CN1829891A - 电还原炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于实施还原过程，尤其是用于为了回收金属成份还原炉渣的电还源炉(1)。这种炉子用电能来工作，电能通过至少一个电极加到电炉内(Oi)。其中，还原炉(1)以气密的结构形式具有一个用于炉料的上料口(3)，此炉料通过一个上料装置(4)被运输，其中，上料口同时也用作所产生气体的排气管路口(3)。

Description

电还原炉
本发明涉及一种用于借助电能实施还原过程，尤其用于为了回收金属成份还原炉渣的电还原炉，该电能通过至少一个电极被加到炉内。此处还原炉在炉壁里或在炉盖里有一个用于炉料的上料口以及有一个用于从炉子里排出还原过程中产生的气体的口。
待提纯的炉渣被装到炉子里并进行还原，而随炉渣而装入的金属以氧化物(例如Cu2O)、硫化物(例如Cu2S)和金属的形式(例如Cu，(铜))的形式存在。氧化物成份通过添加还原剂而还原成金属。金属成份和硫化物成分则根据不同的密度而沉积在炉底上。
在这样的用于还原或者提纯炉渣的还原炉中众所周知的是：过程气体，如CO部分地或全部留在炉内并被燃烧。
其中，含有CO的过程气体与通过炉子外壁或炉盖里适合的开口被抽吸的空气，在炉内的熔液或炉渣之上被燃烧并冷却到某一个温度，这个温度是由后接的除尘设备的类型规定的。
这有如下缺点：为过程气体部分燃烧时，一方面就有CO爆炸的危险或者使有毒的CO气体溢出到炉子间去的危险。
另一方面由于炉子内气体的燃烧以及气体状的金属蒸气使电极以及还原剂，如焦炭、煤炭等等的烧损加剧。这又造成高达每天3至5吨(t/d)的焦炭和每吨炉料0.5至0.8kg的电极材料的能耗。对于一种每天处理大约1000t炉渣的炉子来说这就意味着每天的超支达1000至1500美元。
由于通过不希望地燃烧电极和还原剂而产生了这种附加的排气，因此要求除尘设备适合于更大的排气量。此外，炉子气体腔室的炉衬，特别是炉盖砌衬承受强烈的热负荷。
由日本的公开专利2000039118A公开了一种用于还原炉渣的电还原炉。粉末状的炉料通过一个加料装置经过炉子侧壁里的一个对应的上料口装到炉渣层的高度并用电使之熔化。还原时所产生的气体，尤其如CO气体则借助于一个排出装置通过炉盖的一个门里的单独的管路被排出。
从现有技术出发，本发明的任务是对一种电还原炉进行改进，以避免上面所到的缺点。
该任务通过具有权利要求1的特征的炉子被解决。有利的改进开发在从属权利要求中加以说明。
本发明的核心是炉子设计成气密式结构型式，其方法是通过炉子里一个气密的开口同时地装炉料，尤其是液态炉渣并同时地排出或抽出炉子气体。按此方式可以最佳地保护炉子避免空气不希望地钻入。也阻止了电极和/或还原剂的氧化。
按照发明的一种优选的实施形式，最好设计成装料槽并且通过共同的上料口和排气口而伸入炉内部的上料装置具有一个封盖。该封盖相对于下炉缸是密封的并且向上设计成排气烟囱。
这种实施形式可以借助于炉渣的装料实现，同时保证气密的密封并且同时防止了电极和还原剂的不希望的烧损。封盖可以允许进行连续的装料，因为它是永久起作用的。在用小的过压的一种炉子运行方式中，过程气体经过炉壳里的装料口通过由装料槽和其封盖所构成的排气烟囱离开炉子。
原则上也可想象的是，借助于一个滑阀来密封这用于装料和排出气体的共同开口。但是只有当不连续地装料时，才这样做。
封盖的烟囱形式优选地如此来设计：即装料装置的封盖大约在炉子附近有一个用于排出气体的烟囱管子，紧接这管子是一个复燃腔室。在这烟囱管里可能发生过程气体的部分燃烧，因为不能完全地避免从装填侧使空气通过装料装置一起吸入烟囱管子里。但是完全避免了空气进入炉内。进入的空气由于烟囱效应而并不被吸入炉内，而进入由封盖形成的烟囱管里。在紧接着的燃烧室内通过附加空气的有调节地输入而完成过程气体的燃烧，并使燃烧过的废气冷却到所要求的较低湿度。
最好借助于重力或者离心力通过一种装料槽形式的装料装置将炉料运输到炉内。但本发明也包括了借助于机械装置，如震动器和旋转辊来支持这种运输。
所使用的炉渣大部分为液态形式。液态的炉渣通过共同的装料口和排气口进行装料。同时也装固体的、块状的炉渣。这种炉渣按照还原炉的一种实施形式与还原剂一起借助经过炉盖伸入到炉内的装料管被添加。
按照另一种实施形式可以通过共同的装料口和排气口也装固体料。这尤其对于还原剂来说是有利的，因为炉渣的氧化物成份已经在装填入炉内时与还原剂强烈地混合。
总之，通过发明还有以下优点：
-每年降低运行成本30,0000至400,000美元；
-设备的投资成本较低，因为去掉了用于焦炭和电极的燃烧空气的和冷却空气的排气量；
-由于排气温度较低使能耗较小；
-因为在炉子内绝对没有燃烧，因此由于取消了潜在热量而使炉盖的热负荷较小；
-电极条的结构型式更简化，因为电极的补装大大减小了；
-保证了炉腔的还原气氛，该还原气氛对于获得作为氧化物存在的材料是有利的。
发明的其它细节可从从属权利要求和以下的说明中得出，在该说明中详细叙述了在唯一附图中所示的发明的实施形式。这里唯一的附图示出了示意表示的、具有一个口的还原炉壁的剖视图，该口同时用作加料口和排气孔。
电还原炉1是借助于炉壁2来表示的。一个这样的电还原炉1用于实施例如回收过程，如氧化物废料处理过程，尤其用于炉渣的提纯用来回收金属成份。为此在炉子内部Oi至少装入一个电极(未示出)，其中炉料通过加入的能量被熔化或者被加热到高温，使还原过程能够借助于装入的还原剂，如煤炭和焦炭而得以进行。
在炉壁2里设有一个装料口3。穿过这开口是以一个由一个机架6支承的装料槽5或者炉渣进入槽为表现形式的装料装置4，借助于装料槽5使炉渣被装入炉内(箭头I)。同时这开口3也用作在还原时所产生的过程气体的排出开口，这些过程气体这里是用CO和根据气体状的金属蒸气，如锌，用{Zn}来表示的(箭头II)。这个开口3原则上是唯一的排气口。当然在紧急情况下可以为废气设有一个紧急用烟囱。
装料槽5是与炉壁2气密密封的。为此它设有一个金属外壳形式的封盖7，该封盖从炉壁2一直伸到装料槽5的进口8。因此形成了一种用于炉料的通道。在进口8的一侧护盖7略向上抬高，以便为炉料提供空间。靠近炉子有一个烟囱管10从封盖7上的一个开口9离开封盖7。这样封盖7在向上方向上就作成排气烟囱。
接着烟囱管10沿排气流动方向是一个补充燃烧室11。使空气运输入补充燃烧室11的流入通道12通入此补充燃烧室里。
以下对过程进行说明。通过装料槽5使炉料，如液态的炉渣连续地被装入炉内(箭头I)。还原剂通过炉盖里单独的装料管或者必要时同样也通过装料槽被装入。同时过程气体相反于装料方向经过相同的开口3流入烟囱状的封盖里(箭头II)。它们经过烟囱管流出(箭头III)。与炉料一起被吸入的空气(箭头IV)同样也通过烟囱管10被排出(箭头V)。用该空气可以在这烟囱管10里使气体发生部分燃烧，但本来的用调节输入的空气和补充燃烧发生在后置的燃烧腔室11里，空气被控制地进入此腔室里(箭头VI)。
总之，采用本发明就创造了一种用于对液态炉渣进行提纯的、封闭的电还原炉，它具有封闭的结构，其方法只是还在炉内设有一个气体开口，通过该开口同时地使液态的炉渣被装入并使炉气被抽出。因而不会有二次空气进入炉内。
标号表
1.电还原炉
2.炉壁
3.装料口
4.装料装置
5.装料槽
6.机架
7.封盖
8.进口
9.封盖里的开口
10.烟囱管
11.补充燃烧腔室
12.空气的流入通道
Oi炉子内部
箭头I   炉渣和还原剂和装料方向
箭头II  过程气体的流出方向
箭头III 过程气体经过烟囱的流动
箭头IV  从装料侧吸入的空气
箭头V   吸入的空气经烟囱排出
箭头VI  用于补充燃烧的有调节的空气输入

Claims (10)

1.用于借助电能实施还原过程，尤其是用于使炉渣还原来回收金属成分的电还原炉(1)，所述的电能通过至少一个电极加到炉子内(Oi)，其中，还原炉(1)具有一个用于通过装料装置(4)被运输的炉料的装料口(3)以及一个用于使还原过程中所产生的气体从炉子里排出的口(3)，其特征在于，炉子设计成气密的结构，其中，用于炉料的装料口(3)同时又用作为所产生气体的排气口(3)。
2.按权利要求1所述的电还原炉，其特征在于，装料装置通过所述的共同的装料口和排气口(3)伸入到炉子内(Oi)或者通到该口(3)上，该装料装置(3)在炉子之外设有一个封盖(7)，该封盖(7)与下炉缸之间是密封的并且向上为烟囱结构。
3.按权利要求1或2所述的电还原炉，其特征在于，用于装料装置(3)的封盖(7)在炉子附近有一个用于排气的烟囱管(10)，在该烟囱管后接有一个补充燃烧室(11)。
4.按权利要求1至3中之一所述的电还原炉，其特征在于，所述的燃烧腔室(11)与一个输气通道(12)连接用于有调节地输入空气并用于有调节地使过程气体补充燃烧。
5.按权利要求1至4中之一所述的电还原炉，其特征在于，共同的装料口和排气口(3)布置在炉壁(2)里或者在炉盖里，与其相接的是用封盖(7)与炉子外侧气体密封的装料装置(3)。
6.按权利要求1至5中之一所述的电还原炉，其特征在于，装料装置是一个装料槽(5)。
7.按权利要求6所述的电还原炉，其特征在于，炉料通过装料槽(5)借助于重力而运输到炉内或者通过机械装置，如震动器或旋转辊来支持这种运输。
8.按权利要求1至7中之一所述的电还原炉，其特征在于，通过共同的装料和排气口可以装入液态的炉渣。
9.按权利要求1至8中之一所述的电还原炉，其特征在于，通过共同的装料和排气口可以装入固体料，如固体炉渣和/或还原剂。
10.按权利要求1至9中之一所述的电还原炉，其特征在于，该具有一个炉盖的炉子具有至少一个穿过炉盖伸入炉子内部的装料管，以装入还原剂和/或固体炉渣。
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