CN101896628A - 用来处理来自悬浮熔炼炉的废气的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用来处理来自悬浮熔炼炉(1)的废气的方法和装置。在该方法中，废气从悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)被引导到废热锅炉(5)，废气中包含的烟道灰尘在废热锅炉(5)中被钝化气体钝化，废气被冷却且废气中包含的热能被回收，并且冷却的废气从废热锅炉(5)被引导到电过滤器(15)。在电过滤器(15)中，从废气分离烟道灰尘。该方法利用包括辐射室(6)和蒸发冷却单元(11)的废热锅炉(5)。该方法包括以下步骤：废热锅炉的辐射室(6)从悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)接收废气；废气中包含的烟道灰尘被废热锅炉的辐射室(6)中的钝化气体钝化；废气在废热锅炉的辐射室(6)中被预冷却；预冷却的废气从废热锅炉的辐射室(6)被引导到废热锅炉的蒸发冷却单元(11)；废气被废热锅炉的蒸发冷却单元(11)中的水雾冷却；和从废热锅炉的蒸发冷却单元(11)将废气和水雾形成的水蒸汽引导到电过滤器(15)。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的、用来处理来自诸如闪速熔炼炉的悬浮熔炼炉的废气的方法。
本发明还涉及根据权利要求7的前序部分的、用来处理来自诸如闪速熔炼炉的悬浮熔炼炉的废气的装置。
背景技术
从设计用于硫化物浓度(例如硫化铜浓度或硫化镍浓度)处理的、诸如闪速熔炼炉的悬浮熔炼炉的熔炼过程排出的、带有二氧化硫和烟道灰尘的废气通过上升炉身被引导到包括辐射室和对流室的废热锅炉，并且进一步到达电过滤器。废热锅炉的废气中包含的热能被回收，并且在废热锅炉的底部上分离废气的固体物质部分，即烟道灰尘，该固体物质部分从废热锅炉的底部被移除并且返回到悬浮熔炼炉的反应炉身。在废热锅炉中，在灰尘仍然以气态处于锅炉中时使烟道灰尘与二氧化硫和氧气反应，使得烟道灰尘被硫酸化，并且其与气氛的反应实质上减小。通过当冷却该气体时回收的能量，也产生在其它过程步骤中被利用的蒸汽。
在一些应用中，废热锅炉由气体被足够大量的水冷却的直接水冷却取代，使得烟道灰尘的大部分与冷却水一起也从气相被移除。
也已经提出，气体可由水冷却，使得气体温度将仅仅下降到电过滤器或袋式过滤器需要的操作温度。在那种情况下将不会有产生的灰尘泥渣，这是上述直接湿冷却方法的缺点。然而，在结合悬浮熔炼炉工作的废热锅炉中，这种装置将是不可行的，因为烟道灰尘将在未硫酸化的情况下前进到电过滤器中并且在那里发生反应，迅速引起电过滤器工作的失调，由于仍然在发生反应的灰尘的温度的升高，以及由于灰尘的粘性引起的炉结，导致由于这些炉结而引起的操作干涉。
发明内容
本发明的目的是在悬浮熔炼炉的废热锅炉中利用蒸发冷却，使得烟道灰尘可以在仍然干的状态下被回收并且通过电过滤器从气体分离，此后它们可以被送回到悬浮熔炼炉中。本发明的另一目的是实现一种用来处理来自悬浮熔炼炉的废气的、在投资费用上经济的装置，使得该气体中包含的部分热能被回收。
本发明的目的通过根据独立权利要求1的方法被实现。
在从属权利要求2-6中提出根据本发明的方法的优选实施例。
在根据本发明的方法中，来自悬浮熔炼炉的上升炉身的废气在将它们引导到电过滤器中且进一步到硫酸厂之前在两个步骤中被处理。
在第一步骤中，废气从悬浮熔炼炉的上升炉身被引导到废热锅炉的辐射室，在该辐射室中，废气优选地但不是必要地从1300℃的温度被预冷却到低于650℃的温度，并且废气中包含的烟道灰尘由废热锅炉的辐射室中的钝化气体钝化，使得该气体中包含的烟道灰尘在从废热锅炉的辐射室被排出之前被钝化。
在第二步骤中，废气被废热锅炉的蒸发冷却单元中的水雾冷却到电过滤器的操作温度，有利地但不是必要地冷却到低于450℃、优选地低于400℃的温度，但有利地使得废气温度仍然高于300℃，在这种情况下，水雾被供给到废气中，该水雾由于废气中包含的热能而蒸发，因此有效地结合能量，并且作为蒸汽与废气和废气中包含的颗粒一起前进到电过滤器。在第二步骤之后，废气温度应当超过300℃，因为否则当达到电过滤器时废气温度保持太接近酸露点，这将在电过滤器中导致腐蚀损坏。
在根据本发明的方法的优选实施例中，从在悬浮熔炼炉中执行的铜精矿熔炼过程，废气从悬浮熔炼炉的上升炉身被引导到废热锅炉的辐射室。在这个实施例中，废气在第一步骤中被预冷却，并且被废热锅炉的辐射室中的空气、再循环气体或富含氧的空气硫酸化，使得主要作为氧化铜存在的、该气体中包含的烟道灰尘中的铜在从废热锅炉的辐射室被排出之前被硫酸化，即烟道灰尘中的氧化铜与空气中包含的氧气或富含氧的空气反应，并且与废气中包含的二氧化硫反应，使得当从废热锅炉的辐射室被排出时，烟道灰尘的反应性铜主要是硫化铜。再循环气体是废气，在电过滤器中固体颗粒从该废气被去除，并且该废气从电过滤器被供给到废热锅炉的辐射室。
在根据本发明的方法的优选实施例中，从在悬浮熔炼炉中执行的镍精矿熔炼过程，废气从悬浮熔炼炉的上升炉身被引导到废热锅炉的辐射室。在这个实施例中，在废热锅炉的辐射室中，废气在第一步骤中通过氧化可能留在灰尘中的硫化物被钝化并且被预冷却，使得主要作为氧化镍存在的、该气体中包含的烟道灰尘中的镍形成铁镍尖晶石(nickel ferrite)，并且灰尘中可能包含的、作为氧化铜存在的铜与氧气和二氧化硫进一步反应，因此在从废热锅炉的辐射室被排出之前被硫酸化，使得烟道灰尘中包含的镍当从废热锅炉的辐射室被排出时作为固体的氧化的铁镍尖晶石存在。
本发明还涉及一种用来处理来自悬浮熔炼炉的废气的、根据独立权利要求7的装置。
在从属权利要求8-12中提出根据本发明的装置的优选实施例。
在用来处理来自悬浮熔炼炉的废气的根据本发明的装置中，废热锅炉包括用来从悬浮熔炼炉的上升炉身接收废气的辐射室。
废热锅炉的辐射室的前部分包括钝化装置，该钝化装置用来将钝化剂供给到位于废热锅炉的辐射室中的废气，以便通过钝化剂钝化该气体中包含的烟道灰尘。
此外，废热锅炉的辐射室包括热交换器装置，该热交换器装置用来回收废热锅炉的辐射室中的废气中包含的部分热能，使得在将废气从废热锅炉的辐射室供给到废热锅炉的蒸发冷却单元之前，废气温度下降，优选地但不是必要地，例如从1300℃的温度下降到低于650℃的温度。
气体冷却系统还包括蒸发冷却单元，该蒸发冷却单元布置成从废热锅炉的辐射室接收预冷却的废气。
气体冷却系统的蒸发冷却单元包括水雾喷嘴，在将废气从废热锅炉的蒸发冷却单元供给到电过滤器之前，该水雾喷嘴用来通过水雾冷却废气，有利地但不是必要地冷却到低于450℃、优选地低于400℃的温度。在冷却系统的蒸发冷却单元之后，废气温度应当优选地大于300℃，否则当废气从冷却系统的蒸发冷却单元被供给到电过滤器时废气温度保持太靠近酸露点，并且这可在电过滤器中导致腐蚀损坏。
电过滤器布置成从废热锅炉的蒸发冷却单元接收已冷却的废气。
在根据本发明的装置的优选实施例中，该装置连接到悬浮熔炼炉的上升炉身，以便从铜精矿熔炼过程接收废气。在这个优选实施例中，废热锅炉的辐射室的钝化装置包括喷嘴，该喷嘴用来将以再循环气体、空气或富含氧的空气的形式的钝化剂供给到位于废热锅炉的辐射室中的废气，使得主要作为氧化铜存在的、废气中包含的烟道灰尘中的铜被硫酸化，即，使得烟道灰尘的氧化铜在从废热锅炉的辐射室被排出之前与空气的氧气或富含氧的空气反应，并且与废气中包含的二氧化硫反应，使得当从废热锅炉的辐射室被排出时，烟道灰尘的铜主要作为硫化铜存在。
在根据本发明的装置的优选实施例中，该装置连接到悬浮熔炼炉的上升炉身，以便从镍精矿熔炼过程接收废气。在这个优选实施例中，废热锅炉的辐射室中的钝化装置包括喷嘴，该喷嘴用来将以空气或富含氧的空气的形式的钝化剂供给到在废热锅炉的辐射室中流动的废气，使得主要作为氧化镍存在的、废气的烟道灰尘中包含的镍在从废热锅炉的辐射室被排出之前与空气的氧气或富含氧的空气反应，并且与废气中包含的二氧化硫反应，使得当从废热锅炉的辐射室被排出时，烟道灰尘的镍主要作为固体的氧化的铁镍尖晶石存在。
通过本发明实现了显著优点。可以避免废热锅炉的对流室中的昂贵投资。然而，通过使用根据本发明的装置，废气中包含的热能的大约70％的、与常规方法相比显著的份额被作为蒸汽回收，仍然使得固体物质，即废气的烟道灰尘，可以在干的状态下被引导到电过滤器，并且进一步优选地被送回到悬浮熔炼锅炉。不需要洗涤水和其中包含的泥渣的昂贵的分离处理。
具体实施方式
下面参考示出本发明的优选实施例的附图更详细地描述本发明。
从悬浮熔炼炉的上升(uptake)炉身2，具有大约1300℃的温度的废气3从炉顶部分4被引导到废热锅炉5的辐射室6。
废热锅炉的辐射室6设置有诸如喷嘴的钝化(deactivation)装置7，该钝化装置将诸如硫酸化气体(例如空气或其它带氧气体)的钝化剂8供给到包含烟道灰尘的热废气3。
废热锅炉的辐射室6设置有热交换器装置9，该热交换器装置通过回收废气3中包含的部分热能来预冷却废热锅炉的辐射室6中的废气3。
冷却到650℃以下的废气3从废热锅炉6的辐射室被引导通过通道10，到达废热锅炉的蒸发冷却单元11。
水雾13通过水雾喷嘴12向着废气循环被供给到废热锅炉的蒸发冷却单元11的顶部中。随着水蒸发，废气3中包含的热能被结合在水中，结果废气温度进一步降低。
由于蒸发冷却，废气3在废热锅炉的蒸发冷却部分中被冷却到低于450℃，优选地低于400℃。在冷却系统的蒸发冷却单元11之后，废气温度应当优选地大于300℃，否则当废气从冷却系统的蒸发冷却单元11被供给到电过滤器15时废气温度保持太靠近酸露点(aciddewpoint)，这将在电过滤器15中导致腐蚀损坏。
水蒸气和硫酸化废气3的混合物在通道14中从废热锅炉的蒸发冷却单元被引导到电过滤器15，在该电过滤器中，废气3与硫酸化固体颗粒分离。优选地但不是必要地，分离的固体颗粒19被供给到悬浮熔炼炉的反应炉身16。
在电过滤器15之后，带有二氧化硫和水蒸汽的废气3在排出通道17中通过送风机18被引导到硫酸厂(未示出)。
例子
铜在悬浮熔炼炉中熔化。从悬浮熔炼炉的上升炉身获得的废气当在废热锅炉的对流室中流动时通过空气喷吹被处理，使得产生强湍流，由此废气中包含的烟道灰尘发生反应，使得其中包含的、主要以氧化铜存在的铜在其气体状态下与喷吹空气氧气的氧反应且与废气中包含的二氧化硫反应，使得烟道灰尘的铜当从废热锅炉的辐射室被排出时主要以硫化铜的形式存在。为了发生这个反应需要一定长度的时间，并且在气体被喷水/水滴快速冷却的情况下这将不发生。
进入废热锅炉的对流室的废气的量是14700Nm3/h，并且其温度是1360℃。
在电过滤器之前，废气温度在两个步骤中下降到350℃的需要温度：废气首先被引导到废热锅炉的辐射室，在该辐射室中热能被回收，使得当废气从辐射室被排出时，其温度是700℃。供应到辐射室锅炉的水的温度是150℃，并且它通过从废气回收的热能以7933kg/h的速率(60巴)产生蒸汽。
在下一步骤中，废气在700℃的温度下被引导到蒸发冷却室，在该蒸发冷却室中，废气被细碎的水通过喷嘴以3吨每小时的速率喷射，使得废气温度下降到350℃。重要的是，水不弄湿仍然包含在气体中的烟道灰尘部分，而是烟道灰尘与气体一起被传递到电过滤器，在该电过滤器中，烟道灰尘从废气被回收，此后，废气被引导到酸厂。因为废气已经与在废热锅炉的辐射室中的氧气和二氧化硫反应，其在电过滤器中的性能是惰性的，因此在电过滤器中不发生不希望的反应或灰尘烧结。
水的喷射可以通过一个或数个喷嘴进行。
如果在废热锅炉的常规辐射室中执行辐射室之后的冷却，则从该锅炉获得的总产物将是11900kg/h，即，当应用气体的蒸发最终冷却时，该蒸汽的大约33％将失去。然而，正常情况下，辐射室产生的蒸汽足以满足熔炼炉的自身蒸汽需要，并且在另一方面，这个蒸汽量的价值在金钱方面由特别地为本发明的目的的、较廉价的投资补偿。
对于本领域技术人员来说显然的是，与技术的发展一起，可以以许多不同方式实现本发明的主要思想。因此本发明及其实施例不限于上述例子，但它们可以在所附权利要求的范围内变化。
Claims (12)
1.一种用来处理来自诸如闪速熔炼炉的悬浮熔炼炉(1)的废气的方法，在该方法中：
废气从悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)被引导到废热锅炉(5)；
废气中包含的烟道灰尘在该废热锅炉(5)中被钝化气体钝化；
废气被冷却，并且废气中包含的热能被回收；并且
已冷却的废气从该废热锅炉(5)被引导到电过滤器(15)；并且
在该电过滤器(15)中，从该已冷却的废气分离烟道灰尘，
其特征在于，
在该方法中，采用这样的废热锅炉(5)，该废热锅炉包括：辐射室(6)，该辐射室与该悬浮熔炼炉(1)的该上升炉身(2)连接，以便从该悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)接收废气；和蒸发冷却单元(11)，该蒸发冷却单元与该辐射室(6)连接，以便从该辐射室接收废气，并且与该电过滤器(15)连接，以便将废气从该蒸发冷却单元(11)供给到该电过滤器(15)，
并且该方法包括多个步骤，其中
该废热锅炉(5)的辐射室(6)从该悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)接收废气；
废气中包含的烟道灰尘被该废热锅炉(5)的辐射室(6)中的钝化气体钝化；
废气在该废热锅炉(5)的辐射室(6)中被预冷却；
已预冷却的废气从该废热锅炉(5)的辐射室(6)被引导到该废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)；
废气被该废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)中的水雾冷却；并且
废气和该水雾形成的水蒸气从该废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)被引导到该电过滤器(15)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于
从悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)引导来自铜精矿熔炼过程的废气；并且
该钝化气体是空气或富含氧的空气或循环气体，该循环气体是已经在电过滤器(15)中从其去除固体颗粒的废气，并且从该电过滤器(15)供给该循环气体。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于
从悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)引导来自镍精矿熔炼过程的废气；
该钝化气体是空气或富含氧的空气或再循环气体，该再循环气体是已经在电过滤器(15)中从其去除固体颗粒的废气，并且从该电过滤器(15)供给该再循环气体。
4.根据权利要求1-3的任一权利要求的方法，其特征在于，在将废气从所述废热锅炉(5)的辐射室(6)供给到所述废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)之前，废气在所述废热锅炉(5)的辐射室(6)中被预冷却到低于650℃的温度。
5.根据权利要求1-4的任一权利要求的方法，其特征在于，在将废气从所述废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)供给到所述电过滤器(15)之前，废气在所述废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)中被冷却到低于450℃、优选地低于400℃的温度。
6.根据权利要求1-5的任一权利要求的方法，其特征在于，燃烧气体至少部分地被所述悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)中的钝化剂(21)钝化。
7.一种用来处理来自诸如闪速熔炼炉的悬浮熔炼炉(1)的废气的装置，所述装置包括：
废热锅炉(5)，该废热锅炉连接到该悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)，用来从该悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)接收废气，并且用来回收废气的热能；和
电过滤器(15)，该电过滤器布置成与该废热锅炉(5)相接连，用来从该废热锅炉(5)接收废气，并且用来从废气中分离烟道灰尘，
其特征在于，
该废热锅炉(5)包括用来从该悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)接收废气的辐射室(6)；
在该废热锅炉的辐射室(6)中，布置有钝化装置(7)和热交换器装置(9)，该钝化装置用来钝化废气中包含的烟道灰尘，该热交换器装置用来回收废气的部分热能，使得废气的温度下降；
该废热锅炉(5)包括蒸发冷却单元(11)，该蒸发冷却单元布置成从该废热锅炉(5)的辐射室(6)接收已冷却的气体；
该废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)包括通过水雾用来冷却废气的水雾喷嘴(12)；并且
该电过滤器(15)布置成从该废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)接收废气。
8.根据权利要求7的装置，其特征在于
该装置连接到该悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)，以便从铜精矿熔炼过程接收废气；并且
布置在该废热锅炉(5)的辐射室(6)中的该钝化装置包括用来将空气和/或富含氧的空气供给到该废热锅炉(5)的辐射室(6)的喷嘴。
9.根据权利要求7的装置，其特征在于
该装置连接到该悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)，以便从镍精矿熔炼过程接收废气；并且
布置在该废热锅炉(5)的辐射室(6)中的该钝化装置包括用来将空气和/或富含氧的空气供给到该废热锅炉(5)的辐射室(6)的喷嘴。
10.根据权利要求7-9的任一权利要求的装置，其特征在于，所述废热锅炉(5)的辐射室(6)布置成在将废气从所述废热锅炉(5)的辐射室(6)供给到所述废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)之前，将废气冷却到低于650℃的温度。
11.根据权利要求7-10的任一权利要求的装置，其特征在于，所述废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)布置成在将废气从所述废热锅炉(5)的蒸发冷却单元(11)供给到所述电过滤器(15)之前，将废气冷却到低于400℃、优选地低于350℃的温度。
12.根据权利要求7-11的任一权利要求的装置，其特征在于，所述悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)设置有钝化元件(20)，该钝化元件用来将钝化剂(21)供给到所述悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)，并且在将废气从所述悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)供给到废热锅炉(5)的辐射室(6)之前，用来至少部分地钝化在所述悬浮熔炼炉(1)的上升炉身(2)中流动的废气。
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