CN1040908C - 套筒式喷枪 - Google Patents

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Abstract

一种用于将流体喷入液态火法冶金熔池中的喷枪，此熔池包括渣或其表面有渣，该枪包括至少一支细长的，限定出用于使所述流体经其流动，并埋入式地顶吹入上述熔池的管道的第一管及一根固定在第一管上的筒形套筒。第一管穿过套筒延伸，从而在第一管和套筒间限定出一个冷却流体的流动通道。该套筒终止于第一管下端部分之上。

Description

套筒式喷枪
本发明提供一种在火法冶金操作中用的改进的埋入顶吹喷枪系统和一种改进的埋入顶吹流体的方法。
埋入顶吹喷枪提供了一种将气体喷入火法冶金熔池中的方法，其中该气体通过一支喷枪进行喷射，该喷枪具有用来使气体在其中通过的内管和排出气体的排出端。该方法公开在1981年2月17日出版的Floyd的U.S.P 4251271中。由Floyd所公开的这一方法以下列步骤为特征：将喷枪的排出端导向渣熔池、强制气体通过喷枪以冷却喷枪的排出端，并用熔渣的飞溅物复盖排出端，然后将经这种方法复盖的排出端插入火法冶金熔池。还公开的是一种将气体埋入式地喷入液态火法冶金熔池的喷枪，它包括一根用于使气体纵向地通过该喷枪的管道，其特征是该管道的外壁由一根细长的，构成该喷枪的外壁的管子形成，该管子内装有气流旋流器，以便使通过该管道的气体旋流。
U.S.P4251271所公开的枪(即后文中所指的Sirosmelt枪)已使用渣熔池作为埋入式燃烧和冶金过程反应的传热传质介质的冶金工艺得到大范围的发展。这些例子包括自矿石、精矿、渣、烟气中回收锡、铅、锌、镍、铜、贵金属和其它有价金属的熔炼、烟化和渣处理工艺。
在实践中，Sirosmelt枪的运作具有优于其他冶金工艺的优点，结果就效率和成本而言，使用Sirosmelt枪的系统早已成为可接受的了。然而，Sirosmelt枪的运作还有某些局限，这些局限使它的运作成了问题。枪头受到损耗，而更换枪头时必须卸掉喷枪。用耐热钢或其它的特殊材料制作枪头对延长其寿命是有利的，但使用Sirosmelt枪的系统的保养工作的基本部分仍是枪头修理。引起枪头侵蚀的基本原因是通过喷枪的气体变得太热，以致于不能阻止喷枪材料与熔池内所容物，或与喷射气体之间发生反应。在某些条件下，枪头的损耗可严重到使得在每个操作班次内必须依次使用几支枪的程度。
为避免钢制枪头的这种损耗，对许多种操作而言必须将气体温度保持在约400℃以下。但有些情况不可能将气体温度保持在400℃以下，因为通过喷枪外壁传来的热量对于流过该枪的气体来说是太大了。通过枪壁的热流量与通过渣覆层的和枪壁的热传导率成正比。并且与该枪的外表面积成正比。通过喷枪的气体量取决于工艺要求。因而，为防止枪头的损耗，为特定的应用所作的喷枪设计就受到给定的运行状况下的气体流量和总的外表面积的制约。
引起枪头损耗问题的喷枪运行状况如下：
1.需要将用一支在炉内的熔池上方有很大高度的喷枪，并且还需要限制气体流量。这种情况的一个例子是在Outokumpu闪速熔炼炉中使用喷枪去除炉子的结块。合用的气体流量受到能够容许的，不致引起炉顶耐火材料过度损耗的飞溅程度的限制，而该炉顶耐火材料本来就被设计为不与喷溅的渣相接触的。因而就没有足够的，温度不超过400℃的喷射气体来冷却喷枪以使渣层凝固，于是喷枪迅速损耗。
2.将用一种与状况1的工作状况相类似的喷枪，但在该炉内有很高的炉子空间。在此情况下，由于喷枪长度的缘故，向气体传热的表面积可能是过大的。因此，此问题在析出的气体在炉中燃烧的场合下，于金属在放出之前，对其有用成分的氧化就特别严重。
3.将用一种具有诸如高氧浓度和/或用于喷射粉状料或反应剂之类性能的喷枪，采用这种喷枪使得其外径被增大到超出它可被容许的，在该气体中不使其温度过高的程度。
4.喷枪在熔池上方长时间地无渣覆盖地运行，特别是通过该枪的气体以低流速穿过该枪时该枪的这种运行。通过裸露的钢外管的热传导，率要比有渣层形成时的热传导率大得多，于是传入气体的热量也就大得多，因此枪头就受到损耗。
5.该枪在渣熔池中，于大大超过渣的熔化温度下运行。这就使得在枪上只形成薄的渣层。此时热传导率高于有较厚渣层存在时的热导率，于是枪头的损耗就成了一个问题。
6.当炉温很高时，状况5的困难就变得特别成问题。例如硅酸铁渣的熔化温度范围一般为1150℃-1250℃，在1300-1400℃时运行使得渣厚的范围为10-20mm，这个厚度导致了可接受的热传导率。由于工艺原因可能要求升温至1500-1600℃，则简单的Sirosmelt枪因枪头的迅速损耗，其运行可能变得很困难。
通常喷枪有一个有限的喷射气体流量范围，在此范围内它们可以运作。该范围的上限根据在所施加的压力下可达到的流量最大值确定，该给是的压力通常为300-400KPa，所说的上限还取决于给定的旋流器和枪的结构。范围的下限以通过适当的冷却而保持了渣覆层的流量的最小值而定。然而，在某些情况下，为有效地增加调节比，流量可以低于该限度。例如，以最大空气流量约为3000标m3/时而设计的喷枪，在其枪头损耗出现问题之前，一般最小流量要求为1200标m3/时。然而在某些应用中，低达600标m3/时的流量也是符合需要的。
本发明的目的在于提供一种改进的喷枪系统，可克服或至少缓和上述的某些问题。本发明的目的还在于提供一种用这种改进型喷枪系统将流体喷入液态火法冶金熔池的改进的方法，以及一套带有这种改进型喷枪的改进了的埋入顶吹炉装置。
本发明提供一种用于将至少一流体从上方喷入液态火法冶金熔池中的喷枪系统，该熔池包括渣或在其表面上有渣层，该喷枪系统包括一喷枪，其具有：至少一根细长管，在上输入端和下排出端间延伸，并限定一条供所述流体或一相应的所述流体流过的管道；在所述进入端的第一接头装置，可与至少一个供应上述流体或各上述流体的加压流体源相连，使所述流体流过所述管道或一相应的所述管道；其特征在于，该喷枪系统还包括一细长的管状套筒，相对于该喷枪进行安装，喷枪的该至少一管道穿过该套筒延伸，以在该套筒内环绕着该喷枪限定了一冷却气体流动通道；和在所述上输入端的第二接头装置，可与供应所述冷却气体的压缩气体源相连，以使所述冷却气体流过所述通道；该套筒从输入端或邻近输入端延伸，其具有一下端，在所述喷枪的下端部上方一定间距处；该通道在套筒的下端处是开口的，由此当所述喷枪的所述下端被埋入渣中，供应至所述通道的冷却气体能够在渣的上方从通道排出喷枪系统的外部。
该改进型喷枪系统具有喷枪，最好具有与U.S.P4251271说明书所公开的喷枪全然相同的形状的第一管。即第一管最好包含一根诸如杆或内部的第二管之类的中心芯体，该芯体带有围绕着此杆或第二管螺旋盘绕着延伸的旋流片，以便为通过第一管的被喷射的气体提供旋流通道，从而对熔池进行埋入式顶吹，在必须给入燃料以补偿热损失，总的吸热反应或加热熔池的情况下，可通过内部第二管中的中心管，或通过内部第二管的中心腔孔喷射燃料。
设置套筒，以及在套筒和第一管之间喷射冷却气体，能使喷射得到充分的额外冷却而克服了上述问题。这种结构有效地缩小了向通过第一管喷射的气体传热的喷射表面积。因而使本发明的喷枪扩大了应用范围，在这些应用中，将气体埋入式地顶吹入熔池的过程，可以以枪头的最小损耗而有效地进行。即由于通过第一管喷射的气体温度能保持在避免枪头过度损耗的水平上，所以本发明的喷枪能在更严峻的条件下使用，而在此条件下Sirosmelt枪则或是不能使用，或是趋于过度的枪头损耗。
本文的冷却气体指的是主要只对喷枪有益的冷却气体。它可以包括空气，空气和氧的混合物或惰性气体，如氮气。最典型的是由空气组成。
正如已指出的，套筒终止于第一管下端部的上方，以使得冷却气体排入熔池上方的气体空间。这种排出与含氧气体喷入熔池同时发生，如与喷射燃料和反应物同时发生。在冷却气体是空气或空气/氧的混合物时，将其排入气体空间可对在熔池上进行的火法冶金操作有显著的有利作用。如，当锌从渣中烟化时，可进行该操作以使元素锌、一氧化碳和氧由熔池放出。为进行有效利用燃料的操作，所希望的是这些析出的气体在熔池上方以如下方式燃烧：即来自它们被氧化成ZnO、CO2和H2O的热被有效地回收于熔池中，而熔池本身不会再氧化。由于冷却气体的氧含量应能完成这种氧化，通过控制冷却气体的供入速率、及控制其在熔池上方的排放就可以达到这种平衡。
本发明还提供一种将流体喷入火法冶金液态熔池的方法，该熔池包括渣或其表面有渣，该方法包括以下步骤：
(a)经本发明的喷枪系统的喷枪通入流体，以使其通过喷枪的下部排出端排出；
(b)与步骤(a)同时，经喷枪和喷枪的套筒间的通道通入冷却气体，以使其在套筒的下部排出端排出；
(c)降喷枪系统至第一位置，在该位置喷枪的排出端邻近渣表面，借此由至少一管排出的流体引起渣的飞溅；
(d)保持喷枪系统于此位置，由此渣的飞溅物在外部沉积到喷枪和套筒上；
(e)保持通过通道的足够的冷却气体流速，以使冷却气体与流体一起冷却喷枪，借此使沉积在喷枪上的渣(18)的飞溅物凝固而形成固定渣保护层；以及
(f)降喷枪系统至第二位置，使喷枪的排出端插入熔池以将流体排于其中，由于喷枪处于第二位置时套筒的排出端在熔池之上，借此冷却气体在渣表面上排放之前连续地冷却该喷枪。
本发明还提供了一种埋入顶吹炉设备，它用于将流体喷入液态火法冶金熔池中，熔池包括渣或其表面有渣，该设备包括：
(a)一座炉子，在其下部区域内能形成至所要求水平的液体熔池；
(b)至少一支本发明的喷枪系统；
(c)用于降喷枪系统至炉内的装置，该降枪装置可操作而使喷枪系统降至第一位置，在该位置喷枪的排出端邻近渣面，保持枪于第一位置后再使喷枪系统降至第二位置，在该位置喷枪的排出端被插入熔池而套筒的排出端则在熔池之上；
喷枪的至少一管可于其上端与欲在喷枪系统下降期间及下降后通过该喷枪的加压流体源相连，借此排自至少一管的流体引起渣飞溅，从而使得渣从外面沉积到喷枪和套筒上，由于枪处于第一位置，可使渣的飞溅物在喷枪上形成保护层，借助喷枪系统处于第二位置时排出的流体被喷入熔池；套筒可于其上端与欲在喷枪系统下降期间及下降后通过套筒和喷枪间的通道的冷却气体源相连，借此冷却气体与流体一起冷却该喷枪，使得当喷枪系统处于第一位置，渣的飞溅物凝固而形成这种保护层，当喷枪系统处于第二位置，冷却气体排入熔池上方的炉中以连续冷却该喷枪。
本发明的喷枪可按特定用途加以改变。如上所述，枪的第一管可与U.S.P4,251,271所公开的喷枪的整个形状相吻合。在其为最小型时，第一管一般长2m，外径约25-35mm。在此情况下，套筒的内径一般可为30-40mm，从而形约2.5-5mm的环缝。
本发明中等尺寸的枪的第一管一般长约7m，外径在约75mm的范围内。对于这样的第一管而言，该枪具有可形成约4-10mm环缝的内径的套筒。
本发明的大型枪，如适用于在小时产量为100吨或更大的炉内炼铜的枪，其第一管长约10m或更长，而其外径为200-400mm。在此情况下，套筒一般可具有能形成5-20mm或更大的环缝的内径。
小型枪的第一管和套筒的壁厚范围为约2-4mm，大型枪则为4-6mm或更厚。
在使用本发明的喷枪时，套筒终止于其上方的第一管的下端部的长度一般为可使第一管插入熔池最多达1m的长度。因而套筒一般终止于离枪下端至少为1500mm之处。然而，在某些情况下，例如在自套筒流出的冷却气体是一种含氧气体，并使析出的体靠近熔池表面燃烧以致使输入熔池的热量达到最大值的场合下，则该套筒可在距第一管下端的300-1000mm处终止。此时冷却气体能靠近熔池表面流出以进行上述燃烧。
一条主要的要求是，套筒终止于第一管下端部以上足够高处，以使该部能插入熔池。如上所述，套筒可在该部位以上的一个更短距离处终止。然而，在大型枪的情况下，它也可终止于该部位之上足够高的距离处，如距枪下端为枪长的约1/4-1/3处。在后者的情况下，一条要求是，套筒在熔池上方的这样的高度排出冷却气体，该高度符合熔池所经受的熔炼工艺的要求。
在使用本发明的喷枪时，通常不需要以与通过第一管喷射的流体所用的同样大的压力喷射冷却气体。实际上，在风扇和鼓风机的作用下供入冷却气体就足够了。在不需燃烧析出气体的场合下，以约25-75m/秒的速度，如体积达到约100-1000m3/时的速度一般就足够了。在熔池上方的炉子空间通过保持一个低的氧分压而使熔池承受很高温度的场合下，最好用氮作冷却气体。然而在需要燃烧析出气体的场合下，一般以显著高于上述的小时体积使用含氧气体，但这取决于所需的燃烧的程度。
参看附图，它示出了本发明的改进的喷枪，图解了本发明的炉子设备。
附图中的设备10有座衬有耐火材料的炉子12，在其中装有喷枪14。炉子12限定出炉室16，在火法冶金操作期间，其中形成液态熔池18，它包括渣或在其表面上有渣层。操作期间析出的气体进入熔池18上方的炉室16的气体空间，然后经排气烟道20排出。炉子12还有一给料槽22(给入的物料或固体反应物在给料阀24的控制下可经其装入熔池18)，以及一个排出孔26，处理过的渣和/或金属相可经该孔由炉内排出。
喷枪系统包括一喷枪14，其具有一管28；和一细长的管状套筒30，管子28穿过套筒延伸。图上所示，枪14如在熔池18上方所进行的操作那样处于最低位置。枪14借助高架于其上的机构32，如吊车而被支承于此位置，使用此机构可使枪穿过炉子12顶部开口34上升或下降。
在枪14的上端，管子28适于通过如柔性导管与加压的流体源相连。此外，在这一端套筒封绕在管28周围，但在其一侧有一个接头36，套筒经其与加压的冷却气源相连。因而，能使加压流体朝下流经管28的内腔38，以便将其自下端排出。还能使冷却气体朝下经管28和套筒30间的通道40流过，以便自套筒30的下端排出。如图所示，套筒30的下端在管28下端之上处终止。套筒30在管28下端之上方终止的距离按本文所述是可变的，但其结构应使得管28以所要求的深度插入熔池，而套筒30的下端仍在熔池18的表面之上。这样，当欲由管28排出的流体被喷入熔池18的同时，由于喷枪处于图所示的最低部位，则使冷却气体由通道40排入熔池18上方的炉室16的气体空间中。
由机构32的操纵，枪14由远离熔池18的提升位置被降至其最低位置。枪14的下降与流体朝下流过管28及冷却气体朝下通过通道40同时进行。当枪14降至第一位置时，下降停止，在该位置管28的下部的排出端接近熔池18的表面。自管28下端排出的流体使得渣由熔池18飞溅，从而使渣的飞溅物沉积在套筒的下的管18和套筒30的外表面上。经通道40的冷却气流以这样的流速维持：在该流速下通过与经管28的流体流的综合作用使枪14保持在一定的温度下，在此温度下沉积的渣飞溅物在枪14上凝固而形成保护层42。然后喷枪降到相应于附图所示的第二位置。
如图所示。由于枪14处于第二位置，流体经管28连续流过，从而被喷入熔池18。此外，冷却气体经通道40连续流过，但由于套筒30的下端位于熔池18的上方，所以该气体被排入熔体18上方的气体空间中。然而冷却气体的流量保持在使得管28借之被冷却的水平上，并且尽管管28被传自熔池18的热加热，但喷入熔池18的流体仍被保持在相当低的温度下，如低于约400℃。该温度使管28的头部损耗最小。
在熔池上所能运作的范围是容易理解的，故此处不详述。而在一般的情况下，经管28喷入熔池的流体是一种含氧气体，如空气。该流体也可包括粒状燃料如煤，或液体燃料如油，它们可通过空腔38内的另外的管子喷射。总体结构例如可是这样的，即在靠近管28下端产生一个燃烧区，而至少在熔池18表面形成一个以还原为主的区域。在运作期间，枪14的温度以使保护层得以保持为度，当然，该层还可以通过渣的飞溅物的进一步产生而在熔池上方加厚。
在枪14中的管28可与U.S.P4,251,271中图1或2的枪相一致，所公开的枪经参照而吸收于本文中，并可作为本发的部件理解。这样，管28可包括一根在其中置有中心杆的管子，在此杆上螺旋环绕地布置着旋流片。这种按排适于通过管子28的流体是气体的场合，或气体中带有被输送的物料，如煤的场合。此外，管28可具有与其同心的，按装于其中的第2管，及螺旋环绕在其上的旋流器。在此方案的情况下，通过管28的流体可包括单一气体或带有细粒被输送的物料的气体，而第二根管可用于将燃料油喷入熔池。油可简单地在内管中通过，或通过其中的另一根管，该内管或另一管最好是其下端终止于一个雾化器的喷咀处。
套筒30除了能提供使枪头损耗减少或避免的冷却气体外，还能防止熔池18之上的管28直接暴露在炉内的热气中，这样套筒30就能防止管28被加热到使其物理强度减弱的温度。在现有技术的结构中，已发现枪可被减弱到使其弯曲的程度，从而导致升枪的困难，同时甚至使枪断裂。
详言之，冷却气体可包括一种含氧气体。在此情况下，可由它提供使熔池18所析出的气体燃烧需要的氧。这种方案优于在熔池上方环绕炉子配置进气孔来供入含氧气体的可供选择的方案，因为这些进气孔易于被溅起的渣堵塞，而要使其不被堵塞则是困难的。然而，在不需使气体燃烧的场合下，如果需要，冷却气体也可包括惰性气体。如氮。
枪14的外形尺寸是可变的，这部分地取决于炉子12的尺寸和熔池18所进行的作业。然而，枪14的管28的长度一般为2到至少10m，而套筒30则终止于管28下端之上的300mm至1000mm处。除去伸出于套筒30下端之下的管28的下部之处，由于枪14处于最下位置，则炉子12内管28的整个长度都处于套筒30内。然而如图所示。较佳的是，当枪处于最低位置时，管28和套筒30都突出于炉子12的顶部之上。例如，套筒30的下端可位于管28下端之上的喷枪14长度的约1/4-1/3处。
管28的直径和通道40的径向尺寸一般随喷枪14的总长而变。而对于小型的，2-5m长的枪而言，管28的外径和通道40的径向宽度可分别为约25至35mm和2.5至5mm的范围内，而管28的壁厚约2mm。对于长约1-8m的中等尺寸的喷枪而言，管28的外径范围可达约35mm至100mm，对于长超过8m，如约10m或更长的大型喷枪而言，管28的外径范围可超过100mm，例如可达200-400mm。对于中型枪而言，通道40的宽度可相应增至约4-10mm，而长枪的该宽度则相应增至5-20mm或更大。中等枪和长枪的管28的壁厚可相应地增至约4-6mm或更厚。套筒30的壁厚基本上可与它的管28的壁厚相当。
虽然最好用常规手段向管28供入流体，但为将冷却气供入通道40，较小地增压通常是适宜的。虽然可使用压缩机，但更好是用风扇或鼓风机供入冷却气体。实施例1
在使用Outokumpu闪速熔炼炉时，在炉子熔池内的渣的流出方面遇到很多困难，这是由于在熔池内形成了结块。先前曾在该系统中试用U.S.P4251271的Sirosmelt枪，但由于在防止块形成和熔融一旦已形成的结块时枪头受到的过度损耗而未获成功。也就是说在此情况下，如果过度的枪头损耗是可容许的话，Sirosmelt枪也仅能在该熔池中提供充分的热传导的条件下运作。而本发明的喷枪设备，由于枪被通过套筒和第一管间喷射的，并在熔池上方排出的冷却气体所冷却，所以能提供这样的传热并熔化结块而使之能运行，并能连续有效地运行而无结块再度形成。实施例2
一台与附图的装置基本上相当的试验设备，在高温使锌由渣中烟化的条件下运行，该设备使用常规的Sirosmelt枪。发现枪头迅速受损致使无法继续运行。用本发明的枪替换Sirosmelt枪，由于使用通过套筒和第一管间的通道喷射，从而被排入渣上方的气体空间的冷却气体使运行得以重新开始。未发现替换枪有枪头损耗问题。已证实在烟化操作期间析出的气体的燃烧而得到的热的80％被回收到炉子的熔池中，从而大大地提高了烟化操作的总的能量利用率。本发明的枪除了在Sirosmelt的枪的使用受到限制或不能使用的应用中可运用之外，它还可在给定的应用中在形式或用途上加以改变。因而，冷却气体的组分和/或流量可按需要变化，如通过增加或减少排于熔池上方气体空间的氧量就是这种变化。还有，可选择套筒的直径以适于给定炉子的需要，以便达到在冷却气体的流速和每单位时间体积间的所要求的平衡。另外，可以选择在第一管下端部位之上的套筒终止的高度以适应给定炉子的运行需要。再者，如果需要，可将环形板或导向片装在套筒下端之下的第一管上，以使来自喷枪的冷却气体在熔池之上的气体空间中被导向某一侧面，从而基本上防止冷却气体直接冲击于熔池表面之上。这种环形板可以以导向片的形式装在套筒端部之下的第一管的外表面上。另一可选择的方案是套筒可用杆在其下端的环形盘而部份地封闭，而在环状盘或套筒上又留有适当的冷却气体出口通道，以便控制冷却气体排出的方向和流量。
本发明的喷枪系统能克服Sirosmelt枪的某些局限。这样，由于在套筒和第一管间引入的冷却气体对枪的冷却，使得以受局限的气体流速，如在Outokumpu闪速炉中熔化结块所需的流速来进行操作得以实现。此外传热表面积大的枪可更广泛地使用，同时能持用更极端的炉子运行温度。渣层更容易地在更宽的操作温度和喷射气流量的范围内保持，借此使枪头的损耗减至最小，并减少了更换枪头所用的时间。本发明的枪能适应的喷射气体流速大大低于Sirosmelt枪所能承受的流速，与常规的枪相比，总的结果是提高了调节比。
可以理解的是，各种的代换，改进和/或附加物都可被引入上述各部分的结构的布局中，而不违背本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种用于将至少一流体从上方喷入液态火法冶金熔池中的喷枪系统，该熔池包括渣或在其表面上有渣层，该喷枪系统包括一喷枪(14)，其具有：
(a)至少一根细长管(28)，在上输入端和下排出端间延伸，并限定一条供所述流体或一相应的所述流体流过的管道(38)；
(b)在所述进入端的第一接头装置，可与至少一个供应上述流体或各上述流体的加压流体源相连，使所述流体流过所述管道或一相应的所述管道(38)；
其特征在于，
该喷枪系统还包括一细长的管状套筒(30)，相对于该喷枪(14)进行安装，喷枪(14)的该至少一管道(28)穿过该套筒延伸，以在该套筒(30)内环绕着该喷枪(14)限定了一冷却气体流动通道(40)；和在所述上输入端的第二接头装置(36)，可与供应所述冷却气体的压缩气体源相连，以使所述冷却气体流过所述通道(40)；
该套筒(30)从输入端或邻近输入端延伸，其具有一下端，在所述喷枪(14)的下端部上方一定间距处；
该通道(40)在套筒(30)的下端处是开口的，由此当所述喷枪(14)的所述下端被埋入渣(18)中，供应至所述通道(40)的冷却气体能够在渣(18)的上方从通道排出喷枪系统的外部。
2.根据权利要求1所述的喷枪，其特征在于所述至少一管(28)的长度至少为2m，所述套筒(30)终止于所述第一管下端之上至少300mm处。
3.根据权利要求1或2所述的喷枪，其特征在于所述第一管的长度至少为2m，而所述喷枪(14)的下端部为所述喷枪(14)总长的1/4-1/2。
4.根据权利要求1或2所述的喷枪，其特征在于所述喷枪(14)的外径为25-400mm，而所述环形通道(40)的径向宽度为2.5-至少20mm；所述的至少一管(28)和所述的套筒(30)的壁厚各为2-至少6mm。
5.根据权利要求4所述的喷枪，其特征在于所述喷枪(14)的长度为约2-5m，外径为约25-35mm，而所述通道(40)的宽度为约2.5-5mm。
6.根据权利要求4所述的喷枪，其特征在于所述喷枪(14)的长度为约4-8m，外径为35-100mm，而所述通道(40)的宽度为约4-10mm。
7.根据权利要求4所述的喷枪，其特征在于所述喷枪(14)的长度超过8m，直径超过100mm，而所述通道宽度为5-至少20mm。
8.根据权利要求1或2所述的喷枪，其特征在于所述喷枪(14)具有一杆在所述的至少一管(28)内延伸，带有一螺旋旋流片围绕所述杆延伸，形成一旋流组件，以使流过所述至少一管(28)的流体产生旋流。
9.根据权利要求1或2所述的喷枪，其特征在于所述喷枪(14)具有至少两根管(28)，第二管在第一管(28)中延伸，带有一螺旋旋流片围绕所述第二管延伸，形成一旋流组件，以使通过所述第一管(28)的流体在第一管和第二管之间产生旋流。
10.根据权利要求9所述的喷枪，其特征在于所述第二管适于使燃料油经其流动，以将所述燃料油喷入溶池(18)。
11.一种将流体喷入液态火法冶金熔池的方法，该熔池包括渣，或其表面有渣，该方法包括如下步骤：
(a)经如权利要求1或2所述的喷枪系统的喷枪(14)通入流体，以使其通过喷枪(14)的下部排出端排出；
(b)与步骤(a)同时，经喷枪(14)和喷枪的套筒间的通道(40)通入冷却气体，以使其在套筒(30)的下部排出端排出；
(c)降喷枪系统至第一位置，在该位置喷枪(14)的排出端邻近渣(18)表面，借此由至少一管(28)排出的流体引起渣的飞溅；
(d)保持喷枪系统于此位置，由此渣(18)的飞溅物(44)在外部沉积到喷枪(14)和套筒(30)上；
(e)保持通过通道(40)的足够的冷却气体流速，以使冷却气体与流体一起冷却喷枪(14)，借此使沉积在喷枪上的渣(18)的飞溅物(44)凝固而形成固定渣保护层(42)；以及
(f)降喷枪系统至第二位置，使喷枪(14)的排出端插入熔池以将流体排于其中，由于喷枪(14)处于第二位置时套筒(30)的排出端在熔池(18)之上，借此冷却气体在渣(18)表面上排放之前连续地冷却该喷枪(14)。
12.一种用于将流体喷入液态火法冶金熔池中的埋入顶吹炉设备该熔池包括渣或在其表面上有渣，该设备包括：
(a)一座炉子(12)，在其下端区域能形成至所要求水平面的熔池(18)；
(b)至少一如权利要求1或2所述的喷枪系统；
(c)用于降喷枪系统至炉(12)内的装置(32)，该降枪装置(32)可操作而使喷枪系统降至第一位置，在该位置喷枪(14)的排出端邻近渣面，保持枪于第一位置后再使喷枪系统降至第二位置，在该位置喷枪(14)的排出端被插入熔池(18)而套筒(30)的排出端则在熔池之上；
喷枪(14)的至少一管(28)可于其上端与欲在喷枪系统下降期间及下降后通过该喷枪(14)的加压流体源相连，借此排自至少一管的流体引起渣飞溅，从而使得渣从外面沉积到喷枪(14)和套筒(30)上，由于枪处于第一位置，可使渣的飞溅物在喷枪(14)上形成保护层(42)，借助喷枪系统处于第二位置时排出的流体被喷入熔池；套筒(30)可于其上端与欲在喷枪系统下降期间及下降后通过套筒(30)和喷枪(14)间的通道(40)的冷却气体源相连，借此冷却气体与流体一起冷却该喷枪(14)，使得当喷枪系统处于第一位置，渣(18)的飞溅物(44)凝固而形成这种保护层(42)，当喷枪系统处于第二位置，冷却气体排入熔池(18)上方的炉(12)中以连续冷却该喷枪(14)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103958994A (zh) * 2011-11-30 2014-07-30 奥图泰有限公司 用于顶部浸没喷射的流体冷却喷枪

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992018819A1 (en) * 1991-04-23 1992-10-29 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Lance for immersion in a pyrometallurgical bath and method involving the lance
IN181041B (zh) * 1991-09-20 1998-04-18 Ausmelt Ltd
BR9206507A (pt) * 1991-09-20 1995-10-24 Ausmelt Ltd Processo para a produção de ferro
RU2141076C1 (ru) * 1993-04-06 1999-11-10 Осмелт Лимитед Способ обработки углеродсодержащего материала
US5615626A (en) * 1994-10-05 1997-04-01 Ausmelt Limited Processing of municipal and other wastes
US5865876A (en) * 1995-06-07 1999-02-02 Ltv Steel Company, Inc. Multipurpose lance
US5830259A (en) * 1996-06-25 1998-11-03 Ltv Steel Company, Inc. Preventing skull accumulation on a steelmaking lance
AUPO095996A0 (en) 1996-07-12 1996-08-01 Technological Resources Pty Limited A top injection lance
US5810905A (en) * 1996-10-07 1998-09-22 Cleveland Cliffs Iron Company Process for making pig iron
US5885323A (en) * 1997-04-25 1999-03-23 Ltv Steel Company, Inc. Foamy slag process using multi-circuit lance
AUPP570098A0 (en) * 1998-09-04 1998-10-01 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
CA2352108C (fr) * 1998-12-01 2008-08-12 Societe Generale Pour Les Techniques Nouvelles Sgn Procede et dispositif d'incineration et de vitrification de dechets, notamment radioactifs
AUPQ890700A0 (en) 2000-07-20 2000-08-10 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process and apparatus
EP1437584A1 (de) * 2003-01-07 2004-07-14 IEE INTERNATIONAL ELECTRONICS & ENGINEERING S.A. Drucksensor mit elastischer Sensorschicht, deren Oberfläche mikrostrukturiert ist
AU2003900357A0 (en) 2003-01-24 2003-02-13 Ausmelt Limited An improved smelting process for the production of iron
CN101512024B (zh) * 2006-08-01 2012-01-25 奥斯梅尔特有限公司 铅渣还原
BRPI1102243B1 (pt) * 2011-05-20 2018-04-17 Magnesita Refratários S/A Lança refrigerada para injeção em vasos metalúrgicos
CN103620333B (zh) * 2011-06-30 2016-06-08 奥图泰有限公司 顶部浸没喷射喷枪
MX2014002303A (es) * 2011-09-02 2014-03-27 Outotec Oyj Lanzas para inyeccion sumergida superior.
AU2013204818B2 (en) 2013-04-12 2015-02-19 Metso Metals Oy Molten bath temperature measurement for a top submerged lance injection installation
CN105612263B (zh) 2013-10-16 2019-02-19 奥图泰(芬兰)公司 用于增强浸没式燃烧的顶部浸没式喷射喷枪
WO2015056142A1 (en) 2013-10-16 2015-04-23 Outotec (Finland) Oy Top submerged injection lance for enhanced heat transfer
EP4031308A4 (en) * 2019-09-19 2022-10-19 Burnstar Technologies (Pty) Ltd. FURNACE, FLUID FEED COMPONENT, FLUID REFORMATION SYSTEM AND METHOD OF REFORMING A FLUID
DE102020215140A1 (de) 2020-12-01 2022-06-02 Sms Group Gmbh Verfahren und Einschmelzaggregat zum pyrometallurgischen Einschmelzen von metallhaltigen Rohstoffen, Reststoffen und/oder Sekundärreststoffen
CN112708723B (zh) * 2020-12-23 2022-08-16 苏州大学 一种喷吹高温氧化性气体的水冷式喷枪及喷吹氧化性气体的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4097030A (en) * 1976-01-07 1978-06-27 Rene Desaar Lance for desulphurizing cast iron or steel
US4251271A (en) * 1977-05-09 1981-02-17 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization Submerged injection of gas into liquid-pyrometallurgical bath

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1130845A (en) * 1966-04-13 1968-10-16 Noranda Mines Ltd Method and apparatus for controlling the temperature of metal lances in molten baths
US3488044A (en) * 1967-05-01 1970-01-06 Nat Steel Corp Apparatus for refining metal
US3730505A (en) * 1970-07-01 1973-05-01 Centro Speriment Metallurg Double delivery lance for refining the steel in the converter processes
FR2131674A5 (zh) * 1971-04-10 1972-11-10 Messer Griesheim Gmbh
US3828850A (en) * 1973-07-12 1974-08-13 Black Sivalls & Bryson Inc High temperature material introduction apparatus
US3889933A (en) * 1974-02-28 1975-06-17 Int Nickel Canada Metallurgical lance
US4023676A (en) * 1976-09-20 1977-05-17 Armco Steel Corporation Lance structure and method for oxygen refining of molten metal
US4326701A (en) * 1979-09-29 1982-04-27 Kaiser Steel Corporation Lance apparatus
FR2496699B1 (fr) * 1980-12-22 1985-06-21 Siderurgie Fse Inst Rech Lance de soufflage de gaz oxydant, notamment d'oxygene, pour le traitement des metaux en fusion
JPS58185707A (ja) * 1982-04-23 1983-10-29 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼の精錬法
JPS5989710A (ja) * 1982-11-11 1984-05-24 Kawasaki Steel Corp 溶融金属処理用浸漬ランス
US4880044A (en) * 1987-04-01 1989-11-14 Bw-Usa, Inc. Spacer devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4097030A (en) * 1976-01-07 1978-06-27 Rene Desaar Lance for desulphurizing cast iron or steel
US4251271A (en) * 1977-05-09 1981-02-17 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization Submerged injection of gas into liquid-pyrometallurgical bath

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103958994A (zh) * 2011-11-30 2014-07-30 奥图泰有限公司 用于顶部浸没喷射的流体冷却喷枪
CN103958994B (zh) * 2011-11-30 2016-05-11 奥图泰有限公司 用于顶部浸没喷射的流体冷却喷枪
US9829250B2 (en) 2011-11-30 2017-11-28 Outotec Oyj Fluid cooled lances for top submerged injection

Also Published As

Publication number Publication date
PL287099A1 (en) 1991-08-12
IN178636B (zh) 1997-05-24
SG45386A1 (en) 1998-01-16
JPH05500555A (ja) 1993-02-04
EP0493476A4 (en) 1993-11-18
ZA907780B (en) 1991-12-24
DE69032804T2 (de) 1999-06-02
WO1991005214A1 (en) 1991-04-18
EP0493476A1 (en) 1992-07-08
CN1051081A (zh) 1991-05-01
EP0493476B1 (en) 1998-12-02
PE26791A1 (es) 1991-09-20
DE69032804D1 (de) 1999-01-14
JP3249816B2 (ja) 2002-01-21
US5251879A (en) 1993-10-12
PL167273B1 (pl) 1995-08-31
CA2066455C (en) 1995-12-19

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