves from the upper horizontal part of the housing to the heat exchanger 1.
- the heat exchanger 1 of the second stage covers a cylindrical chamber around the outer continuous reactor vessel to transfer heat from the reactor vessel a with a temperature of 600 ° ⁇ to the raw material charge, channel 4 for evacuating the exhaust gases and sublimates, openings 5 in the bottom for removing molten metal materials from the chamber .
- the electromagnetic coil 6 creates a rotation of the melt in a horizontal plane to evacuate the raw materials from under the heat exchanger of the third stage of the plasma torch-thermo decarbonizer 7 with a conveying screw, through which plasma-forming and transporting gas (argon, nitrogen, carbon dioxide) is supplied and moving it to the arc burning zone, in where the temperature of the raw material charge increases to 800-900 ° C, while the raw material mixture passes through the stage of thermal shock when it passes from the plasma torch-thermal decarbonizer, getting into the plasma melt, seven side feed lei 9 (1 ', 2', 3 ', 4', 5 ', 6', 7 ') with channels for introducing part of the
- the clinker melt granulator is mounted under the reactor to cool and granulate the melt of refractory non-metallic materials made in the form of a rotating t an arc 12, cooled by water from the inside, a rotary drum mixer 13, which is a first-stage heat exchanger, for transporting and transferring heat from a pre-granulated clinker with a temperature of 1000-1200 ° ⁇ to a raw material charge with simultaneous drying and heating of a raw material charge to a temperature above 1 10 ° ⁇ , which is supplied through the feeder 14 to the cavity of the heat exchanger 1 of the second stage, the fire-liquid slag with a temperature of more than 1800 ° C is fed by the feeder through the graphite channel 15, located in the upper cover of the chamber, two rods 16, at with the help of which the reactor starts, the additional small electrodes 17 perform the function of the main electrodes at the time of replacement of the latter.
- a device for the simultaneous production of refractory metallic and non-metallic materials and sublimates works as follows.
- the reactor is powered through a third-stage heat exchanger of the plasmatron-thermode decarbonizer 7 with a feed mixture heated to 360-400 ° C.
- the raw material charge is initially heated in a first-stage heat exchanger, which is a continuous double-chamber drum mixer 13, containing a shell with loading and unloading holes for heating the raw material charge and simultaneously cooling the clinker and serves to transfer heat from the clinker with a temperature of 1000-1200 ° ⁇ in the raw material charge with a temperature of 5-20 ° C, the mixture is heated to t 1 10-150 ° C.
- Clinker is obtained in the reactor from a clinker melt, which is poured onto a granulator 12 for heat recovery and granulation.
- the granulator 12 is made in the form of a rotating water-cooled plate inside, when hit on which the melt by centrifugal force is thrown onto stationary plates, while it is cooled and crushed. Then, the selected mixture heated to t 1 10-150 ° C is continuously fed by the feeder 14 into the cavity of the cylindrical chamber around the reactor vessel, which serves as the heat exchanger 1 of the second stage.
- the raw material mixture enters the hollow body through feeders 2 and 3, cools the walls of the reactor, and at the same time it heats up to t 360-400 ° ⁇ and side feeders 9 ( ⁇ , 2 ', 3', 4 ', 5', 6 ', 7 ') is introduced through channels located in the walls of the body at an angle of 90 ° on one horizontal plane relative to each other, into the reactor on the melt surface to create a skull lining of the material itself at the boundary of the melt mirror, resulting in a skull 10 in the form of conical slopes on melt mirror, thereby thermochemical corrosion of the lining is excluded.
- the raw material charge is heated to t 360-400 ° C using feeder 18, through a plasma torch-thermal decarbonizer 7 is fed into the reactor chamber, while the temperature of the mixture reaches 800-900 ° C.
- the raw material charge heated to t 800 - 900 ° ⁇ , which is introduced, contains in the calculated amount chemical compounds that provide artificial binders, for example, cement clinker, during their melting.
- the influence of a magnetic field of variable frequency has a modifying effect on the formation monomineral phases of aluminates and calcium ferrites, which can dramatically improve the quality of artificial binders (clinker) and obtain new types of cementitious cements.
- clinker artificial binders
- the deposition of metals is due to the fact that their density is at least two times higher than the clinker melt.
- Pairs of easily combustible rare metals for example, lithium
- carbon dioxide released as a result of decarbonization of the carbonate components of the clinker charge
- the proposed device due to its compactness, the use of a continuous production process, heating the raw material charge moving in the cavity of the housing and cooling the walls of the reactor, cooling the clinker with the same raw material charge, minimizes energy consumption, significantly increases the productivity of the reactor, and improves the quality clinker, and along with this allows to obtain by-products in the form of their melt and sublimates.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Устройство для одновременного получения тугоплавких, металлических и неметаллических материалов и возгонов Device for the simultaneous production of refractory, metallic and non-metallic materials and sublimates
Изобретение относится к электродуговым плазменным реакторам- сепараторам для одновременного получения 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 separator reactors for the simultaneous production of refractory, metallic and non-metallic materials and sublimates, mainly special types of artificial binder clinkers having a high degree of melt viscosity and related non-ferrous metals, and can be used in cement, chemical industry and metallurgy.
Изобретение позволяет значительно снизить энергозатраты за счет сушки и подогрева сырьевой смеси, используя для этого тепло клинкера и самого реактора, максимально увеличить эффективность работы всего оборудования, резко повысить производительность реактора-сепаратора и качество плавленых клинкеров, исключить цикличность работы. The invention can significantly reduce energy consumption due to drying and heating of the raw material mixture, using the heat of the clinker and the reactor itself, maximizing the efficiency of all equipment, dramatically increasing the performance of the separator reactor and the quality of fused clinkers, eliminating the cyclic nature of work.
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. The alleged 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, цельные горизонтальные стержневые электроды, отверстия для ввода отходов и пара, отверстие для вывода отходящих газов. Патент РФ i l 57060 С2, Н 05 В7/00 от 15.12. 1998 г. Недостатками указанного устройства является низкий ресурс плазматрона (эрозия электродов), низкая производительность агрегата при использовании промышленных отходов, цикличность работы и большой расход энергоресурсов. Известен 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 N°2213792, С22В 9/22, F 27 В 14/04 от 10.10.2003 г. Недостатком указанного способа является быстрый износ электродов и необходимость остановки агрегата на их замену. A device for melting a material, mainly cement clinker, containing a chamber, solid horizontal rod electrodes, openings for introducing waste and steam, an opening for discharging exhaust gases is known. RF patent il 57060 C2, H 05 B7 / 00 dated 15.12. 1998. The disadvantages of this device are the low resource of the plasmatron (erosion of the electrodes), low productivity of the unit when using industrial waste, the cyclical nature of the work and the high consumption of energy resources. Known plasma reactor for melting a material, mainly cement clinker, comprising a cylindrical chamber, hollow rod electrodes passing into the chamber through its upper cover, holes for introducing reagents in the chamber vault and outlet in the hearth, two electromagnetic coils covering the chamber and located one above the other by its height. Patent N ° 2213792, С22В 9/22, F 27 В 14/04 of 10/10/2003. The disadvantage of this method is the rapid wear of the electrodes and the need to stop the unit to replace them.
Известен плазменный реактор для плавления материала, преимущественно цементного клинкера, включающий водоохлаждаемую цилиндрическую камеру, стержневые полые графитовые электроды, проходящие в камеру сквозь верхнюю крышку, четыре боковых питателя и один верхний питатель для ввода сырьевой шихты, электромагнитную катушку, продольную, полую, охлаждаемую изнутри сырьевым материалом, перегородку, которая разделяет камеру на две равные части и имеет горизонтальные щелевые отверстия для выхода материала и создания дополнительного гарнисажа 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, отверстия для вывода готового материала. Патент N_2277598, С22В 9/22, F27B 14/04 от 1 1.1 1.2004 г. Недостатком данного изобретения является низкая надежность перегородки. Known plasma reactor for melting a material, mainly cement clinker, including a water-cooled cylindrical chamber, rod hollow graphite electrodes passing into the chamber through the top cover, four side feeders and one upper feeder for introducing the raw material charge, an electromagnetic coil, a longitudinal, hollow, internally cooled raw material, a partition that divides the camera into two equal parts and has horizontal slit openings for the exit of the material and create an additional garrison the same hole and an opening for the arc, located above the surface of the melt rotating in the horizontal plane to evacuate solid raw materials from under the electrodes and move it to the arc burning zone, openings for outputting the finished material. Patent N_2277598, C22B 9/22, F27B 14/04 dated 1 1.1 January 2004. The disadvantage of this invention is the low reliability of the partition.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является плазменный термодекарбонизатор реактор-сепаратор для одновременного получения расплава тугоплавких неметаллических материалов и металлических материалов и возгонов, содержащий цилиндрическую камеру, стержневые полые электроды, канал для эвакуации отходящих газов и возгонов, электромагнитную катушку, боковые питатели с каналами для ввода части подогретого сырьевого материала и/или создания гарнисажа на футеровке в виде конусных откосов на границе зеркала расплава, гранулятор для охлаждения и грануляции расплава тугоплавких неметаллических материалов с получением клинкера, теплообменными устройствами первой и второй стадии для передачи и возврата тепла в процесс производства. The closest in technical essence and the achieved result is a plasma thermal decarbonizer reactor-separator for simultaneous production of a melt of refractory non-metallic materials and metallic materials and sublimates, containing a cylindrical chamber, rod hollow electrodes, a channel for evacuating exhaust gases and sublimates, an electromagnetic coil, side feeders with channels for entering part of the heated raw material and / or creating a skull on the lining in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror, a granulator for cooling and granulating the melt of refractory non-metallic materials with clinker production, heat exchangers of the first and second stages for heat transfer and return to the production process.
Патент RU 2 354 724 С2 от 16.01.2007 г. Недостатками данного изобретения являются технологические трудности охлаждаемого клинкера и подогреваемого сырья на первой стадии теплообмена, а также снижение в связи с этим качества получаемого готового клинкера. Patent RU 2 354 724 C2 of January 16, 2007. The disadvantages of this invention are the technological difficulties of the cooled clinker and heated raw materials at the first stage of heat transfer, as well as the reduction in quality of the resulting finished clinker.
В основу настоящего изобретения положена задача исключения потерь тепла в окружающую среду, максимальному использованию энергии экзотермических реакций, минимальному потреблению энергоресурсов, необходимых для клинкерообразования, значительному повышению производительности устройства для одновременного получения тугоплавких, металлических и неметаллических материалов и возгонов и качества цементных клинкеров. The basis of the present invention is the elimination of heat loss to the environment, the maximum use of the energy of exothermic reactions, the minimum energy consumption necessary for clinker formation, a significant increase in the productivity of the device for the simultaneous production of refractory, metallic and non-metallic materials and sublimates and the quality of cement clinkers.
