MXPA05006823A - Proceso y aparato para el tratamiento termico de solidos granulados en un reactor de lecho turbulento - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un proceso para el tratamiento térmico de sólidos granulados en un lecho fluidizado (3, 3a ) que se encuentra en un reactor de capa de fluidización en el cual radiaciones de microondas son introducidas al reactor de capa de fluidización (1, 1a ) a través de una guía de ondas tubular (5) más el aparato correspondiente. Para mejorar la eficiencia de la irradiación de microondas elángulo de irradiación de las microondas estáinclinado con unángulo de 10ºa 50º, preferentemente 10ºa 20ºcon respecto al eje principal (11) del reactor de capa de fluidización (1, 1a ).

Description

PROCESOYAPARATO PARAELTRATAMIENTO TÉRMICODE SÓLIDOS GRANULADOSENUNLECHO TURBULENTO Campo de la Invención La invención trata de un proceso para el tratamiento térmico de sólidos granulados en un lecho turbulento que se encuentra en un reactor de lecho turbulento donde radiación de microondas es alimentada por lo menos con una guía de ondas tubular al reactor de lecho turbulento fluidizado, como también una instalación correspondiente.

Antecedentes de la Invención Hay varias posibilidades de acoplar una fuente de microondas en un reactor de capa de fluidización. Entre ellos se cuenta por ejemplo una guía de ondas tubular cubierta, una antena de ranura, una conjunción de acoplamientos, un tabique de desvío, una antena coaxial llenada con gas u otro dieléctrico, o una guía de ondas tubular cerrada con una sustancia transparente a las microondas (ventana). El desacoplamiento de la microondas del ducto de introducción puede para eso lograrse por diferentes caminos. La energía de microondas puede ser transportada teóricamente sin pérdidas en guías de ondas tubulares. La reacción de la guía de ondas tubular resulta como desarrollo lógico de un circuito eléctrico de bobina y condensador hacia frecuencias muy altas. Un circuito eléctrico de este tipo también puede ser operado teóricamente sin pérdidas. Al elevar la frecuencia de resonancia la bobina de un circuito eléctrico oscilante se forma un medio enrollado que corresponde a uno de los lados de la sección de una guía de ondas tubular. El condensador se transforma en un condensador de plancha que también corresponde a los lados de la sección de la guía de ondas tubular. En el caso real un circuito oscilante pierde energía por la resistencia óhmica en el embobinado y en el condensador. La guía de ondas tubular pierde energía por la resistencia de la pared de la guía de ondas tubular. De un circuito eléctrico oscilante se puede desviar energía, aplicándole un segundo circuito oscilante que le quita energía al primero. En forma análoga se puede lograr, por ajustamiento por flanges de una segunda guía de ondas tubular a una primera guía de ondas tubular, desacoplar energía de ésta (transferencia de guías de ondas tubulares). Si la guía de ondas tubular se cierra por un cierre de cortocircuito detrás de la zona de acoplamiento es incluso posible desviar toda la energía a la segunda guía de ondas tubular. La energía de microondas en una guía de ondas tubular está encerrada por las paredes que son eléctricamente conductivas. En las paredes fluyen corrientes de pared y en la sección de la guía de ondas tubular existe un campo electromagnético cuya intensidad de campo puede ser varias veces 10 KV por m. Si se introduce una antena de varilla eléctricamente conductiva en una guía de ondas tubular, ésta puede desviar directamente la diferencia de potencial del campo electromagnético e irradiarla nuevamente en su extremo en forma apropiada (desacoplamiento por antena o punta). Una varilla de antena que entre por una abertura en una guía de ondas tubular y toca en otro lugar la pared de la guía de ondas tubular también puede extraer o puede quitar directamente las corrientes de pared y también las puede irradiar en su extremo si la guía de ondas tubular se cierra después del lugar de acoplamiento de la antena por un tabique de cortocircuito, también en este caso se puede desviar toda la energía de la guía de ondas tubular a la antena. Si las líneas de las corrientes de pared en guías de ondas tubulares son interrumpidas por corte, la energía de microondas sale por esos cortes de la guía de ondas tubular (desacoplamiento por corte) ya que la energía no puede continuar su flujo en la pared. Las corrientes de pared en una guía de ondas tubular rectangular fluyen en la mitad del lado ancho de la guía en forma paralela a la línea central, y en el medio del lado angosto de la guía de ondas tubular perpendicularmente a la línea central. Cortes transversales en el lado ancho y cortes longitudinales en el lado angosto por lo tanto desacoplan radiaciones de microondas desde guías de ondas tubulares. Las radiaciones de microondas pueden ser conducidas por perfiles huecos eléctricamente conductivos de la más variada geometría, siempre que las medidas se reduzcan por debajo de ciertos valores. El cálculo exacto de las condiciones de resonancia es matemáticamente muy complejo ya que en última instancia las ecuaciones de Maxwell (ecuaciones diferenciales no estacionarias no lineales) tienen que ser resueltas con las condiciones de borde correspondientes. Sin embargo el caso de una sección rectangular o circular de secciones de guías de ondas tubulares, las ecuaciones se dejan simplificar a tal grado, que son analíticamente resueltas, y, por eso hacen visibles problemas en el diseño de guías de ondas tubulares y las hacen fácilmente solubles. Debido a eso y basado en la relativa simplicidad de su construcción en la industria solamente se emplean guías de ondas tubulares de sección rectangular o cilindrica que también son empleadas preferentemente por esta invención. Las guías de ondas tubulares rectangulares empleadas normalmente están normadas en la literatura inglesa. Estas medidas normales fueron introducidas en Alemania por lo que en parte resultan en dimensiones diferentes. De acuerdo a la regla todas las microondas industriales de frecuencia 2,45 GHz están equipadas con una guía de ondas tubular rectangular del tipo R26 que tiene una sección de 43 por 86 mm. En guías de ondas tubulares hay diferentes estados de vibración: en el modo eléctrico transversal (MODO TE) la componente de campo eléctrica está perpendicular a la dirección de la guía de ondas tubular y la componente magnética en la dirección de la guía de ondas tubular. En el modo magnético transversal (MODO TM) la componente de campo magnética se encuentra perpendicular a la dirección de la guía de ondas tubular y la componente eléctrica en la dirección de la guía de ondas tubular. Ambos estados de vibraciones pueden ocurrir en todas las direcciones con diferentes números de MODO (por ejemplo TE-1-1, TM-2-0). Un proceso para tratamiento térmico de sólidos granulares es conocido de loa patente US 5,972,302 donde se somete minerales sulfídicos a una oxidación asistida por microondas. Aquí se trata principalmente de la tostación de pirita en el lecho fluidizado donde las microondas dirigidas al lecho fluidizado favorecen la formación de hematita y azufre elemental y suprimen la formación de SO2. Se trabaja ahí en un lecho fluidizado estacionario que es irradiado por la fuente de microondas que se encuentra directamente encima. Con eso la fuente de microondas o el lugar de entrada de las microondas entra necesariamente con los gases, vapores y polvos que emanan del lecho fluidizado. En la patente europea EP 0 403 820 Bl se describe un proceso para el secado de sustancias en un lecho fluidizado donde la fuente de microondas se encuentra fuera del lecho fluidizado y las microondas son conducidas por medio de una guía de ondas tubular al interior del lecho fluidizado. Ahí a menudo se llega a reflexiones de radiación de microondas en los sólidos a calentar por lo que se reduce el grado de actividad y la fuente de microondas posiblemente sea dañada. Además en guías de ondas tubulares de microondas abiertas se genera sedimentación de polvos en la guía de ondas tubular que pueden absorber una parte de las microondas y pueden dañar la fuente de microondas. Esto se puede evitar por ventanas que son transparentes a las microondas que cierran la guía de ondas tubular entre el reactor y la fuente de microondas. Sin embargo en este caso depósitos sobre las ventanas conducen a reducciones de la radiación de microondas.

Objetivo y Compendio de la Invención La tarea básica de la invención consiste en realizar la introducción de microondas en una capa de fluidización turbulenta estacionaria o circulante en forma más eficiente y proteger la fuente de microondas en mejor forma. Esta tarea se resuelve de acuerdo a la invención en un proceso previamente especificado esencialmente por el hecho de que el ángulo de introducción de las microondas está inclinado en un ángulo de 10° a 50°, preferentemente entre 10° y 20° al eje principal del reactor de lecho (fluidizado). De acuerdo con la invención el ángulo de introducción alfa también puede ser ajustable. Las ondas electromagnéticas son ondas transversales, y por eso tienen una dirección de polarización donde la dirección del campo eléctrico es paralela al dipol generador, y la activación magnética es perpendicular a él. Para introducir el máximo de energía de microondas en las sustancias a activar, el ángulo de reflexión debe mantenerse al mínimo. Es conocido que el grado de reflexión depende del ángulo de irradiación, del índice de difracción de la sustancia, y de la dirección de polarización. Ya que las sustancias a ser activadas en el lecho fluidizado son minerales, materiales a reciclar, o materiales de desecho que están descansando en forma no plana sobre una rejilla o circulando en la capa de fluidización con el gas que es introducido al espacio del reactor, no hay un plano específico sobre el cual actúan las radiaciones de microondas. En la introducción de microondas de varias fuentes de microondas, las microondas reflejadas en el espacio del reactor forman ondas estacionarias de varios modos. Estos modos también se generan en microondas que provienen de una sola fuente de microondas ya que las microondas son reflejadas en varias direcciones en la pared del reactor. Estas microondas se intensifican mutuamente por el agrandamiento de la amplitud en algunas zonas. Con eso se genera un sin número de ondas estacionarias. Sorprendentemente se ha mostrado, que especialmente con un ángulo de irradiación de la microonda de 10 a 20° con respecto al eje principal del reactor, se puede obtener el mínimo de reflexión y con eso un mayor grado de acción. Bajo la expresión del eje principal del reactor se debe entender para eso especialmente el eje vertical de simetría. Con eso también es mínima la reflexión hacia la fuente de microondas. Además la fuente de microondas está dispuesta para su protección fuera de la capa de fluidización o turbulencia estacionaria o circulante, donde la radiación de microondas es introducida al reactor por lo menos con una guía de ondas tubular. En una forma preferida de realización se introduce adicionalmente una corriente de gas a través de la guía de ondas tubular hacia el interior del reactor de lecho fluidizado turbulento, que también es empleado para la introducción de la radiación de microondas. El acoplamiento de la radiación de microondas y también de la corriente secundaria bajo un ángulo de 10° y especialmente de 20° en el reactor fluidizado se ha mostrado especialmente conveniente, porque en este rango de ángulos por un lado la potencia de microondas que retrocede es mínima, y por el otro lado, no se ha observado sedimentación de polvo en el interior de la guía de ondas tubular. El grado de acción del calentamiento y de la seguridad de trabajo en este rango, son así las más altas. Dependiendo de las propiedades del lecho fluidizado pueden ser también razonables desde el punto de vista del equipo angular entre 20 y 50°. Debido a la corriente continua de gas adicional desde la guía se imposibilita en forma segura que polvo o gases de proceso se introduzcan en la guía de ondas tubular, se expandan hasta la fuente de microondas y la dañen, o formen depósitos de sólidos en la guía de ondas tubular. Debido a esto es posible no usar, de acuerdo a la invención, ventanas transparentes a las microondas en la guía de ondas tubular para proteger la fuente de microondas, como es común de acuerdo al tiempo de la tecnología. En éstas existe el problema que sedimentación de polvos u otros sólidos en la ventana reducen la radiación de microondas, o la pueden absorber en parte. Debido a esto, las guías abiertas de acuerdo a esta invención son de especial ventaja. Un mejoramiento del proceso se logra cuando la corriente de gases alimentada por la guía de ondas tubular contiene gases que reaccionan con el lecho turbulento fluidizado y en el caso de un reactor con capa de fluidización circulante incluso pueden ser empleados para una fluidización adicional del lecho turbulento. Por lo tanto se usa una parte de los gases que hasta ahora se agregaban por otros ductos a la capa de fluidización para prevenir la formación de polvos en la guía de ondas tubular. Con Esto también se puede no requerir un gas de lavado neutro.

Un mejoramiento adicional resulta cuando de acuerdo con la invención la corriente de gas alimentada por la guía de ondas tubular tiene una diferencia de temperatura con los gases y sólidos que están en el reactor de capa de fluidización. Con esto se puede tal como se quiera desear, agregar calor adicionado al lecho turbulento fluidizado o enfriar el lecho turbulento. El tratamiento térmico no se puede usar solamente en un lecho fluidizado estacionario si no también en un lecho fluidizado circulante (capa de fluidización circulante) donde los sólidos circulan continuamente entre un reactor de capa de fluidización (reactor de arrastre o en suspensión), un separador de sólidos conectado con el área superior del reactor de capa de fluidización y una cañería que une el separador de sólidos con la parte inferior del reactor de capa de fluidización. Normalmente la cantidad de sólido cristalizante por hora corresponde tres veces al sólido contenido en el reactor de capa de fluidización. Una ventaja adicional resulta por el hecho de que por la corriente continua de gas por la guía de ondas tubular proviene la formación de sedimento de sólido en la guía de ondas tubular. Estos sedimentos de sólidos cambian en forma indeseada el área transversal de la guía de ondas tubular y absorben una parte de la energía de microondas, que había sido diseñada para los sólidos en el lecho turbulento (fluidizado). Debido a la absorción de energía en la guía de ondas tubular, ésta se calienta fuertemente, por lo que el material está sometido a un desgaste térmico intenso. Además depósitos de sólido en la guía de ondas tubular provocan adherencias indeseables sobre la fuente de microondas. En una capa de fluidización circulante resulta un mejoramiento del proceso existente cuando la fuente de microondas es combinada por la gasificación secundaria del tubo circular. Con esto la radiación de microondas es conducida al reactor en el ángulo preferencial y se usa al mismo tiempo la guía de ondas tubular para la adición de gas secundaria. Como fuente de microondas o sea como fuente para las ondas electromagnéticas conviene por ejemplo un magnetón o klistron. Además se pueden emplear generadores de alta frecuencia con embobinados correspondientes o transistores de potencia. Las frecuencias de las ondas electromagnéticas que emanan de la fuente de microondas están normalmente en el rango de 300 MHz a 30 GHz. Preferentemente se usa las frecuencias ISM de 435 MHz, 915 MHz y 2,45 GHz. Las frecuencias óptimas se determinan convenientemente para cada aplicación en una corrida de ensayo. La guía de ondas tubular consiste de acuerdo a la invención completamente o mayoritariamente de material conductor eléctrico, por ejemplo, cobre. El largo de la guía de ondas tubular se encuentra en el rango de 0,1 a 10 m. La guía de ondas tubular puede ser recta o doblada. Preferentemente se usa para esto perfiles con una sección redonda o rectangular donde las dimensiones son adaptadas especialmente a la frecuencia empleada.

Las temperaturas en el lecho fluidizado están por ejemplo en el rango de 150 - 1200 °C y puede ser recomendable introducir calor adicional en el lecho fluidizado por ejemplo por medio de intercambio de calor indirecto. Para la medida de temperatura en el lecho fluidizado sirven sensores aislados, pirómetros de radiación o sensores de fibra óptica. La velocidad del gas en la guía de ondas tubular (tubo de admisión de gas) se ajusta de acuerdo a la invención para que el número Froude de partículas en la guía de ondas tubular se encuentre en el rango entre 0,1 y 100. Para eso el número Froude de partículas se define como sigue: con u = velocidad efectiva de la corriente de gas en m/s ps = densidad de las partículas o el gas de proceso que penetran en la guía de ondas tubular, en kg/m3. Pf = densidad efectiva del gas de lavado en la guía de ondas tubular, en kg/m3 dp = diámetro medio de las partículas presentes en el interior del reactor durante el funcionamiento del reactor (o de las partículas que se forman) en metros. g = constante gravitacional en m/s . Para prevenir la entrada de partículas sólidas o gases de proceso generados del reactor a la guía de ondas tubular fluye, entre otros, gas que sirve como gas de lavado a través de la guía de ondas tubular. Partículas sólidas pueden ser por ejemplo partículas de polvo presentes en el reactor o también los sólidos a tratar. Gases de proceso se forman en el proceso que tiene lugar en el reactor. Por la indicación de determinados números de Froude de partículas se toma en consideración de acuerdo a la invención la razón de densidad de las partículas o gas de proceso que penetran con el gas de lavado para ajustar la velocidad el gas, que es responsable junto a la velocidad de la corriente de gas si la corriente de gas puede arrastrar las partículas penetrantes o no. Con esto se puede prevenir que sustancias penetren en la guía de ondas tubular. En la mayoría de las aplicaciones se prefiere en la guía de ondas tubular un número Froude de partículas entre 2 y 30. En el proceso de acuerdo a la invención, los sólidos granulados a tratar pueden ser por ejemplo minerales y especialmente minerales sulfurosos que por ejemplo se preparan para la obtención de oro, cobre, o cinc. Además se puede someter sustancias recicladas a un tratamiento térmico en un lecho de fluidización como por ejemplo óxido de los rodillos que contienen cinc o desechos. Si se somete minerales sulfurosos, como por ejemplo arsenopirita con oro, al proceso, el sulfuro es transformado en óxido y con eso por empleo de un procedimiento apropiado del proceso genera preferentemente azufre elemental y sólo pequeñas cantidades de SO2. El proceso de acuerdo con la invención disgrega la estructura del mineral en forma conveniente, de modo que una lixiviación del oro a continuación da mayores rendimientos. El sulfuro de hierro arsenioso (FeAsS) así formado por el tratamiento térmico se puede deponer sin problemas. Es conveniente que los sólidos a tratar absorban por lo menos parte de las radiaciones electromagnéticas empleadas y así calienten el lecho. Sorprendentemente se ha mostrado que especialmente materiales tratados con campos de gran intensidad se pueden lixiviar con mayor facilidad. A menudo también se pueden realizar otras ventajas técnicas como por ejemplo menor tiempo de residencia o reducción de las temperaturas de proceso requeridas. De acuerdo a la invención, los sólidos pueden ser conducidos también a través de dos reactores de capa de fluidización en serie, por ejemplo dos cámaras de turbulencia separadas por paredes o tabiques de impacto en que se encuentran las capas de fluidización estacionarias y se introducen las ondas electromagnéticas provenientes de guías de ondas tubulares. En ese caso el sólido puede migrar como lecho migratorio de un reactor de capa de fluidización al reactor de capa de fluidización vecino. Una variante consiste ahí, que entre los dos lechos turbulentos (fluidizados) de los dos reactores de capa de fluidización vecinos está localizada una cámara intermedia conectada a los dos lechos fluidizados que contiene un lecho fluidizado de sólidos granulares, donde la cámara intermedia no está provista de guía de ondas tubular. Otra variante del proceso de acuerdo con la invención consiste que para la separación de los dos lechos fluidizados se emplea una pared separadora con una abertura en el fondo. Especialmente conveniente es que las condiciones de proceso, especialmente la temperatura, composición del gas de fluidización, parte de la energía, y/o velocidad de fluidización puedan ser diferentes para cada uno de varios reactores de capa de fluidización. En un lecho fluidizado o varios lechos fluidizados en serie, los sólidos pueden ser conducidos por ejemplo, primero por una cámara pre- calentadora que está conectada antes de la entrada al lecho turbulento fluidizado. Además se puede conectar detrás del último lecho turbulento fluidizado que sirve para el tratamiento térmico una cámara refrigerada para enfriar el producto sólido. Además la presente invención trata de un aparato especial para realizar el proceso establecido para el tratamiento térmico de sólidos granulados en un lecho fluidizado. El aparato de acuerdo con la invención consiste de un reactor de capa de fluidización, una fuente de microondas fuera del reactor de la capa de fluidización y una guía de ondas tubular para la introducción de la radiación de microondas en el reactor de capa de fluidización, donde la guía de ondas tubular está inclinada en un ángulo de 10° a 50°, especialmente de 10° a 20° con respecto al eje principal del reactor de capa de fluidización.

Posibilidades de continuación, ventajas y posibilidades de aplicación de la invención presente se dan también de la descripción que sigue, de los ejemplos de aplicación, y de los dibujos. Con eso todas y/o las características representadas por los dibujos pertenecen por sí solas o en cualquier combinación al objeto de la invención, independientemente de su resumen, de las reivindicaciones o de sus referencias.

Breve Descripción de los dibujos Se muestra en: Figura 1 El tratamiento térmico de sólidos granulares en un lecho fluidizado estacionario, en forma esquemática. Figura 2 Una variante del proceso con capa de fluidización circulante.

Figura 3, 4 y 5 Variantes del proceso en varios lechos fluidizados.

Descripción Detallada de las Formas de Realización En la Figura 1 está representada la realización del proceso de acuerdo con la invención para el tratamiento térmico de sólidos particulados en una capa de fluidización 3 denominada también como lecho fluidizado. El equipo tiene un reactor de capa de fluidización al que el sólido granular a tratar es agregado por un ducto 2. Ahí los sólidos generan en una cámara un lecho fluidizado por el cual fluye un gas de fluidización, por ejemplo aire. Para eso el gas de fluidización es introducido desde un distribuidor de gas 4 al lecho de fluidización 3. En el área superior del reactor por capa de fluidización 1 está conectado a la cámara con la capa de fluidización estacionaria 3, una guía de ondas tubular 5 que lleva a la fuente de microondas 7. La guía de ondas tubular 5 está inclinada con un ángulo alfa de 10° a 20° con respecto al eje superior 11 del reactor de capa de fluidización 1. Las ondas electromagnéticas que provienen de la fuente de microondas 7 son conducidas por la guía de ondas tubular 5 e introducidas al reactor de capa de fluidización 1. Ellas aportan por una parte para el calentamiento del lecho de fluidización 3. Además se alimenta por el ducto 6 gas de lavado, por ejemplo aire o nitrógeno, en la guía de ondas tubular 5 que continúa fluyendo hacia el reactor de capa de fluidización y previene la entrada de polvo o gases de proceso de la cámara con la capa de fluidización 3 a la guía de ondas tubular 5. En esta forma se protegen las fuentes de microondas 7 y se previenen al mismo tiempo depósitos de "mugre" que absorben microondas en el interior de la guía de ondas tubular 5, sin que la guía de ondas tubular 5 tenga que ser cerrada por una ventana transparente a las microondas. Por el ángulo de inclinación se reducen fuertemente reflexiones de las microondas introducidas al reactor de capa de fluidización de modo que la radiación electromagnética es absorbida mejor por los sólidos y se aumenta el grado de eficiencia del equipo y del proceso. De acuerdo a requerimientos del proceso es posible un calentamiento adicional del lecho fluidizado 3 por medio de un intercambiador 8 dispuesto en el lecho fluidizado 3. Gases y vapores que se forman abandonan la cámara del reactor de capa de fluidización a través de un ducto 9 y son conducidos a un enfriamiento y separación de polvos conocidos y no representados. Los sólidos granulados tratados son sacados por un ducto 10 del reactor de capa de fluidización 1. En la Figura 2 el reactor de capa de fluidización 1 está configurado como reactor con un lecho fluidizado (capa fluidizada) circulante. Los sólidos a tratar se introducen por el ducto 2 al reactor de capa de fluidización 1 y arrastrado por el gas de fluidización introducidos en el reactor de capa de fluidización con lo que se genera una capa de fluidización circulante. Los sólidos son luego removidos con el gas por lo menos parcialmente a través de un canal 18 del reactor de capa de fluidización 1 y llevados a un separador de sólidos 12. Los sólidos ahí separados son recirculados por lo menos parcialmente a través de un ducto de recirculación 13 al área inferior de la capa de fluidización circulante del reactor de capa de fluidización. Una parte del sólido también puede ser removido por medio del ducto 14. Sólidos de mayor tamaño que se depositan abajo en el reactor de capa de fluidización pueden ser removidos por el ducto de remoción 15 del reactor 1. El gas de fluidización para la formación de la capa de fluidización circulante por ejemplo aire, se trae por el ducto 4a al reactor de capa de fluidización 1, y llega primero a un distribuidor 4b antes de que entre a través de una malla 4c en el reactor de fluidización 1 donde arrastra es especialmente fino sólido granulado y genera como lecho fluidizado, una capa de fluidización circulante. Una guía de ondas tubular 5 une una fuente de microondas 7 con la cámara del reactor de capa de fluidización 1 a través del cual tal como en el equipo déla Figura 1 las microondas para el calentamiento por los sólidos granulados son alimentados al reactor de microondas 1. Además gas de lavado de una instalación de escape de gases secundarios 6 entra a la guía de ondas tubular 5 para prevenir la entrada de "mugre" y depósitos en la guía de ondas tubular 5. La guía de ondas tubular 5 está inclinada con un ángulo alfa de 10° a 20° con respecto al eje principal 11 del reactor de capa de fluidización 1 para minimizar la reflexión de las microondas irradiadas a los sólidos y prevenir en conjunto con la corriente de gas depósitos de polvo en la guía de ondas tubular 5. La fuente de microondas 7 se localiza detrás de un ángulo de la guía 5 en que éste se desvía en relación a su eje principal aproximadamente en el ángulo alfa. La gasificación secundaria 6 conectada a un tubo circular intersecta con este ángulo esencialmente en forma axial la guía de ondas tubular 5.

También en este caso el interior de la cámara puede estar provisto con uno o varios intercambiadores de calor para calentamiento adicional de los sólidos granulares, lo que no está representado en la Figura 2 para simplificar ésta. El gas con polvo abandona el separador de sólidos 12 por el ducto 9 y es primero enfriado por un enfriador 16 antes de ser llevado a un eliminador de polvo 17. Ahí el polvo separado puede ser sacado del proceso o devuelto a la cámara del reactor de capa de fluidización. De acuerdo a la Figura 3 dos reactores de capa de fluidización 1 y la están armados en serie donde entre las cámaras de los dos reactores 1 y la se encuentra una cámara intermedia le. En las tres cámaras los sólidos forman un lecho fluidizado estacionario 3, 3a que es atravesado por el gas fluidizante. El gas de fluidización es llevado a cada cámara por una cañería particular 4a. Los sólidos granulares a tratar entran por el ducto 2 en el primer reactor de capa de fluidización 1 y sólidos totalmente tratados salen del segundo reactor de fluidización la por el ducto 10. Del área superior de la cámara del primer reactor 1 se extiende un tabique 19 hacia abajo. Sin embargo no alcanza el fondo de modo que en la zona del fondo queda libre una abertura 20, a través de la cual sólidos del primer lecho fluidizado 3 pueden entra al lecho fluidizado 30 de la cámara intermedia le. La cámara intermedia le llega hasta una segunda pared tipo tabique 21 sobre el cual los sólidos del lecho fluidizado 3a de la cámara intermedia le son movidos a la cámara del segundo reactor de capa de fluidización la. A las cámaras de los dos reactores 1 y la están conectados de acuerdo a los equipos de las Figuras 1 y 2, guías de ondas tubulares 5 con cañerías para aire de lavado 6 y fuentes de microondas 7, que están inclinadas con un ángulo alfa entre 10° y 20° con respecto al eje principal 11 vertical. Los ejes principales de los reactores 1 y la son ambos verticales y paralelos, de modo que en el dibujo sólo se ha mostrado un eje principal. En eso el ángulo alfa en el reactor 1 difiere del ángulo alfa en el segundo reactor. Esto es razonable especialmente si por ejemplo microondas de diferente frecuencia son irradiadas a las distintas cámaras. Naturalmente puede ser también previsto de acuerdo con la invención que los dos ángulos alfa para los dos reactores 1, la sean iguales. En las cámaras de los reactores 1 y la pueden también ir instalados elementos de intercambio de calor 8 adicionales.

El área de gas 22 sobre el lecho fluidizado 3 del primer reactor de capa de fluidización 1 está separada del área de gas 23 que pertenece a la cámara del segundo reactor 11 y de la cámara intermedia le por la pared vertical 19. Para las áreas de gas 22, 23 existen separados escapes de gas 9 y 9a; con eso se puede mantener diferentes condiciones en las cámaras de los reactores 1 y la específicamente pueden haber diferentes temperaturas de adición de gases de fluidización por ductos de adición de gas 4a separados. Además ambas fuentes de microondas 7 pueden ser equipadas en forma diferente y cubrir distintas tareas. En especial se pueden generar y alimentar a través de la guía de ondas tubular 5 microondas de distintas frecuencias o energía. De acuerdo a la Figura 4 dos reactores de capa de fluidización 1 y la están dispuestos directamente en serie sin cámara intermedia donde entre ambos existe una pared separadora 19. En las cámaras de los dos reactores 1, la los sólidos generan un lecho fluidizado 3, 3a que es fluidizado por gas fluidizante proveniente de varios ductos 4a en paralelo. Los sólidos granulares a tratar son agregados al primer reactor de capa de fluidización 1 por el ducto 2 y los sólidos tratados abandonan el reactor de capa de fluidización la por el ducto 10. Del área superior de la cámara del primer reactor 1 una primera pared 19 desciende [existe segunda pared] pero no llega hasta el fondo, de modo que en el fondo queda una abertura 20 a través de la cual sólido del primer lecho fluidizado 3 puede entrar al lecho fluidizado 3a del segundo reactor de capa de fluidización la. A ambas cámaras de los reactores 1 y la conducen sendas guías de ondas tubulares 5 que están conectadas a fuentes de microondas 7. A través de ambas guías de ondas tubulares se alimentan microondas a los dos reactores 1, la de acuerdo a las especificaciones ya descritas, para tratar los sólidos, que absorben las radiaciones de microondas para calentamiento y alcanzar las temperaturas de proceso requeridas. Las guías de ondas tubulares 5 nuevamente están inclinadas con respecto al eje principal 11 de los dos reactores 1, la en ángulos respectivos alfa de 10° y 20°. Durante la irradiación de microondas fluye gas de lavado a través del ducto de aire de lavado 6 en las guías de ondas tubulares 5 para prevenir sedimentaciones. En las cámaras de los reactores 1 y la pueden estar instalados adicionalmente elementos de intercambio de calor 8. El área de gas 22 sobre el lecho fluidizado 3 está separada del área de gas perteneciente al segundo reactor la por la pared vertical 19. Existen diferentes cañerías de escape de gas 9 y 9a. Con esto se pueden mantener diferentes condiciones en las distintas cámaras de los reactores 1 y la, en especial pueden ser diferentes las temperaturas o la compresión de las fases de gas. También pueden ser agregados diferentes gases de fluidización a través de los ductos 4a correspondientes. Además ambas fuentes de microondas 7 pueden estar equipadas diferentemente y cumplir diferentes tareas. En el equipamiento de acuerdo a la Figura 5, los sólidos a tratar que ingresan por el ducto 2 entran primero a una antecámara 31 y alcanzan a través de una primera cámara intermedia 32 en el segundo reactor de capa de fluidización 1. De éste, los sólidos luego pasan a través de una segunda cámara intermedia le al segundo reactor de capa de fluidización y finalmente por una tercera cámara intermedia 33 en una cámara de enfriamiento 34, antes de que los sólidos tratados y enfriados, sean removidos por el ducto 10. En las cámaras de los reactores de capa de fluidización 1 y la desembocan respectivamente guías de ondas tubulares 5 con sus correspondientes fuentes de microondas no representadas para alimentar microondas a los reactores 1 y la por medio de los principios ya descritos. Las guías de ondas tubulares también aquí están puestas en forma inclinada con un ángulo alfa entre 10° y 20° con respecto al eje principal 11 de los reactores de capa de fluidización 1, la . En todas las cámaras hay lechos fluidizados estacionarios al cual se agrega gas de fluidización por cañerías de adición de gases 4a separadas para cada cámara. Los gases de escape emergen por ductos 9 correspondientes. En la cámara de enfriamiento 34 se encuentra en el lecho fluidizado un equipo de enfriamiento 35 para intercambio de calor indirecto, cuyo fluido de enfriamiento por ejemplo agua de enfriamiento es calentado en el equipo de enfriamiento 35 y luego llevado por la cañería 36 al intercambiador de calor 37 en la cámara de precalentamiento 31. Allá el fluido de enfriamiento entrega una parte de su calor al sólido en el lecho correspondiente por lo cual se logra un aprovechamiento térmico muy económico. Para hacer eficiente la alimentación de microondas en una capa de lecho fluidizado estacionario o circulante 3,3a y proteger la fuente de microondas 7 contra rayos de microondas reflejados, la fuente de microondas 7 se encuentra de acuerdo a la invención fuera de la capa de fluidización 3, 3a y del reactor de capa de fluidización 1, la . La radiación de microondas es alimentada al reactor de capa de fluidización 1, la por a lo menos una guía de ondas tubular 5 donde el ángulo de irradiación de la microonda está inclinado por un ángulo de 10° a 50°, preferentemente 10° a 20°, con respecto al eje del reactor de capa de fluidización equivalente 1, la .

Ejemplo Tostación de mineral de oro en una capa de fluidización circulante La Tabla siguiente muestra parámetros de proceso típicos para una tostación de mineral de oro. Para comparación se presenta datos con y sin 1 irradiación de microondas de acuerdo a la invención. La frecuencia de microondas en este caso está en 915 MHz.

Debido a un aumento del material de reacción en 30 % con menor gasto de aceite, la capacidad de la planta con menor emisión por el uso de microondas que son introducidas con un ángulo de 15° puede ser aumentado especialmente.

Lista de componentes Ref. Elemento Ref. Elemento 1,1a Reactor de capa de 13 Ducto de recirculación fluidización le Cámara intermedia 14 Ducto de descarga de sólidos Ducto de carga de sólido 15 Ducto de escape de gas 3,3a Capa, o lecho fluidizado 16 Enfriador Distribuidor de gas 17 Remoción de gases a Cañería 18 Canal b Distribuidor de gas de 19 Tabique separador fluidización c Rejilla 20 Abertura 5 Guía de ondas tubular 21 Tabique separador 6 Ducto de admisión de gas 31 Antecámara secundario Fuente de microondas 32 Cámara intermedia 8 Intercambiador de calor 33 Cámara intermedia Ducto de extracción de gases 34 Cámara refrigerante 10 Ducto de descarga de sólidos 35 Equipo de refrigeración 11 Eje principal 36 Ducto 12 Separador de sólidos 37 Intercambiador de calor

Claims (15)

1. Reivindicaciones 1. Un proceso para el tratamiento térmico de sólidos granulados en un lecho fluidizado (3, 3a ) que se encuentra en un reactor de capa de fluidización (1, la ) en el cual irradiación de microondas se alimenta con un mínimo de una guía de ondas tubular (5) en el reactor de capa de fluidización (1, la), CARACTERIZADO porque el ángulo de irradiación de las microondas con respecto al eje principal (11) del reactor de capa de fluidización (1, la ) es de 10° a 50°, especialmente 10° a 20°.
2. 2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque una corriente de gas es introducida a través de la misma guía de ondas tubular (5) al reactor de capa de fluidización (1, la ).
3. 3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque la corriente de gas introducida a través de la guía de ondas tubular (5) al lecho fluidizado (3, 3a ) contiene gases reactivos.
4. 4. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, CARACTERIZADO porque la corriente de gas introducida por la guía de ondas tubular (5) es además utilizada para la fluidización del lecho fluidizado (3, 3a).
5. 5. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, CARACTERIZADO porque se agrega al lecho fluidizado (3, 3a ) a través de la corriente de gas, adicionalmente, calor.
6. 6. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, CARACTERIZADO porque el lecho fluidizado (3, 3a ) es enfriado por la corriente de gas de alimentación.
7. 7. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a la 6, CARACTERIZADO porque por la corriente de gas introducida a la guía de ondas tubular (5) se evita depósitos de sólidos en la guía de ondas tubular (5).
8. 8. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque el reactor consiste de un mínimo de dos reactores de capas de fluidización (1, la ) que están separados uno del otro por tabiques o paredes de separación (19, 21) de modo que los sólidos pueden moverse como lecho movedizo de uno de los reactores de capa de fluidización (1) al reactor de capa de fluidización vecino (la ).
9. 9. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la fuente de microondas (7) es combinada con una gasificación secundaria (6) de un ducto circular y que la guía de ondas tubular (5) es usada también para la adición de gas secundario.
10. 10. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la frecuencia de la radiación de microondas está entre 300 MHz y 30 GHz, preferentemente a las frecuencias de 435 MHz, 915 MHz y 2,45 GHz.
11. 11. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la temperatura del lecho fluidizado (3, 3a ) está entre 150 °C y 1200 °C.
12. 12. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque el número Froude de partículas Frp en la guía de ondas tubular (5) es 0,1 a 100, preferentemente 2 a 30.
13. 13. Un aparato para el tratamiento térmico de sólidos granulados en un lecho fluidizado (3, 3a ) especialmente para realizar el proceso de acuerdo a las reivindicaciones 1 a la 12 con un reactor de capa de fluidización (1, la) una fuente de microondas (7) localizado fuera del reactor de capa de fluidización y una guía de ondas tubular (5) para la alimentación de la radiación de microondas en el reactor de capa de fluidización (1), CARACTERIZADO porque la guía de ondas tubular (5) está inclinada en un ángulo de 10° a 50° específicamente de 10° a 20° con respecto al eje principal (11) del reactor de capa de fluidización (1, la ).
14. 14. Un aparato de acuerdo a la reivindicación 13, CARACTERIZADO porque la guía de ondas tubular (5) tiene una sección rectangular o cilindrica cuyas dimensiones están ajustadas específicamente a las frecuencias de radiación de microondas.
15. 15. Un aparato de acuerdo a las reivindicaciones 13 ó 14, CARACTERIZADO porque la guía de ondas tubular (5) tiene un largo de 0,1 m a 10 m.