使用副产物废气的熔融材料的气体雾化制造技术

用于来自冶金炉的熔融炉渣和/或熔融金属的气体雾化的冶金工艺和系统与废气管理工艺及设备整合，从而将废气供入用来雾化熔融炉渣和/或熔融金属的气体雾化设备。将副产物废气用于雾化熔融炉渣和/或熔融金属存在多种优点，包括省去废气管理及处理设备，通过雾化来集中和升高热以增加热回收，防止雾化粒状产物的氧化，以及减少CO2释放。用于制备粒状产物的工艺包括：向分散装置中供入熔融材料和副产物废气；使气体与熔融材料在分散装置中接触，其中熔融材料通过与气体接触而被分散和固化，以形成粒状产物。

Gas atomization of molten material using by-product gases

For the metallurgical process and system management technology and equipment integration and exhaust gas atomization from metallurgical furnace molten slag and / or molten metal, which will be used for exhaust gas into the gas atomization atomization of molten slag and / or molten metal. The by-product gas for atomization of molten slag and / or molten metal has many advantages, including eliminating waste management and treatment equipment, through atomization to concentration and increased heat to increase heat recovery, prevent oxidation atomization granular products, and reduce the release of CO2. Process for preparing granular products including: melting materials and by-products for exhaust gas into the dispersing device; the gas and molten material in contact with the dispersing device, wherein the molten material through contact with the gas is dispersed and solidified to form a granular product.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用副产物废气的熔融材料的气体雾化相关申请的交叉引用本申请要求2014年9月21日提交的美国临时专利申请第62/053,170号的优先权和权益，通过引用将该申请的内容纳入本文。
本公开涉及金属生产工艺和设施，特别涉及使用副产物废气以对该工艺和设施中的诸如炉渣和/或金属的熔融材料进行气体雾化。
技术介绍
在生产诸如金属的熔融材料的设施中，气体(废气或空气)从工艺的一部分转移至另一部分，以达到以下目的之一：(1)从工艺设备中释放废气，从而保持工艺设备周围的工作环境的清洁；和/或(2)为了加热或冷却工艺设备。在上述任一种情况中，废气：A)可携带颗粒；B)可具有宽范围的组成(例如，类似空气，不含氧(富含N2,H2O,CO2)、富含燃料(CO,H2)或富含硫(SO2))；C)根据排放废气的工艺，可为冷废气或热废气。在所有情况中，这些工艺中使用的或生成的气体必需经旋转设备(例如引风机、鼓风机或压缩机)在所述工艺中转移或从所述工艺中移出，需要购置所述旋转设备以达成该目的。因此，大多数冶金设施具有许多这种旋转设备。除此之外，除非气体是低温和清洁的，否则由冶金应用产生的气体必须通过废气处理系统燃烧和/或冷却和/或清洁，原因在于这些副产物气体是无用的。这些气体处理系统昂贵，因此使得冶金提取装置的成本显著提高，占装置运行资本支出的约30-50％。因此需要减少或取消可能的废气管理设备，同时保持良好的厂房内工作环境并维持废气排放目标。进一步，气体副产物中的能量很少被回收，原因在于气体分散在整个设备内且温度过低而无法进行经济性的能量回收。因此，失去了在冶炼厂中回收低水平热量的机会。最终，未能确定来自冶金应用的副产物气体的用途，并且由于该原因，副产物气体通过前面提到的昂贵的废气处理系统被浪费地排放到大气中，由于缺乏集中的和足够的热质量而未进行热回收。例如，在FeNi熔炉中，冷却空气被浪费地排放到大气中而没有能量回收；并且二级煅烧和出渣烟雾废气类似地通过二级集尘室清洁系统被浪费地排放到大气中。由于没有发现这些副产物气体的用途，它们在被释放到大气之前必需用昂贵的废气管理设备进行处理。类似地，在FeCr冶炼厂中，富含CO2的炉废气被冷却并且浪费地排放到大气中，未进行能量回收或利用废气的性质。同样第，这是因为没有发现这些废气产物的用途，因此这些气体通过昂贵的废气处理系统被浪费地排放到大气中，没有进行价值回收。此外，冶金厂的CO2排放是一个环境问题，所有金属生产商都面临着减少温室气体排放的压力。为此，已经使用二氧化碳重整单元将富含CO2的废气转化成氢气和一氧化碳的混合物(合成气体)，其然后可以在不同的工艺(例如上游干燥器，煅烧炉，炉或预还原单元)中用作燃料。然而，对于这种在热学上有利的重整过程，富含CO2的气体需要预热至高于约900℃，这意味着额外的运行成本。二氧化碳仅是一个能够引起环境担忧的排放气体的示例。来自冶金设施的排放物可包括多种其它不期望的成分，包括释放到环境中会引发担忧的气体和颗粒固体。进一步，从来自冶金设施的废气中减少或除去这些不期望的成分通常需要昂贵的设备和工艺。可包含在冶金设施的废气中的不期望的气体的示例包括CO2，诸如SO2、SO3和H2S的含硫物质，诸如NO和NO2的氮氧化物(NOx)，含磷气体，氟化物(例如HF和SiF4)和/或诸如呋喃和二噁英的有机物质。不期望的颗粒固体的示例包括灰尘，通常必需将其从废气中除去。炉渣是冶金炉中进行金属生产工艺的另一种副产物。炉渣通常包括金属氧化物与二氧化硅的混合物，且产生的炉渣的量为所述工艺产生的金属量的大约10％至数倍。熔融炉渣周期性地从炉中出渣，通常使其进行空气冷却和凝固，热量流失至环境。这些工艺产生的许多炉渣持续地作为废物被排放。然而，最近人们对于在各种商业产品中使用粒状炉渣产生了兴趣，并且已经开发了用于炉渣的造粒和加工的设备和工艺，以产生如油气生产中的支撑剂和覆盖颗粒的粒状产品。通过气体雾化将炉渣转化为粒状产物的特别具有前景的工艺和设备在共同转让的于2014年6月3日提交的美国临时专利申请No.62/007,180和美国临时专利申请No.62/007,284进行了公开。根据公开的工艺，来自炉的熔融炉渣经使用环境空气的气体雾化被直接且经济地转化为多种粒状产物，所述环境空气经常规的空气鼓风机被供入雾化装置。但是仍然需要更简易和更经济的工艺的设备来处理诸如炉渣和废气的副产物，以缓解至少一部分的上述问题。专利技术概述在一个实施方式中，提供一种用于制备粒状产物的方法，其包括:(a)提供熔融材料；(b)将熔融材料供入分散装置；(c)将气体供入分散装置，其中，气体是副产物废气；(d)使气体与熔融材料在分散装置中接触，其中熔融材料通过与气体接触而被分散和固化，以形成所述粒状产物。在另一个实施方式中，提供用于制备粒状产物的系统，其包括:(a)容纳选自一种或多种熔融金属和熔融炉渣的熔融材料的冶金炉；(b)位置靠近冶金炉的气体雾化设备；(c)用于向气体雾化设备提供副产物废气的气体供给系统；(d)用于将熔融材料从冶金炉转运至气体雾化设备的熔融材料供给系统。附图的简要说明现将参照附图仅以示例的方式描述本专利技术，附图中：图1是根据本文的第一实施方式的工艺的流程图的一部分；以及图2是根据本文的第二实施方式的工艺的流程图的一部分。专利技术详述以下是冶金工艺和设施的详细描述，其包括用于熔融炉渣和/或熔融金属的气体雾化的工艺和设备，且其中整合了至少一个废气管理工艺与至少一个气体雾化工艺、以及与这些工艺相关的设备。本专利技术人发现来自冶金工艺的副产物气体可用于来自冶金炉的炉渣和金属的气体雾化，以带来一种或多种以下优点：A.省去废气管理设备，废气处理设施集中到仅需要进行熔融炉渣和/或熔融金属的雾化的部分。B.省去炉、金属出渣(tapping)、煅烧转移、灰尘控制，减少设备风机。相反，雾化风机可以从这些工艺中排出气体并将它们用于雾化。C.与使用空气雾化炉渣和/或金属的系统相比，省去与使用炉、金属出渣、煅烧转移，灰尘控制相关的运行支出，减少设备风风机。D.来自上述工艺的热的集中，以及通过炉渣和/或金属雾化提高该热量以提供更经济的炉渣和熔融金属热(能量)回收。E.产生具有高温的废气(相对于具有较低温度的空气)，用于需要热量的处理单元(干燥单元，水预热等)。F.省去与颗粒化和雾化相关的废气处理系统和资本支出，因为高温废气已可以在已经装备有这种设备的工艺中进行再利用。具体示例是在FeNi回转窑式电炉(RKEF)设备中干燥。G.使用惰性气体将金属或炉渣雾化成丸或粉末，以防止它们的氧化。H.与现有的炉渣破碎、分选和筛选操作相比具有提高的金属回收效率，以及减少或省去这种副产物后处理设备的使用。I.如果使用来自所述工艺的富含CO2的废气进行雾化：A)一部分含碳气态物质可溶解在熔融材料中(因为分散会增加比表面积，从而强化溶解)；和B)富含CO2气体的温度将由于与熔融材料接触而增加，这有利于具有较少预热或没有任何额外预热的重整工艺。可以理解，上述优点使得相比现有技术具有更显著的成本下降，这使得：-从炉渣中回收能量更可行；-从冶炼废气中回收能量更可行；-通过减小或消除目前使用的废气、炉渣和金属加工系统，冶炼厂成本显著降低；-以更具成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备粒状产物的方法，其包括:(a)提供熔融材料；(b)将熔融材料供入分散装置；(c)将气体供入分散装置，其中，气体是副产物废气；(d)使气体与熔融材料在分散装置中接触，其中熔融材料通过与气体接触而被分散和固化，以形成所述粒状产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.21 US 62/053,1701.用于制备粒状产物的方法，其包括:(a)提供熔融材料；(b)将熔融材料供入分散装置；(c)将气体供入分散装置，其中，气体是副产物废气；(d)使气体与熔融材料在分散装置中接触，其中熔融材料通过与气体接触而被分散和固化，以形成所述粒状产物。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述熔融材料是熔融金属或熔融炉渣，所述熔融金属或熔融炉渣由在冶金炉中进行的冶金工艺产生。3.如权利要求2所述的方法，其中，熔融材料是熔融金属，且其中，粒状产物包括金属颗粒。4.如权利要求2所述的方法，其中，熔融材料是熔融炉渣，且其中，粒状产物包括炉渣颗粒。5.如权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，分散装置包括气体雾化设备。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述分散装置还包括用于将副产物废气吹入分散装置的引风(ID)风机。7.如权利要求6所述的方法，其中，副产物废气包含由炉冷却系统释放的气体，并且ID风机从炉冷却系统抽取气体。8.如权利要求6所述的方法，其中，副产物废气包含来自冶金炉内部的炉废气，并且ID风机从炉抽取炉气体。9.如权利要求6-8中任一项所述的方法，其中，气体雾化设备产生热废气，且其中，热废气在下游工艺设备中使用，用于能量转移。10.如权利要求9所述的方法，其中，下游工艺设备包括干燥单元或预热单元。11.如权利要求10所述的方法，其中，所述供于气体雾化设备的副产物废气携带颗粒。12.如权利要求3-11中任一项所述的方法，其中，供于气体雾化设备的废气基本不含氧。13.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，副产物废气基本不含氧且富含选自N2、H2O、CO2、CO、H2和SO2的一种或多种气体。14.如权利要求12或13所述的方法，其中，与使用空气来雾化的材料相比，使用副产物废气来雾化的熔融材料的氧化程度更低。15.如权利要求1所述的方法，其中，分散装置包括气体雾化设备；其中，所述气体雾化设备产生热废气；其中，供于气体雾化设备的废气包括不期望的成分；且其中，在所述粒状产物形成的过程中，供于气体雾化设备的废气中所含的不期望的成分与熔融材料接触，从而热废气中不期望的成分的浓度低于供于气体雾化设备的废气中的不期望的成分的浓度。16.如权利要求15所述的方法，其中，不期望的成分是气体或颗粒固体。17.如权利要求15所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·福彻，S·莫斯塔戈赫尔，L·C·宋，M·克莱默，
申请(专利权)人：哈奇有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA