(13) B1 PL B1. (54) Urządzenie do ciągłego wytopu miedzi

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA PO LSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl6: F27B 19/04 (54) Urządzenie do ciągłego wytopu miedzi (30) Pierwszeństwo: , JP, , JP, , JP, , JP, (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 16/92 (73) Uprawniony z patentu: M ITSUBISHI MATERIALS CORPORA- TION, Tokio, JP (72) Twórcy wynalazku: Moto Goto, Tokio, JP Nobuo Kikumoto, Tokio, JP Osamu Iida, Tokio, JP Hiroaki Ikoma, Osaka, JP Shigemitsu Fukushima, Tokio, JP (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 03/96 (74) Pełnomocnik: PHZ POLSERVICE PL B1 (57) 1. Urządzenie do ciągłego w ytopu miedzi, zawierające piec wytapiający do topienia i utleniania koncentratu miedzi, i wytwarzania mieszaniny kam ienia i żużla, piec separujący do oddzielania kam ienia od żużla, konwertor do utleniania kamienia oddzielonego od żużla i tw orzenia m iedzi konw erto row ej, rynny spustowe łączące ze sobą szeregowo te piece, a także zawierające kilka pieców anodowych do rafinacji miedzi konwertorowej z konwertora do miedzi o wyższej jakości, znamienne tym, że zawiera rynny spustow e (11) miedzi konw ertorow ej, łączące konw erto r (3) z piecam i anodowymi (4). FIG.3

2 Urządzenie do ciągłego wytopu miedzi Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do ciągłego wytopu miedzi, zawierające piec wytapiający do topienia i utleniania koncentratu miedzi, i wytwarzania mieszaniny kamienia i żużla, piec separujący do oddzielania kamienia od żużla, konwertor do utleniania kamienia oddzielonego od żużla i tworzenia miedzi konwertorowej, rynny spustowe łączące ze sobą szeregowo te piece, a także zawierające kilka pieców anodowych do rafinacji miedzi konwertorowej z konwertora do miedzi o wyższej jakości, znamienne tym, że zawiera rynny spustowe (11) miedzi konwertorowej, łączące konwertor (3) z piecami anodowymi (4). 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rynny spustowe (11) miedzi konwertorowej zawierają główną górną rynnę (11A), której jeden koniec jest połączony z konwertorem (3) oraz kilka odgałęzionych dolnych rynien (11B), których jedne końce połączone są z pozostałym końcem głównej górnej rynny (11A), natomiast drugie końce są połączone z jednym z pieców anodowych (4). 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że z rynną spustową (11) miedzi konwertorowej jest połączony zespół łączący (12) do selektywnego przepływowego łączenia górnej rynny (11A) z jedną z odgałęzionych dolnych rynien (11B). 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że każdy piec anodowy (4) zawiera korpus (21), posiadający powłokę (21b) oraz parę pokryw (21a), zainstalowanych na przeciwnych końcach powłoki (21b), przy czym korpus (21) jest osadzony obrotowo do obrotu wokół własnej poziomej osi, zaś powłoka (21b) korpusu (21) posiada usytuowany obwodowo spalinowy otwór (30) do ładowania miedzi konwertorowej, w którym jest umieszczona końcówka (11C) dolnej rynny spustowej (11B). 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że piec anodowy (4) posiada kanał wydechowy, który stanowi kołpak (31) usytuowany ponad spalinowym otworem (30) korpusu (21) przy określonym zakresie obrotu korpusu (21) do odprowadzania gazów wylotowych. 6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że końcówka (11C) dolnej rynny spustowej (11B) miedzi konwertorowej, umieszczona w spalinowym otworze (30) korpusu (21) jest zaopatrzona w płaszcz wodny (J) do chłodzenia. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kilka pieców anodowych (4) jest rozmieszczonych równolegle względem siebie, przy czym jeden koniec każdego z tych pieców (4) jest skierowany w kierunku konwertora (3), a powłoki (21b) sąsiadujących ze sobą pieców anodowych (4) leżą w kierunkach przeciwnych do siebie. * * * Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytopu miedzi, zwłaszcza z koncentratów siarczku miedziowego. Znane jest urządzenie do ciągłego wytopu miedzi, które jest schematycznie przedstawione na rysunku, fig. 1 i 2. Urządzenie składa się z kilku pieców. W jego skład wchodzi piec wytapiający 1 i utleniania koncentratów miedzi, dostarczanych wraz z powietrzem wzbogaconym w tlen w celu wytworzenia mieszaniny kamienia M i żużla S, piec separujący 2, w którym następuje oddzielenie kamienia M od żużla S, konwertor albo piec przetwórczy 3, w którym następuje utlenianie oddzielonego kamienia M wskutek czego powstaje miedź konwertorowa C i żużel oraz piece anodowe 4 do rafinacji miedzi konwertorowej, dzięki czemu uzyskuje się miedź o wyższej czystości. Przez dach każdego z pieców wytapiającego 1 i konwertorów 3 przechodzi lanca 5, mająca postać podwójnej rury. Lanca 5 jest połączona z dachem pieca 1, 3 w sposób umożliwiający jej poruszanie się w pionie i służy do podawania do pieca koncentratów miedzi, powietrza wzbogaconego w tlen, topnika i innych składników. Piec separujący 2 jest piecem elektrycznym wyposażonym w elektrody 6.

3 Jak wynika z fig. 1 piec wytapiający 1, piec separujący 2 i konwertor 3 są umieszczone na różnych, coraz niższych poziomach i są połączone ze sobą za pośrednictwem rynien spustowych 7A i 7B, w sposób umożliwiający grawitacyjny przepływ przez nie stopionego metalu. Wytwarzana w sposób ciągły w konwertorze 3 miedź konwertorowa C jest chwilowo przetrzymywana w piecu podgrzewającym 8, a następnie nabierana do kadzi 9 i transportowana wraz z nią dźwigniem 10 do pieców anodowych 4, do których jest wlewana przez wlewy, znajdujące się w ich górnych ściankach. Zatem wszystkie operacje aż do konwertora 3 przebiegają w sposób ciągły, natomiast piece anodowe 4 muszą działać partiami, ponieważ powinna odbywać się w nich ostateczna regulacja składu miedzi, to jest jej jakości. Do regulacji czasów wynikających z różnego tempa przebiegu poszczególnych operacji służy wspomniany piec podgrzewający 8. Na figurze 2 oznaczono literą L przykładową drogę, po której porusza się kadź 9 transportująca stopioną miedź konwertorową z pieca podgrzewającego 8 do pieców anodowych 4. W piecach anodowych 4 następuje utlenienie i usunięcie zanieczyszczeń z miedzi konwertorowej C, a tlenek miedziowy, powstający podczas utleniania, jest redukowany do miedzi o wyższej jakości. Następnie, z powstałej w ten sposób miedzi są odlewane płyty anodowe, które z kolei poddawane są elektrorafinacji w celu uzyskania miedzi o wyższej czystości. W opisanym powyżej tradycyjnym urządzeniu do wytapiania chociaż operacje na drodze aż do konwertora 3 wykonywane są w sposób ciągły to proces rafinacji w piecach anodowych 4 odbywa się partiami. Z tego względu miedź konwertorowa C wytwarzana w konwertorze 3 musi być chwilę przetrzymywana w piecu podgrzewającym 8, w związku z czym konieczne jest jego zainstalowanie. Dodatkowo potrzebne są również kadź, dźwig i inne urządzenia umożliwiające transport miedzi konwertorowej C z pieca podgrzewającego 8 do pieców anodowych 4. Ponadto potrzebne są duże ilości energii do utrzymywania odpowiednio wysokiej temperatury miedzi konwertorowej C podczas tych operacji. W wyniku tego koszty instalacji i eksploatacji odpowiednich urządzeń są bardzo wysokie, a możliwości zmniejszenia obszaru zajmowanego przez urządzenie do wytapiania są ograniczone. Ponadto, zarówno podczas wlewania jak i wylewania stopionej miedzi konwertorowej do kadzi i z kadzi płynna miedź spada z pewnej wysokości. Towarzyszy temu intensywny przepływ powietrza związany z wytwarzaniem gazów zawierających dwutlenek siarki i opary metali, powodowanym przez uderzenia mechaniczne, gwałtowne rozszerzanie się powietrza i tym podobne zjawiska, co jest szkodliwe dla środowiska naturalnego. W związku z tym konieczne jest instalowanie urządzeń zbierających pył i opary, działających skutecznie na dużych powierzchniach. Urządzenie do ciągłego wytopu miedzi według wynalazku, zawiera piec wytapiający do topienia i utleniania koncentratu miedzi i wytwarzania mieszaniny kamienia i żużla, piec sparujący do oddzielania kamienia od żużla, konwertor do utleniania kamienia oddzielonego od żużla i tworzenie miedzi konwertorowej, rynny spustowe łączące ze sobą szeregowo te piece, a także zawierające kilka pieców anodowych do rafinacji miedzi konwertorowej z konwertora do miedzi o wyższej jakości. Urządzenie to charakteryzuje się tym, że ponadto zawiera rynny spustowe miedzi konwertorowej, łączące konwertor z piecami anodowymi. Korzystnie rynny spustowe miedzi konwertorowej zawierają główną górną rynnę, której jeden koniec jest połączony z konwertorem oraz kilka odgałęzionych rynien dolnych, których jedne końce połączone są z pozostałym końcem głównej górnej rynny, natomiast drugie końce są połączone z jednym z pieców anodowych. Korzystnie z rynną spustową miedzi konwertorowej jest połączony zespół łączący do selektywnego, przepływowego, łączenia górnej rynny z jedną z odgałęzionych dolnych rynien. Korzystnie każdy piec anodowy zawiera korpus posiadający powłokę oraz parę pokryw zainstalowanych na przeciwnych końcach powłoki, przy czym korpus jest osadzony obrotowo do obrotu wokół własnej poziomej osi, zaś powłoka korpusu posiada usytuowany obwodowo spalinowy otwór do ładowania miedzi konwertorowej, w którym jest umieszczona końcówka dolnej rynny spustowej. Korzystnie piec anodowy posiada kanał wydechowy, który stanowi kołpak usytuowany ponad spalinowym otworem korpusu przy określonym zakresie obrotu korpusu do odprowadzania gazów wylotowych.

4 Korzystnie końcówka dolnej rynny spustowej miedzi konwertorowej, umieszczona w spalinowym otworze korpusu jest zaopatrzona w płaszcz wodny do chłodzenia. Korzystnie kilka pieców anodowych jest rozmieszczonych równolegle względem siebie, przy czym jeden koniec każdego z tych pieców jest skierowany w kierunku konwertora, a powłoki sąsiadujących ze sobą pieców anodowych leżą w kierunkach przeciwnych do siebie. Urządzenie do ciągłego wytopu miedzi według wynalazku transport miedzi konwertorowej z konwertora do jednego z pieców anodowych odbywa się bezpośrednio rynną spustową, stanowiącą kanał przepływowy dla stopionego metalu. Z tego względu nie jest potrzebny piec podgrzewający, a tym samym nie jest potrzebne również podgrzewanie miedzi w tym piecu. Ponadto w związku z wyeliminowaniem urządzeń transportowych, takich jak kadzie, dźwigi i podobne, zostaje bardzo znacznie zmniejszona całkowita powierzchnia urządzenia do wytapiania miedzi. W związku z rezygnacją z takich urządzeń jak piec podgrzewający, kadzie, dźwig i inne, koszty instalacji i eksploatacji całego urządzenia mogą być zmniejszone. Dodatkowo, w związku z tym, że transport miedzi konwertorowej z konwertora do pieców anodowych odbywa się bezpośrednio rynnami spustowymi, jest stosunkowo łatwo utrzymać miedź konwertorową podczas transportu w stanie szczelnej izolacji od otoczenia. Tym samym powstaje bardzo mało gazów zawierających dwutlenek siarki i opary metali, wywierających niekorzystny wpływ na środowisko naturalne oraz istnieje możliwość skutecznego zapobiegania ich ucieczce do otoczenia. Ponadto istnieje możliwość minimalizacji zmian temperatury miedzi konwertorowej. Ponadto, ponieważ otwór spalinowy jest uformowany w taki sposób, że jest ułożony na obwodzie powłoki, istnieje możliwość załadunku stopionego metalu do pieca anodowego nawet wtedy, gdy jest on obrócony o zadany z góry kąt. Z tego względu utlenianie może odbywać się równocześnie z ładowaniem miedzi konwertorowej do pieca. Ponadto w porównaniu z sytuacją kiedy rynna spustowa wchodzi do pieca poprzez pokrywę, powierzchnia otworu w korpusie pieca może być zmniejszona. Dodatkowo, nie istnieje możliwość kolizji rynny z korpusem pieca, nawet podczas wykonywania przez korpus obrotu. Zatem nowe urządzenie do ciągłego wytopu miedzi nie wymaga stosowania pieców podgrzewających pomiędzy konwertorem, a piecem anodowym i wszystkie operacje, włącznie z rafinacją w piecach anodowych, mogą być bardzo efektywnie zrealizowane w sposób ciągły. Ponadto w skład tego urządzenia wchodzi ulepszony piec anodowy skonstruowany specjalnie z przeznaczeniem do instalacji do wytapiania, w których nie ma pieców podgrzewających. Inną korzyścią tego urządzenia jest rozmieszczenie w optymalny sposób kilku pieców anodowych, co istotnie zmniejsza całą powierzchnię zajmowaną przez instalację. W przypadku takiego rozmieszczenia pieców anodowych, odległość pomiędzy sąsiadującymi ze sobą piecami anodowymi jest stosunkowo niewielka, a tym samym odległość pomiędzy sąsiednimi otworami spalinowymi jest minimalna. Zgodnie z tym, długości rynien spustowych miedzi konwertorowej połączonych z otworami spalinowymi są znacznie zmniejszone. Ponadto, ponieważ otwory spustowe sąsiadujących ze sobą pieców anodowych można umieścić naprzeciwko siebie, to można również skrócić długość rynien do odlewania. Z tego względu urządzenie do wytapiania może być zwarte, w wyniku czego obszar zajmowany przez instalację jest znacznie zmniejszony. Ponadto w związku z tym, że liczba potrzebnych palników jest zmniejszona, a budowa rynien staje się prostsza, ulegają zmniejszeniu zarówno koszty eksploatacji jak i robocizny wymaganej do utrzymania rynien w stanie szczelnej izolacji od otoczenia. W związku z powyższym, odległości pomiędzy sąsiadującymi ze sobą piecami anodowymi mogą być dowolnie małe, ale są wystarczające dla operatorów, żeby można było dokonywać na zewnątrz pieców anodowych niezbędnych czynności, takich jak obsługa dysz, prace przy załadunku wsadu do pieca albo spustu metalu. Przedmiot wynalazku ukazano w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 3 przedstawia rzut główny urządzenia do ciągłego wytopu miedzi, fig. 4 - powiększony rzut główny pieca anodowego stosowanego w urządzeniu z fig. 3, fig. 5 - powiększony rzut pionowy pieca anodowego z fig. 4, fig. 6 - przekrój poprzeczny pieca anodowego z fig. 4, wzdłuż linii VI-VI na fig. 4, fig. 7 - przekrój poprzeczny pieca anodowego z fig. 4, wzdłuż linii VII-VII na fig. 5, fig. 8 - rzut pionowy, w częściowym przekroju, części pieca anadowego z fig. 4, fig. 9 - przekrój poprzeczny pieca anodowego, wzdłuż linii IX-IX na fig. 8, fig fig przekroje poprzeczne pieca

5 anodowego w różnych fazach jego obrotu, odpowiadające kolejno etapowi ładowania do niego miedzi konwertorowej, etapowi utleniania i etapowi redukowania, fig rzut perspektywiczny, w częściowym przekroju, rozdzielacza, który jest stosowany łącznie z urządzeniem z fig., fig. 14 -przekrój poprzeczny pokazujący część rozdzielacza z fig. 13, fig fig schematy harmonogramów przebiegu operacji prowadzonych za pomocą urządzenia z fig. 3, fig rzut główny, pokazujący przykład rozmieszczenia pieców anodowych i rynien spustowych miedzi konwertorowej, łączących konwertory z piecami anodowymi; oraz fig rzut główny, podobny do rzutu przedstawionego na fig. 18, ale pokazujący bardziej zalecany wariant pieców anodowych i tworzących im przewodów przepływowych płynnego metalu. Na figurze 3 przedstawiono zalecany wariant urządzenia do ciągłego wytopu miedzi według niniejszego wynalazku. Takie same części albo elementy z fig. 1 i 2 są oznaczone takimi samymi literami albo liczbami. Podobnie jak w znanym dotychczas urządzeniu do wytapiania w skład wariantu urządzenia według niniejszego wynalazku wchodzi piec wytapiający 1, w którym odbywa się topienie i utlenianie koncentratów miedzi, wskutek czego powstaje mieszanina kamienia M i żużla S, piec separujący 2, w którym następuje oddzielenie kamienia M od żużla S, konwertor 3, w którym następuje utlenienie kamienia M oddzielonego od żużla S, wskutek czego powstaje miedź konwertorowa oraz kilka pieców anodowych 4, przeznaczonych do rafinacji miedzi konwertorowej powstałej w konwertorze 3, w celu wytworzenia miedzi o wyższej czystości. Piec wytapiający 1, piec separujący 2 i konwertor 3 są umieszczone na różnych, coraz niższych poziomach. Trzy wspomniane piece 1, 2, 3 są połączone ze sobą szeregowo za pośrednictwem pochylonych rynien spustowych 7A i 7B, w sposób umożliwiający przepływ przez nie stopionego metalu. Zatem stopiony metal jest spuszczany z pieca wytapiającego 1 rynną spustową 7A do pieca separującego 2 i z pieca separującego 2 rynną spustową 7B w dół do konwertora 3. Przez dach każdego pieca wytapiającego i konwertora 3 przeprowadzonych jest kilka lanc 5 mających postać podwójnej rury. Lance 5 są połączone z dachami pieców 1, 3 w sposób umożliwiający ich poruszanie się w pionie i służą do podawania do pieca koncentratów miedzi, powietrza wzbogaconego w tlen, topnika i innych składników. Piec separujący 2 jest piecem elektrycznym wyposażonym w kilka elektrod 6. W przedstawionym na rysunku wariancie urządzenia istnieją dwa piece anodowe 4 ustawione równolegle obok siebie, a konwertor 3 jest połączony z nimi rynną spustową albo zespołem spustowym 11, stanowiącym kanał przepływowy dla stopionej miedzi konwertorowej. W skład zespołu spustowego 11, którym miedź konwertorowa wytworzona w konwertorze 3 jest transportowana do pieców anodowych 4, wchodzi górna rynna spustowa 11A połączona jednym końcem z wylotem konwertora 3 i pochylona w dół w kierunku od konwertora 3 oraz para rynien dolnych 11 B odgałęzionych od rynny głównej 11A i ustawionych skośnie w dół w kierunku od głównej rynny spustowej 11A. Końce rynien 11 B łączą się odpowiednio z piecami anodowymi 4. W miejscu połączenia górnej rynny spustowej 11A z rynnami dolnymi 11B znajduje się zespół łączący 12, umożliwiający wybiórcze, przepływowe łączenie rynny 11A z jedną z rynien 11 B. Konstrukcja zespołu łączącego 12 jest dowolna. W najprostszym przypadku ta część każdej rynny dolnej 11B, która sąsiaduje z zespołem łączącym i z rynną 11A może być uformowana w taki sposób, żeby była nieco płytsza. W część tę można wlewać nie nadający się do użytku lejny albo zbrylony materiał ogniotrwały. Zamiast zespołu łączącego 12 o przedstawionej powyżej budowie można zmienić konstrukcję wspomnianego przewodu płynnej miedzi zaopatrując go w odpowiedni rozdzielacz połączony z rynną spustową 11 miedzi konwertorowej. Na fig. 13 i 14 przedstawiono przykład takiego rozdzielacza. W pokazanym przykładzie pochylona główna górna rynna spustowa 11A ma otwarty koniec wylotowy. Para dolnych rynien 11B łączy się ze sobą za pośrednictwem poziomej części 11C, ponad którą znajduje się wylot górnej rynny 11A. Rozdzielacz składa się z pary zastawek 40 umieszczonych w odpowiedniej pozycji we wlotach do każdej dolnej rynny 11 B. W skład każdej zastawki wchodzi płytka zamykająca 41 wykonana z takiego samego materiału, jakim jest materiał wytapiany i umieszczona pionowo w sposób umożliwiający zamykanie przepływu płynu w danej dolnej rynnie 11 B, podnośnik (nie pokazany) połączony z górną częścią płytki zamykającej 41 za pośrednictwem haka 42 i liny, przewód zasilający 43a połączony z płytką zamykającą 41 w celu

6 doprowadzania do niej chłodziwa oraz przewód odprowadzający 43b, połączony z płytką zamykającą 41 i służący do odprowadzania z niej chłodziwa. Jak widać na fig. 14, wymiary płytki zamykającej 41, której kształt jest zbliżony do przekroju poprzecznego dolnej rynny 11 B, są nieco mniejsze od wymiarów przekroju poprzecznego rynny 11B. Jak pokazano na fig. 14 w płytce znajduje się meandrowaty kanał 41a, którego przeciwległe końce 41b i 41c wychodzą na górną powierzchnię płytki zamykającej 41. Do otworów 41b i 41c podłączone są, w sposób umożliwiający rozłączanie, przewody: zasilający 43a i odprowadzający 43b. Miejsce połączenia przewodów 43a, 43b z otworami w płytce 41 jest uszczelnione. Przewody są podtrzymywane przez hak 42 za pośrednictwem łącznika 44. Przed zamknięciem przepływu w dolnej rynnie 11B za pomocą opisanej powyżej zastawki 40, do kanału 41a doprowadzane jest przewodem zasilającym 43a chłodziwo. Następnie uruchamiany jest podnośnik, opuszczający płytkę 41, która zamyka kanał przepływowy miedzi konwertorowej w dolnej rynnie 11 B. W takiej sytuacji, pomimo niewielkiej szczeliny pomiędzy płytką zamykającą 41, a dolną rynną 11B, wpływający do szczeliny stopiony metal, szybko krzepnie po zetknięciu się z płytką zamykającą 41. Zakrzepła miedź konwertorowa zatyka szczelinę w miejscu S, wskutek czego następuje całkowite zablokowanie dolnej rynny 11B. W przypadku otwierania przepływu w dolnej rynnie 11B, pierwszym krokiem jest odcięcie dopływu chłodziwa do płytki zamykającej 41, a następnie odłączenie od niej przewodów zasilającego 43a i odprowadzającego 43b. Po ich odłączeniu, zakrzepła miedź konwertorowa S zatykająca szczelinę, ulega stopieniu przez ciepło doprowadzone ze stopionego metalu i spływa rynną 11B w dół. Teraz płytka zamykająca 41 jest podnoszona do góry za pomocą podnośnika. Poza tym, podobnie jak rynny spustowe 7A i 7B, wszystkie powyższe rynny spustowe 11 miedzi konwertorowej są zaopatrzone w pokrywy z urządzeniami powstrzymującymi ucieczkę ciepła, takimi jak palniki i/lub urządzenia do regulacji atmosfery otoczenia, dzięki czemu stopiony metal płynący w dół tymi rynnami 11 znajduje się w wysokiej temperaturze w warunkach szczelnej izolacji od otoczenia. Jak widać na fig. 4-fig. 6, każdy piec anodowy 4 posiada cylindryczny korpus 21 składający się z powłoki 21b i pary pokryw 21a, zamontowanych na jej przeciwległych końcach. Do powłoki 21b przymocowana jest para obręczy 22. Na podstawie pieca 4 osadzonych jest kilka kół nośnych 23, współpracujących z obręczami 22, dzięki czemu korpus 21 pieca 4 ma możliwość obracania się wokół swojej własnej, poziomo umieszczonej, osi. Z jednej strony korpusu 21 zamontowany jest zębaty wieniec 24a, zazębiony z zębatką napędową 24bx, połączoną z zespołem napędowym 25, znajdującym się w pobliżu korpusu 21 pieca 4, dzięki czemu korpus 21 może być obracany przez zespół napędowy 25. Ponadto, jak widać na fig. 4 i 5, na jednej z pokryw 21a zainstalowany jest palnik 26, którego zadaniem jest utrzymywanie wysokiej temperatury znajdującego się w piecu stopionego metalu, natomiast na powłoce 21b zamocowana jest para dysz 27, nadmuchujących powietrze, albo powietrze wzbogacone w tlen, do wnętrza korpusu 21. Dodatkowo, w powłoce 21b znajduje się otwór spustowy 28, położony po przeciwnej jej stronie względem jednej z dysz 27. Otwór 28 służy do spuszczania czystej miedzi z pieca anodowego 4 do odpowiedniego urządzenia, w którym odlewane są z niej płyty anodowe. W środku górnej części powłoki 21b znajduje się otwór wlotowy 29 przeznaczony do doprowadzania do pieca bryłek metalu, np. odpadów anod. Ponadto jak widać na fig. 6, w górnej części powłoki 21b, po przeciwnej stronie względem palnika 26, znajduje się, w zasadzie eliptyczny w kształcie, otwór spalinowy 30. Otwór ten biegnie na obwodzie powłoki 21b od najwyższego punktu pieca 4 znajdującego się w swoim normalnym położeniu. Na końcu przewodu spalinowego zainstalowany jest kołpak 31, przykrywający otwór 30'. W bardziej szczególnym przypadku, jak widać na fig. 7, kołpak 31 jest usytuowany tak, że przykrywa cały obszar obwodu, odpowiadający kątowemu położeniu otworu spalinowego 30, który przemieszcza się kątowo w miarę obracania się korpusu 21. Jak widać na fig. 9 każda dolna rynna spustowa 11 B służąca do spuszczania stopionej miedzi konwertorowej jest wprowadzona poprzez ściankę boczną kołpaka 31 w taki sposób, że jej końcówka 11C znajduje się ponad otworem spalinowym 30. Zarówno w kołpaku 31 jak i w końcówce 11C dolnej rynny spustowej 11 B znajdują się płaszcze wodne J.

7 Operacja wytapiania za pomocą przedstawionego powyżej urządzenia do ciągłego wytopu miedzi ma opisany niżej przebieg. Na wstępie granulowany materiał, na przykład koncentraty miedzi, jest wydmuchiwany lancami 5 wraz ze wzbogaconym w tlen powietrzem do pieca wytapiającego 1. Wdmuchnięte w ten sposób do pieca 1 koncentraty miedzi są częściowo utleniane i topione dzięki ciepłu powstającemu podczas utleniania. Wskutek tego powstaje mieszanina kamienia M i żużla S, przy czym w skład kamienia, mającego wyższą masę właściwą, wchodzą głównie siarczek miedziowy i żelazowy, natomiast żużel składa się ze skały płonej, topnika, tlenków żelazowych i innych i ma niższą masę właściwą. Mieszanina kamienia M i żużla S wypływa otworem 1A z pieca do wytapiania 1 i rynną spustową 7A spływa do pieca separującego 2. Mieszanina kamienia M z żużlem S, która spłynęła do pieca separującego 2, jest rozdzielana dzięki różnicy mas właściwych na dwie nie mieszające się ze sobą warstwy kamienia M i żużla S. Kamień M wypływa przez syfon 2A znajdujący się na wylocie z pieca separującego 2 i jest doprowadzany rynną spustową 7B do konwertora 3. Żużel S jest spuszczany otworem spustowym 2B, rozdrabniany za pomocą wody, a następnie usuwany poza obszar urządzenia do wytapiania. Kamień M, doprowadzony do konwertora 3, jest dalej utleniany za pomocą wzbogaconego w tlen powietrza wdmuchiwanego lancami 5, natomiast żużel S jest odprowadzany z konwertora 3 na zewnątrz. W wyniku tego kamień M jest przetwarzany na miedź konwertorową C o czystości około 98,5%, która jest spuszczana otworem 3A do górnej rynny spustowej 11A miedzi konwertorowej. Żużel S, oddzielony w konwertorze 3, zawiera stosunkowo dużo miedzi. Dlatego po spuszczeniu go otworem 3B, jest rozdrabniany wodą, suszony i z powrotem doprowadzany do pieca wytapiającego 1, gdzie jest ponownie topiony. Miedź konwertorowa, C spuszczona do górnej rynny spustowej 11A, płynie jedną z odgałęzionych dolnych rynien 11B i 11B, połączoną przepływowo z górną rynną 11A, przy zamknięciu drugiej z nich, a następnie wpływa otworem 30 do odpowiedniego pieca anodowego 4. Na fig. 10 pokazano położenie kątowe pieca anodowego 4, w którym następuje ładowanie do niego miedzi. Po zakończeniu ładowania miedzi konwertorowej C następuje uruchomienie zespołu napędowego 25, który obraca korpus 21 o z góry zadany kąt, do położenia przedstawionego na fig. 11, w którym dysze 27 znajdują się pod powierzchnią stopionego metalu. W takim położeniu do korpusu 21, jest wdmuchiwane dyszami 27 powietrze, albo korzystnie powietrze wzbogacone w tlen, skutkiem czego następuje utlenianie miedzi konwertorowej C przez zadany okres czasu, a tym samym dochodzenie stężenia siarki w miedzi do określonego poziomu docelowego. Następnie do korpusu pieca 21 doprowadzany jest środek redukujący, stanowiący mieszaninę głównie węglowodorów i powietrza, wskutek czego następuje reakcja redukcji, powodująca spadek zawartości tlenu w miedzi do z góry określonego, docelowego poziomu. Powstające podczas tej operacji gazy spalinowe są odzyskiwane po ich skierowaniu przez otwór 30 i kołpak 31 do przewodu spalinowego i poddaniu odpowiedniej obróbce. Żużel S jest odprowadzany wylotem 29. Tym samym miedź konwertorowa C, spuszczona z konwertora 3, jest rafinowana w piecu anodowym 4 do miedzi o wyższej czystości. Następnie zespół napędowy 25 jest uruchamiany ponownie, powodując dalszy obrót korpusu pieca 21 o ściśle określony kąt, co pokazano na fig. 12. Stopiona miedź jest odprowadzana otworem spustowym 28. Uzyskana w ten sposób stopiona miedź jest transportowana rynną spustową do formy do odlewania anod, gdzie jest odlewana w płyty anodowe, które są z kolei transportowane do następnych urządzeń do dalszej elektrorafinacji. W opisanym powyżej urządzeniu do wytopu miedzi wylot 11c dolnej rynny 11 B, służący jako kanał przepływowy stopionej miedzi konwertorowej, znajduje się powyżej otworu spalinowego 30 w piecu anodowym 4. Otwór ten służy nie tylko jako wylot gazów spalinowych z korpusu pieca 21, ale również jako wlot miedzi konwertorowej C. Ponadto istnieje kołpak 31 połączony z kanałem spalinowym. Zadaniem tego kołpaka jest przykrywanie całego obwodu odpowiadającego położeniu kątowemu otworu spalinowego 30, który przemieszcza się kątowo w miarę obrotu korpusu 21. Ponieważ otwór spalinowy 30, stanowiący niezbędny element urządzenia, służy jako wlot stopionej miedzi konwertorowej, konstrukcja całego urządzenia staje się bardzo prosta. I dalej, ponieważ wylot 11C każdej rynny odgałęzionej 11B jest ogrzewany gazami spalinowymi o wysokiej temperaturze, powstającymi podczas działania palnika 26, to nie jest konieczne instalowanie żadnego urządzenia do podgrzewania stopionego metalu.

8 Końcówka 11C rynny 11B jest zaopatrzona w płaszcz wodny J dzięki czemu jest chłodzona, a tym samym rośnie jej wytrzymałość i zwiększa trwałość. W przedstawionym wariancie urządzenia są zastosowane dwa piece anodowe 4, a miedź konwertorowa C wytwarza w konwertorze 3 jest spuszczana do jednego z nich rynną spustową 11B wybraną za pomocą zespołu łączącego 12. Podczas ładowania nowego wsadu miedzi konwertorowej C do jednego z pieców anodowych 4, poprzednia partia miedzi konwertorowej C, rafinowana w innym piecu anodowym 4, jest utleniana i redukowana, a następnie odlewana w płyty anodowe. Typowe operacje technologiczne, w przypadku etapów obejmujących doprowadzanie miedzi konwertorowej C do dwóch pieców anodowych 4, utlenianie, redukowanie i odlewanie, są przedstawione na harmonogramach na fig. 15-fig. 17. Wybór odpowiedniego przebiegu procesu technologicznego w dużym stopniu zależy od wydajności procesu ciągłego wytopu, to jest zrównoważenia wydajności pieca do wytapiania oraz pojemności i wydajności rafinacji pieców anodowych. Na figurze 15 przedstawiono przypadek kiedy wydajności pieców anodowych 4 są wyższe od wydajności konwertora 3. Podczas doprowadzania miedzi konwertorowej C do jednego z pieców anodowych 4 (przypadek a), inna partia miedzi konwertorowej C, doprowadzona w poprzednim etapie, jest poddawana w drugim piecu anodowym 4 (przypadek 6b) utlenianiu, redukowaniu, odlewaniu i innym działaniom im towarzyszącym. Przy takim przebiegu procesu utlenianie trwa dwie godziny, redukowanie dwie godziny, a odlewanie cztery godziny. Ponadto trzeba poświęcić pół godziny na czyszczenie dysz pomiędzy kolejnymi operacjami utleniania i redukowania oraz jedną godzinę na przygotowanie operacji, odlewania pomiędzy operacjami redukowania i odlewania oraz pół godziny na czyszczenie form pomiędzy operacją odlewania i początkiem doprowadzania następnej partii surowca. Zatem całkowity czas potrzebny na rafinację załadowanej partii miedzi oraz zakończenie przygotowań do załadunku następnego wsadu miedzi konwertorowej wynosi dziesięć godzin. Z drugiej strony czas trwania operacji załadunku partii miedzi wynosi dwanaście godzin. W związku z tym czas obróbki w piecu anodowym 4, jak przedstawiono powyżej, jest krótszy od czasu załadunku pieca. Z tego względu czas jaki upływa od zakończenia operacji odlewania do załadunku następnego wsadu jest wystarczający. Na figurze 16 przedstawiono przypadek kiedy wydajności pieca anodowego 4 i konwertora 4 są w przybliżeniu takie same, to jest przypadek, w którym wydajności przed konwertorem 3 są większe niż ma to miejsce w sytuacji przedstawionej na fig. 15. W takim przypadku całkowity czas potrzebny na utlenianie, redukowanie, odlewanie i inne prace pomocnicze, takie jak czyszczenie dysz, przygotowanie do odlewania i czyszczenie przed odlewaniem jest taki sam jak w przypadku przedstawionym powyżej i wynosi dziesięć godzin. Jednakże czas potrzebny do załadunku wsadu do pieca anodowego 4 wynosi również dziesięć godzin, w związku z czym nie ma żadnej przerwy w pracy pieców anodowych 4. Na figurze 17 przedstawiono przebieg działań, który można przyjąć w przypadku kiedy wydajności pieców anodowych 4 są mniejsze do wydajności konwertora 3. W takiej sytuacji, w celu zwiększenia wydajności rafinacji, utlenianie miedzi konwertorowej C jest prowadzone równocześnie z ostatnim etapem jej ładowania. Bardziej szczegółowo, załadunek miedzi konwertorowej do pieca anodowego 4 kończy się po 8,5 godzinach, natomiast czas pomiędzy operacją utleniania, a przygotowaniem do odlewania wynosi od 9,5 do 10 godzin. Tym samym niezbędny czas przebiegu całego procesu uzyskuje się poprzez nałożenie na siebie operacji załadunku miedzi do pieca i operacji utleniania. Operacje ładowania i utleniania odbywają się po przestawieniu korpusu 21 pieca 4 z położenia pokazanego na fig. 10 do położenia pokazanego na fig. 11 i trwają nawet po zakończeniu załadunku miedzi konwertorowej. Według opisanych powyżej procedur załadunek miedzi i utlenianie odbywa się równocześnie, dzięki czemu czas rafinacji miedzi konwertorowej ulega zmniejszeniu o czas, w którym obie rafinacje odbywają się jednocześnie. W wyniku takiego przebiegu procesu wydajność pieca anodowego jest zwiększana, a w przypadku zwiększenia wydajności w etapach poprzedzających, równocześnie ulegnie odpowiedniemu zwiększeniu całkowita wydajność produkcji.

9 Według powyższego, harmonogramy pokazane na fig. 15 do fig. 17 odnoszą się do przykładowych operacji pieców anodowych 4. Istnieje możliwość zastosowania innych odpowiednich harmonogramów w zależności od liczby, wydajności pieców anodowych 4 oraz czasów przebiegu odpowiednich operacji. Ponadto, w związku z możliwością nałożenia na siebie operacji ładowania i utleniania, pokazaną na fig. 17, należy we właściwy sposób określić wydajność produkcji miedzi konwertorowej, wydajność utleniania w piecu anodowym 4 i tym podobne parametry. W przedstawionym powyżej wariancie umieszczono równolegle do siebie dwa piece anodowe 4. W przypadku zamiaru zainstalowania dodatkowego pieca anodowego 4, pełniącego rolę urządzenia rezerwowego, istnieje możliwość umieszczenia go równolegle do obu wspomnianych pieców 4, przy czym należy zainstalować dodatkową dolną rynnę do spustu miedzi konwertorowej oraz odpowiedni zespół łączący 12. Poniżej zostanie szczegółowo omówione działanie pieców anodowych 4 oraz połączonych z nimi rynien spustowych 11 miedzi konwertorowej. Na figurze 18 przedstawiono przykład rozmieszczenia pieców anodowych 4, w którym dwa piece anodowe 4A i 4B oraz jeden rezerwowy piec anodowy 4C są ustawione w taki sposób, że ich osie leżą na jednej linii prostej, natomiast rynny spustowe 11 miedzi konwertorowej są ustawione tak, że łączą konwertor 3 z każdym z pieców anodowych 4A, 4B, 4C. Bardziej szczegółowo, dwa piece anodowe 4A i 4B, pracujące w sposób regularny, są ustawione w ten sposób, że ich otwory spalinowe 30 leżą naprzeciwko siebie, natomiast rezerwowy piec anodowy 4C jest ustawiony w taki sposób, że jego otwór spalinowy 30 sąsiaduje z obu pozostałymi piecami anodowymi 4A, 4B. W skład rynny spustowej 11 miedzi konwertorowej wchodzi górna rynna 11A połączona jednym końcem z konwertorem 3, para dolnych rynien 11 B, których jeden koniec jest połączony z górną rynną 11A, a drugi z otworem spalinowym 30 jednego, odpowiedniego, pieca anodowego 4A i 4B. Ponadto istnieje dodatkowa odgałęziona dolna rynna spustowa 11C, której jeden koniec jest połączony z otworem spalinowym 30 rezerwowego pieca anodowego 4C, natomiast drugi z górną częścią jednej z sąsiednich, wspomnianych powyżej odgałęzionych dolnych rynien 11 B. Oprócz zespołu łączącego 12, połączonego z górną rynną 11A a odgałęzionymi dolnymi rynnami 11B, istnieje również inny zespół łączący 12A zainstalowany na połączeniu pomiędzy dodatkową rynną spustową 11C, a odgałęzioną dolną rynną 11B i z nią połączone. Na rysunkach liczbą 45 oznaczono kadź na żużel spuszczany z wlotu 29 korpusu 21 pieca 4. Jednakże w przypadku takiego rozmieszczenia poszczególnych zespołów odległość pomiędzy prawym 4B a lewym 4C piecem anodowym 4 jest większa od długości osiowej pieca anodowego 4. Dlatego rynny spustowe łączące konwertor 3 z piecami anodowymi 4 stają się zbyt długie. Ponadto w związku z tym, że otwór spalinowy 30 oraz otwór spustowy 28 są usytuowane naprzeciwko siebie patrząc wzdłuż osi pieca anodowego, odległość pomiędzy otworami spustowymi 28 obu sąsiadujących ze sobą pieców staje się również duża. Stąd rynny 46 do odlewania, łączące urządzenie odlewnicze 47 z piecami anodowymi 4A, 4B, 4C, również stają się długie. Zatem, w związku z tym, że zarówno rynny spustowe 11 miedzi konwertorowej jak i rynny 46 do odlewania są długie, nie można wykonać zwartego urządzenia do wytapiania i nie ma możliwości zmniejszenia powierzchni zajmowanej przez całą instalację. Ponadto w przypadku znacznego wydłużenia rynien należy zwiększyć liczbę zainstalowanych palników, a tym samym skomplikować konstrukcję rynien. Jest to związane ze wzrostem zarówno kosztów eksploatacji jak i robocizny wymaganej do utrzymania rynien w stanie szczelnej izolacji od otoczenia. Mając na uwadze powyższą analizę, bardziej korzystne jest rozmieszczenie pieców anodowych i rynien w sposób pokazany na fig. 19. W wariancie tego typu, podobnie jak i w pierwszym, dwa piece anodowe 4A i 4B ustawione są równolegle do siebie, natomiast rezerwowy piec anodowy 4C jest ustawiony równolegle do obu pieców 4A i 4B, ale jest nieco przysunięty w kierunku do urządzenia odlewniczego 47. Rynna spustowa 11 miedzi konwertorowej składa się z górnej rynny 11A, połączonej jednym końcem z konwertorem 3 oraz z pary dolnych rynien odgałęzionych 11B, których jeden koniec jest połączony z rynną główną 11A natomiast drugi z otworem spalinowym 30 jednego z dwóch, odpowiedniego, pieca anodowego 4A i 4B. Ponadto istnieje dodatkowa odgałęziona dolna rynna spustowa 11C, której jeden koniec jest połączony z otworem spalinowym 30 rezerwowego pieca anodowego 4C, natomiast drugi z górną częścią jednej z sąsiednich, wspomnianych powyżej, odgałęzionych dolnych rynien 11B. Oprócz zespołu łączącego 12, połączonego z

10 łącznikiem pomiędzy górną rynną 11A a odgałęzionymi dolnymi rynnami 11B, istnieje również drugi zespół łączący 12A, zainstalowany na połączeniu pomiędzy dodatkową rynną spustową 11C, a odgałęzioną dolną rynną 11 B i z nią połączony. W świetle powyższego opisu istnieje oczywiście możliwość dokonania wielu modyfikacji i zmian. Z tego względu należy rozumieć, że w ramach załączonych zastrzeżeń patentowych, niniejszy wynalazek może być zrealizowany również w inny sposób, niż przedstawiono w opisie.

11 FIG. 2 FIG. 3

12 FIG. 4 FIG.5

13 FIG. 6 FIG. 7 FIG. 8 FIG. 9

14 FIG. 10 FIG. 11 FIG. 12

15 FIG. 13 FIG. 14

16 FIG. 15 FIG. 16

17 FIG. 17 FIG. 18

18 FIG. 19 FIG. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł