CN116568830A - 用于火法冶炼式熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物的方法 - Google Patents
用于火法冶炼式熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116568830A CN116568830A CN202180080784.1A CN202180080784A CN116568830A CN 116568830 A CN116568830 A CN 116568830A CN 202180080784 A CN202180080784 A CN 202180080784A CN 116568830 A CN116568830 A CN 116568830A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- slag phase
- residues
- liquid slag
- injector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/12—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/04—Working-up slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
- F27B1/10—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
- F27B1/20—Arrangements of devices for charging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4606—Lances or injectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
- F27D2003/162—Introducing a fluid jet or current into the charge the fluid being an oxidant or a fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
- F27D2003/167—Introducing a fluid jet or current into the charge the fluid being a neutral gas
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于火法冶炼式地熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物(M)的方法,其中,将所述原料、残余物和/或二次残余物以粉碎的形式供给到包括熔化区(6)、主反应区(7)和副反应区(8)的熔炼总成(1),并且在存在氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物(G)的情况下予以熔炼,从而形成液态的熔体相(9)、液态的炉渣相(10)和气相,其中使所述氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物(G)通过至少一个喷射器(11)压缩地供给并在熔炼总成(1)内绝热地膨胀,并且随后作为绝热地膨胀的气体和/或气体混合物吹入到液态的炉渣相(10)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在存在氧化气体、还原气体和/或惰性气体的情况下火法冶炼式地熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物的方法。
背景技术
由现有技术基本已知用于火法冶炼式地熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物的方法。
本文使用的含金属的原料、残余物和/或二次残余物通常含有显著比例的碳氢化合物,其具有高的能量含量,要求强烈地冷却熔炼过程。
为了冷却剧烈放热的过程,现有技术中已知带有能够冷却的反应器壁的熔炼总成。中国专利申请CN 104928493 A公开了一种借助熔炼反应器由二次材料回收金属的方法。所述熔炼反应器具有圆形腔室,该腔室由能够冷却的反应器壁界定。在反应器壁中,多个氧气喷枪以与水平面成5°至60°的角度并且与腔室中心偏置的方式布置在炉渣开口下方,从而能够将氧气直接注入熔体并且可将圆形腔室内的熔体置于旋转之中。
然而,现有技术中已知的外部冷却措施由于显著的滞后性而难以调节并且在技术上非常复杂。
发明内容
因此本发明的目的在于,提供一种方法,该方法能够在存在氧化气体、还原气体和/或惰性气体的情况下火法冶炼式熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物期间更好地调节剧烈放热的过程。
