Способ переработки дисперсного минерального сырья и плазменный реактор для его осуществления


H05H1/42 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)

Владельцы патента RU 2291211:

Институт физико-технических проблем Севера СО РАН (RU)

Изобретение относится к плазменной технологии в металлургическом производстве, а именно к способам и устройствам для переработки дисперсных материалов, и может быть использовано для получения чистых элементов. В способе сырье и восстановительный газ подают во встречном плазменному потоку направлении, а невосстановленное сырье направляют по замкнутому каналу в зону восстановления до момента окончательного восстановления и конденсации металла. Плазменный реактор содержит плазмотрон, каналы для подачи дисперсного материала, тигель из тугоплавкого материала, причем тигель состыкован с анодом плазмотрона. Восстановительная камера неразрывно связана с циркуляционной камерой, с выполненными в ней под одинаковым углом к оси реактора радиальными каналами с возможностью подачи сырья во встречном плазменному потоку направлении. Изобретение позволяет максимально полно переработать минеральное сырье за счет непрерывной подачи дисперсного порошка и невосстановленного сырья непосредственно в плазменную струю во встречном направлении по замкнутому циклу с возможностью достижения максимальной теплопередачи от плазмы к восстановленному элементу, обеспечивая повышение эффективности переработки дисперсного минерального сырья. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к плазменной технологии в металлургическом производстве, а именно к способам и устройствам для переработки дисперсных материалов, и может быть использовано для получения чистых элементов.

Известен способ получения порошков тугоплавких металлов, выбранный в качестве прототипа заявляемого способа и заключающийся в плазменном восстановлении их из оксидов, включающем введение порошкообразного материала в плазменную струю, испарение его в плазменной струе и конденсацию [Плазменная газификация и пиролиз низкосортных углей. М. - 1987. - С.59-71}.

Недостатки известного способа заключаются в малой производительности, невозможности комплексной переработки многокомпонентного сырья.

Известное устройство для плазменного переплава материалов, выбранное в качестве прототипа, содержит плазмотрон, каналы для подачи дисперсного материала, тигель из тугоплавкого материала, причем тигель пристыкован к аноду плазмотрона [Патент 0415858, ЕР, Н 05 Н 1/42, публ. 25.01.95].

Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность плазменной переработки из-за низкого к.п.д. расплавления дисперсных материалов.

Задачей изобретения является повышение эффективности переработки дисперсного минерального сырья.

Поставленная задача достигается тем, что в способе переработки дисперсного минерального сырья, заключающемся в плазменном восстановлении их из оксидов, включающем введение порошкообразного материала в плазменную струю, испарение его в плазменной струе и конденсацию, согласно изобретению сырье и восстановительный газ подают во встречном плазменному потоку направлении, невосстановленное сырье направляют по замкнутому каналу в зону восстановления до момента окончательного восстановления и конденсации металла. Поставленная задача достигается также тем, что в плазменном реакторе, содержащем плазмотрон, каналы для подачи дисперсного материала, тигель из тугоплавкого материала, причем тигель пристыкован к аноду плазмотрона, согласно изобретению восстановительная камера неразрывно связана с циркуляционной камерой, с выполненными в ней под одинаковым углом к оси реактора радиальными каналами с возможностью подачи сырья во встречном плазменному потоку направлении.

Предложенный способ и конструкция плазменного реактора способствуют непрерывной подаче исходного дисперсного порошка и невосстановленного сырья в восстановительную камеру во время всего процесса переработки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается подачей сырья в плазменную струю во встречном направлении по замкнутому циклу, а плазменный реактор - выполнением циркуляционной камеры и радиальных каналов для подачи дисперсного порошка.

Заявляемый плазменный реактор схематически изображен на чертеже.

Плазменный реактор состоит из плазмотрона 1, тугоплавкого тигеля 2, анода 3, восстановительной камеры 4, циркуляционной камеры 5 и радиальных каналов 6 для подачи дисперсного порошка. Циркуляционная камера 5 и каналы 6 для подачи дисперсного порошка выполнены в корпусе восстановительной камеры 4.

Плазменный реактор работает следующим образом.

После зажигания основной дуги через каналы 6 в восстановительную камеру 4 реактора непосредственно в плазменную струю во встречном к ней направлении подаются дисперсное минеральное сырье в виде порошка и восстановительный газ. В восстановительной камере 4 происходит реакция восстановления при высокой температуре, восстановленный элемент под действием динамического давления плазмы выходит за пределы камеры 4, часть невосстановленного сырья по каналам циркуляционной камеры 5 поступает обратно в восстановительную камеру 4. Например, при подаче касситерита и оксида углерода непосредственно в струю плазмы, сформированной плазмотроном в восстановительной камере, во встречном плазменному потоку направлении, в результате восстановительной реакции можно получить олово и углекислый газ.

Использование предлагаемого способа переработки дисперсного минерального сырья и конструкции плазменного реактора позволяет максимально полно переработать минеральное сырье за счет непрерывной подачи дисперсного порошка и невосстановленного сырья непосредственно в плазменную струю во встречном направлении по замкнутому циклу с возможностью достижения максимальной теплопередачи от плазмы к восстановленному элементу, тем самым обеспечивая повышение эффективности переработки дисперсного минерального сырья.

1. Способ переработки дисперсного минерального сырья, включающий его введение в виде порошкообразного материала в плазменную струю, восстановление оксидов, испарение и конденсацию металла, отличающийся тем, что сырье и восстановительный газ подают во встречном плазменному потоку направлении, а невосстановленное сырье направляют по замкнутому каналу в зону восстановления до окончательного восстановления.

2. Плазменный реактор для переработки дисперсного минерального сырья, содержащий плазмотрон, восстановительную камеру, каналы для подачи дисперсного сырья, тигель из тугоплавкого материала, состыкованный с анодом плазмотрона, отличающийся тем, что восстановительная камера неразрывно связана с циркуляционной камерой, в которой выполнены под одинаковым углом к оси реактора радиальные каналы для подачи сырья во встречном плазменному потоку направлении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аппаратам химической технологии и может быть использовано в производстве диоксида титана. .

Изобретение относится к системам управления устройствами для образования плазменной восстановительной среды. .

Изобретение относится к термической подготовке к сжиганию пылевидного топлива и может быть использовано на тепловых электростанциях, котельных и т.п. .

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к катодам-компенсаторам, работающим на газообразных рабочих телах, и может быть использовано в электрореактивных двигателях для нейтрализации ионного пучка, а также в технологических источниках плазмы, предназначенных для ионно-плазменной обработки поверхностей материалов.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к электроразрядным устройствам с жидким электродом, и может быть применено в плазмохимии, в частности, в качестве источника плазменного потока в плазмохимическом реакторе.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к электроразрядным устройствам с жидким электродом, и может быть применено в плазмохимии, в частности, в качестве источника плазменного потока в плазмохимическом реакторе.

Изобретение относится к электронной промышленности, а именно к ионной и плазменной технологии, технике электрических разрядов в газах и источниках излучения и холодной плазмы.

Изобретение относится к электронной промышленности, а именно к ионной и плазменной технологии, технике электрических разрядов в газах и источниках излучения и холодной плазмы.

Изобретение относится к плазменной обработке материалов, а именно к конструкциям горелок с подвижным катодом. .

Изобретение относится к плазменным горелкам и способу улучшения эксплуатационной долговечности расходуемых деталей плазменной горелки, а именно электрода, наконечника и экранирующего колпачка.

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.

Изобретение относится к вакуумной металлургии, а именно к плавильным печам для получения литых и фасонных отливок из тугоплавких и химически активных металлов и сплавов.

Изобретение относится к металлургии, в частности к экологически чистому производству магния из доломитового сырья, а также других ценных металлов или металлоидов, отличающихся токсичностью и способностью самовозгорания в окислительной среде.

Изобретение относится к электродуговым плазменным реакторам для одновременного получения расплавов тугоплавких металлических материалов и тугоплавких неметаллических материалов и возгонов и может быть использовано в строительной промышленности, конкретно производство цемента, химической промышленности и металлургии.

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям вакуумных дуговых печей для выплавки слитков тугоплавких, высокореакционных металлов и сплавов, например титановых.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении слитков реакционных металлов и сплавов, предназначенных для изготовления изделий авиакосмического и общего назначения.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к плавке и литью тугоплавких металлов в вакуумных гарнисажных тигельных печах, и может быть использовано в производстве фасонных отливок, например из титановых сплавов.

Изобретение относится к нанесению покрытий в вакууме и может быть использовано для получения толстых пленок металлов при изготовлении, например, разводки коммутационных плат.

Изобретение относится к металлургии и к технике медицинского назначения, а именно к установкам для плавки титановых сплавов и получения литых заготовок, в частности, для стоматологии.

Изобретение относится к металлургии, в частности, к конструкции электродов для электродуговых плазменных реакторов-сепараторов для одновременного получения расплавов тугоплавких металлических материалов и тугоплавких неметаллических материалов и возгонов и может быть использовано в строительной промышленности, конкретно в производстве цемента, химической промышленности и металлургии.

Изобретение относится к плазменной технологии в металлургическом производстве, а именно к способам и устройствам для переработки дисперсных материалов, и может быть использовано для получения чистых элементов

Наверх