[其他]在熔化物質中的浸入燃燒

無效

• 申請號: 86107592
• 申請日: 1986-10-24
• 公開（公告）號: CN86107592A
• 公開（公告）日: 1987-09-09
• 發明（設計）人: 伊恩·弗朗西斯·馬斯特森;戴維·比奇特爾·喬治;弗雷德里克·阿倫·魯德洛夫
• 申請（專利權）人: 聯合碳化公司
• 主分類號: C22B9/00
• 分類號: C22B9/00;C22B15/14
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李雒英

本發明是關于一種加熱和精煉熔融物質的方法，特別是涉及在熔融物質表面下噴入氧氣和流體燃料對其加熱和精煉的方法。

已有技術是利用在熔化的金屬表面下噴入純氧和流體的碳氫化合物燃料來精煉金屬熔融液。在一些金屬精煉過程中。通過一種“管套”式的風嘴噴入氧氣和碳氫化合物。在此情況下，通過一個中心管噴入氧氣，同時通過圍繞中心管的環狀管子噴入碳氫化合物，從而就形成了環繞氧氣的環幕。這種環幕具有一種防止風嘴及其周圍的耐火材料被氧氣過度浸蝕的保護作用，美國專利US3930843描述的這種原理，已被廣泛地使用在Q-BOP煉鋼工業生產中。這種原理在煉銅方面的申請已經公開，例如，在美國專利US3990889和3990890中。

而在上述方法中，碳氫化合物起了作用，這些方法實質上是一些氧化精煉操作。噴入的碳氫化合物的數量相對于噴入氧氣的數量是小的（在Q-BOP煉鋼中僅僅在8%以內），以致不妨礙對熔融金屬的雜質的氧化。用少量的碳氫化合物來保護風嘴和耐火材料則勢必會生成凝固的結瘤。在此應用的“凝固的結瘤”一詞是指由于噴入流體的冷卻效應，引起在金屬熔池內的吹風管嘴近旁形成的固態的金屬和/或爐渣。

在工藝中已知有許多種類的凝固爐結，如瘤狀、小柱狀、蘑菇帽狀的。隨著流體燃料噴入的進行，結瘤的尺寸不斷增大，直到達到熱平衡為止。結瘤尺寸的不斷增大可以堵塞了風嘴出口。由于這個原因，人們一直認為以環繞在氧氣外圍的方式噴入數量相當高的碳氫化合物而不能不遇到結瘤問題。

精煉銅也已經應用了氧氣和碳氫化合物。特別是陽極銅的精煉。陽極銅在其準備被鑄成陽極或其它產品之前是按自礦石起的一系列工藝步驟被精煉的。起初的步驟是選礦、熔化和吹煉，以富集和提純銅礦而生產粗銅或“泡銅”。最后的精煉步驟（如在“火法精煉”工藝中已知的）是達到降低泡銅中氧和硫的雜質的目的，典型地是分別從0.70%和0.05%降低到0.20%和0.005%以下。從廢銅中重熔的銅也可用火法精煉，也可以和原始材料一起精煉或用其本身精煉。

火法精煉通常在大約從2000°F（1090℃）到2200°F（1200℃）的溫度范圍內按照兩個步驟進行。第一步，在熔融泡銅的熔池內的液面下噴入含氧氣體，致使硫被氧化成二氧化硫並向上漂浮逸出熔池外。第二步，在已有工藝上稱為“插樹”（還原），通過碳氫化合物在熔融的銅中還原被溶解的氧，並從中排出。術語“插樹”來自傳流做法即在熔池中浸入新鮮的木桿提供燃料。對火法精煉的最近的改進包括直接向熔池內噴入含氧氣體和碳氫化合物燃料的混合物。上述混合物的直接噴入通常是借助于放置在熔融銅的液面下的風咀進行的，此方法有可能將火法精煉控制在一個較高的程度進行。但這附加的控制也存在某種程度的危險性，因為在噴入混合物的管系中存在著易爆的流體混合物。

噴入熔融的銅中的碳氫化合物燃料經裂化而產生碳和氫，然后它們與氧進行反應，則產生一氧化碳，二氧化碳和水。它們作為廢氣從銅熔池中逸出。在進行插樹步驟期間，未反應的碳氫化合物可以從熔池內逸出，以及還排出由于碳氫化合物的不完全燃燒而形成的碳黑。

降低排出物的不透明度已成為工業銅的冶煉者的一個重要的目標。在這里“不透明度”是指廢氣阻礙透光的能力，並用百分比表示，如不阻礙則用0%表示，全部阻礙用100%表示。引起精煉銅裝置中的排出物不透明度較高的重要原因是由于在火法精煉時從熔融銅池內排出揮發性碳氫化合物，碳黑及其它顆粒。已有的火法精煉銅的方法是依靠對來自熔融銅的廢氣進行后處理，以達到不透明度的限制，在一些情況下現在限制在20%或更低一些，在有固體顆粒成分的情況下常規是用布袋除塵室捕集逸出顆粒。另一方面還利用復雜的和昂貴的后燃燒器，冷卻搭及其它系統將揮發物質從廢氣中除去。

提高脫氧效率也成工業銅的冶煉者的一個重要目標。在這里“脫氧效率”是指一個用百分比表示的比例，即噴入每單位燃料從熔融金屬池中排除的氧的實際數量（雜質加上噴入的氧）比上使每單位燃料進行完全反應的理論上所需氧的數量。在相應的小型試驗中，獲得了高的脫氧效率，而工業規模的反應器（1～150噸或更高）的脫氧效率，仍然是低的效率，對該領域的改進會帶來明顯的益處，即在精煉每單位銅時消耗較少的燃料。

常規的加熱和精煉過程的低效率是因為熱利用率很低，在這里“熱利用率”是指一個用百分比表示的比率，即熔爐向它的外圍所散發的熱量加上提高熔池溫度過程所吸收的熱量之和與理論上從噴入的燃料燃燒中所獲得的熱量之比。這個方程式如下：

%熱回收＝ (（A+B）+C)/(D×E) ×100

其中：A＝熔池的溫度增長比率（°F/分）（℃/分）