CN104053798A - 用于控制悬浮熔炼炉中的悬浮物的方法、悬浮熔炼炉和精矿燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制悬浮熔炼炉(1)中的悬浮物(8)的方法，涉及一种悬浮熔炼炉，并且涉及一种精矿燃烧器(2)。除了粉状固体物质(6)和反应气体(7)以外方法包括将还原剂(13)进给到悬浮熔炼炉(1)中，其中还原剂(13)以还原剂(13)的浓缩流的形式通过反应塔(2)中的悬浮物(8)进给到熔体(10)的表面(9)上以在熔体(10)的收集区(14)内形成包含还原剂(13)的还原区(15)。
Description
技术领域
本发明涉及如独立权利要求1的前序部分中限定的一种用于控制悬浮熔炼炉中的悬浮物的方法。
本发明也涉及如独立权利要求16的前序部分中限定的一种用于悬浮熔炼粉状固体物质的悬浮熔炼炉。
本发明也涉及如独立权利要求34的前序部分中限定的一种用于将反应气体和粉状固体物质进给到悬浮熔炼炉的反应塔中的精矿燃烧器。
本发明也涉及在悬浮熔炼炉、例如闪速熔炼炉中发生的方法，涉及悬浮熔炼炉、例如闪速熔炼炉，并且涉及用于将反应气体和粉状固体物质进给到悬浮熔炼炉、例如闪速熔炼炉的反应塔中的精矿燃烧器。
背景技术
悬浮熔炼炉通常包括三个主要部分：反应塔、下炉膛和上升道。在悬浮熔炼过程中，包括硫化物精矿、造渣剂和其它粉状成分的粉状固体物质借助于反应塔的上部分中的精矿燃烧器与反应气体混合以形成反应塔中的粉状固体物质和反应气体的悬浮物。反应气体可以是空气、氧或富氧空气。形成于反应塔中的悬浮物下降到下炉膛，在所述下炉膛处悬浮物形成具有两个或三个不同层相的熔体。最下层可以是金属层、例如粗铜层，锍层或直接地炉渣直接地在它上面。通常最下层是锍层，炉渣层直接地在它上面。
在悬浮熔炼中炉渣和锍之间的最后相平衡仅仅在下炉膛中发生的炉渣反应期间产生。换句话说，在反应塔中形成的潜在不平衡过氧化和欠氧化混配物仍然在炉渣相中、特别地在反应塔下方的塔悬浮物的初级排出点彼此反应，使得大的炉渣和锍相几乎在由它们的热力学组成限定的组成中。除了已经溶解在炉渣中的先前所述的平衡确定铜以外，不溶于炉渣的富铜锍作为在短时间内完全沉淀到锍层的机械悬浮物保留在炉渣中。
炉渣中的磁铁的形成增加炉渣的粘度并且减慢包含在炉渣中的熔融锍微粒的分离。
以前已知使用诸如焦炭的还原剂减慢炉渣中的磁铁的形成。
日本专利申请58-221241提出一种方法，其中焦炭屑或焦炭屑与粉煤一起通过精矿燃烧器充装到闪速熔炼炉的反应塔中。焦炭进给到炉中使得下炉膛中的熔体的整个表面均匀地覆盖有未燃烧焦炭粉。根据本申请，当粒度超细时磁铁还原的程度减小，因此所使用的粒度优选地从44·m到1mm。由保留在熔融炉渣池上的未燃烧焦炭覆盖的炉渣层显著地减小炉渣相的氧的分压。由焦炭层产生的高度还原气氛例如导致炉的内衬的损坏。
公告WO00/70103提出一种方法和设备，由此在悬浮熔炼炉中从非铁硫化物精矿同时产生具有高非铁金属含量的锍和可处置炉渣。根据本发明，碳质还原剂经由风口充装到悬浮熔炼炉的下炉膛到达具有减小的横截面面积的炉的部分。
发明目的
本发明的目的是提供一种改进的方法、悬浮熔炼炉和精矿燃烧器以便在悬浮熔炼过程期间限制磁铁形成于悬浮熔炼炉的下炉膛中的炉渣中。
本发明的另一目的是提供一种改进的方法、悬浮熔炼炉和精矿燃烧器以便控制反应塔中的悬浮物的温度。
发明内容
本发明的用于控制悬浮熔炼炉中的悬浮物的方法由独立权利要求1的限定表征。
方法的优选实施例在从属权利要求2至15中限定。
本发明的用于悬浮熔炼粉状固体物质的悬浮熔炼炉相应地由独立权利要求16的限定表征。
悬浮熔炼炉的优选实施例在从属权利要求17至33中限定。
本发明的精矿燃烧器相应地由独立权利要求34的限定表征。
精矿燃烧器的优选实施例在从属权利要求35和36中限定。
本发明也涉及根据权利要求1至15的任一项所述的方法或根据权利要求16至33的任一项所述的悬浮熔炼炉或根据权利要求34至36的任一项所述的精矿燃烧器用于通过调整进给反应气体的量适应进给还原剂的量以在悬浮熔炼炉的反应塔中形成亚理论配比而减小熔体中的磁铁。通过在反应塔中形成亚理论配比状况，还原剂用作至少部分地防止磁铁形成于炉渣中的还原剂。
本发明基于通过将呈还原剂的浓缩流的形式的还原剂进给到熔体的表面上以在收集区内形成还原区，还原剂的浓缩流在熔体的表面中产生波，有效地扩散还原区。
通过将呈还原剂的浓缩流的形式的还原剂进给到熔体的表面上以在收集区内形成还原区，还原剂的效力将是良好的，原因是这导致还原剂与加入熔体的悬浮物的磁铁形成成分有效地混合。
在方法的优选实施例中，粉状固体物质和反应气体借助于精矿燃烧器进给到反应塔中使得由粉状固体物质和反应气体产生的悬浮物在悬浮塔中形成悬浮物射流，其中悬浮物射流在反应塔中在下炉膛的方向上加宽，并且其中悬浮物射流具有假想竖直中心轴线。在方法的该优选实施例中，还原剂的浓缩流借助于精矿燃烧器进给使得还原剂的所述浓缩流基本上在悬浮物射流的假想竖直中心轴线的方向上并且在悬浮物的假想竖直中心轴线附近进给以至少部分地防止还原剂的浓缩流的还原剂在落在熔体的表面上之前与反应气体反应。在该实施例中至少部分地防止还原剂的浓缩流的还原剂在落在熔体的表面上之前与反应气体反应，原因是反应气体含量在这样的悬浮物射流的假想竖直中心轴线附近比在悬浮物射流的外部低。在方法的该优选实施例中，还原剂的浓缩流借助于精矿燃烧器以是反应气体的初始进给速度的至少两倍的初始进给速度进给以避免回火。