根据本发明,该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。
根据根据本发明的用于火法冶炼式地熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物的方法,这些含金属的原料、残余物和/或二次残余物被以粉碎的形式供给至包括熔化区、主反应区和副反应区的熔炼总成,并且在存在氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物的情况下被熔炼,从而形成液态的熔体相、液态的炉渣相以及气相。
所述方法的特征在于,氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物通过至少一个喷射器被压缩地供给并在熔炼总成内绝热膨胀,并且随后作为绝热膨胀的气体和/或气体混合物被吹入到液态的炉渣相中,从而优选地实现至少10J/Nm3的冷却效果。
通过氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物或反应气体的绝热膨胀,在熔炼总成内产生直接冷却效果,通过该冷却效果可以有针对性地控制过程的能量收支/热量收支。从而通过调整压强、流动和/或优选地包括拉瓦尔喷嘴的喷射器的喷嘴几何形状可以调整反应气体的绝热膨胀,使得能够实现至少10J/Nm3、更优选地至少100J/Nm3、再更优选地至少1.0kJ/Nm3、最优选地至少5.0kJ/Nm3的冷却效果。
关于功率值要指出的是,本文宣称的是关于根据DIN1343:1990-01的标准立方米(Nm3)的功率。
能够实现的冷却效果的最大值在物理理论上受到焦耳-汤普森效应的限制。因此,通过调整压强、流动和/或优选地包括拉瓦尔喷嘴的喷射器的几何形状可以调整反应气体的绝热膨胀,使得能够实现最大100kJ/Nm3、更优选地最大90kJ/Nm3、再更优选地最大80kJ/Nm3、最优选地最大70kJ/Nm3的冷却效果。
需要指出的是,只有通过焦耳-汤普森系数μ为正的气体和/或气体混合物才能实现此处给出的冷却效果。
通过借助因此也被用作冷却介质的反应气体在熔炼总成内的直接冷却,可以有利地扩展外部的冷却措施,通常通过使用冷却版和/或冷却通道来实施,这显著简化和改进了整个的冷却管理。此外,通过直接冷却可以延长熔炼总成的耐火衬里的使用寿命,这对熔炼总成的运行经济性具有有利影响。
在从属权利要求中给出了本发明的另外的有利的设计方案。在从属权利要求中单独列出的特征能够以技术上有意义的方式彼此组合并且可以定义本发明的另外的设计方案。此外,在说明书中进一步地说明和解释了在权利要求中给出的特征,在说明书中展示了本发明的另外的优选的设计方案。
原则上,通过所述至少一个喷射器吹入的反应气体可以通过将喷射器浸没在液态的熔体相中而被直接添加到液态的炉渣相中。
然而优选地规定,通过喷射器将反应气体吹入到液态的炉渣相中,从而使得反应气体在熔炼总成的主反应区和/或副反应区内绝热膨胀,所述喷射器在熔炼总成中布置在液态的炉渣相上方并且不接触该液态的炉渣相,并且所述喷射器以相对于水平面成5°至85°的角度、更优选地成15°至80°的角度、再更优选地成25°至75°的角度、更优选地成35°至70°的角度的方式定向。
如此喷射反应气体会在液态的炉渣相中引起强烈的湍流,从而使得炉渣相喷溅到位于液态的熔体相上方且在副反应区中的气相中。出乎意料的是在此显示了,由此在过程中实现了相比于液态的熔体相大至少5倍、优选地至少6倍、更优选地至少7倍、最优选地至少8倍的表面,该表面造成了与布置在液态的熔体相上方且位于副反应区中的气相的特别强烈的接触以及提高的质量传输和能量传输。通过将至少一个喷射器布置成与水平面成特定角度,液态的炉渣相此外也处于旋转之中,从而在主反应区和副反应区内形成涡流(Vortex),该涡流附加地支持湍流(Turbulenz)。由此可在熔炼总成内创造最大的湍流环境,从而确保特别有效的冶炼反应。通过液态的炉渣相内反应气体的绝热膨胀,可以进一步增强液态的炉渣相的专用大表面的形成,这最终引起特别剧烈地接触周围的气体气氛并且加剧化学反应及提高其转化程度。
术语“不接触”在本发明的意义中应理解为,所述至少一个喷射器不仅在吹入期间而且在其之间的工艺步骤中不与液态的炉渣相连续接触,而是与之间隔特定的距离,进而在整个过程期间定位在池体的上方,通过所述至少一个喷射器能够将氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物注入到熔炼总成中。液态的炉渣相和/或液态的熔体相的单个液滴的暂时接触在此被排除在外,这种接触在过程的进行中依赖于强烈的湍流而发生进而使无法避免。
除非另有定义,否则在本发明的意义中术语“喷射器”理解为基本上由空心柱形元件形成的喷枪或喷管。
在本发明的意义中,术语“熔炼总成”理解为传统的熔池熔炼总成,其包括设立在圆形的或有棱角的基面上的空心柱、空心锥或空心长方体,其中,空心柱、空心锥或空心长方体的高度是其长度和宽度的若干倍。因此优选地规定,熔炼总成的布置在熔化区上方的主反应区具有基本上圆形的和/或椭圆形的横截面。
本领域技术人员从现有技术中已知的其他熔炼总成,例如电弧炉(EAF)、埋弧炉(SAF)或感应炉(IF)不包括在本发明中。
有利地规定,能够将反应气体不接触地吹入到液态的炉渣相中的所述至少一个喷射器以喷射器尖端为参考与液态的炉渣相的表面的最小距离为0.10m、优选地为0.15m、更优选地为0.20m、再更优选地为0.25m、最优选地为0.30m。除了已经解释过的搅动效应以及引起特别有效的冶炼反应的液态的炉渣相与相邻气相的湍流混合之外,通过与液态的炉渣相间隔开的布置方式还使喷射器的损耗显著减少。这也有效地防止了喷射器的堵塞(Zusetzen),该堵塞在现有技术已知的解决方案中需要非常大量的且高成本的维护工作。
然而,将反应气体无接触地吹入到液态的炉渣相中的至少一个喷射器不应超过距液态的炉渣相表面的最大距离。因此有利地规定,所述至少一个喷射器以喷射器尖端为参考与液态的炉渣相的表面的最大距离为2.50m、优选地为2.0m、更优选地为1.50m、再甚至更优选地为1.0m、最优选地为0.80m。
就此而言注意到,液态的炉渣相的池体在整个过程中不具有静态的池体或炉渣液位,而是其可以由于不同的过程阶段而变化。因此特别优选地规定,将反应气体无接触地吹入到液态的炉渣相中所述至少一个喷射器以如下方式定位在熔炼总成中,使得确保距液态的炉渣相的表面的距离在0.30m至2.0m范围内、非常特别优选地在0.50m至1.70m范围内。
反应气体优选地以如下方式吹入到液态的炉渣相中,使气体渗透进该炉渣相的最小深度为1/4、优选地为1/3、更优选地为2/4、再更优选地为2/3、最优选地为3/4。通过具体调整所注入的反应气体的速度和气流脉冲能够调整渗透深度,从而在需要时并根据两个参数也可实现直到渗透进液态的熔体相中。因此,必要时,也可以对布置在液态的炉渣相下方的含金属的熔体相进行操作。此外,气体射流可以在液态的炉渣相中短暂地撕开空穴,然后含金属的原料、残余物和/或二次残余物被牵连进入该空穴中并且在炉渣相内更好地分解。
在一种有利的实施变型方案中,通过所述至少一个喷射器吹入到炉渣相中的反应气体能够以至少50m/s的速度、优选地以至少100m/s的速度、更优选地以至少150m/s的速度、再更优选地以至少200m/s的速度、进一步更优选地以至少250m/s的速度、最优选地以至少300m/s的速度鼓被吹入,其中,此处提到的速度值是相应气体离开喷射器时、即在喷射器的尖端处的出口速度。
关于最大的速度优选地规定,反应气体以最大为1000m/s的速度、更优选地以最大为800m/s的速度、再更优选地以最大为600m/s的速度、进一步优选地以最大为550m/s的速度、并且最优选地以致动器450m/s的速度吹入到液态的炉渣相中。
就此而言特别优选地规定,所述至少一个喷射器包括拉瓦尔喷嘴,通过该拉瓦尔喷嘴将反应气体吹入到液态的炉渣相中。拉瓦尔喷嘴的特征在于,其包括收缩区段和发散区段,它们在喷嘴喉部处彼此邻接。最窄横截面的半径、出口半径以及喷嘴长度可以根据各个设计案例而变化。由文献DE 10 2011 002 616 A1已知这种拉瓦尔喷嘴,在此对其进行参考并且其代表本发明的公开内容的一部分。
在另一种有利的实施变型方案中,拉瓦尔喷嘴附加地具有同轴喷嘴或环状间隙喷嘴,通过它们可以将第二氧化气体、第二还原气体和/或第二惰性气体和/或气体混合物鼓吹到炉渣相上。虽然借助优选地包括能够超音速的拉瓦尔喷嘴的喷射器将第一氧化气体、第一还原气体和/或第一惰性气体和/或气体混合物吹入到液态的炉渣相中,从而使该气体穿透炉渣相,但是第二氧化气体、第二还原气体和/或第二惰性气体和/或气体混合物通过环状间隙喷嘴仅被鼓吹到炉渣相上而不穿透炉渣相。因此,第二氧化气体、第二还原气体和/或第二惰性气体和/或气体混合物在本发明的含义内被称为“包覆气体”。
第一氧化气体和/或第二氧化气体和/或气体混合物优选地选自包括氧气、空气和/或富氧空气在内的系列。第一还原气体和/或第二还原气体和/或气体混合物优选地选自包括天然气(特别是甲烷)、一氧化碳、水蒸气、氢气(特别是绿色氢气)和/或其气体混合物在内的系列。第一惰性气体和/或第二惰性气体和/或气体混合物优选地选自包括氮气、氩气、二氧化碳和/或其气体混合物在内的系列。
术语“绿色氢气”在本发明的意义中应理解为,该氢气是通过将水电解分解成氧气和氢气而生成的,其中,电解所需的电力来自可再生能源,例如风、水力和/或太阳。
除了反应气体之外还将反应性包覆气体和/或惰性包覆气体和/或包覆气体混合物供给进熔炼总成的可能性有利地允许在液态的炉渣相以及气相中控制化学势以及调节氧气分压。气相的化学势在此由在反应中从有待熔炼的含金属的原料、残余物和/或二次残余物逸出的气体、通过喷射器引入的反应气体、由此在液态的熔体相和炉渣相中产生的反应气体泡以及供给的包覆气体形成。
在一种优选的实施变型方案中,吹入到液态的炉渣相中的反应气体的组成可以保持恒定,而根据对气体气氛的化学势的最优控制的要求可以有针对性地改变包覆气体的组成。
补充地和/或替代地,在另外的优选的实施变型方案中,鼓吹到炉渣相上的包覆气体的组成可以保持恒定,而根据对气体气氛的化学势的最优控制的要求可以有针对性地改变供给到液态的炉渣相中的反应气体或反应气体混合物的组成。
将反应气体吹入到液态的炉渣相中的优选流动速率为至少300Nm3/h、优选地至少350Nm3/h、更优选地至少400Nm3/h、再更优选地至少450Nm3/h并且最优选地至少500Nm3/h。由于流动速率是取决于参考的变量,因此取决于总成尺寸流动速率也可以更大。
如上所述,与水平面成特定角度地布置所述至少一个喷射器会将液体熔体相置于旋转之中,从而在主反应区和副反应区内形成涡流。为了在液态的炉渣相中实现特别有效的涡流,并且为了实现对于添加粉碎的含金属的原料、残余物和/或二次残余物来说具有有利效果的涡流,优选地规定,所述至少一个喷射器将反应气体切向于假想的流动环地吹入到炉渣相中,其中,所述流动环的直径相当于主反应区的内径的0.1倍至0.9倍、更优选地相当于主反应区的内径的0.1倍至0.8倍、再更优选地相当于主反应区的内径的0.2倍至0.7倍、最优选地相当于主反应区的内径的0.2倍至0.6倍。有利地已经表明,在液态的炉渣相的特定旋转速度下,能够在炉渣相的中央形成漩涡(Trombe),粉碎的含金属的原料、残余物和/或二次残余物能够通过该漩涡直接被引入液态的熔体相并且/或者至少直接被液态的炉渣相接收,并从而在该过程中可以更快地分解。与现有技术中已知的过程不同,分解过程发生在希望的主反应区、即液态的炉渣相中,而不是发生在其表面。
因此,在一种特别有利的实施变型方案中规定,通过熔炼总成的、布置在液态的炉渣相上方的开口将含金属的原料、残余物和/或二次残余物有针对性地送入到炉渣相的中央。
如果通过布置在熔炼总成的壁部中的至少两个、更优选地至少三个、再更优选地至少四个、最优选地至少五个喷射器将反应气体吹入到液态的炉渣相中,则上述效果特别有利,其中,特别优选地,沿着熔炼总成的圆周以相等的距离布置多个喷射器。
附加地和/或替代地,可以通过布置在所述至少一个喷射器的区域中的至少一个、优选地至少两个、更优选地至少三个喷射喷枪将粉碎的和/或必要时粉末状的含金属的原料、残余物和/或二次残余物添加给液态的炉渣相。通过至少一个、优选地多个喷射喷枪可以将粉碎的和/或必要时粉末状的材料直接吹入到液态的炉渣相中、更优选地直接吹入到由至少一个喷射器在液态的炉渣相内产生的空穴中、并且/或者直接吹入到喷射器的气体射流中,由此粉碎的和/或必要时粉末状的含金属的原料、残余物和/或二次残余物随后进入液态的炉渣相。由此能够以最小的损失有效地转化这些原料、残余物和/或二次残余物。当材料具有的平均颗粒尺寸为0.01mm至5.0mm、优选地小于3.5mm、更优选地小于3.0mm时,将实现特别有效的转化。
在另一种优选的实施变型方案中,通过至少一个喷射器吹入到炉渣相中的反应气体可以是脉动式的。
根据本发明的方法主要用于火法冶炼式熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物。特别地,此处指的是关于含锑、含铋、含铅、含铁、含镓、含金、含铟、含铜、含镍、含钯、含铂、含铑、含钌、含银、含锌和/或含锡的原料、残余物和/或二次残余物,尤其是含有机物的废料。
在本发明的意义中,含有机物的废料是包含有机成分的任何废料。优选的包含有机物的废料选自包括电子废料、汽车零碎废料(Autoschredderschrott)和/或变压器零碎废料、特别是零碎轻组分在内的系列。
术语“电子废料”在本发明的意义中应理解为根据欧盟标准2002/96/EC定义的旧电子设备。该标准涵盖的设备类别涉及大家电;小家电;IT设备和电信设备;消费电子设备;照明装置;电气工具和电子工具(固定的工业大型工具除外);电动玩具以及电动运动设备和电动休闲设备;医疗器械(所有植入产品和感染产品除外);监测仪器和控制仪器;以及自动分配器。属于相应设备类别的各个产品请参见指令的附录IB。
附图说明
下面参考附图进一步地解释本发明以及技术领域。应该指出,本发明不应受限于所示实施例。特别地,除非另有明确说明,还可提取在附图中解释的事实的部分方面,并将其与本说明书和/或附图中的其他组成部分和认知相结合。尤其应该指出,附图并且特别是所示尺寸比例仅为示意性的。相同的附图标记表示相同的对象,因此必要时可使用来自其他附图的解释作为补充。其中:
图1示出了用于执行根据本发明的方法的根据本发明的熔炼总成的实施变型方案的示意性截面图;以及
图2示出了熔炼总成根据剖切线A-A的示意图。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的熔炼总成1的实施变型方案的示意图,该熔炼总成用于在存在氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物G的情况下火法冶炼式熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物,以下称为有待熔炼的材料M。氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物G以下称为反应气体G。
当前示出的熔炼总成1为常规熔池熔炼总成的形式,其在下部区域包括基面2以及从基面2垂直延伸且基本上为柱形的反应器壁3,其具有第一锥形区域4和第二锥形区域5。熔炼总成1包括熔化区6、主反应区7和副反应区8。
熔炼总成1的第一锥形区域4包括熔化区6和主反应区7。副反应区8在主反应区7上方延伸。
在第一锥形区域4中,粉碎的有待熔炼的材料M在存在反应气体G的情况下被熔炼,从而形成液态的熔体相9和液态的炉渣相10。
从图1的图示能够看出,将反应气体G经由布置在反应器壁3中的喷射器11吹入到熔炼总成1中。喷射器11在第一锥形区域4和第二锥形区域5之间布置在环形元件12中,该环形元件包括专门设计的水冷端口13,喷射器11相应地定位在这些端口中。
在当前示出的实施变型方案中,将反应气体G经由布置在熔炼总成1中在液态的炉渣相10上方的、更确切地说在副反应区8中的喷射器11吹入到炉渣相10中。从图中能够看出,喷射器11以特定角度定向并且布置在液态的炉渣相10上方。该角度例如可以在相对于水平面H的从5°至85°的范围内。
每个喷射器11分别具有拉瓦尔喷嘴14,通过该拉瓦尔喷嘴可以将反应气体G超音速地吹入到炉渣相10中。此外,使反应气体G通过优选地分别包括拉瓦尔喷嘴14的喷射器11压缩地供给到熔炼总成1中,并在熔炼总成1内绝热地膨胀,然后作为绝热地膨胀的反应气体吹入到液态的炉渣相中10,特别优选地可以在剧烈放热的反应过程中吸取适合该过程的热量。
每个喷射器11在外侧还包括同轴喷嘴15,通过该同轴喷嘴可以将包覆气体(未示出)鼓吹到液态的炉渣相10上。
图2示出了熔炼总成1根据剖切线A-A的示意图。在此能够特别地看到彼此等距地布置的三个喷射器11,这些喷射器将反应气体G切向于假想的流动环16地吹入到炉渣相中,其中,所述流动环16的直径相当于主反应区7的内径的0.1倍至0.9倍。
有待熔炼的材料M可以通过熔炼总成1的布置在炉渣相10上方的开口17被送入到该熔炼总成的中央。附加地或替代地,也可以通过布置在喷射器11的区域中的喷射喷枪18将该材料添加给液态的炉渣相10。
附图标记列表:
1 熔炼总成
2 基面
3 反应器壁
4 第一锥形区域
5 第二锥形区域
6 熔化区
7 主反应区
8 副反应区
9 熔体相
10 炉渣相
11 喷射器
12 环形元件
13 端口
14 拉瓦尔喷嘴
15 同轴喷嘴
16 假想的流动环
17开口/装料系统
18 喷射喷枪
M 有待熔炼的材料
H 水平面
G 反应气体
Claims (12)
1.一种用于火法冶炼式地熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物(M)的方法,其中,将所述原料、残余物和/或二次残余物以粉碎的形式供给到包括熔化区(6)、主反应区(7)和副反应区(8)的熔炼总成(1),并且在存在氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物(G)的情况下予以熔炼,从而形成液态的熔体相(9)、液态的炉渣相(10)和气相,
其特征在于,
使所述氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物(G)通过至少一个喷射器(11)压缩地供给并在所述熔炼总成(1)内绝热地膨胀,并且随后作为绝热地膨胀的气体和/或气体混合物吹入到液态的炉渣相(10)中,优选地实现至少10J/Nm3的冷却效果。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个喷射器(11)包括拉瓦尔喷嘴(14),通过所述拉瓦尔喷嘴将所述氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物(G)吹入到液态的炉渣相(10)中,并且所述至少一个喷射器优选附加地包括同轴喷嘴(15),通过所述同轴喷嘴将第二氧化气体、第二还原气体和/或第二惰性气体和/或气体混合物(G)鼓吹到液态的炉渣相(10)上。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,将所述氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物(G)通过至少一个喷射器(11)吹入到液态的炉渣相(10)中,所述至少一个喷射器在所述熔炼总成(1)中布置在液态的炉渣相(10)上方并且不接触液态的炉渣相,并且所述至少一个喷射器以相对于水平面成5°至85°的角度的方式定向。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述至少一个喷射器(11)与所述炉渣相(10)的表面的最小距离为0.10m、优选地为0.15m、更优选地为0.20m、再更优选地为0.25m、最优选地为0.30m,通过所述至少一个喷射器将所述氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物(G)不接触地吹入到液态的炉渣相(10)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述氧化气体和/或气体混合物(G)选自包括氧气、空气和/或富氧空气在内的系列;所述还原气体和/或气体混合物选自包括天然气、特别是甲烷、一氧化碳、水蒸气、氢气、特别是绿色氢气和/或其气体混合物在内的系列;以及所述惰性气体和/或气体混合物选自包括氮气、氩气、二氧化碳和/或其气体混合物在内的系列。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,通过所述至少一个喷射器(10)吹入到液态的炉渣相(10)中的所述氧化气体、还原气体和/或惰性气体和/或气体混合物(G)以至少50m/s的速度、优选地以至少100m/s的速度、更优选地以至少150m/s的速度、再更优选地以至少200m/s的速度、进一步更优选地以至少250m/s的速度、最优选地以至少300m/s的速度被吹入。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,以至少300Nm3/h、优选地至少350Nm3/h、更优选地至少400Nm3/h、再更优选地至少450Nm3/h、并且最优选地至少500Nm3/h的流动速率将第一氧化气体、第一还原气体和/或第一惰性气体和/或气体混合物(G)吹入到所述炉渣相(10)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,通过所述至少一个喷射器(11)将所述第一氧化气体、第一还原气体和/或第一惰性气体和/或气体混合物(G)切向于假想的流动环(16)地吹入到液态的炉渣相(10)中,其中,所述流动环(16)的直径相当于所述熔炼总成(1)的主反应区(7)的内径的0.1倍至0.9倍。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,通过所述至少一个喷射器(11)吹入到液态的炉渣相(10)中的所述第一氧化气体、第一还原气体和/或第一惰性气体和/或气体混合物(G)是脉动式的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,通过布置在液态的炉渣相(10)上方的开口(17)将所述含金属的原料、残余物和/或二次残余物送入到液态的炉渣相(10)的中央。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,必要时附加地通过布置在所述熔炼总成(1)的壁部(3)中的至少一个喷射喷枪(18)将所述含金属的原料、残余物和/或二次残余物吹入到液态的炉渣相(10)中。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述至少一个喷射喷枪(18)布置在所述至少一个喷射器(11)的区域中。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020215147.4 | 2020-12-01 | ||
| DE102020215147.4A DE102020215147A1 (de) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Verfahren zum pyrometallurgischen Einschmelzen von metallhaltigen Rohstoffen, Reststoffen und/oder Sekundärreststoffen |
| PCT/EP2021/083636 WO2022117585A1 (de) | 2020-12-01 | 2021-11-30 | Verfahren zum pyrometallurgischen einschmelzen von metallhaltigen rohstoffen, reststoffen und/oder sekundärreststoffen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116568830A true CN116568830A (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=78844687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180080784.1A Pending CN116568830A (zh) | 2020-12-01 | 2021-11-30 | 用于火法冶炼式熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物的方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240002975A1 (zh) |
| EP (1) | EP4256095A1 (zh) |
| JP (2) | JP2024502542A (zh) |
| KR (1) | KR20230098303A (zh) |
| CN (1) | CN116568830A (zh) |
| CA (1) | CA3201207A1 (zh) |
| DE (1) | DE102020215147A1 (zh) |
| WO (1) | WO2022117585A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116568981A (zh) * | 2020-12-01 | 2023-08-08 | Sms集团有限公司 | 用于火法冶炼式地熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物的方法和熔炼总成 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3523716B2 (ja) * | 1994-11-02 | 2004-04-26 | Jfeスチール株式会社 | スクラップ溶解法 |
| US6125133A (en) * | 1997-03-18 | 2000-09-26 | Praxair, Inc. | Lance/burner for molten metal furnace |
| JPH11158530A (ja) * | 1997-12-02 | 1999-06-15 | Nippon Steel Corp | 精錬に用いるランス |
| DE59912441D1 (de) * | 1998-08-28 | 2005-09-22 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zun herstellen einer metallschmelze mittels einer multifunktionslanze |
| US6805724B2 (en) * | 2000-02-10 | 2004-10-19 | Process Technology International, Inc. | Method for particulate introduction for metal furnaces |
| US6749661B2 (en) * | 2000-02-10 | 2004-06-15 | Process Technology International, Inc. | Method for melting and decarburization of iron carbon melts |
| UA91599C2 (uk) * | 2006-03-01 | 2010-08-10 | ТЕХНОЛОДЖИКАЛ РЕСОРСИЗ ПиТиВай. ЛИМИТЕД | Установка прямої плавки (варіанти) |
| DE102008013505B4 (de) * | 2008-03-10 | 2013-10-17 | Outotec Oyj | Verfahren zur Abgasnachbehandlung und Anlage hierfür |
| DE102011002616A1 (de) | 2010-03-31 | 2011-12-15 | Sms Siemag Ag | Überschalldüse zum Einsatz in metallurgischen Anlagen sowie Verfahren zur Dimensionierung einer Überschalldüse |
| CN103890199B (zh) * | 2011-10-17 | 2016-01-20 | 杰富意钢铁株式会社 | 粉体吹入喷枪和使用该粉体吹入喷枪的熔融铁的精炼方法 |
| CN104928493A (zh) | 2015-06-30 | 2015-09-23 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理二次含铜杂料的方法 |
| JP2018131675A (ja) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 脱炭用吹錬ランスチップ |
| JP2018131676A (ja) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 脱炭用吹錬ランスチップ |
-
2020
- 2020-12-01 DE DE102020215147.4A patent/DE102020215147A1/de active Pending
-
2021
- 2021-11-30 KR KR1020237018332A patent/KR20230098303A/ko not_active Ceased
- 2021-11-30 CA CA3201207A patent/CA3201207A1/en active Pending
- 2021-11-30 US US18/039,427 patent/US20240002975A1/en active Pending
- 2021-11-30 EP EP21823840.0A patent/EP4256095A1/de active Pending
- 2021-11-30 JP JP2023532480A patent/JP2024502542A/ja active Pending
- 2021-11-30 WO PCT/EP2021/083636 patent/WO2022117585A1/de not_active Ceased
- 2021-11-30 CN CN202180080784.1A patent/CN116568830A/zh active Pending
-
2025
- 2025-08-28 JP JP2025142224A patent/JP2025164894A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116568981A (zh) * | 2020-12-01 | 2023-08-08 | Sms集团有限公司 | 用于火法冶炼式地熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物的方法和熔炼总成 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2025164894A (ja) | 2025-10-30 |
| US20240002975A1 (en) | 2024-01-04 |
| CA3201207A1 (en) | 2022-06-09 |
| EP4256095A1 (de) | 2023-10-11 |
| JP2024502542A (ja) | 2024-01-22 |
| WO2022117585A1 (de) | 2022-06-09 |
| DE102020215147A1 (de) | 2022-06-02 |
| KR20230098303A (ko) | 2023-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6514310B2 (en) | Process for injection of a gas with the aid of a nozzle | |
| CN102812136B (zh) | 铜阳极精炼系统和方法 | |
| EP1521852B1 (en) | Injector for metal melting furnaces | |
| JP2002523631A (ja) | 金属融液の製造方法ならびにその方法において使用される多機能ランス | |
| JPH10263384A (ja) | 液体中への気体の導入方法 | |
| JPH11217620A (ja) | 凝集性噴射流注入ランス | |
| US20080134838A1 (en) | Multifunction Injector and Relative Combustion Process for Metallurgical Treatment in an Electric Arc Furnace | |
| EP0964065B1 (en) | Double lance burner/injection device with orientable lance units and melting method using same | |
| JP2025164894A (ja) | 金属を含有する原材料、残留材料及び/又は副次残留材料を高温冶金法により溶融するための方法 | |
| CN116568981A (zh) | 用于火法冶炼式地熔炼含金属的原料、残余物和/或二次残余物的方法和熔炼总成 | |
| KR101511178B1 (ko) | 금속, 용융 금속 및/또는 슬래그의 건식 야금 처리 방법 | |
| CN103026161B (zh) | 移除熔炉中炉结堆积的方法和系统 | |
| US6038245A (en) | Process for melting a charge in an electrical arc furnace | |
| AU702459B2 (en) | Process for melting a charge in an electrical arc furnace | |
| EP0871785B1 (en) | Method and apparatus for after-burning the combustible components of the atmosphere in metallurgical smelting vessels | |
| JP2723572B2 (ja) | 自熔製錬炉 | |
| RU2186294C2 (ru) | Многосопловой наконечник устройства для плавления | |
| US5916512A (en) | Method and apparatus for after-burning the combustible components of the atmosphere in metallurgical smelting vessels | |
| US20080264209A1 (en) | Method and system for injecting gas into a copper refining process | |
| JP2025114053A (ja) | 溶鋼の製造方法 | |
| WO1997002366A2 (en) | Method and apparatus for after-burning atmospheric gases in a steel smelting arc furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |