184849. lajstromszámú szabadalom • Berendezés fémolvadékok finomítására
1 184 849 2 A találmány tárgya berendezés fémolvadékok finomítására, bevezető kamrával, terelőlappal elválasztott első és második finomítókamrával, valamint az első finomítókamrától fallal elválasztott ürítőkamrával, ahol a kamrák olyan közös fenékrésszel vannak kialakítva, amelynek bevezetőkamrájából a fémolvadékot az első finomítókamra felső részébe vezető járata van, a második finomítókamra és az ürítőkamra alja az első finomítókamrán és a terelőlapon át olyan elvezetőjárattal van összekötve, amelynek felső- és fenéklapja, továbbá két oldalfala van, az ürítőkamra pedig kivezetőnyílással van ellátva és a finomítókamrák közepén olyan forgó gázbevezetők vannak elhelyezve, amelyek felső része hajtóműhöz csatlakozik, alsó része pedig forgórésszel van ellátva. A berendezés elsősorban alumínium, magnézium, réz, cink, ón, ólom és ezek ötvözeteit tartalmazó olvadékok finomítására alkalmas. Fémolvadékok finomítására többféle berendezés ismeretes. Ilyen berendezést ismertet például a 3 743 2.63 számú USA szabadalmi leírás. Ennél a megoldásnál a fémfinomításhoz alkalmazott üstben a fémolvadékon át finoman eloszlatott gázbuborékokat vezetnek. A rendkívül kisméretű buborékok deszorpció útján kivonják az olvadékból a hidrogént, míg az egyéb nemfémes szennyezők flotáció utján a salakrétegbe kerülnek. A gázbuborékok bejuttatása a fémolvadékba és eloszlatása a forgó gázbevezető szerkezet segítségével történik. Ez egyidejűleg az olvadékot is jelentős mértékben kavarja. Az olvadékban fellépő turbulens áramlás a kisméretű nemfémes részecskéket nagyobb darabokká agglomerálja, ezek azután felszállnak a fémolvadék felszínére, a gdzbuborékok hatására. A fémolvadék áramlása ugyanakkor biztosítja a bepermetezett gáz egyenletes eloszlását és keveredését az olvadékkal, továbbá megakadályozza azt, hogy az edény belsejében lerakódás vagy oxidképződés lépjen fel. A fémolvadékból kivált nemfémes szennyeződéseket a salakkal együtt távolítják el a rendszerből, míg a deszorbeált hidrogént az elhasznált gázzal együtt vezetik el. A bemutatott technológia megvalósítása olyan berendezésben történik, amelyben a finomítandó fémolvadék bevezetőkamrán át folyik az első finomítókamrába egy terelőlapon keresztül. Az első finomítókamrából a fém egy második finomítókamrába kerül és mindkét finomítókamrában külön forgó gázbevezető van elhelyezve. Végül a fémolvadékot elvezetőcsövön át juttatják az ún. ürítőkamrába, amely a jobb helykihasználás érdekében a bevezetőkamra mellett, a berendezés ugyanazon végén van elhelyezve (lásd az említett 3 473 263 számú USA szabadalmi leírás 4. és 5. ábráját). Ez a kompakt elrendezés egy igen kedvező, viszonylag kisméretű berendezést eredményez. Jóllehet ez a kisméretű, kompakt berendezés jól bevált a gyakorlatban, maximális finomítókapacitása 27 216 kg fém/óra. Számos alumíniumkombinátban azonban ennél jóval nagyobb mennyiségű fém finomítására van igény, hely azonban nem áll rendelkezésre ahhoz, hogy a létező rendszer kibővített változatát, egy három kamrát és három gázbevezetőt tartalmazó berendezést állítsanak be. Ezen túlmenően egy ilyen berendezés kialakításával elveszne az az előny is, hogy a bevezetés és kivezetés ugyanazon az oldalon történik. A jelen találmánnyal ezért olyan berendezés kialakítása a célunk fémolvadékok finomítására, amely lehetővé teszi az ismert megoldások kapacitásának jelentős növelését anélkül, hogy méreteit növelni kellene. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a bevezetőkamrával, terelőlappal elválasztott első és második finomítókamrával, valamint az első finomítókamrától fallal elválasztott ürítőkamrával ellátott berendezésben az elvezetőjárat úgy van kialakítva, hogy felső lapja a kivezetőkamra felé lejt és a vízszintessel 5—15°-os szöget zár be és végei a terelőlappal, illetve az első finomítókamra és a bevezetőkamra közötti fallal egy vonalban vannak. A találmány további részleteit kiviteli példákon rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakjának felülnézete, a 2. ábra az 1. ábrán bemutatott megoldás II-II metszete, a 3. ábra a találmány szerinti finomító berendezés elvezető járatának metszete, a 4. ábra az elvezető járat egy másik kiviteli alakjának metszete, az 5. ábra az elvezető járat egy további kiviteli alakjának metszete, és a 6. ábra egy kivezetőjárat hosszmetszete. A találmány szerinti megoldás kialakítása során az első lépés annak meghatározása volt, hogy mi határolja be az ismert, jól bevált berendezés kapacitását. Vizsgálataink során azt találtuk, hogy a kapacitás korlátja ennél a megoldásnál az a szintkülönbség, amely a berendezésbe beáramló fémolvadék és az azt elhagyó finomított fémolvadék szintje között van. A 27 216 kg/órás maximális kapacitásnál ez a szintkülönbség 50—75 mm, azaz a bevezetés szintje ennyivel van magasabban az elvezetés szintjénél. Az ismert berendezés kialakítása rendkívül megnehezíti, sőt gyakorlatilag lehetetlenné teszi ennek a maximális teljesítménynek a közelében történő üzemelés esetén nagyobb szintkülönbség kialakítását. Ha ugyanis ezt a szintkülönbséget fokozzuk, nagyobb áramlási sebességek alakulnak ki, aminek következtében fokozódik annak a veszélye, hogy az olvadék felszínén úszó salak keveredik a finomított fémolvadékkal. Minél nagyobb az említett szintkülönbség, a keveredés veszélye is annál nagyobb. Emellett a nagyobb fémolvadék áramlási sebesség növeli az olvadék súrlódását is, elsősorban az elvezetőcsőben, ami viszont további szintkülönbségnövekedést eredményez. A nagyobb áramlási sebességek a forgó gázbevezetők nagyobb fordulatszámát is igénylik, tehát a gázbevezetés fokozását is, ahhoz, hogy azonos minőségű finomítást lehessen biztosítani. A gázbevezetők forgási sebességének növelése és a gázbevezetés fokozása viszont ugyancsak a szintkülönbséget növeli. A megoldás tehát csak úgy látszott lehetségesnek, ha a szintkülönbséget a megfelelő korlátok között tartjuk és kiküszöböljük az ezzel járó problémákat. Az 1. és 2. ábrán látható, hogy a fémolvadék az 1 nyű irányában érkezik a 2 bevezetőkamrába, majd innen kerül a 3 első finomítókamrába. Itt van elhelyezve az első 4 forgó gázbevezető. A 2 bevezetőkamra a többi kamrától abban különbözik, hogy tulajdonképpen inkább csak egy zóna, mintsem egy önálló kamra. Gyakorlatban lényegében a bevezetőcsatorna, illetve csőrész meghosszabbítása, amely a 3 első finomítókamra felé hajlik, mint egy csúszda. Ez vezeti a fémolvadékot, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
