Способ переработки дисперсного минерального сырья



Способ переработки дисперсного минерального сырья
Способ переработки дисперсного минерального сырья
Способ переработки дисперсного минерального сырья
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 2708642:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова" (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. Способ плазменной переработки дисперсного минерального сырья включает введение порошкообразного материала в плазменную струю с восстановительным газом с последующим испарением и конденсацией материала, для чего используют плазменный реактор, который содержит бункер для сырья с предохранительным клапаном, связанный через газоотводящие каналы и каналы для подачи сырья с восстановительной камерой, выполненной в виде замкнутого тороидального канала, по дну которого выбрана прорезь для выхода и сбора конечного продукта в тигеле, при этом в камере установлены по меньшей мере два плазмотрона для тангенциального дутья плазменного потока, а каналы для подачи сырья выполнены перпендикулярно направлению плазменного потока, для чего сырье непрерывно подают под плазменную струю в замкнутом циркуляционном канале камеры до достижения окончательного восстановления и конденсации металла. 3 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, заключающийся в плазменном восстановлении их из оксидов, включающем введение порошкообразного материала в плазменную струю, испарение его в плазменной струе и конденсацию (см. Плазменная газификация и пиролиз низкосортных углей. М. - 1987. - С. 59-71).

Недостатки известного способа заключаются в малой производительности и отсутствии возможности комплексной переработки многокомпонентного сырья.

Известно устройство для плазменного переплава материалов, содержащее плазмотрон, каналы для подачи дисперсного материала, тигель из тугоплавкого материала, причем тигель соединен с анодом плазмотрона (см. ЕР №0415858, кл. Н05Н 1/42, опубл. 25.01.95). При этом устройство характерно недостаточной эффективностью плазменной переработки по причине низкого КПД расплавления дисперсных материалов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности плазменной переработки дисперсного минерального сырья в металлургии.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в получении способа переработки дисперсного минерального сырья и конструкционного решения плазменного реактора для его осуществления, при котором обеспечивается непрерывная подача исходного дисперсного порошка и невосстановленного сырья в восстановительную камеру во время всего процесса переработки. В результате достигается полное восстановление сырья за счет увеличения времени ее нахождения в реакторе, что достигается тороидальной формой камеры и тангенциальным дутьем плазмотронов.

Для решения поставленной задачи способ плазменной переработки дисперсного минерального сырья, включающий введение порошкообразного материала в плазменную струю с восстановительным газом и с последующим испарением и конденсацией материала, для чего, используют плазменный реактор, содержащий плазмотрон, восстановительную камеру, неразрывно связанную с циркуляционной камерой, выполненной с каналами для подачи сырья, тигель из тугоплавкого материала, отличается тем, что плазменный реактор содержит бункер для сырья с предохранительным клапаном, связанный через газоотводящие каналы и каналы для подачи сырья с восстановительной камерой, выполненной в замкнутой тороидальной форме, по дну которой выбрана прорезь для выхода и сбора конечного продукта в тигеле, при этом в камере установлены, по меньшей мере, два плазмотрона для тангенциального дутья плазменного потока, а каналы для подачи сырья выполнены перпендикулярно направлению плазменного потока, для чего, сырье непрерывно подают под плазменную струю в замкнутом циркуляционном канале камеры до достижения окончательного восстановления и конденсации металла. При этом непрерывная подача сырья из бункера обеспечивается за счет давления, образуемого восстановительным газом, а выход восстановленного элемента через прорезь за пределы камеры -под действием динамического давления плазмы.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками ближайших аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Совокупность признаков изобретения обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, максимально полную переработку минерального сырья.

Предложенный способ и конструкция плазменного реактора способствуют непрерывной подаче исходного дисперсного порошка и невосстановленного сырья в восстановительную камеру во время всего процесса переработки. При этом существенные отличительные признаки новых технических решений заключаются в подаче сырья в плазменную струю в перпендикулярном направлении по замкнутому каналу, а в конструкции плазменного реактора - в выполнении циркуляционной камеры и каналов для подачи дисперсного порошка.

Заявленное техническое решение иллюстрируется чертежом, где на фигуре 1 схематически показан общий вид плазменного реактора, фигуре 2 - схема устройства реактора в разрезе, фигуре 3 - схема движения невосстановленного сырья по замкнутому каналу циркуляционной восстановительной камеры в процессе восстановления.

Плазменный реактор состоит, по меньшей мере, из двух плазмотронов 1, тугоплавкого тигеля (желоба) 7, каналов подачи дисперсного порошка 3, восстановительной и циркуляционной камеры 2, газоотводящих каналов 6, бункера для дисперсного порошка 4 и несущей рамы 5 (см. фиг. 1).

Работа плазменного реактора при переработке дисперсного минерального сырья осуществляется следующим образом.

Подготовка дисперсного минерального сырья и восстановительного газа осуществляется известными способами. После поджигания плазмотронов 1 в восстановительную камеру 2 реактора непосредственно в плазменную струю в перпендикулярном к ней направлении подается дисперсное минеральное сырье в виде порошка. В восстановительной камере 2 происходит реакция восстановления при высокой температуре, восстановленный элемент под действием динамического давления плазмы через прорезь выходит за пределы камеры и попадает в желоб 7, откуда и ведется сбор конечного продукта (см. фиг. 2). А часть невосстановленного сырья продолжает движение по замкнутому торообразному каналу циркуляционной восстановительной камеры 2 до полного восстановления (см. фиг. 3.).

Восстановительная камера связана газоотводящими каналами 6 с насыпным бункером 4, за счет чего, в последнем создается повышенное давление, что способствует более равномерной и постоянной подаче дисперсного порошка из бункера, т.к. превышение давления в бункере над давлением в камере позволяет порошку непрерывно поступать в камеру. При этом устройство снабжено предохранительным клапаном, который выпускает газы в случаях превышения предельного давления в бункере.

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. Кроме того, подача в струю в перпендикулярном направлении по замкнутому циклу позволяет достигать максимальную теплопередачу от плазмы к восстановленному элементу и, как результат, обеспечить повышение эффективности переработки дисперсного минерального сырья.

Способ плазменной переработки дисперсного минерального сырья, включающий введение порошкообразного материала в плазменную струю с восстановительным газом с последующим испарением и конденсацией материала, для чего используют плазменный реактор, содержащий плазмотрон, восстановительную камеру, неразрывно связанную с циркуляционной камерой, выполненной с каналами для подачи сырья, тигель из тугоплавкого материала, отличающийся тем, что плазменный реактор содержит бункер для сырья с предохранительным клапаном, связанный через газоотводящие каналы и каналы для подачи сырья с восстановительной камерой, выполненной в виде замкнутого тороидального канала, по дну которого выбрана прорезь для выхода и сбора конечного продукта в тигеле, при этом в камере установлены по меньшей мере два плазмотрона для тангенциального дутья плазменного потока, а каналы для подачи сырья выполнены перпендикулярно направлению плазменного потока, для чего сырье непрерывно подают под плазменную струю в замкнутом циркуляционном канале камеры до достижения окончательного восстановления и конденсации металла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению порошка металлов, сплавов и металлических соединений из проволоки. Плазменно-дуговой реактор содержит корпус, первый электрод и размещенный на расстоянии от него второй электрод, причем первый электрод выполнен с каналом, выпускное отверстие которого выходит в пространство между первым и вторым электродами, средство для формирования плазменной дуги в пространстве между первым и вторым электродами, средство для подачи проволоки через упомянутое выпускное отверстие канала в пространство между первым и вторым электродами и камеру пассивирования, выполненную с возможностью подачи в нее паров проволоки и размещенную с образованием кольцевой щели с поверхностью корпуса для ввода газа.

Изобретение относится к соплам для головки плазменно-дуговой горелки с жидкостным охлаждением. Сопло включает корпус с общей осевой длиной L, внутренней поверхностью и внешней поверхностью, с передним и задним концами и с отверстием сопла на переднем конце, причем внешняя поверхность корпуса, исходя от заднего конца, имеет по существу цилиндрический первый участок с осевой длиной L1, на котором на заднем конце корпуса находится простирающая, преимущественным образом, в окружном направлении канавка для кольца круглого сечения или с расположенным в ней кольцом круглого сечения, которая в направлении заднего конца корпуса ограничена выступом, который задает внешний диаметр D11 корпуса, а на переднем конце находится центрирующая поверхность для держателя сопла, которая задает внешний диаметр D12 корпуса, и примыкающий к нему в направлении переднего конца второй участок, который задает осевую упорную поверхность для держателя сопла на границе с первым участком, которая задает внешний диаметр D21 корпуса и по меньшей мере на частичном участке по существу конусообразно сужается к переднему концу корпуса.

Изобретение относится к плазмотрону для наплавки металлического порошка. Плазмотрон содержит защитное электрически нейтральное сопло с патрубком для подачи присадочного порошка, плазменное сопло с патрубком для подачи газа, соединенное с положительным полюсом источника питания постоянного тока, электрод, установленный внутри плазменного сопла и соединенный с отрицательным полюсом источника питания постоянного тока.

Изобретение относится к области генерации низкотемпературной неравновесной аргоновой плазмы при атмосферном давлении, может быть использовано для стерилизации/дезинфекции медицинского инструмента и принадлежностей, обеззараживания микроорганизмов (бактерий, спор, патогенной микрофлоры), в частности, при хранении, сушке, предпосевной обработке продукции сельского хозяйства (семян, овощей, фруктов, кормовых смесей).

Изобретение относится к плазменной горелке, предпочтительно плазменному резаку. Плазменная горелка содержит по меньшей мере один подводящий канал (34, 35) в корпусе (30), через который плазмообразующий газ (PG1 и/или PG2) направляется к отверстию (210) сопла.

Группа изобретений может быть использована в сельском хозяйстве, в медицине и пищевой промышленности. Способ активации воды или водных растворов включает воздействие плазмы на объем обрабатываемой воды или водных растворов.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам для обработки кожи. Устройство для обработки кожи с использованием нетепловой плазмы содержит узел электродной головки и рукоятку, включающую в себя приводной механизм, содержащий источник питания, выполненный с возможностью генерирования указанного низковольтного электрического сигнала, при этом узел электродной головки и приводной механизм включают в себя взаимодействующие элементы, выполненные с возможностью разъемного соединения узла электродной головки с приводным механизмом и электрического соединения источника питания с трансформатором.

Изобретение относится к соплу для подачи горящей плазмы. Устройство содержит камеру фурмы, плазменную горелку, сконфигурированную с возможностью генерации перегретого газа и направления перегретого газа в камеру фурмы в аксиальном направлении, а также узел для впуска завесочного газа, сконфигурированный с возможностью направления завесочного газа в камеру фурмы.

Изобретение относится к области плазмохимии, а именно к плазмохимическому способу получения синтез-газа и установке для его осуществления. Способ включает электродуговой трехфазный плазмотрон, в который подают основной и дополнительный исходные компоненты и осуществляют их плазмохимическое взаимодействие.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в схемах силового электропитания мощных электродуговых нагревателей газа (плазмотронов), предназначенных для работы на постоянном токе.

Изобретение относится к области плазменной техники. Система охлаждения высоковольтного электродугового плазмотрона содержит в одном варианте три электродных узла, каждый из которых содержит цилиндрический полый электрод с катушкой, три составных металлических патрубка, образующих три дуговых канала, каждый из которых соединен с соответствующим полым электродом через изолирующую втулку, а металлические патрубки каждого дугового канала соединены между собой посредством дополнительной изолирующей втулки.

Изобретение относится к области плазменной техники. .

Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам плазменно-дуговых сталеплавильных печей. Плавильный плазмотрон включает водоохлаждаемый корпус, каналы для подачи плазмообразующего газа, расположенные параллельно оси плазмотрона и соединенные с вертикально расположенным водоохлаждаемым соплом, электрическую изоляцию, электрическую сеть, вольфрамовый электрод-катод, электрододержатель.

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к конструкции плазмотронов, применяемых в металлургической промышленности в качестве источника нагрева.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при вакуумно-дуговой гарнисажной плавке металлов, например титана и его сплавов. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к плазменной технике, и может быть использовано в установках для плазменно-дуговой резки металла. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам охлаждения и защиты элементной базы электронной техники, в том числе микропроцессорной, а также деталей и узлов машин.

Изобретение относится к технологии плазменной обработки материалов и изделий, в частности к электродуговым плазматронам, предназначенным для напыления порошковых материалов, включая тугоплавкие материалы, на поверхности изделий с целью получения покрытий различного функционального назначения.

Изобретение относится к способу плавления некоторого твердого материала, в частности, металлической или керамической загрузки, в электрической плавильной печи с целью получения электроплавленого материала, содержащей по меньшей мере два электрода, между свободными концами которых может быть создан электрический ток достаточно большой величины, например, в виде электрической дуги.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для прямой очистки металлургического кремния от углерода без использования экологически опасных технологических операций до степени чистоты солнечного кремния, используемого в фотоэлектрических преобразователях солнечной энергии в электрическую.

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. Способ плазменной переработки дисперсного минерального сырья включает введение порошкообразного материала в плазменную струю с восстановительным газом с последующим испарением и конденсацией материала, для чего используют плазменный реактор, который содержит бункер для сырья с предохранительным клапаном, связанный через газоотводящие каналы и каналы для подачи сырья с восстановительной камерой, выполненной в виде замкнутого тороидального канала, по дну которого выбрана прорезь для выхода и сбора конечного продукта в тигеле, при этом в камере установлены по меньшей мере два плазмотрона для тангенциального дутья плазменного потока, а каналы для подачи сырья выполнены перпендикулярно направлению плазменного потока, для чего сырье непрерывно подают под плазменную струю в замкнутом циркуляционном канале камеры до достижения окончательного восстановления и конденсации металла. 3 ил.

Наверх