Согласно предлагаемому изобретению задача решается тем, что устройство для одновременного получения расплава тугоплавких металлических и неметаллических материалов и возгонов, содержащее канал для подачи огненно-жидких шлаков, расположенный в верхней крышке камеры реактора, канал для эвакуации отходящих газов и возгонов, электромагнитную катушку, создающую вращение расплава в горизонтальной плоскости для эвакуации сырья из-под электродов и перемещения его в зону горения дуги и управляемую специальным источником питания, изменяющим частоту и величину переменного тока, боковые питатели с каналами для ввода части подогретого сырьевого материала и/или создания гарнисажа на футеровке в виде конусных откосов на границе зеркала расплава, канал для вывода расплавов тугоплавких неметаллических материалов, расположенный в боковой стенке на расстоянии 1/3 высоты от свода камеры. Также содержащий гранулятор для охлаждения и грануляции расплава тугоплавких неметаллических материалов, отверстия для вывода расплавов сопутствующих металлических материалов, расположенные в донной части камеры, три теплообменных устройства первой, второй и третьей стадии для передачи и возврата тепла в процесс производства, причем теплообменное устройство первой стадии выполнено в виде двухкамерного барабанного смесителя для одновременной сушки и нагрева сырьевой шихты до t 1 10-150°С горячим клинкером поступающим с гранулятора и дальнейшей передачи нагретой шихты в теплообменное устройство второй стадии, а теплообменное устройство второй стадии выполнено в виде полого корпуса, охватывающего цилиндрическую камеру реактора и нагревающего сырьевую шихту до t 360-400°С, теплообменное устройство третьей стадии выполнено в виде полого графитового электрода, во внутреннем канале которого имеются наклонные пересыпные полки или транспортирующий шнек, температура сырьевой смеси на этой стадии нагревается до t 800-900°С, а также дополнительные малые электроды погруженные в расплав и установленные в боковых стенках цилиндрической камеры на расстоянии 3/4 от свода камеры. According to the invention, the problem is solved in that a device for simultaneously producing a melt of refractory metallic and nonmetallic materials and sublimates, containing a channel for supplying fire-liquid slag located in the upper cover of the reactor chamber, a channel for evacuating exhaust gases and sublimates, an electromagnetic coil that creates rotation the melt in the horizontal plane for the evacuation of raw materials from under the electrodes and moving it to the arc burning zone and controlled by a special power source that changes frequency and magnitude of alternating current, side feeders with channels for introducing part of the heated raw material and / or creating a skull on the lining in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror, a channel for outputting melts of refractory non-metallic materials located in the side wall at a distance of 1/3 of the height from the camera vault. Also containing a granulator for cooling and granulating the melt of refractory non-metallic materials, openings for the output of melts of related metal materials located in the bottom of the chamber, three heat exchangers of the first, second and third stages for transferring and returning heat to the production process, the heat exchange device of the first stage being made in the form two-chamber drum mixer for simultaneous drying and heating of the feed mixture to t 1 10-150 ° C with hot clinker coming from the granulator and further transfers heated charge into the heat exchanger of the second stage, and the heat exchanger of the second stage is made in the form of a hollow body, covering the cylindrical chamber of the reactor and heating the raw material charge to t 360-400 ° C, the heat exchanger of the third stage is made in the form of a hollow graphite electrode, in the inner channel of which there are inclined overflow shelves or a conveying screw, the temperature of the raw material mixture at this stage is heated to t 800-900 ° C, as well as additional small electrodes immersed in the melt and installed nies in the side walls of the cylindrical chamber at a distance of 3/4 from the chamber vault.
Устройство для одновременного получения тугоплавких металлических и неметаллических материалов и возгонов включает теплообменник 1 второй стадии, являющийся цилиндрической камерой вокруг корпуса реактора и состоящий из внутренней несущей части я, внешней части футерованного корпуса с и заполнителя Ь (сырьевая шихта) полости, которая при непрерывной работе питателей 2 и 3 движется с верхней горизонтальной части корпуса в теплообменник 1. A device for the simultaneous production of refractory metallic and nonmetallic materials and sublimates includes a second-stage heat exchanger 1, which is a cylindrical chamber around the reactor vessel and consisting of an internal bearing part I, an external part of the lined body c and a filler b (raw material charge) of the cavity, which during continuous operation of the feeders 2 and 3 moves from the upper horizontal part of the housing to the heat exchanger 1.
Теплообменник 1 второй стадии охватывает цилиндрическую камеру вокруг наружного корпуса реактора непрерывного действия для передачи тепла от корпуса реактора а с температурой 600°С сырьевой шихте с, канал 4 для эвакуации отходящих газов и возгонов, отверстия 5 в донной части для вывода расплавов металлических материалов из камеры. Канал 8, для вывода более легкого вяжущего (тугоплавких неметаллических материалов, например, клинкера), выполненный в виде катушки токов переменной частоты и управляемой специальным источником питания, позволяющим изменять частоту переменного тока от 10 Гц до сверхвысоких частот в зависимости от поставленной задачи получения заданного качества конечного продукта (клинкера). Электромагнитная катушка 6 создает вращение расплава в горизонтальной плоскости для эвакуации сырья из-под теплообменника третьей стадии плазмотрона-термодекарбонизатора 7 с транспортирующим шнеком, через который подается плазмообразующий и транспортирующий газ (аргон, азот, углекислый газ) и перемещения его в зону горения дуги, в котором температура сырьевой шихты возрастает до 800-900°С, при этом сырьевая шихта при прохождении из плазмотрона- термодекарбонизатора, попадая в расплав плазмы, проходит стадию термоудара, семь боковых питателей 9 (1 ',2',3 ',4',5 ',6',7') с каналами для ввода части подогретой сырьевой шихты, в полости теплообменника 1 второй стадии, сырьевой шихты в зону горения реактора и создания гарнисажа 10 на футеровке в виде конусных откосов на границе зеркала расплава и при необходимости, при реверсе питателей, подаче подогретого материала через плазмотрон-термодекарбонизатор в камеру реактора 1 1. Гранулятор расплава клинкера смонтирован под реактором для охлаждения и грануляции расплава тугоплавких неметаллических материалов, выполненного в виде вращающейся тарелки 12, охлаждаемой водой изнутри, вращающийся барабанный смеситель 13, являющийся теплообменником первой стадии, для транспортирования и передачи тепла от предварительно гранулированного клинкера с температурой 1000- 1200°С сырьевой шихте с одновременной сушкой и нагреванием сырьевой шихты до температуры выше 1 10°С, которая подается через питатель 14 в полость теплообменника 1 второй стадии, огненно-жидкие шлаки температурой свыше 1800°С подают питателем через графитовый канал 15, расположенный в верхней крышке камеры, проходят две штанги 16, при помощи которых происходит пуск реактора, дополнительные малые электроды 17 выполняют функцию основных электродов на момент замены последних. The heat exchanger 1 of the second stage covers a cylindrical chamber around the outer continuous reactor vessel to transfer heat from the reactor vessel a with a temperature of 600 ° С to the raw material charge, channel 4 for evacuating the exhaust gases and sublimates, openings 5 in the bottom for removing molten metal materials from the chamber . Channel 8, for output of a lighter binder (refractory non-metallic materials, for example, clinker), made in the form of a coil of currents of variable frequency and controlled by a special power source that allows you to change the frequency of the alternating current from 10 Hz to ultra-high frequencies depending on the task to obtain the specified quality of the final product (clinker ) The electromagnetic coil 6 creates a rotation of the melt in a horizontal plane to evacuate the raw materials from under the heat exchanger of the third stage of the plasma torch-thermo decarbonizer 7 with a conveying screw, through which plasma-forming and transporting gas (argon, nitrogen, carbon dioxide) is supplied and moving it to the arc burning zone, in where the temperature of the raw material charge increases to 800-900 ° C, while the raw material mixture passes through the stage of thermal shock when it passes from the plasma torch-thermal decarbonizer, getting into the plasma melt, seven side feed lei 9 (1 ', 2', 3 ', 4', 5 ', 6', 7 ') with channels for introducing part of the heated raw material charge into the cavity of the heat exchanger 1 of the second stage, the raw material charge in the combustion zone of the reactor and creating a skull 10 on the lining in the form of conical slopes at the boundary of the melt mirror and, if necessary, when reversing the feeders, feeding heated material through a plasma torch-thermal decarbonizer to the reactor chamber 1 1. The clinker melt granulator is mounted under the reactor to cool and granulate the melt of refractory non-metallic materials made in the form of a rotating t an arc 12, cooled by water from the inside, a rotary drum mixer 13, which is a first-stage heat exchanger, for transporting and transferring heat from a pre-granulated clinker with a temperature of 1000-1200 ° С to a raw material charge with simultaneous drying and heating of a raw material charge to a temperature above 1 10 ° С, which is supplied through the feeder 14 to the cavity of the heat exchanger 1 of the second stage, the fire-liquid slag with a temperature of more than 1800 ° C is fed by the feeder through the graphite channel 15, located in the upper cover of the chamber, two rods 16, at with the help of which the reactor starts, the additional small electrodes 17 perform the function of the main electrodes at the time of replacement of the latter.
