操作顶部浸没式喷枪炉的方法技术

本发明专利技术涉及一种操作顶部浸没式喷枪炉的方法，更具体地但并非排他性地涉及一种对顶部浸没式喷枪炉的喷枪的端部涂覆有炉渣层的方法以及围绕顶部浸没式喷枪炉的喷枪的外周保持均匀的热分布的方法。根据该方法，使喷枪发生旋转并且流体在喷枪被插入坩埚内部的熔融材料浴之前通过喷枪。

The method of operating the top submerged spray gun

The present invention relates to a method of operating a top submerged spray gun furnace, more specifically but not exclusive to a method of coating a slag layer at the end of a top submerged spray gun furnace, and a method of maintaining a uniform heat distribution around the outer circumference of the spray gun around the top submerged spray gun furnace. According to the method, the spray gun rotates and the fluid passes through the spray gun before the spray gun is inserted into the melting material bath inside the crucible.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】操作顶部浸没式喷枪炉的方法
本专利技术涉及一种操作顶部浸没式喷枪炉的方法，更具体地但并非排他性地涉及一种对顶部浸没式喷枪炉的喷枪的端部涂覆有炉渣层的方法以及围绕顶部浸没式喷枪炉的喷枪的外围保持均匀的热分布的方法。本专利技术还涉及适合用于实施该方法的顶部浸没式喷枪炉。
技术介绍
顶部浸没式喷枪炉是用于火法冶金的一种类型的炉，特别是用于矿物、金属和冶金矿石的熔融中的一种类型的炉。顶部浸没式喷枪炉包括用于接收和容纳液体的金属、黄渣、冰铜和/或炉渣浴的坩埚。坩埚典型地呈直立圆筒形容器的形式，该容器衬有容纳衬里，即耐火砖或铜冷却器。在炉坩埚上方设置有干舷(freeboard)延伸部分，并且炉容器的可操作的上部区域以及因此干舷的可操作的上部区域通常沿径向向外的方向朝向气体排出口扩展。竖直定向的悬垂式钢喷枪通过炉的顶盖中的孔延伸穿过炉的顶盖进入坩埚中。在使用时，喷枪的端部被浸没在位于坩埚中的液体浴的表面下方。通过喷枪将工艺空气、富氧空气、富氮空气、氧气、燃料、熔剂、还原剂和进给材料中的任何一种或多种喷射到浴中。进给材料(例如，矿物质精矿或回收材料、还原剂、熔剂和固体燃料)还可以通过炉顶盖中的另一个孔滴入浴中。然而，喷枪总是至少将工艺空气/富氧空气/富氮空气引入熔融浴中，导致该浴的剧烈搅动。进给材料还伴随着浴中缺氧或浴中氧过量进行反应，该氧过量由喷射入的气体和/或进给材料输送，这导致小空间中的剧烈反应。喷枪被构造成能够相对于坩埚上下移动，并因此能够相对于熔融浴上下移动，并且这通常通过由可移位的滑架支撑的喷枪来实现。可移位的滑架位于坩埚或炉容器的外侧，并且可以上下移动以控制喷枪伸入熔融浴的伸入深度。US4,254,271公开了一种顶部浸没式喷枪炉，尤其是一种将气体喷射入顶部浸没式喷枪炉的液体火法冶金浴中的方法。根据该方法，气体通过具有内部管的喷枪进行喷射，气体流过该内部管。气体自排放端部从喷枪排放，此时气体排放到熔融浴中。该方法包括以下具体步骤：在喷枪浸没到熔融浴中之前将喷枪的排放端部提供给炉渣的熔体，并迫使气体穿过喷枪以通过飞溅的方式对喷枪的排放端部涂覆有熔融的炉渣。随后将被涂覆的喷枪顶端插入到熔融浴中。该涂覆层或固体炉渣保护喷枪顶端免受炉内的高温。浸没在浴中的喷枪顶端最终会损耗，而且损耗的喷枪在需要时容易用新的喷枪替代。随后切除损耗的顶端，并在将喷枪本体返回到炉之前将新的顶端焊接到喷枪本体上。US4,254,271也公开了在喷枪内部的气体流涡旋器装置，其向流过喷枪的气体赋予涡旋作用。该流涡旋器装置的目的是使经喷射的气体在喷枪内旋转，迫使该气体触及喷枪壁，从而使喷枪壁冷却。冷却效果有助于涂覆层的固化，并且实际上产生在喷枪外部“冻结(freezing)”的炉渣层。存在其他示例，在这些示例中，顶部浸没式喷枪炉的喷枪被插入到炉的液浴中，而没有在喷枪上形成涂覆层的特定步骤。根据应用情况，顶部浸没式喷枪炉通常在800℃至1600℃的范围内工作。形成炉的内部衬里的容纳衬里(即，耐火砖和/或铜冷却器)保护钢壳或钢支撑结构免受坩埚或炉内的热量。产品在称为出渣的过程中通过一个或多个出渣孔、开口或堰从炉移除。这可以是连续移除或分批移除。与现有的顶部浸没式喷枪炉相关的一个问题是，喷射喷枪由于沿着其长度和围绕其圆周的差温加热而易于弯曲。弯曲是由热应力引起的局部塑性变形的结果，该热应力是由差温加热引起的。差温加热又通过改变炉的不同部分的热条件以及沿着喷枪的长度或围绕喷枪的圆周在外表面上形成的保护性冻结的炉渣层或涂层的不一致的成形和/或不一致的厚度而引起的。应该记住，这种保护性涂层是通过无规则飞溅的过程形成的，而不是在受控的涂覆过程中形成的。Solnordal等人1确定，对于在由炉渣涂覆喷枪所在的区域内操作顶部浸没式喷枪而言，热传递是多相对流和传导的组合。他们建议，传递到内部喷枪管道的热的量与炉渣层厚度有关，其计算公式如下：其中dQ-流过喷枪部段的热ks-热导率T-温度r-半径由于在顶部浸没式喷枪加工过程中存在的飞溅的混乱特性，在喷枪上实现均匀的炉渣层并因此在周向上围绕喷枪本体实现均匀的分布温度是不可能的。例如Gwynn-Jones等人2公开的关于空气冷却管的热弯曲的工作表明，当存在不利的热梯度时，在高温工业过程中使用的圆筒形金属管可能永久弯曲变形。作者通过覆盖不同绝缘量的标准管道部段并通过用空气流拦腰(downthemiddle)冷却管道部段进行了实验测试。结果表明，管道将根据绝缘层的覆盖范围而沿不同的方向弯曲。绝缘层类似于炉渣层，因此该结构将适用于暴露于炉条件下的具有不规则炉渣层的顶部浸没式喷枪炉喷枪。在工业操作中，一旦喷枪弯曲超过某一点，喷枪将被替换，因为它在对浴进行混合时具有降低的效率，而对浴进行混合对于顶部浸没式喷枪炉的正确操作是必不可少的。还可能变得难以通过炉的顶盖中的插入点将喷枪插入及移除。当喷枪被移除以进行修理时，停止炉操作。此外，如由SeshadriSeetharaman公开的“TreatiseonProcessMetallurgy，第3卷：IndustrialProcesses”中所述，过度的喷枪弯曲可潜在地影响顶部浸没式喷枪反应器的侧壁耐火材料寿命。耐火材料损耗是工厂停工期的主要原因并且是最大的维护成本之一。在上文列出的其他示例中，顶部浸没式喷枪炉的喷枪被插入炉的液浴中，而不存在在喷枪上形成涂覆层的特定步骤。这些结构还存在的共同缺点是喷枪的不均匀加热，这进而导致在喷枪操作期间喷枪的过度弯曲。因此，本专利技术的目的是提供一种操作顶部浸没式喷枪炉的方法，该方法将至少部分地减轻上述缺点。本专利技术的目的还在于提供一种操作顶部浸没式喷枪炉的方法，该方法将改进将工艺空气、富氧空气、富氮空气、氧气、燃料、熔剂、还原剂和进给材料中的任何一种或多种输送到浴中的输送效率。本专利技术的另一个目的还在于提供一种操作顶部浸没式喷枪炉的方法，该方法将是现有方法的有用的替代例。本专利技术的另一个目的还在于提供一种至少部分地减轻上述缺点的顶部浸没式喷枪炉。本专利技术的另一个目的还在于提供一种将是现有顶部浸没式喷枪炉的有用的替代例的顶部浸没式喷枪炉。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种操作顶部浸没式喷枪炉的方法，该方法包括以下步骤:-提供具有内部流通道的喷枪，该内部流通道被设置成穿过喷枪，其中，喷枪的端部位于顶部浸没式喷枪炉的坩埚内部，-使喷枪旋转；-使流体通过喷枪以便流体从喷枪的端部排放；以及-将喷枪的端部浸没到坩埚内部的熔融材料浴中。该方法可以包括以下步骤：-将喷枪移位到如下预备位置，在该预备位置处，喷枪的端部位于熔融材料浴的上部表面上方以便流体从喷枪的端部排放以撞击熔融材料浴的上部表面，由此引起熔融材料的至少一些有效地向上飞溅；和-将喷枪保持在预备位置，以便在旋转期间使熔融材料的飞溅物沉积到喷枪的外壁上。提供的方法包括围绕喷枪的圆周形成保护涂层的步骤，该步骤的特征在于，由于喷枪被旋转，熔融材料围绕喷枪的圆周被均匀地沉积。提供的方法包括对通过喷枪的流体赋予涡旋运动的步骤，以便促使流体与喷枪的侧壁的内表面发生接触，从而致使流体对喷枪的侧壁进行冷却。该喷枪被设置成以在0.1rpm至120rpm之间、优选在0.5rpm至6rpm之间、最优选在1rpm至3rpm之间的速度发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作顶部浸没式喷枪炉的方法，所述方法包括以下步骤:‑提供具有内部流通道的喷枪，所述内部流通道被设置成穿过所述喷枪，其中，所述喷枪的端部位于顶部浸没式喷枪炉的坩埚内部，‑使所述喷枪旋转；‑使流体通过所述喷枪以便所述流体从所述喷枪的端部排放；以及‑将所述喷枪的端部浸没到所述坩埚内部的熔融材料浴中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.09 ZA 2015/089931.一种操作顶部浸没式喷枪炉的方法，所述方法包括以下步骤:-提供具有内部流通道的喷枪，所述内部流通道被设置成穿过所述喷枪，其中，所述喷枪的端部位于顶部浸没式喷枪炉的坩埚内部，-使所述喷枪旋转；-使流体通过所述喷枪以便所述流体从所述喷枪的端部排放；以及-将所述喷枪的端部浸没到所述坩埚内部的熔融材料浴中。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括以下步骤：-将所述喷枪移位到预备位置，在该预备位置处，所述喷枪的端部位于所述熔融材料浴的上部表面上方以便所述流体从所述喷枪的端部排放从而撞击所述熔融材料浴的上部表面，由此引起熔融材料的至少一些有效地向上飞溅；和-将所述喷枪保持在所述预备位置，以便在旋转期间使所述熔融材料的飞溅物沉积到所述喷枪的外壁上。3.根据权利要求2所述的方法，所述方法包括围绕所述喷枪的圆周形成保护性涂层的步骤，该步骤的特征在于，由于所述喷枪被旋转，熔融材料围绕所述喷枪的圆周被均匀地沉积。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括对通过所述喷枪的流体赋予涡旋运动的步骤，以便促使所述流...

【专利技术属性】
技术研发人员：布雷特·约翰·弗朗西斯，雨果·朱伯特，马丁·路易斯·巴克，斯坦科·尼科利茨，斯蒂芬·格温琼斯，
申请(专利权)人：特诺瓦南非私人有限公司，
类型：发明
国别省市：南非,ZA