用于處理從高溫冶金爐流入廢熱鍋爐的工藝氣體的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于處理從高溫冶金爐流入廢熱鍋爐的工藝氣體的方法和裝置發明領域
[0001]本發明涉及一種用于處理從高溫冶金爐的爐空間流入廢熱鍋爐的工藝氣體的方法，該廢熱鍋爐在連接孔處與該高溫冶金爐的爐空間流體連通，如獨立權利要求1的前序部分所限定。
[0002]本發明還涉及一種用于處理從高溫冶金爐的爐空間流入廢熱鍋爐的工藝氣體的裝置，該廢熱爐在連接孔處與該高溫冶金爐的爐空間流體連通，如獨立權利要求10的前序部分所限定。
[0003]高溫冶金爐在本文上下文中表示例如高溫冶金爐、懸浮熔煉爐、頂浸沒式噴槍爐SP TSL爐或者電爐，但不排除其他類型。
[0004]為了從含有所述材料的硫化物原料中，例如從礦石或精礦中回收金屬例如銅、鎳或鉛，可以應用懸浮熔煉方法，其中利用了磨細的硫化物原料中所含的熱量。在這種懸浮熔煉方法中，將硫化物原料和含氧氣體例如空氣、富含氧氣的空氣或氧氣供入懸浮熔煉爐的反應軸中。另外，例如將懸浮熔煉爐的工藝氣體中回收和再循環的煙道塵，以及冶金爐渣形成劑，焊劑另外供入懸浮熔煉爐的反應軸中。在懸浮熔煉爐的反應軸中，固態和氣態進料彼此反應，以使得在懸浮熔煉爐的底部中，即在沉降器中，形成了至少兩種熔融相:爐渣相和含有要回收的金屬的锍相。定期從懸浮熔煉爐中除去在懸浮熔煉爐底部中形成的熔融相。將在懸浮熔煉爐的反應軸中產生的含二氧化硫的工藝氣體經由沉降器送到懸浮熔煉爐的吸入軸，并且從吸入軸進一步送到連接于懸浮熔煉爐的廢熱鍋爐中，在廢熱鍋爐中，將來自于懸浮熔煉爐的工藝氣體冷卻，同時除去氣體中所含的固體，即煙道塵。
[0005]當懸浮熔煉爐工藝氣體從懸浮熔煉爐的吸入軸轉移到廢熱鍋爐時，氣體的流動方向從基本上豎直的方向變為基本上水平的方向。此外，因為吸入軸與廢熱鍋爐之間的連接孔的流動區域制造得顯著小于吸入軸以減少懸浮熔煉爐的熱損失，所以無法避免帶有二氧化硫的工藝氣體與懸浮熔煉爐壁的接觸。此外，因為工藝氣體的溫度朝著懸浮熔煉爐吸入軸的頂部下降，所以工藝氣體中所含的熔融顆粒開始凝固，并且當接觸吸入軸壁時，它們粘附到壁上，特別是在吸入軸與廢熱鍋爐之間的連接孔附近。因此，在連接孔附近，存在著聚集的灰塵堆積物或積聚物，其阻礙了工藝氣體的流動，因此必須破壞掉。除去這種積聚物會是危險的，并且需要停機。
[0006]公開文獻W002/01131提出了一種設備，用于機械破壞和分離由工藝氣體產生，并且聚集在懸浮熔煉爐和/或永久連接到懸浮熔煉爐的廢熱鍋爐的內壁上的灰塵堆積物。在該已知解決方案中，在懸浮熔煉爐和/或廢熱鍋爐壁的外表面上，在懸浮熔煉爐與廢熱鍋爐的連接點附近，安裝著至少一個撞擊器裝置，由此可以在該設備和至少一個灰塵堆積物之間產生機械沖擊效果和機械接觸。
[0007]公開文獻US6，228，144提出了一種在閃速熔煉爐中運行廢熱鍋爐的方法。在銅閃速熔煉工作中，防止了灰塵的強制氧化，減少了灰塵到鍋爐水管的粘附，并且改進了在線比和生產率指數。WHB輻射區出口的溫度顯著降低，并且通過在銅閃速熔煉工作中將氮氣和空氣的混合氣從設置在壁中的進料孔吹入閃速熔煉爐的廢熱鍋爐的鍋爐輻射區，來控制WHB輻射區內的氣氛。
[0008]發明目的
[0009]本發明的目的是提供一種方法和裝置，用于處理從高溫冶金爐的爐空間流入廢熱鍋爐的工藝氣體，該廢熱鍋爐在開口處與高溫冶金爐的爐空間流體連通，目的是防止高溫冶金爐爐空間與廢熱鍋爐之間的連接孔中積聚物的形成，或者至少使之最小化。
[0010]發明概述
[0011]本發明的方法特征在于獨立權利要求1的限定。
[0012]該方法的優選實施方案在從屬權利要求2-9中限定。
[0013]本發明的裝置相應地特征在于獨立權利要求10的限定。
[0014]該裝置的優選實施方案在從屬權利要求11-18中限定。
[0015]本發明基于在高溫冶金爐的爐空間與廢熱鍋爐之間的連接孔區域提供吹氣裝置，用于將氣體吹入從該高溫冶金爐的爐空間流入廢熱鍋爐的工藝氣體中，和基于用該吹氣裝置將氣體吹入從該高溫冶金爐的爐空間流入廢熱鍋爐的工藝氣體中。
[0016]本發明提供了幾個優點。特別是在懸浮熔煉爐中，防止了或者至少減少了在懸浮熔煉爐的吸入軸與廢熱鍋爐之間的連接孔中積聚物的形成，因為該氣體在該工藝氣體中灰塵顆粒碰撞連接孔表面和開始形成積聚物之前，快速冷卻或熄滅了燃燒的灰塵顆粒。例如，精礦的不均勻燃燒，懸浮熔煉方法中進料的進料擾動或者物理或化學性質的改變會導致在穿過廢熱鍋爐的全部路線中精礦的延遲燃燒。
[0017]特別是在懸浮熔煉爐中，氣體還可以用于沖洗懸浮熔煉爐的吸入軸與廢熱鍋爐之間的連接孔的下部，并且將它保持潔凈防止積聚，由此改進了用于對懸浮熔煉爐的吸入軸與廢熱鍋爐之間的連接孔進行臨時封閉的減震器的安裝。
[0018]特別是在懸浮熔煉爐中，來自懸浮熔煉爐吸入軸廢氣的工藝氣體中的煙道塵必須硫酸鹽化，以實現該灰塵良好的流動能力。供入連接孔區域中的氣體也可以用于通過將硫酸鹽化氣體與工藝氣體混合，以對工藝氣體中的顆粒進行硫酸鹽化。使用該裝置，可以消除或減少廢熱鍋爐中硫酸鹽化空氣噴嘴的數量。氧化物或硫化物灰塵與來自于硫酸鹽化氣體的S03和/或與S02和氧一起反應，并且形成金屬硫酸鹽。
[0019]附圖列表
[0020]以下將參考附圖來更詳細地描述本發明，其中
[0021]圖1是一個裝置的示意性側視圖，其包括懸浮熔煉爐和廢熱鍋爐，該廢熱鍋爐在懸浮熔煉爐的吸入軸與廢熱鍋爐之間的開口處連接到懸浮熔煉爐的吸入軸，并且其中開口區域具有吹氣裝置，
[0022]圖2顯示了根據一個實施方案的吹氣裝置，
[0023]圖3是一個裝置的示意性側視圖，其包括頂浸沒式噴槍爐和廢熱鍋爐，該廢熱鍋爐在頂浸沒式噴槍爐與廢熱鍋爐之間的開口處連接到頂浸沒式噴槍爐，并且其中開口區域具有吹氣裝置，和
[0024]圖4是一個裝置的示意性側視圖，其包括電爐和廢熱鍋爐，該廢熱鍋爐在電爐與廢熱鍋爐之間的開口處連接到該電爐，并且其中開口區域具有吹氣裝置。
【具體實施方式】
[0025]本發明涉及一種方法和裝置，用于處理從高溫冶金爐I的爐空間流入廢熱鍋爐的工藝氣體，該廢熱鍋爐在連接孔處與高溫冶金爐I的爐空間(沒有用附圖標記標注)流體連通。
[0026]用于該方法或該裝置的高溫冶金爐I可以例如是以下的任一種:懸浮熔煉爐Ia例如閃速熔煉爐或閃速吹風氧化爐，頂浸沒式噴槍爐lb，和電爐lc。
[0027]圖1顯示了一種裝置的例子，其包括懸浮熔煉爐Ia形式的高溫冶金爐I，和廢熱鍋爐2。懸浮熔煉爐Ia包括限定了反應軸空間的反應軸3，限定了下部爐空間的下部爐4，和限定了吸入軸空間的吸入軸5。在圖1中，高溫冶金爐I的爐空間通過懸浮熔煉爐I a的吸入軸5的吸入軸空間形成。懸浮熔煉爐Ia的吸入軸5經由連接孔6與廢熱鍋爐2流體連接，以使在懸浮熔煉爐Ia的懸浮熔煉方法中產生的工藝氣體8可以從懸浮熔煉爐Ia的吸入軸5流入廢熱鍋爐2。因為這種懸浮熔煉爐Ia的基本功能原理是現有技術中已知的，例如從公開文獻TO2007/113375，所以這里將不更詳細地描述這種懸浮熔煉爐Ia和懸浮熔煉方法的功能原理。
[0028]圖3顯示了一種裝置的例子，其包括頂浸沒式噴槍爐Ib形式的高溫冶金爐I，和廢熱鍋爐2。在圖5中，高溫冶金爐I的爐空間通過頂浸沒式噴槍爐Ib的爐空間(沒有用附圖標記標注)形成。頂浸沒式噴槍爐Ib的爐空間經由連接孔6與廢熱鍋爐2流體連接，以使在頂浸沒式噴槍爐Ib的熔煉方法中產生的工藝氣體8可以從頂浸沒式噴槍爐Ib的爐空間流入廢熱鍋爐2。
[0029]圖4顯示了一種裝置的例子，其包括電爐Ic形式的高溫冶金爐I，和廢熱鍋爐2。在圖6中，電爐I c的爐空間經由連接孔6與廢熱鍋爐2流體連接，以使在電爐I c的熔煉方法中產生的工藝氣體8可以從電爐Ic的爐空間流入廢熱鍋爐2。
[0030]首先，將更詳細地描述該方法及其一些優選實施方案和變體。
[0031]該方法包括提供步驟，用于在高溫冶金爐I的爐空間與廢熱鍋爐2之間的連接孔6的區域，優選連接孔6中，提供吹氣裝置7，用于將氣體吹入從高溫冶金爐I的爐空間流入廢熱鍋爐2的工藝氣體8中。
[0032]該方法包括吹氣步驟，用于使用吹氣裝置7將氣體吹入從高溫冶金爐I的爐空間流入廢熱鍋爐2的工藝氣體8中。
[0033]該方法優選包括，但不必需，使用以下的至少一種作為吹氣步驟中的氣體:空氣，富含氮氣的空氣，富含氧氣的空氣，和惰性氣體例如氮氣或氬氣。
[0034]該方法的提供步驟優選包括，但不必需，在連接孔6的下部區域中提供吹氣裝置7，并且該方法的吹氣步驟優選包括，但不必需，將氣體以從工藝氣體8下面進入的方式吹入從高溫冶金爐I的爐空間流入廢熱鍋爐2的工藝氣體8中。
[0035]該方法的提供步驟優選包括，但不必需，在連接孔6的至少一個側部區域中提供吹氣裝置7，并且該方法的吹氣步驟優選包括，但不必需，將氣體以從工藝氣體8側面進入的方式吹入從高溫冶金爐I的爐空間流入廢熱鍋爐2的工藝氣體8中。
[0036]該方法的提供步驟優選包括，但不必需，在連接孔6的上部區域中提供吹氣裝置7，并且該方法的吹氣步驟優選包括，但不必需，將氣體以從工藝氣體8上面進入的方式吹入從高溫冶金爐I的爐空間流入廢熱鍋爐2的工藝氣體8中。
[0037]該方法的提供步驟優選包括，但不必需，提供具有延伸構造的吹氣裝置7和沿著該延伸構造提供幾個排氣口 9，和排列該吹氣裝置7以在從高溫冶金爐I的爐空間流入廢熱鍋爐2的工藝氣體8流動的橫向上延伸。吹氣裝置7可以例如具有多個排氣口 9。
[0038]在該方法的高溫冶金爐I是懸浮熔煉爐Ia的情況中，該方法可以包括基于計算的工藝氣體8所需的硫酸鹽化，來調整吹入從懸浮熔煉爐Ia的吸入軸5流入廢熱鍋爐2的工藝氣體8中的氣體的量。
[0039]在該方法的高溫冶金爐I是懸浮熔煉爐Ia的情況中，該方法可以包括基于測量的工藝氣體8中殘留的氧含量，來調整吹入從懸浮熔煉爐Ia的吸入軸5流入廢熱鍋爐2的工藝氣體8中的氣體的量。
[0040]該方法的提供步驟優選包括，但不必需，至少部分地在高溫冶金爐I;la; lb; Ic的爐空間與廢熱鍋爐2之間的連接孔6中提供吹氣裝置7。
[0041]該方法的吹氣步驟優選包括，但不必需，在吹氣步驟中用吹氣裝置7將氣體