CN1155728C - 在悬浮熔炼炉中熔炼有色金属硫化物以便生产出具有高含量有色金属的锍和可用炉渣的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方法和装置,利用该方法和装置,在悬浮熔炼炉中从有色金属硫化物精矿同时生产出具有高含量有色金属的锍和可处理炉渣。根据本发明,碳质还原剂通过若干通向横截面较小的熔炼炉部分的风口而供入该悬浮熔炼炉下部炉内。
Description
本发明涉及一种方法和装置,利用该方法和装置,在悬浮熔炼炉中从有色金属硫化物精矿同时生产出具有高含量有色金属的锍和可用炉渣。根据本发明,碳质还原剂通过通向横截面较小的熔炼炉部分的风口而供入该悬浮熔炼炉下部炉内。
在悬浮熔炼中的特点是,炉渣和锍之间最后的相平衡只有在下部炉内发生的矿渣反应过程中才会出现。也就是说,在反应竖井内所形成的潜在不稳定的过度氧化和未完全氧化的化合物仍然会在渣相内相互反应,特别是在反应竖井下方的炉身悬浮体(shaft suspension)的主要排放部位内,这样大块炉渣和锍相的成分几乎是由其热力学成分限定。除了上述已经溶解在炉渣中并对平衡起决定作用的铜以外,不能溶解在炉渣中的富含铜的锍仍然作为机械悬浮存在于炉渣内,并不能在实际时间内沉积。
以前已经知道当固定焦或一些其它含碳物质用于还原炉渣和溶解在炉渣中的氧化铜,特别是磁铁矿时,该磁铁矿增加了炉渣的粘性并减慢了对因沉淀而包含在炉渣中的熔融铳颗粒的分离,这时例如闪速熔炼炉等悬浮熔炼炉会生产出具有低含量铜的炉渣。
美国专利5662370公开了一种方法,其中主要是使供入反应竖炉的含碳材料的碳含量至少为80%,至少65%的材料颗粒小于100μm,至少25%的材料颗粒在44-100μm。颗粒尺寸被很精确地限定,因为,根据该发明,利用未燃焦还原磁铁矿是在两个机构下进行的,颗粒尺寸对于该机构具有决定性的重要性。如果粗焦炭粉的大致尺寸大约为100μm甚至更高时,未燃烧部分的颗粒尺寸同样较大,因此焦仍然在炉渣表面上漂浮,反应也仍然慢。当颗粒尺寸减小时,焦炭粉进入炉渣,随后与要还原的磁铁矿直接接触,这将加快反应速度。
在日本申请专利58221241中公开了一种方法,其中焦粉或者是焦粉和煤粉一起通过精矿燃烧器而供入闪速熔炼炉的反应竖井中。焦被送入炉中,这样在下部炉内熔体的整个表面均匀地覆盖有未燃烧的焦炭粉。根据该申请,在颗粒尺寸极其细小时会减小磁铁矿的还原程度,因此所使用的颗粒尺寸最好是从44μm到1mm。被未燃焦所覆盖的渣层仍停留在熔渣池上,极大地减小了氧气的部分压力。由焦层所产生的高度还原气氛例如会对炉子的内衬造成损害。
在日本专利90-24898中公开了一种方法,其中颗粒尺寸小于40mm的焦粉或煤粉被送入闪速熔炼炉中,来代替用作附加燃料的油,并在炉子内维持所需的温度。
日本专利申请9-316562申请了与上述美国专利5662370相同的方法,其中不同点在于含碳材料送入闪速熔炼炉中反应竖井的下部,以便防止该含碳材料在到达炉渣和其内需要还原的磁铁矿之前就燃烧。该含碳材料的颗粒尺寸本质上与该美国专利所述的分布相同。
前述方法的一个缺点在于,还原区就是炉渣材料和有色金属锍在从反应竖井沉积并在下部炉内与气相分离时所到达的地方。然而,在悬浮熔炼炉中,细颗粒材料例如铜锍颗粒同样会与气相一起到达炉后部和上升道。当这些最小的颗粒在炉的后部从气流中分离出并沉积到渣相的表面上时,它们的沉积由于恰恰是小尺寸颗粒而变得很慢。因为炉渣要从熔炼炉的后部和侧面流出,这些颗粒不能从渣相中沉积,但是它们会与炉渣一起流出熔炼炉,并增加炉渣中的铜含量。
一些前述方法中的另一个缺点是小颗粒尺寸的焦,这些小颗粒焦完全不会从气相沉积下,但会继续作为还原剂随气相到达上升道和废热锅炉。在该锅炉中,焦炭在错误的地方发生反应并产生不必要的能量,这样因为减小度热锅炉的容量,甚至可能会限制整个工序能力。
上述方法的一个明显缺点在于焦的还原效果和随后炉渣的最小含量是在下部炉区域包括反应竖井下方的部分区域内是被一种未受到控制的方式所指导的,这样将对所产生的铳内有色金属含量有着重要的影响。换句话说,形成在渣相表面的大块焦层使得上述过程不能控制。现在在本发明的方法中,有可能在基本不影响所制成的大块有色金属锍(例如铜锍或镍锍)中的金属含量并且不影响竖井悬浮体内炉渣反应的情况下,进一步减少炉渣。
在根据本发明用于在悬浮熔炼炉中生产有色金属的方法中,形成在下部炉内的炉渣与粉末状焦或者其它碳质还原剂一起通过若干风口被喷射进一个区域内,这个过程也不会影响从反应竖井排放出的悬浮体炉渣所进行的自然炉渣还原以及锍的生成。因此,上述风口喷射或者是在上升道下方、反应竖井和上升道之间的区域内,或者是在下部炉位于上升道后方的一个单独延伸部分内所进行的。在冶炼过程中进行风口喷射的难度在于,其冲击区的深度较短,而传统的悬浮熔炼炉由于其宽度而不可能进行有效的冲击。为此,根据本发明,在熔炼炉中风口所设置的部位结合一个具有大致较小横截面的节流区域(throttle area)。必须设置排渣口,这样全部数量的熔体将必须流过该风口区域,由此来减少矿渣。还原区在沉积区前方,经还原而从渣相中分离出的锍和金属颗粒能在该沉积区沉积。本发明的主要特征在所附权利要求中更加明显。
同样已经知道,在矿渣还原时矿渣的粘性随着三价铁含量的减少(该三价铁含量会增加粘性)而降低,其中还原分离出的颗粒会比正常悬浮熔炼的情况下更快地沉积。另外,在本发明的方法中,喷射所形成的流动会在熔体内产生所需要的紊流,因此其内缓慢沉积的小颗粒将会有更高的机会相互结合或者直接到达锍相,这样从而使从金属中清除出炉渣变得更有效。
以下将结合所述附图更详细地描述本发明的炉子构造。
图1和图2为一个悬浮熔炼炉的横截面示意图,其中本发明所提供的替代实施例是通过将风口设置在反应竖井和上升道之间的下部炉上而加以应用的;
图3、4、5、6和7示出悬浮熔炼炉的相似横截面图,其中上述风口已经设置在上升道后方,一个特有的沉积区形成在上述下部炉。
图1示出悬浮熔炼炉1的横截面,其中能看到一个反应竖井2、一个下部炉3和上升道4。在下部炉内反应竖井和上升道之间的区域内形成有一个基本呈直角的节流部位5,该炉子在该处的横截面较小。一种还原剂(例如焦)便通过一个风口6而被供入这个颈状区域。
图2所示的替代实施例与图1中的基本相同,但是节流部位5比上个实施例内的要更平滑。在图1和图2中,锍和炉渣的排放口通常设置在下部炉的后部(未示出)。在这两个实施例中,在上述节流部位之后的下部炉沉积区与主要下部炉的宽度基本相同。
图3、4、5、6和7示出替代实施例,其中颈状部位形成在位于上升道后方的下部炉区域内。在图3的实施例中,下部炉在两个相对侧设置节流,而若干风口6已经设置在节流部位5上。在节流部位后方设有一个延伸部7,该延伸部如前所述用作一个沉积区。在图4中的炉结构基本与图3所示的相同,但除了该炉仅是在一侧设有节流。在图5所示的解决方案中,该下部炉并没有延伸的沉积区,但是该炉的端部在横截面区域基本就是节流部位的尺寸。图6和图7示出,沉积区同样能制成除直角形状外的形状。在图1-6中,风口设置得与熔体垂直,但在图7中,风口设置成与熔体流动方向相反的角度。图3-7中的锍和炉渣的排放口正是设置在沉积区的后部,但是并未进一步进行描述。
Claims (12)
1.一种用于在悬浮熔炼炉中熔炼有色金属硫化物的方法,其中所生成的锍具有较高的有色金属含量,炉渣是在下部炉中利用含碳材料而被还原以便进行处理,其特征在于,炉渣是在形成在下部炉内的一个节流部位(5)中被还原的,该炉的节流部位横截面较小,还原剂是通过风口(6)而被供应到渣层上。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,整个熔体通过上述节流部位而流动。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,上述还原区是在下部炉内位于反应竖井和上升道之间的区域内。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,上述还原区是在下部炉内位于上升道后方的区域内。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,还原后的炉渣在从该炉子中排放出之前先通到一个沉积区(7)。
6.一种用于在悬浮熔炼炉中熔炼有色金属硫化物的装置,可生产出具有高含量有色金属的锍以及被还原后以便处理的炉渣,其特征在于,一个下部炉设有一个节流部位(5)以及设置在节流部位内以供应还原剂的风口(6)。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,上述节流部位形成在下部炉内位于反应竖井和上升道之间的区域内。
8.如权利要求6所述的装置,其特征在于,上述节流部位形成在下部炉内位于上升道后方的区域内。
9.如权利要求6所述的装置,其特征在于,上述下部炉在上述节流部位后方设有一个沉积区。
10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,排渣口即设在上述沉积区内。
11.如权利要求9所述的装置,其特征在于,上述沉积区的宽度与上述下部炉的宽度相同。
12.如权利要求9所述的装置,其特征在于,上述沉积区的宽度与上述节流部位的宽度相同。
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