金属连续熔炼工艺和装置制造方法及图纸

一种快速熔炼的工艺，它是根据可获得的产生熔融的热分布，来分布未熔融炉料的引入位置，从而沿着一旋转炉内的长型气－固－液反应区分布熔炼热来完成的。在精细金属炉料、助熔剂和添加剂的情况下，该炉料的分布是通过喷嘴的横向移动来实现的，引导炉料从依次向后和向前移动的固体喷射枪的喷嘴，向下喷入金属与炉渣池中；在粗糙炉料的情况下，借助于从一振动运输器排料的横向移动来实现。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属熔炼，特别是涉及可应用于以金属炉料为主的连续熔炼的旋转炉工艺和装置。工业上已知的熔炼工艺具有固有的难点和缺陷。这些难点和缺陷通过对设计和操作实践的改进只能部分地克服。作为黑色金属熔炼的实例，在电弧炉(EAF)铁和钢碎屑的熔炼中，未熔融的炉料加热到熔融温度，固态表面接触周围的空气或即氧化热气，从而产生氧化微粒而降低了产量。热的输入集中在炉内相对于炉料所占据的总区域的一小部分区域上。此外，由喷入金属池中的氧气产生的一氧化碳在从EAF中出来以前通过后燃只是部分燃烧成二氧化碳，如此释放的热只有部分反馈到炉料中。冲天炉内的熔炼有类似的缺点，只限于铸铁而不是钢的生产。作为有色金属的实例，铝反射熔炼炉广泛地应用于工业中，相对于热量和分布来说未熔融炉料的位置集中在小区域上。采用部分熔融池(固态炉料馈送至其内)的长型旋转熔炼炉通过对连续池的搅动和推进作用，在炉子每旋转一周期间，结合火焰至炉壁、随后炉壁至炉料的热量传输可克服上述某些缺陷。然而，金属炉料、助熔剂、试剂引至炉中的方式，只有通过炉子的环形端口，而过程中物质的传输、热量传输和过程的化学反应要求是变化的，并沿着反应区长度分布。作为实例，当冷的炉料引入邻近于进口处的部分熔融金属池中时，未熔融的材料可能聚合，产生部分熔融材料团块，以及其它类似物，与此同时，炉料沿着炉子进一步完全熔融，并变成过热。暴露于炉子热气中的未熔融金属团块也经受愈来愈强的氧化，并作为氧化微粒而损失。这些问题明显呈现在处理过程的化学反应、物质传输和传输热的控制中，也是对可获得的最大装料和生产率的一种限制。所以，本专利技术的目的是根据可获得的、使金属产生熔融的热的分布，沿着长度方向的反应区，对未熔融的炉料，分布熔融所要求的热，于是，必然会使金属炉料快速熔融。金属炉料通常带有不同百分比的金属氧化物以及其它杂质，如金属氧化物、其它金属、其它化合物、溶解的气体、其它如磷、硫等类似元素的杂质。在处理过程中，需要助熔剂、添加剂作为炉料与这些杂质以及金属加料反应的组分，以获得有效的工艺参数和熔炼后所要求的最终产品成分。添加剂最普通的大概是用于金属氧化物还原的碳，以增加金属的产量和(或)在熔炼中获得含规定范围被溶解碳的金属合金的产量。当然要求，将碳引入到最有效的位置，以获得所要求的过程反应，如与金属氧化物或氧的反应，产生的一氧化碳(CO)进入炉内气体中，产生高度的CO后燃(PCD)，和在炉内气体排出以前，如此放的热进入炉料内的良好热传输效率(HTE)，以及对产品成分的控制。本专利技术另一个主要目的是根据过程化学反应的要求，沿着长度方向的过程反应区，分布助熔剂和添加剂的引入位置。本专利技术提供一种在水平设置、长型的旋转炉中金属连续熔炼的工艺和装置，它包括将带有浮渣层的局部熔融金属池保持在一由通过该炉内所述金属和渣上面的的热气加热的一长型的气-固-液反应区中；运输包括金属材料、助熔剂和添加剂的固体炉料通过炉子的一环状端部开口，并沿着所述的气-固-液反应区将炉料向下喷进所述的熔池内；依次向后和向前横向移动所述向下喷射的位置，借此，沿着一纵向跨距，分布炉料进入所述池的进口位置，以及使液体金属流出所述的气-固-液反应区，借此，用新的固体材料填充所述的熔池。所述的跨距优选包括所述气-固-液反应区的长度主要部分。当采用尺寸小于3cm的粒状和球状炉料时，例如，DRI小球、粒状碳化铁、煤球、石灰、破碎和筛分的石灰石以及铁合金添加剂时，所述的运输最好包括借助于通过一固体喷射枪的加压气体载体输送和推进炉料，该喷射枪纵向悬臂在所述气-固-液反应区内的热气流中，以及所述的向下喷射包括在所述的喷枪纵向沿着所述跨距依次向后和向前来回移动，分布炉料进口位置的同时，从一喷枪的喷嘴向下发出炉料和气体载体的喷射束进入所述的局部熔融的金属池中。当采用如再循环金属切屑、灰铸铁、球化铁(HBI)、石灰煤或焦碳、石灰助熔剂及类似的大尺寸炉料时，所述的运输最好包括通过振动运输器的振动来推进炉料，该振动运输器也沿着所述的气-固-液反应区而悬臂，以及所述的向下喷射包括在该运输器向后和向下来回运动的同时，使炉料从该运输器的排放唇边向下降落到该池中。工艺要求一般最好借助振动运输器和固体喷射枪的组合而装料，在这种情况下，本专利技术包括对行程循环时间间隔以及对喷枪喷嘴与运输器排放唇边相对位置的控制，以避免从喷枪喷嘴发出的炉料与从运输器排放唇边降落的炉料在越过行程公共跨距的任何时间，炉料互相干涉。此时，炉料流动的速率也可在沿着跨距的不同位置而变化，甚至包括中断，以便实现炉料进入按要求的工艺参数的纵向分布。这可借助于改变来回运动的速度或在采用喷枪的情况下改变喷枪进口的馈送速率来实现。金属通常带有表面氧化物，例如铁锈、DRI或其它预还原原生铁也可能带有相当数量的未还原的残留金属氧化物。在处理中金属也受到高温氧化。溶解碳也通常作为产物的成分，例如在铁和钢的熔炼中。炉料通常包括含碳材料作为添加剂，用于还原金属和渣的熔池中的氧化物，释放CO进入热气流中，其代表未燃烧的可燃物或燃料。选择喷射氧气进入热气流中有利于反应区中的CO的后燃。这样产生的热回收通过直接的热传递进入部分熔化池中，比现有技术中的PCD和HTE高。本专利技术的工艺和设备最好用于长度进一步加长的旋转炉，以结合邻接于所述气-固-液反应区的一气-液反应区，所述的液体金属流进该区并积聚，以便在从该炉子排出以前进行精炼和温度调节。该区由一燃烧器加热，从该燃烧器出来的燃烧产物形成所述的热气流，以逆材料一般运动的方向流动，进入所述的气-固-液反应，通过与该气-固-液反应区邻接的所述环状端部开口排放。该液体金属借助于周期性地停止炉子的旋转和打开一出钢孔而排放，排放到一出料桶中，或者，作为替换方案，连续或半连续地通过一耐火管，虹吸该液体金属，该耐火管通过所述炉子的环状端开口插入该液体金属中，该液体金属进入该炉子外部的一邻近的真空容器中，液体金属从该真空容器中抽出用于铸造或进一步处理。炉渣可通过一环状端部开口的唇边溢流而排放，包括按需要的撇渣，或选择性地辅助以炉子端部抬高，作小角度倾斜，或者，作为替换方案，借助于如我的美国专利US5305990所描述的一炉渣真空去除系统。本工艺和设备可应用于各种金属的熔炼，例如，包括铁和钢的切屑、铸铁、DRI颗粒、HBI的黑色金属的熔炼，以及各种原生的或回收形式的如铜、铝、铅、锌、铬、镍、锡和镁的有色金属的熔炼。可以处理金属和金属氧化物的混合物，它可适合于酸基或碱性的炉渣以及耐熔物质的处理。它提供了从由气力喷射的细粒炉料到由运输器输送的回收金属切屑片大范围炉料的处理能力。它有利于在选择连续、间歇或批量排出产物时的连续熔炼。它也有利于在整个过程反应区高的热传输速率，并避免局部过热或过冷，并且提供金属与炉渣接近于化学方程式组分良好的相互作用，以实现高产量和均匀一致的化学成分。所以，本专利技术呈现出快速、洁净、低噪声、高的热效率、以及优越的金属熔炼技艺。本专利技术工艺和设备的各种其它目的、特征和优点通过参阅附图并从以下详细的说明和权利要求，将变得显而易见，其中附图说明图1为表示本专利技术工艺和设备典型特征的局部剖视的侧向视图；图2为沿着图1的平面2-2的截面图；图3为在由一振动运输器和一固体喷射枪的组合引入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在具有水平、纵向配置和具有环状端部开口的长型旋转炉中金属连续熔炼的工艺，其特征在于，以下步骤的组合：在所述的旋转炉中，保持带有浮动炉渣层的一金属局部熔融池在一长型的气－固－液反应区中，一热气流在所述的金属和炉渣上面通过；运输包括 金属材料、助熔剂和添加剂的固体炉料通过至少一个所述的端部开口进入所述的热气流中，并沿着所述的气－固－液反应区；将所述的炉料向下喷入所述的熔池中；横向移动至少一部分所述的向下喷射的位置，并借此分布所述的炉料沿着所述的气－固－液反应区的 纵向跨距依次向后和向前地进入所述池内的进口位置；并使液体金属流出所述的气－固－液反应区，通过所述的运输和向下喷射所述的炉料，填充所述的金属池。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉L舍伍德，
申请(专利权)人：威廉L舍伍德，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]