Устройство для одновременного получения тугоплавких металлических и неметаллических материалов и возгонов работает следующим образом. Питание реактора производят через теплообменник третьей стадии плазматрона-термодекарбонизатора 7 сырьевой шихтой подогретой до t 360-400°С. Подогрев сырьевой шихты первоначально осуществляется в теплообменнике первой стадии, представляющим собой двухкамерный барабанный смеситель непрерывного действия 13, содержащий обечайку с загрузочным и разгрузочным отверстиями для нагревания сырьевой шихты и одновременного охлаждения клинкера и служит для передачи тепла от клинкера с температурой 1000-1200°С сырьевой шихте с температурой 5-20°С, шихта при этом нагревается до t 1 10-150°С. Клинкер же получают в реакторе из клинкерного расплава, который выливают на гранулятор 12 для утилизации теплоты и его грануляции. Гранулятор 12 выполнен в виде вращающейся водоохлаждаемой изнутри тарелки, при попадании на которую расплав при помощи центробежной силы отбрасывается на стационарные плиты, при этом происходит его охлаждение и дробление. Затем отобранная подогретая до t 1 10-150°С шихта непрерывно подается питателем 14 в полость цилиндрической камеры вокруг корпуса реактора, который служит теплообменником 1 второй стадии. Сырьевая шихта поступает в полый корпус через питатели 2 и 3, охлаждает стенки реактора, сама при этом нагревается до t 360-400°С и боковыми питателями 9 (Γ,2',3 ',4',5',6',7') вводится по каналам, расположенным в стенках корпуса под углом 90° на одной горизонтальной плоскости относительно друг друга, в реактор на поверхность расплава для создания гарнисажной футеровки из самого материала на границе зеркала расплава, в результате чего образуется гарнисаж 10 в виде конусных откосов на зеркале расплава, тем самым исключается термохимическая коррозия футеровки. При реверсе питателей 9 (Γ,2',3 ',4',5 ',6',7') сырьевая шихта нагретая до t 360-400°С с помощью питателя 18, через плазмотрон-термодекарбонизатор 7 подается в камеру реактора, при этом температура шихты доходит до 800-900°С. Вводимая подогретая до t 800 - 900°С сырьевая шихта содержит в расчетном количестве химические соединения, обеспечивающие при их плавлении получение искусственных вяжущих, например, цементного клинкера. A device for the simultaneous production of refractory metallic and non-metallic materials and sublimates works as follows. The reactor is powered through a third-stage heat exchanger of the plasmatron-thermode decarbonizer 7 with a feed mixture heated to 360-400 ° C. The raw material charge is initially heated in a first-stage heat exchanger, which is a continuous double-chamber drum mixer 13, containing a shell with loading and unloading holes for heating the raw material charge and simultaneously cooling the clinker and serves to transfer heat from the clinker with a temperature of 1000-1200 ° С in the raw material charge with a temperature of 5-20 ° C, the mixture is heated to t 1 10-150 ° C. Clinker is obtained in the reactor from a clinker melt, which is poured onto a granulator 12 for heat recovery and granulation. The granulator 12 is made in the form of a rotating water-cooled plate inside, when hit on which the melt by centrifugal force is thrown onto stationary plates, while it is cooled and crushed. Then, the selected mixture heated to t 1 10-150 ° C is continuously fed by the feeder 14 into the cavity of the cylindrical chamber around the reactor vessel, which serves as the heat exchanger 1 of the second stage. The raw material mixture enters the hollow body through feeders 2 and 3, cools the walls of the reactor, and at the same time it heats up to t 360-400 ° С and side feeders 9 (Γ, 2 ', 3', 4 ', 5', 6 ', 7 ') is introduced through channels located in the walls of the body at an angle of 90 ° on one horizontal plane relative to each other, into the reactor on the melt surface to create a skull lining of the material itself at the boundary of the melt mirror, resulting in a skull 10 in the form of conical slopes on melt mirror, thereby thermochemical corrosion of the lining is excluded. When reversing feeders 9 (Γ, 2 ', 3', 4 ', 5', 6 ', 7') the raw material charge is heated to t 360-400 ° C using feeder 18, through a plasma torch-thermal decarbonizer 7 is fed into the reactor chamber, while the temperature of the mixture reaches 800-900 ° C. The raw material charge heated to t 800 - 900 ° С, which is introduced, contains in the calculated amount chemical compounds that provide artificial binders, for example, cement clinker, during their melting.
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 свыше 1800°С подают питателем через графитовый канал 15, расположенный в стенке камеры реактора. Вместе с тем поступает дополнительное тепло, резко снижающее энергетические затраты и повышающего производительность реактора и качество цементных клинкеров. When using waste materials, for example, chemical plants, 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 above 1800 ° C is fed by a feeder through a graphite channel 15 located in the wall of the reactor chamber. At the same time, additional heat is supplied, sharply reducing energy costs and increasing the productivity of the reactor and the quality of cement clinkers.
При подъеме расплава выше катушки 6 подается напряжение на ее обмотку. Стенки камеры выполняются из немагнитного материала. Образующееся в результате прохождения тока через катушку электромагнитное поле воздействует на расплав, который в жидком состоянии становится токопроводным. За счет этого происходит вращение расплава в горизонтальной плоскости для эвакуации из-под плазмотрона- термодекарбонизатора твердого сырья и перемещения его в одном направлении в зону горения дуги и к каналу 8 для вывода более легкого вяжущего вещества (тугоплавких неметаллических материалов). В результате перемешивания расплава за счет вращающегося магнитного поля, создаваемого трехфазной катушкой, происходит гомогенизация расплава. Канал 8 выполнен в виде катушки, управляемой дополнительным источником питания, изменяющим частоту от 10 Гц до сверхвысоких частот. При этом воздействие магнитного поля переменной частоты оказывает модифицирующее воздействие на формирование мономинеральных фаз алюминатов и ферритов кальция, позволяющих резко повысить качество искусственного вяжущего (клинкера) и получать новые виды вяжущих цементов. 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 камеры над отверстиями 5 и периодически выпускаются в изложницы. Осаждение металлов идет за счет того, что их плотность минимум в два раза выше клинкерного расплава. When the melt rises above the coil 6, voltage is applied to its winding. The walls of the chamber are made of non-magnetic material. 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 in the horizontal plane to evacuate solid raw materials from under the plasma torch-thermal decarbonizer and move it in one direction to the arc burning zone and to channel 8 to remove lighter binder (refractory non-metallic materials). As a result of mixing the melt due to the rotating magnetic field generated by the three-phase coil, the melt is homogenized. Channel 8 is made in the form of a coil controlled by an additional power source that changes the frequency from 10 Hz to ultra-high frequencies. In this case, the influence of a magnetic field of variable frequency has a modifying effect on the formation monomineral phases of aluminates and calcium ferrites, which can dramatically improve the quality of artificial binders (clinker) and obtain new types of cementitious cements. 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 of the chamber above holes 5 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, выделяемом в результате декарбонизации карбонатных компонентов клинкерной шихты, эвакуируются под действием разряжения, создаваемого в канале 4, в специальные разделительные устройства, где пары оксидов металлов конденсируются, а диоксид углерода может использоваться для получения сухого льда. Возгоны оксидов металлов передаются на дальнейшую переработку для получения кондиционного продукта. Таким образом, предлагаемое устройство за счет компактности, использования непрерывного процесса производства, подогрева движущейся в полости корпуса сырьевой шихты и охлаждения при этом стенок реактора, охлаждению клинкера этой же сырьевой шихтой, позволяет свести к минимуму энергозатраты, значительно увеличить производительность реактора, а также улучшить качество клинкера и наряду с этим позволяет получать попутные продукты в виде их расплава и возгонов. 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, are evacuated by the vacuum created in channel 4, into special separation devices where metal oxide pairs are condensed, and carbon dioxide can be used for receiving dry ice. Sublimates of metal oxides are transferred for further processing to obtain a conditioned product. Thus, the proposed device due to its compactness, the use of a continuous production process, heating the raw material charge moving in the cavity of the housing and cooling the walls of the reactor, cooling the clinker with the same raw material charge, minimizes energy consumption, significantly increases the productivity of the reactor, and improves the quality clinker, and along with this allows to obtain by-products in the form of their melt and sublimates.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010103013 | 2010-02-01 | ||
| RU2010103013/02A RU2404272C1 (en) | 2010-02-01 | 2010-02-01 | Device for simultaneous obtaining of heat-resistant, metallic and non-metallic materials and distillates |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2011093741A1 true WO2011093741A1 (en) | 2011-08-04 |
Family
ID=44058454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2010/000650 Ceased WO2011093741A1 (en) | 2010-02-01 | 2010-11-02 | Device for the simultaneous production of high-melting metallic and non-metallic materials and sublimates |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2404272C1 (en) |
| WO (1) | WO2011093741A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103866135A (en) * | 2014-02-27 | 2014-06-18 | 赵志强 | Electrical heating crucible type low-boiling-point metal distillation furnace capable of continuously feeding material |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477173C1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческое предприятие "ЭЧТЕХ" | Plant for electrohydraulic dressing of mineral stock including gold bearing stock with high content of clay components |
| WO2024020575A1 (en) * | 2022-07-22 | 2024-01-25 | Hertha Metals, Inc. | Method and apparatus for metals, alloys, mattes, or enriched and cleaned slags production from predominantly oxide feeds |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2222190A1 (en) * | 1971-05-07 | 1972-11-16 | Elphiac Sa | Plasma furnace |
| SU537459A1 (en) * | 1975-12-29 | 1976-11-30 | Казахский научно-исследовательский институт энергетики | Multiphase plasma reactor |
| US4745338A (en) * | 1986-04-22 | 1988-05-17 | University Of Alabama | Electromagnetically sustained plasma reactor |
| RU2213792C1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-10-10 | Бурлов Юрий Александрович | Plasma-type reactor-separator |
| RU2354724C2 (en) * | 2007-01-16 | 2009-05-10 | Юрий Александрович Бурлов | Plasma thermo-decarbonator reactor-separator (tdrs) |
-
2010
- 2010-02-01 RU RU2010103013/02A patent/RU2404272C1/en not_active IP Right Cessation
- 2010-11-02 WO PCT/RU2010/000650 patent/WO2011093741A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2222190A1 (en) * | 1971-05-07 | 1972-11-16 | Elphiac Sa | Plasma furnace |
| SU537459A1 (en) * | 1975-12-29 | 1976-11-30 | Казахский научно-исследовательский институт энергетики | Multiphase plasma reactor |
| US4745338A (en) * | 1986-04-22 | 1988-05-17 | University Of Alabama | Electromagnetically sustained plasma reactor |
| RU2213792C1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-10-10 | Бурлов Юрий Александрович | Plasma-type reactor-separator |
| RU2354724C2 (en) * | 2007-01-16 | 2009-05-10 | Юрий Александрович Бурлов | Plasma thermo-decarbonator reactor-separator (tdrs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103866135A (en) * | 2014-02-27 | 2014-06-18 | 赵志强 | Electrical heating crucible type low-boiling-point metal distillation furnace capable of continuously feeding material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2404272C1 (en) | 2010-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3917479A (en) | Furnaces | |
| US20090155158A1 (en) | High Purity Silicon Production System and Production Method | |
| AU1505800A (en) | Iron production method of operation in a rotary hearth furnace and improved furnace apparatus | |
| US7011136B2 (en) | Method and apparatus for melting metals | |
| RU2213792C1 (en) | Plasma-type reactor-separator | |
| RU2404272C1 (en) | Device for simultaneous obtaining of heat-resistant, metallic and non-metallic materials and distillates | |
| EP0976840B1 (en) | Method of operating rotary hearth furnace for reducing oxides | |
| RU2176277C1 (en) | Plasma reactor | |
| RU2354724C2 (en) | Plasma thermo-decarbonator reactor-separator (tdrs) | |
| US3929463A (en) | Method of carrying out endothermic metallurgical reduction processes with the aid of a continuously operating mechanical kiln | |
| RU109281U1 (en) | Induction Crucible Furnace | |
| UA127514C2 (en) | METHOD OF OBTAINING MOLTEN STEEL | |
| RU2664076C2 (en) | Electric arc furnace for material processing, installation for electric arc processing of materials and operation method of the installation | |
| RU2296165C2 (en) | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material and apparatus for performing the same | |
| RU2277598C1 (en) | Plasma reactor - separator | |
| CN101780948B (en) | Sintering device used for sintering lithium phosphate | |
| RU2296166C2 (en) | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material method and apparatus for performing the same | |
| RU2228305C2 (en) | Method of production of special kinds of clinkers and accompanying metals out of industrial wastes | |
| RU60936U1 (en) | DEVICE FOR DIRECT METAL RECOVERY | |
| RU2157795C1 (en) | Method and apparatus for preparing melt silicate | |
| EP0518971B1 (en) | High temperature furnace | |
| RU2207979C1 (en) | Method and apparatus for producing silicon monoxide | |
| US3297810A (en) | Apparatus for the production of abrasive carbides | |
| EP1656990A1 (en) | Rotary reactor using solar energy | |
| RU2318876C1 (en) | Apparatus for direct reduction of metals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10844831 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10844831 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |