CN103189528A - 用来控制悬浮熔炼炉的热平衡的方法和悬浮熔炼炉 - Google Patents

用来控制悬浮熔炼炉的热平衡的方法和悬浮熔炼炉 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用来控制悬浮熔炼的热平衡的方法并且涉及一种悬浮熔炼炉。悬浮熔炼炉包括反应炉身（1）、下炉（2）和上升烟道（3），其中反应炉身（1）具有炉身结构（4），该炉身结构设置有周围壁结构（5）和炉顶结构（6）并且限定反应室（7），并且其中反应炉身（1）设置有精矿燃烧器（14），该精矿燃烧器用来供给粉末状固体物质和反应气体到反应室（7）中。反应炉身（1）的炉身结构（4）设置有冷却装置（8），该冷却装置用来供给吸热材料到反应炉身（1）的反应室（7）中。

Description

用来控制悬浮熔炼炉的热平衡的方法和悬浮熔炼炉
技术领域
本发明涉及如独立权利要求1的前序中限定的一种用来控制悬浮熔炼炉的热平衡的方法。
本发明也涉及如独立权利要求23的前序中限定的一种悬浮熔炼炉。
本发明涉及在悬浮熔炼炉（例如闪速熔炼炉）中实现的方法，并且涉及悬浮熔炼炉（例如闪速熔炼炉）。
背景技术
闪速熔炼炉包括三个主要部分：反应炉身、下炉和上升烟道。在闪速熔炼过程中，包括硫化物精矿、矿渣成型剂和其他粉末状成分的粉末状固体物质通过反应炉身上部的精矿燃烧器与反应气体混合。反应气体可以是空气、氧气或者富氧空气。精矿燃烧器通常包括用于供给粉末状固体物质进入反应炉身中的进料管，其中进料管的口通到反应炉身中。精矿燃烧器通常还包括分散装置，该分散装置同心地布置在进料管内部，并且在反应炉身内部从进料管的口延伸一段距离，并且该分散装置包括用于将分散气体引导至围绕分散装置流动的粉末状固体物质的分散气体开口。精矿燃烧器通常还包括用于供给反应气体进入反应炉身中的气体供应装置，气体供应装置通过同心地围绕着进料管的环形排放口通到反应炉身中，以便混合从环形排放口排出的所述反应气体和粉末状固体物质，该粉末状固体物质从进料管的中部排出并且通过分散气体被引导至侧部。闪速熔炼过程包括这样一个阶段，其中粉末状固体物质通过精矿燃烧器的进料管的口被送入反应炉身中。闪速熔炼过程还包括这样一个阶段，其中分散气体通过精矿燃烧器的分散装置的分散气体口被送入反应炉身中，以便引导分散气体至围绕分散装置流动的粉末状固体物质，并且闪速熔炼过程包括这样一个阶段，其中反应气体通过精矿燃烧器的气体供应装置的环形排放口被送入反应炉身中，以便混合反应气体和固体物质，该固体物质从进料管的中部排出并且通过分散气体被引导至侧部。
在大多数情况下，当被送入反应炉身的混合物的成分，即粉末状固体物质和反应气体互相反应时，熔化所需的能量从混合物自身获得。然而，存在这样的原材料，它们在一起反应时无法产生足够的能量，并且为了充分熔化，它们需要燃料气体也被送入反应炉身中以产生用于熔化的能量。
目前，存在多种已知替代方案，该替代方案用来向上修正悬浮熔炼炉的反应炉身的热平衡，即，提高悬浮熔炼炉的反应炉身的温度以防止悬浮熔炼炉的反应炉身冷却。没有多种已知的方法来向下修正悬浮熔炼炉的反应炉身的热平衡，即，降低悬浮熔炼炉的反应炉身的温度。一个已知的方法是减少进料，即，例如，供给少量的精矿和反应气体至反应炉身。降低悬浮熔炼炉的反应炉身的温度的另一已知方法是将氮气供给到反应炉身中。这种方法的缺点是废气增加（由于废气中较高的氮气量）。其它已知方法是将固体冷却剂与精矿混合在一起。这种方法的缺点是熔化量增加并且渣组成可能对该工艺不利。为了生产率的原因，有利的是，成功降低热平衡而不降低供给。
发明内容
本发明的目的是提供用来解决上述问题的、用来控制悬浮熔炼炉的热平衡的方法和悬浮熔炼炉。
本发明的用来控制悬浮熔炼炉的热平衡的方法的特征在于独立权利要求1的限定。
该方法的优选实施例在从属权利要求2到22中被限定。
相应地，本发明的悬浮熔炼炉的特征在于独立权利要求23的限定。
悬浮熔炼炉的优选实施例在从属权利要求24到44中被限定。
该方法和悬浮熔炼炉基于以下思想：为反应炉身的炉身结构提供用来将吸热材料供给到反应炉身的反应室中的至少一个冷却装置；和通过所述至少一个冷却装置将吸热材料供给到反应炉身的反应室中。
根据本发明的方案实现反应炉身的熔化温度的减小而不减小供给。这是由于被供给到反应炉身的反应室中的吸热材料消耗反应室中的能量。以液体冷却剂的形式的吸热材料可以例如通过在反应炉身中蒸发而消耗能量，并且从反应炉身中的物质获取蒸发能量。吸热材料可以可能地也包含多种成分，该成分在反应炉身的条件中可以分解为较小部分成分，根据吸热反应消耗能量。因此，反应炉身中的温度可以以受控制的方式降低。
根据本发明的方案实现反应炉身的温度的减小而不减小供给。这是因为由于增加供给的温度升高可以通过相应地增加吸热材料的供给而被修正。
该方案的优点是，使得可以在反应气体中使用更多氧气而不必升高反应室中的温度。取决于氧气的可用性和固体供给材料的分解，反应气体可以例如包含60-85%或者达到95%氧气。这通常称为反应气体的富氧。
例如，已知的是，具有高的热值的粉末状固体物质不一定同时是在反应室中容易点燃的材料。通过使用大量的氧气，可以点燃这种难以点燃的材料。通过将吸热材料供给到反应室中，由反应气体中的这种大量的氧气产生的过剩热能可以被消耗。
反应气体中的高的富氧的另一优点是废气中的较低氮气（N2）量。这意味着与没有添加液体冷却剂的情况相比，废气管路和辅助设备中的大多数设备尺寸可以较小。这意味着新设施的较小投资成本并且可以通过已有设施的仅仅轻微修改（如果有的话）而增加已有设施的生产量。
与通过将以气体形式的氮供给到反应室中进行冷却相比，该方案的优点是可以减小氧化氮（NOX）的形成。如果反应室中的温度足够高并且如果氮存在于反应室中，形成对环境有害并且在从气体（该气体从悬浮熔炼炉的上升烟道被收集）生产的产品中不需要的氧化氮。通过将吸热材料供给到反应室的热的区域中，火焰长度增加并且反应室中的高温区域减小。这意味着在这些高温区域中悬浮体的停留时间将减小，因此减小热NOX和燃料NOX的形成。
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是悬浮熔炼炉的第一实施例的原理图，
图2是悬浮熔炼炉的第二实施例的原理图，
图3是悬浮熔炼炉的第三实施例的原理图，
图4是悬浮熔炼炉的第四实施例的原理图，
图5是悬浮熔炼炉的第五实施例的原理图，
图6是悬浮熔炼炉的第六实施例的原理图，
图7是悬浮熔炼炉的第七实施例的原理图，
图8是悬浮熔炼炉的第八实施例的原理图，
图9是悬浮熔炼炉的第九实施例的原理图，并且
图10是悬浮熔炼炉的第十实施例的原理图。
具体实施方式
附图示出悬浮熔炼炉的十个不同实施例。
首先，将更详细地描述用来控制悬浮熔炼炉的热平衡的方法和该方法的优选实施例以及变体。
悬浮熔炼炉包括反应炉身1、下炉2和上升烟道3。反应炉身1具有炉身结构4，炉身结构4设置有周围壁结构5和炉顶结构6，并且在炉身结构4内限制反应室7。反应炉身1设置有精矿燃烧器14，该精矿燃烧器用来将粉末状固体物质和反应气体供给到反应室7中。例如，从芬兰专利No.22694已知这种悬浮熔炼炉的基本构造和功能原理。
该方法包括为反应炉身1的炉身结构4提供至少一个冷却装置8的步骤，该至少一个冷却装置用来供给吸热材料（图中未示出）到反应炉身1的反应室7中。
该方法另外包括通过至少一个冷却装置8供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中的步骤。
该方法可以包括在炉身结构4中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与精矿燃烧器14分离地提供至少一个冷却装置8的步骤。
该方法可以包括在炉身结构4的炉顶结构6中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与精矿燃烧器14分离地提供至少一个冷却装置8的步骤。
如果该方法包括在炉身结构4的炉顶结构6中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与精矿燃烧器14分离地提供至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括在炉身结构4的炉顶结构6中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与精矿燃烧器14分离地提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤。
如果该方法包括在炉身结构4的炉顶结构6中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与精矿燃烧器14分离地提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括以下步骤：布置至少一个喷嘴9，用于相对于水平平面以65和85度之间（例如70度）的角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如果该方法包括在炉身结构4的炉顶结构6中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与精矿燃烧器14分离地提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括使用具有10和30度之间（例如20度）的喷射角度的至少一个喷嘴9的步骤。
该方法可以包括在炉身结构4的周围壁结构5中提供至少一个冷却装置8的步骤。如果该方法包括在炉身结构4的周围壁结构5中提供至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括在炉身结构4的周围壁结构5中提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤。
如果该方法包括在炉身结构4的周围壁结构5中提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括以下步骤：布置至少一个喷嘴9，用来相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度将吸热材料供给到反应炉身1的反应室7中。
如果该方法包括在炉身结构4的周围壁结构5中提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括以下步骤：布置至少一个喷嘴9，用来以10和30度之间、例如20度的喷射角度将吸热材料供给到反应炉身1的反应室7中。
该方法可以包括以下步骤：提供具有反应室7的悬浮熔炼炉，该反应室的横截面积向着下炉2增加。反应室7可以至少部分地具有截头锥的形状且/或具有弯曲部分。替代地，反应室7可以具有至少部分竖直的部分。
该方法可以包括在炉身结构4的周围壁结构5中提供肩结构12并且将至少一个冷却装置8布置在肩结构12中（如图5和6中所示）的步骤。
该方法可以包括通过在炉身结构4的周围壁结构5中提供至少一个冷却装置8而在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，和以下步骤：通过炉身结构4的周围壁结构5中的所述至少一个冷却装置8将吸热材料供给到反应室7中，以在反应室7中形成没有吸热材料的第一竖直反应区域10，并且在反应室7中在第一竖直反应区域10下方形成第二竖直反应区域11，使得第二竖直反应区域11包含吸热材料。
该方法可以包括通过在炉身结构4的周围壁结构5中提供至少一个冷却装置8而在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，和以下步骤：通过炉身结构4的周围壁结构5中的所述至少一个冷却装置8将吸热材料供给到反应室7中，以在反应室7中形成第一竖直反应区域10，并且在反应室7中在第一竖直反应区域10下方形成第二竖直反应区域11，使得第二竖直反应区域11比第一竖直反应区域10包含更多的吸热材料。
该方法可以包括通过在炉身结构4的周围壁结构5中提供至少一个冷却装置8而在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，和以下步骤：通过炉身结构4的周围壁结构5中的所述至少一个冷却装置8将吸热材料供给到反应室7中，以在反应室7中形成第一竖直反应区域10，并且在反应室7中在第一竖直反应区域10下方形成第二竖直反应区域11，使得第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11都包含吸热材料。
如果该方法包括在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，则该方法可以包括在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间提供肩结构12的步骤。
如果该方法包括在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间提供肩结构12的步骤，则该方法可以包括在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间的肩结构12中提供至少一个冷却装置8的步骤。
如果该方法包括在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间在肩结构12中提供至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间的肩结构12中提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤。
如果该方法包括在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间在肩结构12中提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括以下步骤：布置至少一个喷嘴9，用来相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如果该方法包括在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间的肩结构12中提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括布置以下步骤：布置至少一个喷嘴9，用来以10和30度之间（例如20度）的喷射角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如果该方法包括在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，则该方法可以包括形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11使得第一竖直反应区域10的平均横截面积小于第二竖直反应区域11的平均横截面积（如图7和8中所示）的步骤。
如果该方法包括在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，则该方法可以包括由反应室7的最上部分形成第一竖直反应区域10（如图7到10中所示）的步骤。
如果该方法包括在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，则该方法可以包括形成第一竖直反应区域10使得反应室7的第一竖直反应区域10的横截面积向着下炉2增加（如图8和10中所示）的步骤。反应室7的第一竖直反应区域10可以至少部分地具有截头锥的形状且/或具有弯曲部分。替代地，反应室7的第一竖直反应区域10可以具有至少部分竖直的部分。
如果该方法包括在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，则该方法可以包括形成第二竖直反应区域11使得反应室7的第二竖直反应区域11的横截面积向着下炉2增加（如图8中所示）的步骤。反应室7的第二竖直反应区域11可以至少部分地具有截头锥的形状且/或具有弯曲部分。替代地，反应室7的第二竖直反应区域11可以具有至少部分竖直的部分。
如果该方法包括在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，则该方法可以包括通过在炉身结构4的周围壁结构5的至少两个竖直不同点处在炉身结构4的周围壁结构5中提供冷却装置8而将第二竖直反应区域11分成至少两个竖直子反应区域13的步骤，和在炉身结构4的周围壁结构5的至少两个竖直不同点处供给吸热材料到反应室7中以在反应室7中形成没有吸热材料的第一竖直反应区域10并且在第一反应区域10下方形成至少两个竖直子反应区域13使得子反应区域13包含吸热材料的步骤。
如果该方法包括在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，则该方法可以包括通过在炉身结构4的周围壁结构5的至少两个竖直不同点处在炉身结构4的周围壁结构5中提供冷却装置8而将第二竖直反应区域11分成至少两个竖直子反应区域13的步骤，和在炉身结构4的周围壁结构5的至少两个竖直不同点处供给吸热材料到反应室7中以在反应室7中形成第一竖直反应区域10并且在第一反应区域10下方形成至少两个竖直子反应区域13使得子反应区域13比第一反应区域10包含更多吸热材料的步骤。
如果该方法包括在反应室7中形成第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11的步骤，则该方法可以包括通过在炉身结构4的周围壁结构5的至少两个竖直不同点处在炉身结构4的周围壁结构5中提供冷却装置8将第二竖直反应区域11分成至少两个竖直子反应区域13的步骤，和在炉身结构4的周围壁结构5的至少两个竖直不同点处供给吸热材料到反应室7中以在反应室7中形成第一竖直反应区域10并且在第一反应区域10下方形成至少两个竖直子反应区域13使得第一竖直反应区域10和子反应区域13都包含吸热材料的步骤。
图9和10示出已经形成两个竖直子反应区域13的实施例。
如果该方法包括将第二竖直反应区域11分成多个竖直子反应区域13的步骤，则该方法可以包括在两个相邻的竖直子反应区域13之间形成肩结构12的步骤。
如果该方法包括在两个相邻的竖直子反应区域13之间形成肩结构12的步骤，则该方法可以包括在两个相邻的竖直子反应区域13之间的肩结构12中提供至少一个冷却装置8的步骤。
如果该方法包括在两个相邻的竖直子反应区域13之间的肩结构12中提供至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤。
如果该方法包括在两个相邻的竖直子反应区域13之间的肩结构12中提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括以下步骤：布置喷嘴9，用来相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如果该方法包括在两个相邻的竖直子反应区域13之间的肩结构12中提供包括喷嘴9的至少一个冷却装置8的步骤，则该方法可以包括以下步骤：布置至少一个喷嘴9，用来以10和30度之间（例如，20度）的喷射角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如果该方法包括将第二竖直反应区域11分成多个竖直子反应区域13的步骤，则该方法可以包括形成横截面积向着下炉2增加的竖直子反应区域13（如图9中所示）的步骤。例如，可以提供至少部分地具有截头锥的形状且/或具有弯曲部分的竖直子反应区域13。替代地，反应室7的第一竖直反应区域10可以具有至少部分竖直的部分。
该方法可以包括在从反应室7的炉顶结构6处测量的0.3h到0.7h的距离、优选地在0.4h到0.6h的距离处提供至少一个冷却装置8的步骤，其中h是反应室7的高度。
该方法可以包括以下步骤：提供具有喷嘴9的至少一个冷却装置8，该喷嘴被布置用来供给吸热材料到反应室7中，使得吸热材料的流在从反应室7的炉顶结构6测量的0.3h到0.7h的距离处、优选地在0.4h到0.6h的距离处切割反应室7的假想竖直中心线，其中h是反应室7的高度。
该方法可以包括在反应室7的相同水平并且围绕反应室7均匀地提供多个冷却装置8的步骤。
在该方法中，至少一种以下物质优选地但不是必然地用作吸热材料：水，诸如城市废水的废水，不同强度的酸（诸如，硫酸或弱酸），石灰水，金属盐和金属硫酸盐（诸如铜硫酸或镍硫酸），或作为上述的组合。吸热材料也可以处于过饱和溶液的形式，其中过饱和的最大程度取决于溶液中的材料的性质。
在该方法中，吸热材料可以通过冷却装置8以小滴的形式被供给到反应室7中。这种小滴的尺寸优选地但不是必然地被选择使得在该材料进入下炉之前该小滴分解并且使得该小滴的吸热材料蒸发。在另一方面，这种小滴的尺寸可能不小到使得该小滴在反应室7中太早分解，因为这减小小滴吸热地消耗反应室7的最热部分中的能量的能力，最热部分接近反应室7的假想竖直中心轴线。
该方法可以包括另外供给吸热材料到通过精矿燃烧器14被供给到反应炉身1中的粉末状固体物质，并且另外供给吸热材料到通过精矿燃烧器14被供给到反应炉身1中的反应气体。
该方法可以包括使用流体的形式、优选地液体的形式的吸热材料。
该方法可以包括在从反应室7的下端部测量的至少0.3h的水平提供至少一个冷却装置8，其中h是反应室7的高度。这用来在这种水平、即反应室7的高度供给吸热材料，这允许通过吸热材料消耗反应室7中的热能。
接下来，将更详细地描述悬浮熔炼炉和悬浮熔炼炉的优选实施例和变型。
悬浮熔炼炉包括反应炉身1、下炉2和上升烟道3。反应炉身1具有炉身结构4，该炉身结构设置有周围壁结构5和炉顶结构6，并且限定反应室7。反应炉身1设置有精矿燃烧器14，该精矿燃烧器用来供给粉末状固体物质和反应气体到反应室7中。
反应炉身1的炉身结构4设置有冷却装置8，该冷却装置用来供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
悬浮熔炼炉可以在炉身结构4中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与精矿燃烧器14分离地包括至少一个冷却装置8。
悬浮熔炼炉可以在炉身结构4的炉顶结构6中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与精矿燃烧器14分离地包括至少一个冷却装置8。
如果悬浮熔炼炉在炉身结构4的炉顶结构6中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与精矿燃烧器14分离地包括至少一个冷却装置8，则悬浮熔炼炉可以在炉身结构4的炉顶结构6中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与该精矿燃烧器14分离地包括至少一个包括喷嘴9的冷却装置8。
如果悬浮熔炼炉在炉身结构4的炉顶结构6中、在离开包括喷嘴9的精矿燃烧器14一定距离处并且与该精矿燃烧器14分离地包括至少一个冷却装置8，则喷嘴9可以被布置成相对于水平平面以30到70度的角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如果悬浮熔炼炉在炉身结构4的炉顶结构6中、在离开精矿燃烧器14一定距离处并且与该精矿燃烧器14分离地包括至少一个包括喷嘴9的冷却装置8，则该喷嘴9可以被布置成以10和30度之间（例如20度）的喷射角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
悬浮熔炼炉可以在炉身结构4的周围壁结构5中包括至少一个冷却装置8。
如果悬浮熔炼炉在炉身结构4的周围壁结构5中包括至少一个冷却装置8，则该悬浮熔炼炉可以在炉身结构4的周围壁结构5中包括至少一个包括喷嘴9的冷却装置8。
如果悬浮熔炼炉在炉身结构4的周围壁结构5中包括至少一个包括喷嘴9的冷却装置8，则喷嘴9可以被布置成相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如果悬浮熔炼炉在炉身结构4的周围壁结构5中包括至少一个包括喷嘴9的冷却装置8，则喷嘴9可以被布置成以10和30度之间（例如，20度）的喷射角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如图2和4中所示，反应室7的横截面积可以向着下炉2增加。反应室7可以至少部分地具有截头锥的形状且/或具有弯曲部分。替代地，反应室7可以具有至少部分竖直的部分，如图1和3中所示。
反应室7可以在炉身结构4的周围壁结构5中包括肩结构12并且在肩结构12中包括至少一个冷却装置8。
反应室7可以包括第一竖直反应区域10和第一竖直反应区域10下方的第二竖直反应区域11，使得至少一个冷却装置8被布置在炉身结构4的周围壁结构5中，并且被布置用来供给吸热材料到反应室7中，使得第二竖直反应区域11包含吸热材料并且使得第一竖直反应区域10没有吸热材料。
反应室7可以包括第一竖直反应区域10和第一竖直反应区域10下方的第二竖直反应区域11，使得至少一个冷却装置8被布置在炉身结构4的周围壁结构5中，并且被布置用来供给吸热材料到反应室7中，使得第二竖直反应区域11比第一竖直反应区域10包含更多吸热材料。
反应室7可以包括第一竖直反应区域10和第一竖直反应区域10下方的第二竖直反应区域11，使得至少一个冷却装置8被布置在炉身结构4的周围壁结构5中，并且被布置用来供给吸热材料到反应室7中，使得第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11都包含吸热材料。
如果反应室7包括第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11，则反应室7可以在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间包括肩结构12，如图7到10中所示。
如果反应室7在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间包括肩结构12，则至少一个冷却装置8可以在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间被布置在肩结构12中，如图7到10中所示。
如果至少一个冷却装置8在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间被布置在肩结构12中，则悬浮熔炼炉可以在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间的肩结构12中包括至少一个包括喷嘴9的冷却装置8。
如果反应室7在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间的肩结构12中包括至少一个包括喷嘴9的冷却装置8，则喷嘴9可以被布置用来相对于水平平面以30到60度，优选地40到50度的角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如果反应室7在第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11之间的肩结构12中包括至少一个包括喷嘴9的冷却装置8，则该喷嘴9可以被布置用来以10和30度之间（例如20度）的喷射角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如果反应室7包括第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11，则第一竖直反应区域10的平均横截面积可以小于第二竖直反应区域11的平均横截面积，如图7和8中所示。
如果反应室7包括第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11，则第一竖直反应区域10可以由反应室7的最上部分形成，如图7和8中所示。
如果反应室7包括第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11，则反应室7的第一竖直反应区域10的横截面积可以向着下炉2增加，如图8中所示。反应室7的第一竖直反应区域10可以至少部分地具有截头锥的形状且/或具有弯曲部分。替代地，反应室7的第一竖直反应区域10可以具有至少部分竖直的部分，如图8中所示。
如果反应室7包括第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11，则反应室7的第二竖直反应区域11的横截面积向着下炉2增加，如图8中所示。反应室7的第二竖直反应区域11可以至少部分地具有截头锥的形状且/或具有弯曲部分。替代地，反应室7的第二竖直反应区域11可以具有至少部分竖直的部分，如图8中所示。
如果反应室7包括第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11，则第二竖直反应区域11可以被分成至少两个竖直子反应区域13，使得冷却装置8被布置用来在炉身结构4的周围壁结构5的至少两个竖直不同点处供给吸热材料到反应室7中，以在反应室7中形成没有吸热材料的第一竖直反应区域10，并且在第一竖直反应区域10下方形成至少两个竖直子反应区域13，使得该至少两个竖直子反应区域13包含吸热材料。
如果反应室7包括第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11，则第二竖直反应区域11可以被分成至少两个竖直子反应区域13，使得冷却装置8被布置用来在炉身结构4的周围壁结构5的至少两个竖直不同点处供给吸热材料到反应室7中，从而在反应室7中形成第一竖直反应区域10并且在第一竖直反应区域10下方形成至少两个竖直子反应区域13，使得该至少两个竖直子反应区域13比第一竖直反应区域10包含更多吸热材料。
如果反应室7包括第一竖直反应区域10和第二竖直反应区域11，则第二竖直反应区域11可以被分成至少两个竖直子反应区域13，使得冷却装置8被布置用来在炉身结构4的周围壁结构5的至少两个竖直不同点处供给吸热材料到反应室7中，从而在反应室7中形成第一竖直反应区域10，并且在第一竖直反应区域10下方形成至少两个竖直子反应区域13，使得第一竖直反应区域10和该至少两个竖直子反应区域13都包含吸热材料。
如果第二竖直反应区域11被分成多个竖直子反应区域13，则第二竖直反应区域11可以在两个相邻的竖直子反应区域13之间包括肩结构12。
如果第二竖直反应区域11在两个相邻的竖直子反应区域13之间包括肩结构12，则至少一个冷却装置8可以被布置在两个相邻的竖直子反应区域13之间的肩结构12中。
如果至少一个冷却装置8被布置在两个相邻的竖直子反应区域13之间的肩结构12中，则悬浮熔炼炉可以包括至少一个包括喷嘴9的冷却装置8。在这种情况中，可能是这样的喷嘴，该喷嘴被布置用来相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。在这种情况中，可能存在一种喷嘴，该喷嘴被布置用来以10和30度之间（例如20度）的喷射角度供给吸热材料到反应炉身1的反应室7中。
如果第二竖直反应区域11被分成多个竖直子反应区域13，则悬浮熔炼炉可以包括横截面积向着下炉2增加的竖直子反应区域13，如图10中所示。例如，可以使得竖直子反应区域13至少部分地具有截头锥的形状且/或具有弯曲部分。替代地，反应室7的第一竖直反应区域10可以具有至少部分竖直的部分。
悬浮熔炼炉可以包括至少一个冷却装置8，该至少一个冷却装置被布置在从反应室7的炉顶结构6测量的0.3h到0.7h的距离、优选地0.4h到0.6h的距离，其中h是反应室7的高度。
悬浮熔炼炉可以包括多个冷却装置8，该多个冷却装置被布置在反应室7的相同水平并且围绕反应室7均匀地分布。
悬浮熔炼炉可以包括具有喷嘴9的至少一个冷却装置8，该喷嘴被布置用来供给吸热材料到反应室7中，使得吸热材料的流在从反应室7的炉顶结构6测量的0.3h到0.7h的的距离、优选地在0.4h到0.6h的的距离切割反应室7的假想竖直中心线，其中h是反应室7的高度。悬浮熔炼炉可以包括具有喷嘴9的至少一个冷却装置8，该喷嘴被布置用来供给吸热材料到反应室7的最热的点中，即，到反应室7的中间。
悬浮熔炼炉优选地但不是必然地包括至少一个冷却装置8，该至少一个冷却装置被布置用来供给以下物质的至少一种作为吸热材料：水，诸如城市废水的废水，不同强度的酸（诸如硫酸或弱酸），石灰水，金属盐和金属硫酸盐（诸如铜硫酸或镍硫酸），或作为上述的组合。吸热材料也可以是过饱和溶液的形式，其中过饱和的最大程度取决于溶液中的材料的性质。
在悬浮熔炼炉中，吸热材料可以通过冷却装置8以小滴的形式被供给到反应室7中。这种小滴的尺寸优选地但不是必然地被选择成使得该小滴在反应室7的最佳部位中分解且蒸发。
悬浮熔炼炉可以包括至少一个冷却装置8，该至少一个冷却装置被布置用来另外供给吸热材料到通过精矿燃烧器14被供给到反应炉身1中的粉末状固体物质，并且另外供给吸热材料到通过精矿燃烧器14被供给到反应炉身1中的反应气体。
悬浮熔炼炉可以包括至少一个冷却装置8，该至少一个冷却装置被布置成使用流体形式、优选地液体形式的吸热材料进行供给。
悬浮熔炼炉可以包括至少一个冷却装置8，该至少一个冷却装置被布置在从反应室7的下端部测量的至少0.3h的水平，其中h是反应室7的高度。这用于在这种水平（即反应室7的高度）供给吸热材料，这允许通过吸热材料消耗反应室7中的热能。
对于本领域技术人员来说显然的是，随着技术进步，本发明的基本思想可以以各种方式被实施。因此，本发明及其实施例不限于上述例子，而是它们可以在权利要求的范围内变化。

Claims (44)

1.一种用来控制悬浮熔炼的热平衡的方法，所述悬浮熔炼包括反应炉身（1）、下炉（2）和上升烟道（3），其中所述反应炉身（1）具有炉身结构（4），所述炉身结构设置有周围壁结构（5）和在所述周围壁结构（5）的上端部处的炉顶结构（6），并且所述炉身结构在所述炉身结构（4）内限定反应室（7），所述反应室（7）具有与所述下炉（2）连通的下端部，并且其中所述反应炉身（1）设置有精矿燃烧器（14），所述精矿燃烧器用来供给粉末状固体物质和反应气体到所述反应室（7）中，
其特征在于，
为所述反应炉身（1）的炉身结构（4）设置至少一个冷却装置（8），所述至少一个冷却装置用来供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中，并且
通过至少一个冷却装置（8）供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述炉身结构（4）中、在离开所述精矿燃烧器（14）一定距离处并且与所述精矿燃烧器（14）分离地提供至少一个冷却装置（8）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述炉身结构（4）的炉顶结构（6）中、在离开所述精矿燃烧器（14）一定距离处并且与所述精矿燃烧器（14）分离地提供至少一个冷却装置（8）。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
提供包括喷嘴（9）的至少一个冷却装置（8），和
布置所述喷嘴（9）以便相对于水平平面以65到85度的角度供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中。
5.根据权利要求1到4的任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中提供至少一个冷却装置（8）。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
提供包括喷嘴（9）的至少一个冷却装置（8），和
布置所述喷嘴（9）用来相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中。
7.根据权利要求1到6的任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中提供肩结构（12），和在所述肩结构（12）中布置至少一个冷却装置（8）。
8.根据权利要求1到7的任一权利要求所述的方法，其特征在于，
通过在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中提供至少一个冷却装置（8）而在所述反应室（7）中形成第一竖直反应区域（10）和第二竖直反应区域（11），和
通过所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中的所述至少一个冷却装置（8）供给吸热材料到所述反应室（7）中，以在所述反应室（7）中形成没有吸热材料的第一竖直反应区域（10），并且在所述反应室（7）中在所述第一竖直反应区域（10）下方形成第二竖直反应区域（11），其中所述第二竖直反应区域（11）包含吸热材料。
9.根据权利要求1到7的任一权利要求所述的方法，其特征在于，
通过在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中提供至少一个冷却装置（8）在所述反应室（7）中形成第一竖直反应区域（10）和第二竖直反应区域（11），和
通过所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中的所述至少一个冷却装置（8）供给吸热材料到所述反应室（7）中，以在所述反应室（7）中形成第一竖直反应区域（10），并且在所述反应室（7）中在所述第一竖直反应区域（10）下方形成第二竖直反应区域（11），其中所述第二竖直反应区域（11）比所述第一竖直反应区域（10）包含更多的吸热材料。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，
在所述第一竖直反应区域（10）和所述第二竖直反应区域（11）之间提供肩结构（12），和
在所述第一竖直反应区域（10）和所述第二竖直反应区域（11）之间的所述肩结构（12）中提供至少一个冷却装置（8）。
11.根据权利要求8到10的任一权利要求所述的方法，其特征在于，
提供包括喷嘴（9）的至少一个冷却装置（8），和
布置所述喷嘴（9）以相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中。
12.根据权利要求8到11的任一权利要求所述的方法，其特征在于，形成所述第一竖直反应区域（10）和所述第二竖直反应区域（11），使得所述第一竖直反应区域（10）的平均横截面积小于所述第二竖直反应区域（11）的平均横截面积。
13.根据权利要求8到12的任一权利要求所述的方法，其特征在于，由所述反应室（7）的最上部分形成所述第一竖直反应区域（10）。
14.根据权利要求8到13的任一权利要求所述的方法，其特征在于，
通过在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中、在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）的至少两个竖直不同点处提供冷却装置（8）而将所述第二竖直反应区域（11）分成至少两个竖直子反应区域（13），和
在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）的至少两个竖直不同点处供给吸热材料到所述反应室（7）中，以在所述反应室（7）中形成没有吸热材料的第一竖直反应区域（10），并且在所述第一反应区域（10）下方形成至少两个竖直子反应区域（13），其中所述子反应区域（13）包含吸热材料。
15.根据权利要求8到13的任一权利要求所述的方法，其特征在于，
通过在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中、在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）的至少两个竖直不同点处提供冷却装置（8）而将所述第二竖直反应区域（11）分成至少两个竖直子反应区域（13），和
在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）的至少两个竖直不同点处供给吸热材料到所述反应室（7）中，以在所述反应室（7）中形成第一竖直反应区域（10），并且在所述第一反应区域（10）下方形成至少两个竖直子反应区域（13），其中所述子反应区域（13）比所述第一反应区域（10）包含更多的吸热材料。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，
在两个相邻的竖直子反应区域（13）之间形成肩结构（12），和
在两个相邻的竖直子反应区域之间的所述肩结构（12）中提供至少一个冷却装置（8）。
17.根据权利要求14到16的任一权利要求所述的方法，其特征在于，
提供包括喷嘴（9）的至少一个冷却装置（8），和
布置所述喷嘴（9）以便相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中。
18.根据权利要求1到17的任一权利要求所述的方法，其特征在于，在从所述反应室（7）的炉顶结构（6）测量的0.3h到0.7h的距离处、优选地在0.4h到0.6h的距离处提供至少一个冷却装置（8），其中h是所述反应室（7）的高度。
19.根据权利要求1到18的任一权利要求所述的方法，其特征在于，使用至少一种以下物质作为吸热材料：水、诸如城市废水的废水、诸如硫酸或弱酸的不同强度的酸、石灰水、金属盐和诸如铜硫酸或镍硫酸的金属硫酸盐。
20.根据权利要求1到19的任一权利要求所述的方法，其特征在于，另外供给吸热材料到通过所述精矿燃烧器（14）被供给到所述反应炉身（1）中的粉末状固体物质中，并且另外供给吸热材料到通过所述精矿燃烧器（14）被供给到所述反应炉身（1）中的反应气体中。
21.根据权利要求1到20的任一权利要求所述的方法，其特征在于，使用以流体形式、优选地以液体形式的吸热材料。
22.根据权利要求1到21的任一权利要求所述的方法，其特征在于，在从所述反应室（7）的下端部测量的至少0.3h的水平处提供至少一个冷却装置（8），其中h是所述反应室（7）的高度。
23.一种悬浮熔炼炉，所述悬浮熔炼炉包括反应炉身（1）、下炉（2）和上升烟道（3），其中所述反应炉身（1）具有炉身结构（4），所述炉身结构设置有周围壁结构（5）和炉顶结构（6），并且所述炉身结构限定反应室（7），并且其中所述反应炉身（1）设置有精矿燃烧器（14），所述精矿燃烧器用来供给粉末状固体物质和反应气体到所述反应室（7）中，
其特征在于，
所述反应炉身（1）的炉身结构（4）设置有冷却装置（8），所述冷却装置用来供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中。
24.根据权利要求23所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，在所述炉身结构（4）中的、在离开所述精矿燃烧器（14）一定距离处并且与所述精矿燃烧器（14）分离的冷却装置（8）。
25.根据权利要求23或24所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，在所述炉身结构（4）的炉顶结构（6）中的、在离开所述精矿燃烧器（14）一定距离处并且与所述精矿燃烧器（14）分离的冷却装置（8）。
26.根据权利要求25所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，
至少一个冷却装置（8）包括喷嘴（9），和
所述喷嘴（9）被布置用来相对于水平平面以65到85度的角度供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中。
27.根据权利要求23到26的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中的冷却装置（8）。
28.根据权利要求27所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，
至少一个冷却装置（8）包括喷嘴（9），和
所述喷嘴（9）被布置用来相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中。
29.根据权利要求23到28的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中的肩结构（12），和所述肩结构（12）中的至少一个冷却装置（8）。
30.根据权利要求23到29的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，
所述反应室（7）包括第一竖直反应区域（10）和所述第一竖直反应区域（10）下方的第二竖直反应区域（11），和
至少一个冷却装置（8）被布置在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中，并且被布置用来供给吸热材料到所述反应室（7）中，使得所述第二竖直反应区域（11）包含吸热材料，并且使得所述第一竖直反应区域（10）没有吸热材料。
31.根据权利要求23到29的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，
所述反应室（7）包括第一竖直反应区域（10）和所述第一竖直反应区域（10）下方的第二竖直反应区域（11），和
至少一个冷却装置（8）被布置在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）中，并且被布置用来供给吸热材料到所述反应室（7）中，使得所述第二竖直反应区域（11）比所述第一竖直反应区域（10）包含更多的吸热材料。
32.根据权利要求30或31所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，
所述第一竖直反应区域（10）和所述第二竖直反应区域（11）之间的肩结构（12），和
在所述第一竖直反应区域（10）和所述第二竖直反应区域（11）之间的所述肩结构（12）中的冷却装置（8）。
33.根据权利要求30到32的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，
至少一个冷却装置（8）包括喷嘴（9），和
所述喷嘴（9）被布置用来相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中。
34.根据权利要求30到33的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，所述第一竖直反应区域（10）的平均横截面积小于所述第二竖直反应区域（11）的平均横截面积。
35.根据权利要求30到34的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，所述第一竖直反应区域（10）由所述反应室（7）的最上部分形成。
36.根据权利要求30到35的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，
所述第二竖直反应区域（11）被分成至少两个竖直子反应区域（13），和
冷却装置（8）被布置用来在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）的至少两个竖直不同点处供给吸热材料到所述反应室（7）中，从而在所述反应室（7）中形成没有吸热材料的第一竖直反应区域（10），并且在所述第一竖直反应区域（10）下方形成至少两个竖直子反应区域（13），使得所述至少两个竖直子反应区域（13）包含吸热材料。
37.根据权利要求30到35的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，
所述第二竖直反应区域（11）被分成至少两个竖直子反应区域（13），和
冷却装置（8）被布置用来在所述炉身结构（4）的周围壁结构（5）的至少两个竖直不同点处供给吸热材料到所述反应室（7）中，从而在所述反应室（7）中形成第一竖直反应区域（10），并且在所述第一竖直反应区域（10）下方形成至少两个竖直子反应区域（13），使得所述至少两个竖直子反应区域（13）比所述第一竖直反应区域（10）包含更多的吸热材料。
38.根据权利要求36或37所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，
两个相邻的竖直子反应区域（13）之间的肩结构（12），和
在两个相邻的竖直子反应区域之间的所述肩结构（12）中的至少一个冷却装置（8）。
39.根据权利要求36到38的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，
至少一个冷却装置（8）包括喷嘴（9），和
所述喷嘴（9）被布置用来相对于水平平面以30到60度、优选地40到50度的角度供给吸热材料到所述反应炉身（1）的反应室（7）中。
40.根据权利要求23到39的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于，至少一个冷却装置（8）布置在从所述反应室（7）的炉顶结构（6）测量的0.3h到0.7h的距离处、优选地在0.4h到0.6h的距离处，其中h是所述反应室（7）的高度。
41.根据权利要求23到40的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于至少一个冷却装置（8），其被布置用来供给至少一种以下物质作为吸热材料：水、诸如城市废水的废水、诸如硫酸或弱酸的不同强度的酸、石灰水、金属盐和诸如铜硫酸或镍硫酸的金属硫酸盐。
42.根据权利要求23到41的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于至少一个冷却装置（8），其被布置用来另外供给吸热材料到通过所述精矿燃烧器（14）被供给到所述反应炉身（1）中的粉末状固体物质中，并且另外供给吸热材料到通过所述精矿燃烧器（14）被供给到所述反应炉身（1）中的反应气体中。
43.根据权利要求23到42的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于至少一个冷却装置（8），其被布置成使用以流体形式、优选地以液体形式的吸热材料进行供给。
44.根据权利要求23到43的任一权利要求所述的悬浮熔炼炉，其特征在于至少一个冷却装置（8）被布置在从所述反应室（7）的下端部测量的至少0.3h的水平处，其中h是所述反应室（7）的高度。
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