CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un horno y un procedimiento para Ia fabricación de minio y, más particularmente, a un procedimiento continuo para Ia fabricación de minio a partir de masicote y a un horno rotativo para implemen- tarlo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En Ia técnica anterior son bien conocidos procedimientos discontinuos para Ia fabricación de minio y hornos utilizados para implementarlos y de hecho tales hornos y procedimientos son los más utilizados en Ia actualidad en Ia industria.

Sin embargo ha habido escasas propuestas de procesos continuos. Entre ellas cabe citar las siguientes.

La patente británica GB 1 400 885 describe un proceso continuo para Ia fabricación de minio granular en Ia que se señala que se considera imposible un proceso continuo si el material de partida está en forma de polvo.

La patente US 5,227,150 describe un proceso continuo que requiere Ia reintroducción de parte del material obtenido en el proceso como material de partida.

La patente EP 0 365 260 describe un proceso continuo que se desarrolla en un horno de construcción muy compleja en el que el material se transporta a través de varios tubos mediante un dispositivo del tipo de un tornillo sin fin.

Ninguno de esos procesos resulta claramente ventajoso frente al proceso discontinuo que se utiliza generalizadamente a nivel industrial.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención propone en primer lugar, un horno rotativo para Ia fabricación continua de minio a partir de masicote mediante un proceso químico bien conocido y al que nos referiremos más adelante.

El horno rotativo está formado por un cuerpo tubular provisto de medios para girar sobre su eje con las siguientes características esenciales:

- El cuerpo tubular está inclinado respecto al plano horizontal y tiene una boca de entrada para introducir el material de partida en su extremo más elevado y una boca de salida en su extremo más bajo e incluye medios para hacer circular aire caliente para oxidar el material en sentido contrario al del desplazamiento del material.

- El cuerpo tubular está dividido interiormente en una pluralidad de sectores mediante compuertas con un orificio central interior. De esa manera, cuando un sector se llena, el material que desborde Ia compuerta pasará al siguiente sector. Por su parte, el cuerpo circular girará constantemente, removiendo el material.

- El cuerpo tubular dispone en cada sector de una pluralidad de elementos fijados a su pared interior para impedir que el material forme un conjunto unitario que se deslice sobre ella durante el movimiento rotatorio.

- El cuerpo tubular dispone en cada sector de un dispositivo que evita el apelmazamiento del material durante su desplazamiento desde Ia boca de entrada hasta Ia boca de salida.

En segundo lugar Ia invención propone un procedimiento para Ia fabricación de minio a partir de masicote que comprende Ia alimentación continua de masicote a un horno para su oxidación mediante aire caliente suministrado a contra-corriente, en el que:

- Ia oxidación del masicote se lleva a cabo en varias etapas (en los distintos sectores del horno) en cada una de las cuales el movimiento giratorio del horno remueve el material para facilitar su oxidación b) para un horno de unas dimensiones y una inclinación respecto al pla- no horizontal predeterminadas, se controla Ia duración de cada etapa mediante Ia cantidad de masicote suministrada.

Entre las ventajas aportadas por Ia presente invención respecto a Ia técnica anterior hay que destacar el ahorro energético, el menor impacto ambiental y Ia mayor seguridad e higiene en el puesto de trabajo.

En relación en particular con los procesos discontinuos, se eliminan las pérdidas de polvo de masicote o de minio durante las operaciones de carga y descarga que se realizan a Io largo de Ia jornada de trabajo que pueden elevar los contenidos ambientales del recinto de trabajo a niveles inaceptables en Ia normativa actual o en las normativas futuras que previsiblemente incorporarán mayores exigencias ambientales. Otras características y ventajas de Ia presente invención se desprenderán de Ia descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa de su objeto, en relación con las figuras que se acompañan.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Las Figuras 1a y 1 b son, respectivamente, vistas esquemáticas en sección transversal y en sección frontal del horno rotativo para Ia fabricación de minio según Ia presente invención.

Las Figuras 2a y 2b son, respectivamente, vistas esquemáticas en sec- ción transversal y en sección frontal del horno rotativo para Ia fabricación de minio según Ia presente invención mostrando unos listones longitudinales que evitan el deslizamiento del material durante el movimiento rotatorio del horno.

Las Figuras 3a y 3b son, respectivamente, vistas esquemáticas en sección transversal y en sección frontal del horno rotativo para Ia fabricación de minio según Ia presente invención mostrando un dispositivo para evitar el apelmazamiento del material.

Las Figuras 4a, 4b y 4c son vistas frontales de los tres tipos de conjuntos de pletinas del dispositivo para evitar el apelmazamiento.

La Figura 5 es una vista esquemática del horno rotativo para Ia fabrica- ción de minio según Ia presente invención mostrando Ia circulación del aire caliente a contra-corriente del material.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En primer lugar, describiremos brevemente el proceso químico de fabricación de minio a partir de masicote que se lleva a cabo en el dispositivo y el procedimiento objeto de Ia presente invención.

El material de partida es masicote, es decir una mezcla de litargirio en polvo (PbO), de plomo metálico en polvo (Pb) y minio (Pb ₃ O ₄ ) en polvo, producido, por ejemplo, en un horno tipo Barton agitando plomo fundido o Ia temperatura adecuada con aire que Io oxida. El minio (Oxido de plomo rojo) tiene por fórmula química teórica Pb ₃ O ₄ , pero esta fórmula no corresponde en Ia realidad a una molécula, sino que es un equilibrio que se alcanza entre dos moléculas de PbO y una de PbO ₂ , equilibrio éste al que podríamos denominar como "molécula compuesta". Por tanto el minio teórico contiene de PbO ₂ un PbO ₂ /Pb ₃ O ₄ = 34,889%. El minio se obtiene sometiendo el masicote arriba descrito a un lento proceso de oxidación, que se consigue poniéndolo en contacto con una corriente oxidante de aire a Ia temperatura adecuada y sometiéndolo simultáneamente a una agitación que permite el máximo contacto entre el aire oxidante y los componentes del masicote que deben ser oxidados. Al entrar en contacto el masicote con el aire oxidante caliente, se produce inicialmente un calentamiento del primero sin producirse oxidación. Cuando se alcanza una cierta temperatura se inicia Ia reacción exotérmica de oxidación del plomo metálico en polvo, que pasa a Ia forma de litargirio de acuerdo con Ia reacción química 2Pb + O ₂ -> 2PbO + Q. Simultáneamente se produce una aceleración en el calentamiento de toda Ia masa de polvo debido al calor Q desprendido en esta reacción.

Una vez finalizada Ia oxidación del plomo metálico contenido en el masicote y conseguidas las condiciones de temperatura y aire de oxidación adecuados, se inicia entonces Ia lenta formación de moléculas de PbO ₂ , obedeciendo a Ia reacción: 2PbO + O ₂ -> 2PbO ₂ + K.

A su vez, con las condiciones de temperatura y aire de oxidación adecuadas, se inicia entonces Ia reacción por Ia cual cada molécula de PbO ₂ capta

dos moléculas de PbO para pasar a formar Ia "molécula compuesta" de minio.

Desde que se inicia Ia formación de estas moléculas compuestas de minio, Ia masa de polvo comienza a tomar un tono rojizo, color éste que se va haciendo mas intenso a medida que se va elevando Ia proporción de PbO ₂ contenida en el conjunto de Ia masa de polvo.

Teóricamente finaliza esta reacción de oxidación cuando se han producido las PbO ₂ necesarias para agotar, al combinarse con ellas, todas las PbO libres restantes Io cual tiene lugar cuando Ia relación PbO ₂ /Pb ₃ O ₄ alcanza el valor teórico de 34,889% antes citado. Dependiendo de sus aplicaciones, Ia proporción de PbO ₂ del minio puede ser menor que Ia indicada y en esos casos no se necesita pues que Ia reacción mencionada se produzca en su totalidad, con Io cual se disminuye el tiempo de proceso.

Pasando a describir una realización concreta del horno rotativo objeto de Ia presente invención, hay que indicar que comprende un cuerpo tubular 11 , inclinado un ángulo A respecto al plano horizontal, que en una realización preferente tendrá una longitud superior al doble del diámetro, con unos medios

(no representados) que Ie permiten girar sobre su eje.

El interior del cuerpo tubular 11 se divide en varios sectores 21 , 21', 21" mediante compuertas de retención 13. En una realización preferente de Ia presente invención, las compuertas 13 tienen forma de corona circular y se instalan perpendicularmente al eje del horno, de manera que queden sólidamente sujetas al cuerpo tubular 11.

Estas compuertas 13 tienen Ia finalidad de retener el masicote a oxidar para que permanezca el mayor tiempo posible dentro del horno y conseguir así que su oxidación sea Io mas completa posible.

Por el agujero 15 de Ia compuerta podrá pasar el polvo que se oxidando desde cada sector al contiguo que está ligeramente más bajo según indica Ia flecha f en Ia Figura 4. Pero este paso del polvo solo se producirá cuando el primer sector 21 , el que está más elevado, se haya llenado completamente de polvo y éste rebose Ia compuerta 13 y comience a llenar el siguiente sector 21'.

Cuando el horno rotativo está en funcionamiento, por su extremo más

elevado donde se sitúa Ia boca de entrada 17 se va introduciendo de forma continua masicote (según se ilustra esquemáticamente mediante Ia flecha F). Podrá utilizarse al respecto cualquier sistema de alimentación que garantice Ia introducción del polvo de forma gradual y continua. El masicote así introducido va llenando el primer sector 21 del horno rotativo, pero no comienza a pasar al segundo sector 21', hasta que el primero está complemente lleno y comienza a rebosar el masicote sobre Ia compuerta

13 que separa los dos sectores, y Io mismo sucederá en los siguientes sectores.

El último de los sectores tiene, en su parte más baja, una compuerta de retención 13 igual que todas las anteriores, pero a continuación, y a una corta distancia de Ia misma, habrá una bocas de salida del minio 19 formada por ejemplo por varios orificios equidistantes a Ia compuerta 13 y en número, forma y tamaño que se consideren adecuados para que el minio que se ha producido en el horno salga del mismo según señala Ia flecha F1 y pase a un sistema de transporte idóneo. Inmediatamente después de estos agujeros de descarga estará situada Ia pared del fondo del horno que obligará, que todo el polvo salga por los mencionados agujeros.

Por un agujero circular 25 situado en el centro de esta pared fondo del horno se introducirá el aire caliente de oxidación que seguirá el trayecto indicado por las fechas O.

Para garantizar que cuando el horno rotativo está en funcionamiento y girando se produce el máximo contacto entre el polvo de masicote y el aire caliente que debe oxidarlo debe evitarse que Ia masa más o menos compacta de ese polvo pueda, formando un todo uno, deslizarse sobre su zona de contacto con Ia parte tubular del horno sobre Ia que se apoya.

Si ocurriese esto, Io parte inferior de Ia masa de masicote en contacto con el horno y todo el masicote del interior, nunca estarían en contacto con el aire oxidante, que solo actuaría sobre Ia fina capa superior de polvo.

A este efecto, todos los sectores 21 , 21', 21" en que se divide el horno están dotados de listones metálicos rectos 27, que se instalarán el interior del cuerpo tubular 11 , paralelos al eje del mismo, equidistantes entre sí y sólidamente fijados a Ia pared del cuerpo tubular 11. En Ia realización preferente de Ia

invención ilustrada en Ia Fig. 2 se utilizan tres listones 27 con forma angular.

Con estos listones 27 se consigue que Ia masa de masicote no deslice sobre Ia superficie del cuerpo tubular 11 en que se apoya, y en consecuencia se logra que Ia parte mas elevada de Ia masa de masicote al alcanzar una posición de no equilibrio, caiga por Ia superficie superior, inclinada y más o menos plana, que está en contacto en el aire caliente de oxidación.

