在懸浮熔煉爐中熔煉有色金屬硫化物以便生產出具有高含量有色金屬的鋶和可用爐渣的...的製作方法

2023-09-19 01:01:30

專利名稱：在懸浮熔煉爐中熔煉有色金屬硫化物以便生產出具有高含量有色金屬的鋶和可用爐渣的 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種方法和裝置，利用該方法和裝置，在懸浮熔煉爐中從有色金屬硫化物精礦同時生產出具有高含量有色金屬的鋶和可用爐渣。根據本發明，碳質還原劑通過通向橫截面較小的熔煉爐部分的風口而供入該懸浮熔煉爐下部爐內。
在懸浮熔煉中的特點是，爐渣和鋶之間最後的相平衡只有在下部爐內發生的礦渣反應過程中才會出現。也就是說，在反應豎井內所形成的潛在不穩定的過度氧化和未完全氧化的化合物仍然會在渣相內相互反應，特別是在反應豎井下方的爐身懸浮體(shaft suspension)的主要排放部位內，這樣大塊爐渣和鋶相的成分幾乎是由其熱力學成分限定。除了上述已經溶解在爐渣中並對平衡起決定作用的銅以外，不能溶解在爐渣中的富含銅的鋶仍然作為機械懸浮存在於爐渣內，並不能在實際時間內沉積。
以前已經知道當固定焦或一些其它含碳物質用於還原爐渣和溶解在爐渣中的氧化銅，特別是磁鐵礦時，該磁鐵礦增加了爐渣的粘性並減慢了對因沉澱而包含在爐渣中的熔融鋶顆粒的分離，這時例如閃速熔煉爐等懸浮熔煉爐會生產出具有低含量銅的爐渣。
美國專利5662370公開了一種方法，其中主要是使供入反應豎爐的含碳材料的碳含量至少為80％，至少65％的材料顆粒小於100μm，至少25％的材料顆粒在44-100μm。顆粒尺寸被很精確地限定，因為，根據該發明，利用未燃焦還原磁鐵礦是在兩個機構下進行的，顆粒尺寸對於該機構具有決定性的重要性。如果粗焦炭粉的大致尺寸大約為100μm甚至更高時，未燃燒部分的顆粒尺寸同樣較大，因此焦仍然在爐渣表面上漂浮，反應也仍然慢。當顆粒尺寸減小時，焦炭粉進入爐渣，隨後與要還原的磁鐵礦直接接觸，這將加快反應速度。
在日本申請專利58221241中公開了一種方法，其中焦粉或者是焦粉和煤粉一起通過精礦燃燒器而供入閃速熔煉爐的反應豎井中。焦被送入爐中，這樣在下部爐內熔體的整個表面均勻地覆蓋有未燃燒的焦炭粉。根據該申請，在顆粒尺寸極其細小時會減小磁鐵礦的還原程度，因此所使用的顆粒尺寸最好是從44μm到1mm。被未燃焦所覆蓋的渣層仍停留在熔渣池上，極大地減小了氧氣的部分壓力。由焦層所產生的高度還原氣氛例如會對爐子的內襯造成損害。
在日本專利90-24898中公開了一種方法，其中顆粒尺寸小於40mm的焦粉或煤粉被送入閃速熔煉爐中，來代替用作附加燃料的油，並在爐子內維持所需的溫度。
日本專利申請9-316562申請了與上述美國專利5662370相同的方法，其中不同點在於含碳材料送入閃速熔煉爐中反應豎井的下部，以便防止該含碳材料在到達爐渣和其內需要還原的磁鐵礦之前就燃燒。該含碳材料的顆粒尺寸本質上與該美國專利所述的分布相同。
前述方法的一個缺點在於，還原區就是爐渣材料和有色金屬鋶在從反應豎井沉積並在下部爐內與氣相分離時所到達的地方。然而，在懸浮熔煉爐中，細顆粒材料例如銅鋶顆粒同樣會與氣相一起到達爐後部和上升道。當這些最小的顆粒在爐的後部從氣流中分離出並沉積到渣相的表面上時，它們的沉積由於恰恰是小尺寸顆粒而變得很慢。因為爐渣要從熔煉爐的後部和側面流出，這些顆粒不能從渣相中沉積，但是它們會與爐渣一起流出熔煉爐，並增加爐渣中的銅含量。
一些前述方法中的另一個缺點是小顆粒尺寸的焦，這些小顆粒焦完全不會從氣相沉積下，但會繼續作為還原劑隨氣相到達上升道和廢熱鍋爐。在該鍋爐中，焦炭在錯誤的地方發生反應並產生不必要的能量，這樣因為減小廢熱鍋爐的容量，甚至可能會限制整個工序能力。
上述方法的一個明顯缺點在於焦的還原效果和隨後爐渣的最小含量是在下部爐區域包括反應豎井下方的部分區域內是被一種未受到控制的方式所指導的，這樣將對所產生的鋶內有色金屬含量有著重要的影響。換句話說，形成在渣相表面的大塊焦層使得上述過程不能控制。現在在本發明的方法中，有可能在基本不影響所製成的大塊有色金屬鋶(例如銅鋶或鎳鋶)中的金屬含量並且不影響豎井懸浮體內爐渣反應的情況下，進一步減少爐渣。
在根據本發明用於在懸浮熔煉爐中生產有色金屬的方法中，形成在下部爐內的爐渣與粉末狀焦或者其它碳質還原劑一起通過若干風口被噴射進一個區域內，這個過程也不會影響從反應豎井排放出的懸浮體爐渣所進行的自然爐渣還原以及鋶的生成。因此，上述風口噴射或者是在上升道下方、反應豎井和上升道之間的區域內，或者是在下部爐位於上升道後方的一個單獨延伸部分內所進行的。在冶煉過程中進行風口噴射的難度在於，其衝擊區的深度較短，而傳統的懸浮熔煉爐由於其寬度而不可能進行有效的衝擊。為此，根據本發明，在熔煉爐中風口所設置的部位結合一個具有大致較小橫截面的節流區域(throttle area)。必須設置排渣口，這樣全部數量的熔體將必須流過該風口區域，由此來減少礦渣。還原區在沉積區前方，經還原而從渣相中分離出的鋶和金屬顆粒能在該沉積區沉積。本發明的主要特徵在所附權利要求中更加明顯。
同樣已經知道，在礦渣還原時礦渣的粘性隨著三價鐵含量的減少(該三價鐵含量會增加粘性)而降低，其中還原分離出的顆粒會比正常懸浮熔煉的情況下更快地沉積。另外，在本發明的方法中，噴射所形成的流動會在熔體內產生所需要的紊流，因此其內緩慢沉積的小顆粒將會有更高的機會相互結合或者直接到達鋶相，這樣從而使從金屬中清除出爐渣變得更有效。
以下將結合所述附圖更詳細地描述本發明的爐子構造。


圖1和圖2為一個懸浮熔煉爐的橫截面示意圖，其中本發明所提供的替代實施例是通過將風口設置在反應豎井和上升道之間的下部爐上而加以應用的；圖3、4、5、6和7示出懸浮熔煉爐的相似橫截面圖，其中上述風口已經設置在上升道後方，一個特有的沉積區形成在上述下部爐。
圖1示出懸浮熔煉爐1的橫截面，其中能看到一個反應豎井2、一個下部爐3和上升道4。在下部爐內反應豎井和上升道之間的區域內形成有一個基本呈直角的節流部位5，該爐子在該處的橫截面較小。一種還原劑(例如焦)便通過一個風口6而被供入這個頸狀區域。
圖2所示的替代實施例與圖1中的基本相同，但是節流部位5比上個實施例內的要更平滑。在圖1和圖2中，鋶和爐渣的排放口通常設置在下部爐的後部(未示出)。在這兩個實施例中，在上述節流部位之後的下部爐沉積區與主要下部爐的寬度基本相同。
圖3、4、5、6和7示出替代實施例，其中頸狀部位形成在位於上升道後方的下部爐區域內。在圖3的實施例中，下部爐在兩個相對側設置節流，而若干風口6已經設置在節流部位5上。在節流部位後方設有一個延伸部7，該延伸部如前所述用作一個沉積區。在圖4中的爐結構基本與圖3所示的相同，但除了該爐僅是在一側設有節流。在圖5所示的解決方案中，該下部爐並沒有延伸的沉積區，但是該爐的端部在橫截面區域基本就是節流部位的尺寸。圖6和圖7示出，沉積區同樣能製成除直角形狀外的形狀。在圖1-6中，風口設置得與熔體垂直，但在圖7中，風口設置成與熔體流動方向相反的角度。圖3-7中的鋶和爐渣的排放口正是設置在沉積區的後部，但是並未進一步進行描述。
權利要求
1.一種用於在懸浮熔煉爐中熔煉有色金屬硫化物的方法，其中所生成的鋶具有較高的有色金屬含量，爐渣是在下部爐中利用含碳材料而被還原以便進行處理，其特徵在於，爐渣是在形成在下部爐內的一個節流部位(5)中被還原的，該爐的節流部位橫截面較小，還原劑是通過風口(6)而被供應到渣層上。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，整個熔體通過上述節流部位而流動。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，上述還原區是在下部爐內位於反應豎井和上升道之間的區域內。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，上述還原區是在下部爐內位於上升道後方的區域內。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還原後的爐渣在從該爐子中排放出之前先通到一個沉積區(7)。
6.一種用於在懸浮熔煉爐中熔煉有色金屬硫化物的裝置，可生產出具有高含量有色金屬的鋶以及被還原後以便處理的爐渣，其特徵在於，一個下部爐設有一個節流部位(5)以及設置在節流部位內以供應還原劑的風口(6)。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，上述節流部位形成在下部爐內位於反應豎井和上升道之間的區域內。
8.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，上述節流部位形成在下部爐內位於上升道後方的區域內。
9.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，上述下部爐在上述節流部位後方設有一個沉積區。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，排渣口即設在上述沉積區內。
11.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，上述沉積區的寬度與上述下部爐的寬度相同。
12.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，上述沉積區的寬度與上述節流部位的寬度相同。
全文摘要
本發明涉及一種方法和裝置,利用該方法和裝置,在懸浮熔煉爐中從有色金屬硫化物精礦同時生產出具有高含量有色金屬的鋶和可處理爐渣。根據本發明,碳質還原劑通過若干通向橫截面較小的熔煉爐部分的風口而供入該懸浮熔煉爐下部爐內。
文檔編號F27B17/00GK1350595SQ00807556
公開日2002年5月22日 申請日期2000年5月4日 優先權日1999年5月14日
發明者伊爾卡·科喬, 馬爾庫·屈託 申請人:奧託庫姆普聯合股份公司