用於處理過程氣體的方法和設備的製作方法

2023-07-25 08:49:11

用於處理過程氣體的方法和設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於在懸浮熔煉爐（1）中處理包含固體的過程氣體（7）的方法，包括：將過程氣體從懸浮熔煉爐的反應爐身（2）引導到下爐（3），以及通過上升爐身（4）引導到廢熱鍋爐（6）以便冷卻過程氣體；從而，通過設置在下爐的頂壁（12）上的一個或多個噴氣管（8），將氧化氣體（9）供給進入在下爐（3）中流動的過程氣體（7）中；從而在過程期間調整氧化氣體的量，以使被引導到廢熱鍋爐（6）的過程氣體的固體物質中所包含的硫化物的量最小。本發明還涉及實施該方法的設備。
【專利說明】用於處理過程氣體的方法和設備
[0001]本申請是名稱為「用於處理過程氣體的方法和設備」、國際申請日為2007年4月2日、國際申請號為PCT/FI2007/000081、國家申請號為200780011120.X的發明專利申請的
分案申請。
【技術領域】
[0002]本發明涉及用於處理在懸浮熔煉爐中的包含固體的過程氣體的方法和設備。
【背景技術】
[0003]為了從含硫化物原料中回收金屬，例如銅、鎳或鉛，例如從包含銅、鎳或鉛的礦石或精礦中回收這些金屬，通常使用懸浮熔煉方法，其中，細粒的含硫化物原料中所包含的熱量被利用。除了含硫化物原料之外，含氧氣體例如空氣、富氧空氣或氧氣被供給進入懸浮熔煉爐的反應空間。此外，例如，從懸浮熔煉爐的煙道氣中回收的並且再循環的細粉塵，以及作為用於形成冶金熔渣的物質的助熔劑，被供給進入反應空間。在懸浮熔煉爐的反應空間中，固體和氣體的進料物質彼此反應，以至於被開採的金屬中包含的至少兩種熔融相，即熔渣相和礦石相，形成在懸浮熔煉爐的下部中，即下爐中。形成在懸浮熔煉爐的下爐中的熔融相定期地從懸浮熔煉爐被去除。相反，形成在懸浮熔煉爐的反應空間中的包含二氧化硫的過程氣體通過下爐被弓I導到懸浮熔煉爐的上升爐身，以及進一步從上升爐身弓I導到連接於懸浮熔煉爐的廢熱鍋爐，懸浮熔煉爐的煙道氣在廢熱鍋爐被冷卻。在廢熱鍋爐中，細粉塵與二氧化硫和氧氣反應，從而固體物質被硫酸鹽化。硫酸鹽化優選在氣體到達對流空間之前發生在廢熱鍋爐的排放部分中的懸浮空間中，其中，所述反應可能在鍋爐管的表面上形成固體物質的結塊，該結塊很難被去除。通過被供給進入廢熱鍋爐的含氧氣體，硫酸鹽化被增強。
[0004]在生產銅金屬的懸浮熔煉過程中，例如閃速熔煉過程，通過氧化反應，即精礦的部分燃燒，礦石中的銅含量被控制。在熔煉爐生產銅金屬的時候，需要硫的存在，通過缺少氧氣來調整該過程，以便部分精礦保持硫化物的狀態。這意味著氧化反應消耗了從富集燃燒器供給的富氧空氣中的全部氧氣，由此，部分硫和鐵在細粉塵中以硫化物的狀態保持未燃燒。粉塵中的部分硫化物在洩漏的空氣的作用下能夠在下爐中燃燒，但是當冷空氣慢慢與熱的過程氣體混合時，硫化物的主要部分與氣體流一起進入廢熱鍋爐。因此，與過程氣體一起行進的粉塵是部分硫化的。在閃速熔煉爐的下爐中的粉塵的硫含量已知是從10%至20%。當到達廢熱鍋爐時，在細粉塵中包含的硫化物在廢熱鍋爐中繼續燃燒，引起問題發生。在廢熱鍋爐中，硫化物與硫酸鹽化空氣開始燃燒，從而釋放熱量並且結塊形成在鍋爐管的表面上。隨著硫酸鹽化空氣的部分氧氣在燃燒硫化物時被消耗，粉塵的硫酸鹽化也減慢。主要發生如下列情況的由粉塵結塊產生的問題:在廢熱鍋爐的對流部分中的對流冷卻組件被堵塞，在廢熱鍋爐和連接於其上的靜電除塵器之間的管道被堵塞，以及在靜電除塵器的發射極上形成結塊。
【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供改進的方法，以便在過程氣體進入廢熱鍋爐之前，處理在懸浮熔煉爐的下爐中流動的過程氣體。具體地，本發明的目的在於將氧化氣體供給進入在下爐中流動的過程氣體中，以使在被弓I入廢熱鍋爐的過程氣體的固體物質中所包含的硫化物的量最小。本發明的基本特徵通過附加的權利要求被公開。
[0006]根據本發明，將在懸浮熔煉爐中的包含固體的過程氣體從懸浮熔煉爐的反應爐身引入下爐，並且進一步通過上升爐身引導到廢熱鍋爐以便冷卻過程氣體；從而，通過設置在下爐的頂壁上的一個或多個噴氣管，將氧化氣體供給進入在下爐中流動的過程氣體中；從而在過程期間調整氧化氣體的量，以使被引導到廢熱鍋爐的過程氣體的固體物質中所包含的硫化物的量最小。因此，在廢熱鍋爐中的硫酸鹽化反應能夠被加強並且減少結塊的產生。通過將與過程條件相稱的一定量的氧化氣體供給進入在下爐中流動的過程氣體中，在過程氣體進入廢熱鍋爐之前，獲得過程氣體的優選的成分。將氧化氣體供給進入下爐對於懸浮熔煉爐節約能量而言也是有利的，這是因為在硫化物燃燒時產生的反應熱量在爐中被釋放而不是在廢熱鍋爐中釋放。因此，減少了在下爐中對額外燃料的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]下面，參考附圖詳細描述本發明，其中:
[0008]圖1示出本發明的優選實施例的部分剖面示意側視圖。
[0009]圖2示出沿圖1的A向的截面圖。
【具體實施方式】
[0010]根據圖1和2，在懸浮熔煉爐I的反應空間2中熔鍊形成的包含二氧化硫的氣體經過下爐3排到懸浮熔煉爐的上升爐身4。上升爐身4通過開口 5連接於廢熱鍋爐6，包含二氧化硫的煙道氣在廢熱鍋爐6被冷卻。在懸浮熔煉爐的反應空間2中，固體和氣體的進料物質彼此反應，以至於被開採的金屬中包含的至少兩種熔融相，即熔渣相和礦石相，形成在懸浮熔煉爐的下部中，即下爐3中。根據本發明，通過設置在下爐的頂壁12上的噴氣管8，氧化氣體9以射流的形式被供給進入在下爐中流動的過程氣體7中，以至於在進入廢熱鍋爐之前過程氣體中的金屬硫化物氧化並且在廢熱鍋爐中並不繼續燃燒。下爐的頂壁指的是在反應爐身和上升爐身之間的平面。噴氣管8由耐用材料製成，例如耐酸金屬管。在過程期間調整氧化氣體9的供給率，以便被引導入廢熱鍋爐6的過程氣體的固體物質中所包含的硫化物的量或含量最小化。被供給的例如純氧氣的氧化氣體的量和供給速度通過過程控制按預期被調整。
[0011]用於注入氧化氣體9的噴氣管8設置在下爐的頂壁12上，以便噴氣管8穿過頂壁的耐火爐襯10延伸達到下爐的氣體空間中的預期高度。噴氣管8的上部例如被爐的維修平面11支撐，從該維修平面11可以接近並調整噴氣管。優選地，噴氣管的注入點13 (BP,通過該點氧化氣體被供給)距離下爐的熔液表面的上邊緣14超過1000毫米。在熔液表面14和注入點13之間的距離B優選超過1000mm。根據實例，氧化氣體9包括從六個噴氣管8供給的氧氣，這六個噴氣管8設置在下爐的頂壁12上的靠近上升爐身4的位置。氧化氣體9通過成給定角度C的噴氣管被供給，例如與在下爐中的過程氣體流7的方向成45度角。在下爐3中的過程氣體沿與上升爐身4垂直的水平方向流動。因此，氧化氣體9的流動方向以有利的角度與在下爐中流動的過程氣體相遇，並且保證在過程氣體流中包含的全部固體物質，即細粉塵，在被供給的氧化氣體9的作用下被氧化。氧化氣體的量也與在下爐中流動的全部氣體量中包含的粉塵量、硫含量以及爐的尺寸相稱。供給進入下爐3的氣體的量是在懸浮熔煉爐的下爐中流動的過程氣體的全部量的0.2%至5%，優選是0.8%至2%。噴氣管8以預期的間隔設置在下爐的頂壁12上；但是要使通過這些噴氣管被供給的氧化氣體在下爐中均勻分布。噴氣管的位置也能夠相對於彼此變化，這取決於頂壁的斜度和過程。自然地，在設置噴氣管時應該考慮下爐3的頂壁12的形狀。通過改變噴氣管的內直徑，被供給的氧化氣體的速度能夠受到影響。被供給的氧化氣體的優選速度通過優選為30至90mm的內直徑實現。根據本發明的優選實施例，在下爐的頂壁上至少有三個噴氣管，例如四個至六個噴氣管。
[0012]實例
[0013]通過附加的實例說明本發明。根據該實例，在懸浮熔煉爐中製造銅金屬。氧化氣體注入懸浮熔煉爐的下爐，以便在懸浮熔煉爐排出的過程氣體的固體物質中所包含的硫化物的量最小。根據該實例，在下爐中的總過程氣體流量是70000Nm3/h，並且作為懸浮物與過程氣體一起行進的固體物質或粉塵的硫含量是12.2%。需要1350Nm3/h的氧氣來氧化作為懸浮物行進的粉塵的硫含量，該氧化是通過粉塵的氧化反應來建立的。氧氣用作氧化氣體，通過六個內直徑為70毫米的噴氣管被吹向下爐。這些噴氣管靠近上升爐身設置在下爐的弧形頂壁上。四個最當中的噴氣管與過程氣體流成45度角設置並且兩個最外面的噴氣管以與過程氣體流成30度角設置，以便它們噴射的氧化氣體在正確的位置與在下爐中的過程氣體流相遇。利用這種尺寸，當必要時，氧氣能夠以每個噴氣管150至250Nm3/h的量，總共900至1500Nm3/h的量，被注入，同時在氧氣射流不用到達熔液表面的情況下實現氧氣與主氣體流的有效混合。從熔液表面到下爐頂壁的距離在下面的範圍變化:在爐中心線上在1.8至2.2m範圍內，以及在下爐壁附近在I至1.4m範圍內。中心線和壁附近的上述距離之間的差別是由於下爐頂壁的弧形造成的，而其變化是由於操作期間熔液表面的正常變化造成的。根據所提供的該實例，在過程氣體流的細粉塵中所包含的硫的量能夠在過程氣體進入廢熱鍋爐之前被實質地減少。
[0014]顯然，對於本領域的技術人員而言，本發明的各種實施例不限於上述的實例，而是能夠在附加的權利要求的範圍內改變。
【權利要求】
1.一種用於在懸浮熔煉爐(I)中處理包含固體的過程氣體(7)的方法，包括:將過程氣體從懸浮熔煉爐的反應爐身(2)引導到下爐(3)，以及進一步通過上升爐身(4)引導到廢熱鍋爐(6)以便冷卻過程氣體；其特徵在於:通過設置在下爐(3)的頂壁(12)上的一個或多個可調整的噴氣管(8)，將調整量的氧化氣體(9)供給進入在下爐(3)中流動的過程氣體(7)中，從而在過程期間調整氧化氣體(9)的量，以使在被引導到廢熱鍋爐(6)的過程氣體的固體物質中所包含的硫化物的量最小；將被供給的氧化氣體(9)的射流以30至60度角從下爐的頂壁(12)引導到過程氣體流(7);通過至少三個噴氣管(8)來供給氧化氣體(9)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:被供給進入懸浮熔煉爐(I)的下爐(3)中的氧化氣體(9)的量是在懸浮熔煉爐的下爐中流動的過程氣體的全部量的0.2%至5%。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於:被供給進入懸浮熔煉爐(I)的下爐(3)中的氧化氣體(9)的量是在懸浮熔煉爐的下爐中流動的過程氣體的全部量的0.8%至2%。
4.根據權利要求1一 3任意一項所述的方法，其特徵在於:通過內直徑為30至90mm的噴氣管(8 )，將氧化氣體(9 )供給到下爐(3 )。
5.根據權利要求1、2、3中任意一個所述的方法,其特徵在於:將氧氣或富氧空氣作為氧化氣體(9)供給。
6.根據權利要求4所述的方法,其特徵在於:將氧氣或富氧空氣作為氧化氣體(9)供5口 ο
7.用於在懸浮熔煉爐中處理包含固體的過程氣體(7)的設備，其中，所述過程氣體從懸浮熔煉爐的反應爐身(2)被引導到下爐(3)，以及進一步通過上升爐身(4)被引導到廢熱鍋爐(6)以便冷卻過程氣體；其特徵在於:一個或多個可調整的噴氣管(8)布置在下爐(3)的頂壁(12)上，用於將調整量的氧化氣體(9)供給進入在下爐(3)中流動的過程氣體(7)中，從而在過程期間能夠調整所述氧化氣體的量，以使在被引導到廢熱鍋爐(6)的所述過程氣體的固體物質中所包含的硫化物的量最小；將被供給的氧化氣體(9)的射流以30至60度角從下爐的頂壁(12)引導到過程氣體流(7);存在至少三個用於供給氧化氣體的噴氣管(8)。
8.根據權利要求7所述的設備，其特徵在於:在氧化氣體(9)的注入點(13)和所述下爐的熔液表面(14)之間的距離(B)超過1000mm。
9.根據權利要求7或8所述的設備，其特徵在於:所述噴氣管(8)的內直徑是30至90mmo
【文檔編號】F27D17/00GK103851640SQ201410084344
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2007年4月2日 優先權日:2006年4月4日
【發明者】R·薩裡南 申請人:奧圖泰有限公司