一種操作熔爐的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熔爐的操作方法，特別是帶有噴槍的熔爐。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及的熔爐操作法中是以含碳泥漿作為燃料和/或還原劑添加到熔爐。
【背景技術(shù)】
[0002]含碳材料添加到某些冶金爐中，以形成高溫冶金過(guò)程中所需的燃料和/或還原劑。這些材料包括燃油、柴油、天然氣、石油焦炭、冶金焦炭、褐煤或煙煤；之所以通常選擇這些材料，是因?yàn)樗鼈兙哂懈邿嶂怠?br>[0003]含碳材料通常用噴槍或風(fēng)嘴注入到冶金爐中；為了確保能將含碳材料送到熔爐內(nèi)部的反應(yīng)區(qū)，噴槍或風(fēng)嘴應(yīng)延伸到熔爐的內(nèi)部。
[0004]冶金爐中所使用的一些傳統(tǒng)含碳材料(特別是柴油和燃油)的缺點(diǎn)在于其價(jià)格相對(duì)較高，這極大地增加了操作熔爐的成本。
[0005]而另一方面，煤是一種相對(duì)便宜的含碳燃料和還原劑。但如果是將含碳?jí)K料添加到熔爐中，可能造成含碳材料添加和燃燒之間的延遲，從而使熔爐難以控制。如果是把細(xì)微的含碳材料添加到熔爐中，可能遇到排氣過(guò)程中細(xì)顆粒減少的問(wèn)題。此外，氣力輸送顆粒的使用會(huì)有自燃的風(fēng)險(xiǎn)，從而引起設(shè)備損壞以及工作人員的傷亡。
[0006]因此，如果能提供一種既能使用相對(duì)便宜的燃料/還原劑，又能控制熔爐內(nèi)部條件的操作熔爐(或操作含噴槍的熔爐)的方法，其優(yōu)勢(shì)是不言而喻的。
[0007].有一點(diǎn)需要明確的是，如果本文參考了先前的技術(shù)刊物，則該參考不認(rèn)為此刊物為澳大利亞或其他國(guó)家的公知常識(shí)的一部分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)的是一種操作熔爐(特別是操作含噴嘴熔爐)的方法，此方法至少部分解決了上述任一方面的缺點(diǎn)或向消費(fèi)者提供了有用的或商業(yè)的選擇。
[0009]如前文所述，本發(fā)明屬于一種熔爐操作方法，其將含碳泥漿作為燃料和/或還原劑加入熔爐中。
[0010]需要指出的是，本文中使用的“泥漿”一詞指的是固體和液體的流體混合物。且按照有專業(yè)技能的收件人所理解的，包含水分含量的固體顆粒不構(gòu)成泥漿。而且具有專業(yè)技能的收件人應(yīng)當(dāng)明白總含水量低于總重量10%左右的固體顆粒不構(gòu)成泥漿。
[0011]熔爐的種類可選擇任何合適的一種。例如，此種熔爐可能是電弧爐、閃速爐、閃速吹煉爐、豎式爐(如鼓風(fēng)爐)、噴槍熔爐等。
[0012]雖然按照設(shè)想此種熔爐可能是任何合適的冶金爐，但最適合的熔爐將設(shè)想為注入燃料和/或還原劑的熔爐。因此在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方案中，此種熔爐包括噴槍熔爐(如頂部浸入式噴嘴熔爐)或配有風(fēng)嘴的熔爐。
[0013]設(shè)想主要通過(guò)熔爐將本發(fā)明的方法用于賤金屬礦石、殘余物、碎片和精礦或鐵礦石的火法冶金處理。
[0014]泥漿可使用合適的噴槍注入。在一個(gè)簡(jiǎn)單型的噴槍里包含有一條管道，至少一部分的添加材料就是通過(guò)這條管道注入熔爐中。或者，噴槍可包含一個(gè)或多個(gè)不同直徑的管道。在本發(fā)明的實(shí)施例中，噴槍由一串同心管或管道(例如，可相互同軸放置)組成，可通過(guò)每個(gè)同心管向熔爐添加一種或多種材料。例如，如果噴槍由一對(duì)同心管組成，則泥漿可通過(guò)內(nèi)管注入，而其他材料(如空氣或氧氣)可通過(guò)外管注入。
[0015]泥漿的液固比可能是任意合適的比值。但按照設(shè)想，在不引起管道、集水坑、蓄水池或類似處等沉積問(wèn)題的情況下，泥漿中固體的重量百分比應(yīng)盡可能最高。優(yōu)選的，泥漿中固體所占重量比可達(dá)到70%，更好的比例是介于10%到70%之間，以及介于30%到70%之間。
[0016]泥漿中使用的液體可以是任何適用的液體或液體的組合。在優(yōu)選方案中，泥漿中使用的液體可能是水。
[0017]正如前面所述，泥漿中的固體是含碳材料。雖然在優(yōu)選方案中，含碳材料是由石油焦、冶金焦、褐煤或煙煤或這些物質(zhì)的組合構(gòu)成的，但是其他任何適用的含碳材料也可使用。盡管在優(yōu)選方案中，使用了顆粒尺寸相對(duì)較小的含碳材料，以便最大程度地減少泥漿添加到熔爐中與含碳材料燃燒之間的延遲，但其他顆粒尺寸合適的含碳材料也可使用。
[0018]在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，含碳材料已粉碎或研磨。因此，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，含碳材料的顆粒大小的D80值可能介于5到200 μ m之間，更好的是D80介于5到175 μ m之間、5到150 μ m之間、5到125 μ m之間、5到100 μ m之間以及介于5到20 μ m之間。
[0019]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可能需要提供含有更粗顆粒的含碳材料。在本發(fā)明的實(shí)施例中，含碳材料的顆粒大小D80可能介于10到400 μ m之間，更好的是介于10到300 μπι之間、介于10到200 μm之間、甚至是介于10到100 μm之間或介于20到80 μπι之間以及介于40到60 μ m之間。
[0020]如上所述，含碳材料可能是煤。除了粉碎處理外，煤也可不經(jīng)任何處理或在磨碎前經(jīng)過(guò)其他處理。例如，煤可能是水洗煤或清洗煤、工業(yè)工藝中(如泡沫浮選工藝、重力分離工藝或重介質(zhì)分離工藝)的產(chǎn)煤、還原灰煤或它們的組合。
[0021]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，泥漿及其他含碳材料的組合可添加到熔爐中。例如，塊煤可與泥漿一起添加到熔爐中。
[0022]按照設(shè)想，泥漿注入到熔爐后，泥漿中的液體將隨之蒸發(fā)并且含碳材料將燃燒起來(lái)。令人吃驚的是，液體的蒸發(fā)和含碳材料的燃燒可能發(fā)生在距離噴頭(或風(fēng)嘴)的不同位置處。優(yōu)選的，泥漿中的液體在蒸發(fā)時(shí)應(yīng)與噴頭(或風(fēng)嘴)保持一段距離，且此距離比含碳材料燃燒的位置與噴頭(或風(fēng)嘴)之間的距離小。
[0023]按照設(shè)想，在發(fā)生在與噴頭較近的位置的液體蒸發(fā)將產(chǎn)生與噴槍相鄰局部冷卻的區(qū)域。這種局部冷卻有許多好處，包括增加噴槍頭的掛渣厚度，這樣反過(guò)來(lái)又增加了噴槍的使用年限。使用年限的延長(zhǎng)減少了因維修而關(guān)閉熔爐的次數(shù)，因此通過(guò)延長(zhǎng)使用時(shí)間增加了生產(chǎn)效率。此外，噴槍本身發(fā)生的化學(xué)腐蝕速度也因噴槍冷卻而降低。
[0024]除此之外，含碳材料的燃燒發(fā)生在比液體蒸發(fā)的位置更遠(yuǎn)的位置，導(dǎo)致了浴鍋中的熱量增加，從而代替了傳統(tǒng)燃料(如柴油或燃油)在熔爐中所起到的作用(或至少最大程度地降低熔爐額外添加的要求)。
[0025]這是一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)，正如之前考慮到的，因?yàn)楹^高水分的燃料的低熱值而不希望向熔爐中添加過(guò)多的水。而且，正如我們所知的那樣，向熔爐中的熔化金屬的浴鍋添加液體(如水)是極度危險(xiǎn)的，可能導(dǎo)致爆炸、造成財(cái)產(chǎn)損失和工人傷亡。
[0026]泥漿中的液體的含量(和/或含碳材料的顆粒大小)會(huì)有所不同，以便控制噴槍頭冷卻的程度。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，液體的含量(進(jìn)而泥漿的固體百分比)可按操作要求進(jìn)行調(diào)整。例如，泥漿中液體含量的增加可能增加在噴頭附近蒸發(fā)的液體量。因此，可能導(dǎo)致冷卻的加劇。同樣，液體含量的減少可能會(huì)減少噴頭附近蒸發(fā)的液體量。因此冷卻程度可能隨之降低。由此可見(jiàn)，可根據(jù)熔爐中的操作條件，相應(yīng)調(diào)整泥漿中液體含量，例如導(dǎo)致熔爐爐料(即礦石或精礦)的成分產(chǎn)生變化或類似情況的條件。
[0027]在本發(fā)明中，已發(fā)現(xiàn)因泥漿中液體的存在，泥漿的熱值可能比每單位含碳材料的傳統(tǒng)燃料的熱值低50%。
[0028]在另一方面，本發(fā)明廣泛應(yīng)用于礦石或精礦的火法冶金處理的系統(tǒng)；該系統(tǒng)包括熔爐、顆粒材料供給、顆粒材料(包括含碳材料)、液體供給、混合裝置(用于混合顆粒材料和液體以形成泥漿)以及將泥漿注入到熔爐中的注入裝置。
[0029]在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)可能進(jìn)一步包括粉碎部分。粉碎部分可選擇任何合適的形式，并且可能包括任何合適的粉碎裝置(包含一臺(tái)或多臺(tái)破碎機(jī)、研磨機(jī)或者它們的組合)。由此可見(jiàn)，可提供粉碎部分，以確保顆粒材料的顆粒大小適用于在熔爐中的使用。
[0030]可選的，也可以向系