在悬浮熔炼炉的优选实施例中，悬浮熔炼炉的精矿燃烧器布置成用于将粉状固体物质和反应气体进给到反应塔中使得由粉状固体物质和反应气体产生的悬浮物在反应塔中形成悬浮物射流，所述悬浮物射流在反应塔中在下炉膛的方向上加宽，并且所述悬浮物射流具有假想竖直中心轴线。在该优选实施例中，精矿燃烧器带有还原剂进给装置以便基本上在悬浮物射流的假想竖直中心轴线的方向上并且在悬浮物的假想竖直中心轴线附近进给还原剂的浓缩流以至少部分地防止还原剂的浓缩流的还原剂在落在熔体的表面上之前与反应气体反应，原因是反应气体含量在这样的悬浮物射流的假想竖直中心轴线附近比在悬浮物射流的外部低。在悬浮熔炼炉的该优选实施例中，精矿燃烧器带有还原剂进给装置以便以是反应气体的初始进给速度的至少两倍的初始进给速度进给还原剂的浓缩流以避免回火。
本发明也涉及根据权利要求1至15的任一项所述的方法或根据权利要求16至33的任一项所述的悬浮熔炼炉或根据权利要求34至36的任一项所述的精矿燃烧器用于通过使进给反应气体的量适应进给还原剂的量以在悬浮熔炼炉的反应塔中形成过理论配比而控制悬浮熔炼炉的反应塔中的热平衡。通过在悬浮熔炼炉的反应塔中产生过理论配比，还原剂在反应塔中产生热能，所述热能可以用于控制反应塔中的悬浮物的温度。
附图说明
在下面将通过参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1是根据第一优选实施例的悬浮熔炼炉的示意图；
图2是根据第二优选实施例的悬浮熔炼炉的示意图；
图3是根据第三优选实施例的悬浮熔炼炉的示意图；
图4是根据第四优选实施例的悬浮熔炼炉的示意图；
图5是根据第五优选实施例的悬浮熔炼炉的示意图；
图6是根据第一优选实施例的用于悬浮熔炼炉的精矿燃烧器的示意图；以及
图7是根据第二优选实施例的用于悬浮熔炼炉的精矿燃烧器的示意图。
具体实施方式
首先将更详细地描述用于控制悬浮熔炼炉中的悬浮物的方法以及方法的优选和替代实施例。
方法包括使用悬浮熔炼炉1，所述悬浮熔炼炉包括反应塔2以及在反应塔2的下端处的下炉膛3和在反应塔2的顶部处的精矿燃烧器5。图1至5中所示的悬浮熔炼炉1也包括上升道4。
方法包括使用精矿燃烧器5，所述精矿燃烧器包括用于将粉状固体物质6进给到反应塔2中的粉状固体物质供应装置18并且包括用于将反应气体7进给到反应塔2中以在反应塔2中产生粉状固体物质6和反应气体7的悬浮物8的气体供应装置(24)。
方法包括借助于精矿燃烧器5将粉状固体物质6和反应气体7进给到反应塔2中以在反应塔2中产生粉状固体物质6和反应气体7的悬浮物8。
方法包括将下炉膛3中的悬浮物8收集在下炉膛3中的熔体10的表面9上，使得落在表面9上的悬浮物8在下炉膛3中的熔体10的表面9处产生收集区14。在图1至5中显示具有锍层11和在锍层的顶部上的炉渣层12的熔体10。
这样的悬浮熔炼炉的操作原理例如从公告US2,506,577获知。
除了粉状固体物质6和反应气体7以外方法包括将还原剂13进给到悬浮熔炼炉1中使得还原剂13以还原剂13的浓缩流的形式通过反应塔2中的悬浮物8进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15。
方法可以包括用于将还原剂进给装置16至少部分地布置在悬浮熔炼炉1的内部的步骤，其中还原剂进给装置16包括通向悬浮熔炼炉1中的喷嘴17，以及用于通过还原剂进给装置16的喷嘴17将还原剂13的浓缩流进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15的步骤。
在图1中，还原剂13的浓缩流从悬浮熔炼炉1的内部、更准确地说从悬浮熔炼炉1的下炉膛3的内部进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15。图1中所示的方法可以包括用于将还原剂进给装置16至少部分地布置在悬浮熔炼炉1的下炉膛3的内部的步骤，其中还原剂进给装置16包括通向悬浮熔炼炉1中的喷嘴17，以及用于通过还原剂进给装置16的喷嘴17将还原剂13的浓缩流进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15的步骤。
在图2中，还原剂13的浓缩流从悬浮熔炼炉1的反应塔2的内部进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15。图2中所示的方法可以包括用于将还原剂进给装置16至少部分地布置在悬浮熔炼炉1的反应塔2的内部的步骤，其中还原剂进给装置16包括通向悬浮熔炼炉1中的喷嘴17，以及用于通过还原剂进给装置16的喷嘴17将还原剂13的浓缩流进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15的步骤。
在图3中还原剂13的浓缩流从悬浮熔炼炉1的反应塔2的内部进给使得还原剂13的浓缩流从反应塔2的顶部进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15。图3中所示的方法可以包括用于将还原剂进给装置16在反应塔2的顶部处布置在悬浮熔炼炉1的反应塔2的内部的步骤，其中还原剂进给装置16包括通向悬浮熔炼炉1中的喷嘴17，以及用于通过还原剂进给装置16的喷嘴17将还原剂13的浓缩流进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15的步骤。
在图4中还原剂13的浓缩流借助于精矿燃烧器5进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15。图4中所示的方法可以包括用于将还原剂进给装置16提供给精矿燃烧器5的步骤，其中还原剂进给装置16包括通向悬浮熔炼炉1中的喷嘴17，以及用于通过还原剂进给装置16的喷嘴17将还原剂13的浓缩流进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15的步骤。
在方法的优选实施例中，方法包括使用精矿燃烧器5，所述精矿燃烧器包括：
粉状固体物质供应装置18，所述粉状固体物质供应装置包括用于将粉状固体物质6进给到反应塔2中的进给管19，其中进给管19具有通向反应塔2的孔口20；
分散装置21，所述分散装置同心地布置在进给管19的内部并且延伸到超出进给管19的孔口20的距离进入反应塔2并且包括用于围绕分散装置21将分散气体23引导到围绕分散装置21流动的粉状固体物质6的分散气体开口22；以及
用于将反应气体7进给到反应塔2中的气体供应装置24，其中气体供应装置24通过同心地围绕进给管19的环形排出孔口25通向反应塔2以便混合从环形排出孔口25排出的反应气体7和从进给管19的孔口20排出并且借助于分散气体引导到旁边的粉状固体物质6。
在方法的该优选实施例中，方法包括：
通过精矿燃烧器5的进给管19的孔口20将粉状固体物质6进给到反应塔2中；
通过精矿燃烧器5的分散装置21的分散气体开口22将分散气体23进给到反应塔2中以便将分散气体23引导到围绕分散装置21流动的粉状固体物质6以借助于分散气体将粉状固体物质6引导到旁边；以及
通过精矿燃烧器5的气体供应装置24的环形排出孔口25将反应气体7进给到反应塔2中以便混合反应气体7和从进给管19的中部排出并且借助于分散气体23引导到旁边的粉状固体物质6以在反应塔2中产生粉状固体物质6和反应气体7的悬浮物8。
方法的该优选实施例可以包括使用精矿燃烧器5，所述精矿燃烧器包括呈布置在精矿燃烧器5的分散装置21的内部的中心喷枪26的形式的还原剂进给装置16，其中中心喷枪26包括通向反应塔2的排出孔口27；以及通过中心喷枪26的排出孔口27将还原剂13的浓缩流进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15。
方法的该优选实施例可以包括使用精矿燃烧器5，所述精矿燃烧器包括布置在精矿燃烧器5的内部的还原剂进给装置16，其中中心喷枪26包括通向反应塔2的排出孔口27；以及通过中心喷枪26的排出孔口27将还原剂13的浓缩流进给到熔体10的表面9上以在熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15。方法可以包括使用还原剂13，所述还原剂包含碳和硫化物中的至少一种，例如焦炭、焦炭粉、生物质粉、木炭粉、借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置18进给的相同粉状固体物质、碎电子废料和/或电路板碎片。
还原剂13优选地但非必要地以至少是反应气体7的进给速度的初始速度、更优选地以是反应气体7的进给速度的至少两倍的初始速度进给。
呈具有大约50到大约100％的氧含量的富氧气体的形式的反应气体7优选地但非必要地在方法中使用。
在方法中，粉状固体物质6和反应气体7优选地但非必要地借助于精矿燃烧器5进给到反应塔2中使得由粉状固体物质6和反应气体7产生的悬浮物8在悬浮塔2中形成悬浮物射流28，其中悬浮物射流28在反应塔2中在下炉膛3的方向上加宽，并且其中悬浮物射流28具有假想竖直中心轴线29。如果粉状固体物质6和反应气体7借助于精矿燃烧器5使得形成这样的悬浮物射流28，则方法可以包括基本上在悬浮物射流28的假想竖直中心轴线29的方向上并且在悬浮物射流28的假想竖直中心轴线29附近引导还原剂13的浓缩流以至少部分地防止还原剂13的浓缩流的还原剂在落在熔体的表面上之前与反应气体反应。在该实施例中至少部分地防止还原剂13的浓缩流的还原剂在落在熔体的表面上之前与反应气体反应，原因是反应气体含量在这样的悬浮物射流28的假想竖直中心轴线29附近比在悬浮物射流的外部低。
方法可以包括通过朝着反应气体含量低的反应塔2的中部引导借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置18进给的粉状固体物质的一部分形成还原剂的浓缩流以防止借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置18进给并且朝着反应气体含量低的反应塔2的中部引导的粉状固体物质的所述部分的至少一部分在落在熔体的表面上之前与反应气体反应。
方法可以包括使进给反应气体7的量适应进给还原剂13的量以在悬浮熔炼炉的反应塔2中形成亚理论配比状况。这优选地进行使得首先确定还原剂13的进给量并且其后调节反应气体7的进给量以在悬浮熔炼炉的反应塔2中形成亚理论配比状况。
方法可以包括控制进给反应气体7的量适应进给还原剂13的量以在悬浮熔炼炉的反应塔2中的悬浮物8的中部形成亚理论配比状况。这优选地进行使得首先确定还原剂13的进给量并且其后调节反应气体7的进给量以在悬浮熔炼炉的反应塔2中的悬浮物8的中部形成亚理论配比状况。
方法可以包括控制进给反应气体7的量适应进给还原剂13的量以在悬浮熔炼炉的反应塔2中形成过理论配比状况。这优选地进行使得首先确定还原剂13的进给量并且其后调节反应气体7的进给量以在悬浮熔炼炉的反应塔2中形成过理论配比状况。
方法可以包括控制进给反应气体7的量适应进给还原剂13的量以在悬浮熔炼炉的反应塔2中的悬浮物8的中部形成过理论配比状况。这优选地进行使得首先确定还原剂13的进给量并且其后调节反应气体7的进给量以在悬浮熔炼炉的反应塔2中的悬浮物8的中部形成过理论配比状况。
接着将更详细地描述用于悬浮熔炼粉状固体物质6的悬浮熔炼炉1以及悬浮熔炼炉1的优选和替代实施例。
悬浮熔炼炉1包括具有顶端和下端的反应塔2。
悬浮熔炼炉1附加地包括精矿燃烧器5，所述精矿燃烧器包括用于进给粉状固体物质6的粉状固体物质供应装置18并且包括用于将反应气体7进给到反应塔2中以在反应塔2中产生粉状固体物质6和反应气体7的悬浮物8的气体供应装置24，其中精矿燃烧器5位于反应塔2的顶部处。
悬浮熔炼炉1附加地包括下炉膛3以便在下炉膛3中收集悬浮物8以形成具有表面9的熔体10，其中反应塔2的下端终止于下炉膛3中，并且其中当悬浮熔炼炉1在使用时，在反应塔2中产生并且落在下炉膛3中的熔体10的表面9上的悬浮物8配置成在下炉膛3中的熔体10的表面9处产生收集区14。
图1至5中所示的悬浮熔炼炉1附加地包括上升道4。
这样的悬浮熔炼炉的操作原理例如从公告US2,506,577获知。
悬浮熔炼炉1包括还原剂进给装置16以便除了粉状固体物质6和反应气体7以外还将还原剂13进给到悬浮熔炼炉1中。还原剂进给装置16配置成用于当悬浮熔炼炉1在使用时，将呈还原剂13的浓缩流的形式的还原剂13通过在反应塔2中产生的悬浮物8进给到下炉膛3中的熔体10的表面9上以在下炉膛3中的熔体10的收集区14内形成包含还原剂13的还原区15。
悬浮熔炼炉1可以包括呈至少部分地布置在悬浮熔炼炉1的内部的还原剂进给装置16的形式的还原剂进给装置16，其中还原剂进给装置16包括通向悬浮熔炼炉1的喷嘴17。
图1中所示的悬浮熔炼炉1包括用于进给来自悬浮熔炼炉1的内部的还原剂13的浓缩流的还原剂进给装置16，更准确地说用于进给来自悬浮熔炼炉1的下炉膛3的内部的还原剂13的浓缩流的还原剂进给装置16。有可能悬浮熔炼炉1包括呈至少部分地布置在悬浮熔炼炉1的下炉膛3的内部的还原剂进给装置16的形式的还原剂进给装置16，其中还原剂进给装置16包括通向悬浮熔炼炉1的下炉膛3的喷嘴17。
图2中所示的悬浮熔炼炉1包括用于进给来自悬浮熔炼炉1的反应塔2的内部的还原剂13的浓缩流的还原剂进给装置16。有可能悬浮熔炼炉1包括呈至少部分地布置在悬浮熔炼炉1的反应塔2的内部的还原剂进给装置16的形式的还原剂进给装置16，其中还原剂进给装置16包括通向悬浮熔炼炉1的反应塔2的喷嘴17。
图3中所示的悬浮熔炼炉1包括用于进给来自悬浮熔炼炉1的反应塔2的顶部的悬浮熔炼炉1的内部的还原剂13的浓缩流的还原剂进给装置16。有可能悬浮熔炼炉1包括呈布置在悬浮熔炼炉1的反应塔2的顶部处的还原剂进给装置16的形式的还原剂进给装置16，其中还原剂进给装置16包括在反应塔2的顶部处通向悬浮熔炼炉1的反应塔2的喷嘴17。
在图4中所示的悬浮熔炼炉1中，精矿燃烧器5带有用于进给还原剂13的浓缩流的还原剂进给装置16。
在悬浮熔炼炉1的优选实施例中精矿燃烧器5包括：
粉状固体物质供应装置18，所述粉状固体物质供应装置包括用于将粉状固体物质6进给到反应塔2中的进给管19，其中进给管19具有通向反应塔2的孔口20；
分散装置21，所述分散装置同心地布置在进给管19的内部并且延伸到超出进给管19的孔口20的距离进入反应塔2并且包括用于围绕分散装置21将分散气体23引导到围绕分散装置21流动的粉状固体物质6的分散气体开口22；以及
用于将反应气体7进给到反应塔2中的气体供应装置24，其中气体供应装置24通过同心地围绕进给管19的环形排出孔口25通向反应塔2以便混合从环形排出孔口25排出的反应气体7和从进给管19的孔口20排出并且借助于分散气体23引导到旁边的粉状固体物质6以在反应塔2中产生粉状固体物质6和反应气体7的悬浮物8。在悬浮熔炼炉1的该优选实施例中精矿燃烧器5可以包括呈布置在精矿燃烧器5的分散装置21的内部的中心喷枪26的形式的还原剂进给装置16，其中中心喷枪26包括通向反应塔2的排出孔口27。
悬浮熔炼炉1可以包括还原剂进给装置16，用于进给还原剂13的浓缩流，所述还原剂包含碳和硫化物中的至少一种，例如焦炭、焦炭粉、生物质粉、木炭粉、借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置18进给的相同粉状固体物质、碎电子废料和/或电路板碎片。
悬浮熔炼炉1可以包括还原剂进给装置16，用于以至少是反应气体7的进给速度的初始速度、优选地以是反应气体7的进给速度的至少两倍的初始速度进给还原剂13。
悬浮熔炼炉1可以包括气体供应装置24，用于进给作为反应气体7的具有大约50到大约100％的氧含量的富氧气体。
悬浮熔炼炉的精矿燃烧器5可以布置成用于将粉状固体物质6和反应气体7进给到反应塔2中使得由粉状固体物质6和反应气体7产生的悬浮物8在悬浮塔2中形成悬浮物射流28，其中悬浮物射流28在反应塔2中在下炉膛3的方向上加宽，并且所述悬浮物射流具有假想竖直中心轴线29。在该情况下，悬浮熔炼炉1可以包括还原剂进给装置16，用于基本上在悬浮物射流28的假想竖直中心轴线29的方向上并且在悬浮物射流28的假想竖直中心轴线29附近进给还原剂13的浓缩流以至少部分地防止还原剂的浓缩流的还原剂在落在熔体的表面上之前与反应气体反应。
悬浮熔炼炉1可以包括还原剂进给装置16，用于通过朝着反应气体含量低的反应塔2的中部引导借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置18进给的粉状固体物质的一部分形成还原剂的浓缩流进给还原剂的浓缩流以防止借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置18进给并且朝着反应气体含量低的反应塔2的中部引导的粉状固体物质的所述部分的至少一部分在落在熔体的表面上之前与反应气体反应。
悬浮熔炼炉1可以包括控制装置，用于控制进给反应气体7的量和进给还原剂13的量以在悬浮熔炼炉中形成亚理论配比状况。
悬浮熔炼炉1可以包括控制装置，用于控制进给反应气体7的量和进给还原剂13的量以在悬浮熔炼炉的反应塔2中的悬浮物8的中部形成亚理论配比状况。
悬浮熔炼炉1可以包括控制装置，用于控制进给反应气体7的量和进给还原剂13的量以在悬浮熔炼炉中形成过理论配比状况。
悬浮熔炼炉1可以包括控制装置，用于控制进给反应气体7的量和进给还原剂13的量以在悬浮熔炼炉的反应塔2中的悬浮物8的中部形成过理论配比状况。接着将更详细地描述用于将反应气体7和粉状固体物质6进给到悬浮熔炼炉1的反应塔2中的精矿燃烧器5以及精矿燃烧器5的优选和替代实施例。
精矿燃烧器5包括粉状固体物质供应装置18，所述粉状固体物质供应装置包括用于将粉状固体物质6进给到反应塔2中的进给管19，其中进给管19具有通向反应塔2的孔口20。
精矿燃烧器5附加地包括分散装置21，所述分散装置同心地布置在进给管19的内部并且延伸到超出进给管19的孔口20的距离进入反应塔2并且包括用于围绕分散装置21将分散气体23引导到围绕分散装置21流动的粉状固体物质6的分散气体开口22。
精矿燃烧器5附加地包括用于将反应气体7进给到反应塔2中的气体供应装置24，其中气体供应装置24通过同心地围绕进给管19的环形排出孔口25通向反应塔2以便混合从环形排出孔口25排出的反应气体7和从进给管19的孔口20排出并且借助于分散气体23引导到旁边的粉状固体物质6以在反应塔2中产生粉状固体物质6和反应气体7的悬浮物8。
精矿燃烧器5带有用于进给还原剂13的浓缩流的还原剂进给装置16。
如图7中所示，精矿燃烧器5可以包括呈布置在精矿燃烧器5的分散装置21的内部的中心喷枪26的形式的还原剂进给装置16，其中中心喷枪26包括通向反应塔2的排出孔口27。
如图8中所示，精矿燃烧器5可以包括呈还原剂进给装置16的形式的还原剂进给装置16，其中还原剂进给装置16包括通向悬浮熔炼炉1的反应塔2的喷嘴17。
本发明也涉及用于根据本发明的方法和根据本发明的悬浮熔炼炉1的精矿燃烧器5。
精矿燃烧器5包括粉状固体物质供应装置18，所述粉状固体物质供应装置包括用于将粉状固体物质6进给到反应塔2中的进给管19，其中进给管19具有通向反应塔的孔口20。
精矿燃烧器5附加地包括分散装置21，所述分散装置同心地布置在进给管19的内部并且延伸到超出进给管19的孔口20的距离进入反应塔2并且包括用于围绕分散装置21将分散气体23引导到围绕分散装置21流动的粉状固体物质6的分散气体开口22。
精矿燃烧器5附加地包括用于将反应气体7进给到反应塔2中的气体供应装置24，其中气体供应装置24通过同心地围绕进给管19的环形排出孔口25通向反应塔2以便混合从环形排出孔口25排出的反应气体7和从进给管19的孔口20排出并且借助于分散气体23引导到旁边的粉状固体物质6以在反应塔2中产生粉状固体物质6和反应气体7的悬浮物8。
精矿燃烧器5带有用于进给还原剂13的浓缩流的还原剂进给装置16。
如图7中所示，精矿燃烧器5可以包括呈布置在精矿燃烧器5的分散装置21的内部的中心喷枪26的形式的还原剂进给装置16，其中中心喷枪26包括通向反应塔2的排出孔口27。
如图8中所示，精矿燃烧器5可以包括呈还原剂进给装置16的形式的还原剂进给装置16，其中还原剂进给装置16包括通向悬浮熔炼炉1的反应塔2的喷嘴17。
本领域的技术人员将显而易见当技术进步时，本发明的基本思想可以以各种方式实现。本发明及其实施例因此不限于以上例子，而是它们可以在权利要求的范围内变化。
Claims (38)
1.一种用于控制悬浮熔炼炉(1)中的悬浮物(9)的方法，其中所述方法包括：
使用悬浮熔炼炉(1)，所述悬浮熔炼炉包括反应塔(2)以及在反应塔(2)的下端处的下炉膛(3)和在反应塔(2)的顶部处的精矿燃烧器(5)，
使用精矿燃烧器(5)，所述精矿燃烧器包括用于将粉状固体物质(6)进给到反应塔(2)中的粉状固体物质供应装置(18)并且包括用于将反应气体(7)进给到反应塔(2)中的气体供应装置(24)，
借助于精矿燃烧器(5)将粉状固体物质(6)和反应气体(7)进给到反应塔(2)中以在反应塔(2)中产生由粉状固体物质(6)和反应气体(7)构成的悬浮物(8)，
将下炉膛(3)中的悬浮物(8)收集在下炉膛(3)中的熔体(10)的表面(9)上，使得落在表面(9)上的悬浮物(8)在下炉膛(3)中的熔体(10)的表面(9)处产生收集区(14)，
其特征在于，除了粉状固体物质(6)和反应气体(7)之外还将还原剂(13)进给到悬浮熔炼炉(1)中，其中还原剂(13)以还原剂(13)的浓缩流的形式通过反应塔(2)中的悬浮物(8)进给到熔体(10)的表面(9)上以在熔体(10)的收集区(14)内形成包含还原剂(13)的还原区(15)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将还原剂(13)的浓缩流从悬浮熔炼炉(1)的下炉膛(3)的内部进给到熔体(10)的表面(9)上，以在熔体(10)的收集区(14)内形成包含还原剂(13)的还原区(15)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将还原剂(13)的浓缩流从悬浮熔炼炉(1)的反应塔(2)的内部进给到熔体(10)的表面(9)上，以在熔体(10)的收集区(14)内形成包含还原剂(13)的还原区(15)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将还原剂(13)的浓缩流从悬浮熔炼炉(1)的反应塔(2)的内部的反应塔2的顶部进给到熔体(10)的表面(9)上，以在熔体(10)的收集区(14)内形成包含还原剂(13)的还原区(15)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，借助于精矿燃烧器(5)将还原剂(13)的浓缩流进给到熔体(10)的表面(9)上，以在熔体(10)的收集区(14)内形成包含还原剂(13)的还原区(15)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，
使用精矿燃烧器(5)，所述精矿燃烧器包括：
粉状固体物质供应装置(18)，所述粉状固体物质供应装置包括用于将粉状固体物质(6)进给到反应塔(2)中的进给管(19)，其中进给管(19)具有通向反应塔(2)的孔口(20)；
分散装置(21)，所述分散装置同心地布置在进给管(19)的内部并且延伸到超出进给管(19)的孔口(20)的距离而进入反应塔(2)并且包括用于将围绕分散装置(21)的分散气体(23)引导到围绕分散装置(21)流动的粉状固体物质(6)的分散气体开口(22)；以及
用于将反应气体(7)进给到反应塔(2)中的气体供应装置(24)，其中气体供应装置(24)通过同心地围绕进给管(19)的环形排出孔口(25)通向反应塔(2)以便混合从环形排出孔口(25)排出的反应气体(7)和从进给管(19)的孔口(20)排出并且借助于分散气体(23)引导到旁边的粉状固体物质(6)；
所述方法包括：
通过精矿燃烧器(5)的进给管(19)的孔口(20)将粉状固体物质(6)进给到反应塔(2)中；
通过精矿燃烧器(5)的分散装置(21)的分散气体开口(22)将分散气体(23)进给到反应塔(2)中以便将分散气体(23)引导到围绕分散装置(21)流动的粉状固体物质(6)以借助于分散气体(23)将粉状固体物质(6)引导到旁边；以及
通过精矿燃烧器(5)的气体供应装置(24)的环形排出孔口(25)将反应气体(7)进给到反应塔(2)中以便混合反应气体(7)和从进给管(19)的中部排出并且借助于分散气体(23)引导到旁边的粉状固体物质(6)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
使用精矿燃烧器(5)，所述精矿燃烧器包括布置在精矿燃烧器(5)的分散装置(21)的内部的中心喷枪(26)，其中中心喷枪(26)包括通向反应塔(2)的排出孔口(27)；以及
通过中心喷枪(26)的排出孔口(27)将还原剂(13)的浓缩流进给到熔体(10)的表面(9)上以在熔体(10)的收集区(14)内形成包含还原剂(13)的还原区(15)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，使用还原剂(13)，所述还原剂包含碳和硫化物中的至少一种，例如焦炭、焦炭粉、生物质粉、木炭粉、借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置(18)进给的粉状固体物质、碎电子废料和/或电路板碎片。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，以至少是反应气体(7)的进给速度的初始速度、优选以是反应气体(7)的进给速度的至少两倍的初始速度进给还原剂(13)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，使用具有大约50到大约100％的氧含量的富氧气体作为反应气体(7)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，借助于精矿燃烧器(5)将粉状固体物质(6)和反应气体(7)进给到反应塔(2)中，使得由粉状固体物质(6)和反应气体(7)产生的悬浮物(8)在悬浮塔(2)中形成悬浮物射流(28)，其中悬浮物射流(28)在反应塔(2)中在下炉膛(3)的方向上加宽，并且其中悬浮物射流(28)具有假想的竖直中心轴线(29)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，基本上在悬浮物射流(28)的假想竖直中心轴线(29)的方向上并且在悬浮物射流(28)的假想竖直中心轴线(29)附近引导还原剂(13)的浓缩流以至少部分地防止还原剂的浓缩流的还原剂在落在熔体的表面上之前与反应气体反应。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，通过朝着反应气体含量低的反应塔(2)的中部引导借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置(18)进给的粉状固体物质的一部分形成还原剂的浓缩流以防止借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置(18)进给并且朝着反应气体含量低的反应塔(2)的中部引导的粉状固体物质的所述一部分中的至少一些在落在熔体的表面上之前与反应气体反应。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，控制进给反应气体(7)的量适应进给还原剂(13)的量以在悬浮熔炼炉的反应塔中的悬浮物(8)的中部形成亚理论配比状况。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，控制进给反应气体(7)的量适应进给还原剂(13)的量以在悬浮熔炼炉的反应塔中的悬浮物(8)的中部形成理论配比状况或过理论配比状况。
16.一种用于悬浮熔炼粉状固体物质(6)的悬浮熔炼炉(1)，其中所述悬浮熔炼炉(1)包括：
具有顶端和下端的反应塔(2)，
精矿燃烧器(5)，所述精矿燃烧器包括用于进给粉状固体物质(6)的粉状固体物质供应装置(18)并且包括用于将反应气体(7)进给到反应塔(2)中以在反应塔(2)中产生粉状固体物质(6)和反应气体(7)的悬浮物(8)的气体供应装置(24)，其中精矿燃烧器(5)位于反应塔(2)的顶部处，以及
下炉膛(3)，用于在下炉膛(3)中收集悬浮物(8)以形成具有表面(9)的熔体(10)，其中反应塔(2)的下端终止于下炉膛(3)中，并且其中当悬浮熔炼炉(1)在使用时，在反应塔(2)中产生并且落在下炉膛(3)中的熔体(10)的表面(9)上的悬浮物(8)配置成在下炉膛(3)中的熔体(10)的表面(9)处产生收集区(14)，
其特征在于，包括还原剂进给装置(16)，用于除了粉状固体物质(6)和反应气体(7)以外还将还原剂(13)进给到悬浮熔炼炉(1)中，以及
所述还原剂进给装置(16)配置成用于当悬浮熔炼炉(1)在使用时，将呈还原剂(13)的浓缩流的形式的还原剂(13)通过在反应塔(2)中产生的悬浮物(8)进给到下炉膛(3)中的熔体(10)的表面(9)上以在下炉膛(3)中的熔体(10)的收集区(14)内形成包含还原剂(13)的还原区(15)。
17.根据权利要求16所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述还原剂进给装置(16)用于从悬浮熔炼炉(1)的下炉膛(3)的内部进给还原剂(13)的浓缩流。
18.根据权利要求16或17所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述还原剂进给装置(16)用于从悬浮熔炼炉(1)的反应塔(2)的内部进给还原剂(13)的浓缩流。
19.根据权利要求16或18所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述还原剂进给装置(16)用于从悬浮熔炼炉(1)的反应塔(2)的顶部并在悬浮熔炼炉(1)的反应塔(2)的内部进给还原剂(13)的浓缩流。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述精矿燃烧器(5)带有用于进给还原剂(13)的浓缩流的还原剂进给装置(16)。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述精矿燃烧器(5)包括：
粉状固体物质供应装置(18)，所述粉状固体物质供应装置包括用于将粉状固体物质(6)进给到反应塔(2)中的进给管(19)，其中进给管(19)具有通向反应塔(2)的孔口(20)；
分散装置(21)，所述分散装置同心地布置在进给管(19)的内部并且延伸到超出进给管(19)的孔口(20)的距离而进入反应塔(2)并且包括用于围绕分散装置(21)将分散气体(23)引导到围绕分散装置(21)流动的粉状固体物质(6)的分散气体开口(22)；以及
用于将反应气体(7)进给到反应塔(2)中的气体供应装置(24)，其中所述气体供应装置(24)通过同心地围绕进给管(19)的环形排出孔口(25)通向反应塔(2)以便混合从环形排出孔口(25)排出的反应气体(7)和从进给管(19)的孔口(20)排出并且借助于分散气体(23)引导到旁边的粉状固体物质(6)以在反应塔(2)中产生由粉状固体物质(6)和反应气体(7)构成的悬浮物(8)。
22.根据权利要求21所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，
所述精矿燃烧器(5)包括呈布置在精矿燃烧器(5)的分散装置(21)的内部的中心喷枪(26)的形式的还原剂进给装置(16)，其中中心喷枪(26)包括通向反应塔(2)的排出孔口(27)。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述还原剂进给装置(16)用于进给还原剂(13)的浓缩流，所述还原剂包含碳和硫化物中的至少一种，例如焦炭、焦炭粉、生物质粉、木炭粉、借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置(18)进给的粉状固体物质、碎电子废料和/或电路板碎片。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述还原剂进给装置(16)用于以至少是反应气体(7)的进给速度的初始速度、优选地以是反应气体(7)的进给速度的至少两倍的初始速度进给还原剂(13)。
25.根据权利要求16至24中任一项所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述气体供应装置(24)用于进给作为反应气体(7)的具有大约50到大约100％的氧含量的富氧气体。
26.根据权利要求16至25中任一项所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述精矿燃烧器(5)布置成用于将粉状固体物质(6)和反应气体(7)进给到反应塔(2)中使得由粉状固体物质(6)和反应气体(7)产生的悬浮物(8)在悬浮塔(2)中形成悬浮物射流(28)，其中悬浮物射流(28)在反应塔(2)中在下炉膛(3)的方向上加宽，并且其中悬浮物射流(28)具有假想竖直中心轴线(29)。
27.根据权利要求26所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述还原剂进给装置(16)用于基本上在悬浮物射流(28)的假想竖直中心轴线(29)的方向上并且在悬浮物射流(28)的假想竖直中心轴线(29)附近进给还原剂(13)的浓缩流以至少部分地防止还原剂的浓缩流的还原剂在落在熔体的表面上之前与反应气体反应。
28.根据权利要求16至27中任一项所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，所述还原剂进给装置(16)用于通过朝着反应气体含量低的反应塔(2)的中部引导借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置(18)进给的粉状固体物质的一部分形成还原剂的浓缩流进给还原剂的浓缩流，以防止借助于精矿燃烧器的粉状固体物质供应装置(18)进给并且朝着反应气体含量低的反应塔(2)的中部引导的粉状固体物质的所述一部分的至少一些在落在熔体的表面上之前与反应气体反应。
29.根据权利要求16至28中任一项所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，包括控制装置，用于控制进给反应气体(7)的量适应进给还原剂(13)的量以在悬浮熔炼炉的悬浮物(8)的中部形成亚理论配比状况。
30.根据权利要求16至29中任一项所述的悬浮熔炼炉(1)，其特征在于，包括控制装置，用于控制进给反应气体(7)的量适应进给还原剂(13)的量以在悬浮熔炼炉的悬浮物(8)的中部形成理论配比或过理论配比状况。
31.一种用于将反应气体(7)和粉状固体物质(6)进给到悬浮熔炼炉(1)的反应塔(2)中的精矿燃烧器(5)，所述精矿燃烧器(5)包括：
粉状固体物质供应装置(18)，所述粉状固体物质供应装置包括用于将粉状固体物质(6)进给到反应塔(2)中的进给管(19)，其中进给管(19)具有通向反应塔(2)的孔口(20)；
分散装置(21)，所述分散装置同心地布置在进给管(19)的内部并且延伸到超出进给管(19)的孔口(20)的距离而进入反应塔(2)并且包括用于围绕分散装置(21)将分散气体(23)引导到围绕分散装置(21)流动的粉状固体物质(6)的分散气体开口(22)；以及
用于将反应气体(7)进给到反应塔(2)中的气体供应装置(24)，其中气体供应装置(24)通过同心地围绕进给管(19)的环形排出孔口(25)通向反应塔(2)以便混合从环形排出孔口(25)排出的反应气体(7)和从进给管(19)的孔口(20)排出并且借助于分散气体(23)引导到旁边的粉状固体物质(6)以在反应塔(2)中产生由粉状固体物质(6)和反应气体(7)构成的悬浮物(8)，
其特征在于，所述精矿燃烧器(5)带有用于进给还原剂(13)的浓缩流的还原剂进给装置(16)。
32.根据权利要求24所述的精矿燃烧器(5)，其特征在于，包括呈布置在精矿燃烧器(5)的分散装置(21)的内部的中心喷枪(26)的形式的还原剂进给装置(16)，其中中心喷枪(26)包括通向反应塔(2)的排出孔口(27)。
33.根据权利要求24或25所述的精矿燃烧器(5)，其特征在于，所述精矿燃烧器(5)带有呈还原剂进给装置(16)的形式的还原剂进给装置(16)，其中还原剂进给装置(16)包括通向悬浮熔炼炉(1)的反应塔(2)的喷嘴(17)。
34.一种用于在根据权利要求1至15中任一项所述的方法中或根据权利要求16至23中任一项所述的悬浮熔炼炉(1)中使用的精矿燃烧器(5)，所述精矿燃烧器(5)包括：
粉状固体物质供应装置(18)，所述粉状固体物质供应装置包括用于将粉状固体物质(6)进给到反应塔(2)中的进给管(19)，其中进给管(19)具有通向反应塔(2)的孔口(20)；
分散装置(21)，所述分散装置同心地布置在进给管(19)的内部并且延伸到超出进给管(19)的孔口(20)的一个距离而进入反应塔(2)并且包括用于围绕分散装置(21)将分散气体(23)引导到围绕分散装置(21)流动的粉状固体物质(6)的分散气体开口(22)；以及
用于将反应气体(7)进给到反应塔(2)中的气体供应装置(24)，其中气体供应装置(24)通过同心地围绕进给管(19)的环形排出孔口(25)通向反应塔(2)以便混合从环形排出孔口(25)排出的反应气体(7)和从进给管(19)的孔口(20)排出并且借助于分散气体(23)引导到旁边的粉状固体物质(6)以在反应塔(2)中产生由粉状固体物质(6)和反应气体(7)构成的悬浮物(8)，
其特征在于，所述精矿燃烧器(5)带有用于进给还原剂(13)的浓缩流的还原剂进给装置(16)。
35.根据权利要求27所述的精矿燃烧器(5)，其特征在于，包括呈布置在精矿燃烧器(5)的分散装置(21)的内部的中心喷枪(26)的形式的还原剂进给装置(16)，其中中心喷枪(26)包括通向反应塔(2)的排出孔口(27)。
36.根据权利要求27或28所述的精矿燃烧器(5)，其特征在于，精矿燃烧器(5)带有呈还原剂进给装置(16)的形式的还原剂进给装置(16)，其中还原剂进给装置(16)包括通向悬浮熔炼炉(1)的反应塔(2)的喷嘴(17)。
37.根据权利要求1至15的任一项所述的方法或根据权利要求16至30的任一项所述的悬浮熔炼炉或根据权利要求31至36的任一项所述的精矿燃烧器的用途，用于通过调整进给反应气体(7)的量适应进给还原剂(13)的量以在悬浮熔炼炉(1)的反应塔(2)的悬浮物(8)的中部形成亚理论配比而减少熔体中的磁铁。
38.根据权利要求1至15的任一项所述的方法或根据权利要求16至30的任一项所述的悬浮熔炼炉或根据权利要求31至36的任一项所述的精矿燃烧器的用途，用于通过调节进给反应气体(7)的量适应进给还原剂(13)的量以在悬浮熔炼炉(1)的悬浮物(8)的中部形成不同程度的理论配比状况而控制悬浮熔炼炉的反应塔(2)中的热平衡。
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