Como se puede observar, se consigue de esta forma que todo el polvo de masicote entre en cierto momento en Ia citada superficie plana e inclinada en contacto con el aire caliente oxidante, con Io que se logra un calentamiento y una oxidación lenta y progresiva de todo el polvo, ya que todo él va estando de forma intermitente en contacto con el mencionado aire de oxidación además del efecto de oxidación debido a Ia naturaleza porosa del propio polvo.

Como ya se dijo anteriormente, Ia tapa 29 del extremo inferior del horno tendrá en su parte central un orificio circular 25 por el cual se introducirá en el horno el aire caliente y oxidante que hará que se produzcan progresiva y paulatinamente en los varios sectores del horno rotativo las reacciones de calentamiento y oxidación del masicote que Io transforman en minio ya descritas anteriormente.

Para que el aire caliente introducido en Ia parte inferior del horno Io reco- rra en dirección ascendente, en el extremo superior del horno rotativo y contiguo al sistema de alimentación del masicote en el horno, se instalará el extremo de un tubo metálico que conectado a un filtro de mangas (no representado) aspirará el aire caliente que llega al mencionado extremo superior del horno, produciendo una fuerte depresión en todo el interior del mismo y haciendo que el aire caliente que había en el extremo inferior se desplace hasta el extremo superior y por tanto en sentido opuesto al desplazamiento del masicote a oxidar que, como se ha descrito, se introduce por Ia parte superior del horno para salir por Ia inferior. De esta forma a Io largo del horno se produce una cesión del calor del aire caliente al masicote y simultáneamente, cuando el masicote alcanza una cierta temperatura se producen también los procesos de oxidación inicialmente descritos que llevan a Ia obtención del minio.

El horno rotativo también incluye en cada sector 21 , 21 ', 21" un dispositi-

vo para evitar el apelmazamiento del masicote. En su ausencia, debido a su elevada densidad y a Ia reacción de exotérmica de oxidación, el masicote sufriría en los sectores del horno un proceso de apelmazamiento y se formaría una capa de polvo pegada a sus paredes que iría aumentando progresivamen- te su espesor hasta producir un taponamiento del horno.

En Ia realización preferente de ese dispositivo que se muestra en las Figuras 3 y 4, el dispositivo está formado por tubo central metálico 31 , cuyo largo será algo menor que Ia distancia entre las dos compuertas de retención 13 que delimitan cada sector. A ese tubo 31 se sueldan una pluralidad de conjuntos de pletinas (33, 35,

35'), teniendo los conjuntos extremos (33) seis pletinas metálicas formando una estrella hexagonal de brazos iguales y los conjuntos intermedios (35, 35') tres pletinas formando una estrella triangular.

El eje del tubo 31 está situado inferiormente al eje del cuerpo tubular 11 y Ia imaginaria circunferencia envolvente de los conjuntos de pletinas tiene un diámetro inferior al del cuerpo tubular estando las pletinas dimensionadas para actuar sobre Ia parte inferior del cuerpo tubular 11 , rompiendo cualquier costra que pudiese comenzar a formarse en él. Además, el punto en el que el extremo de cada pletina actúa sobre Ia pared del cuerpo tubular 11 es distinto en cada vuelta que da el dispositivo y por tanto va haciendo Ia limpieza de todos los puntos de Ia pared del horno en los que antes o después, acaba apoyándose el extremo de Ia pletina en cuestión.

Este efecto de limpieza se extiende también a las zona contiguas a los puntos de posible contacto. Este dispositivo antiapelmazamiento está libre en el sector en el que actúa y Io mantienen en su zona de trabajo las compuertas 13 situadas en sus dos extremos.

Finalmente hay que indicar que el cuerpo tubular se aislará térmicamente utilizando medios convencionales para conseguir una optimización en el aprovechamiento de Ia energía consumida en el calentamiento del polvo a transformar.

En Ia realización preferente que acabamos de describir pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas dentro del alcance definido por las siguientes reivindicaciones.