一种用于处理高杂质金属锍的精炼脱杂方法_4

文档序号:9780964阅读:来源:国知局
气流的流体性质以用于防止含氧气体气流与下方的金属锍熔液接触或混合。上述含氧气体气流的流体性质主要是指含氧气体气流的出口流速,喷射角度等等。
[0074]本发明中,上述杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和/或锡元素以硫化物形态或单质形态挥发的这个过程主要发生在盛锍容器5中的金属锍熔液的上表面附近处,当金属锍熔液上表面附近的杂质元素被脱除后,位于金属锍熔液内部和下部的杂质元素凭借扩散动力开始向上表面附近处扩散,恢复提高金属锍熔液上表面附近处的杂质元素含量,使得该处的杂质元素进入等待挥发脱除的状态,显然,在所述盛锍容器5、进液管2、精炼炉I以及出液管3之间形成熔液的循环流动,熔液如此大循环量地流动为脱除金属锍熔液中的上述杂质元素提高了极为有利的动力学条件,大循环量的流动提高了金属锍熔液内部和下部的杂质元素扩散至上液面附近处的速度,减少了扩散时间,也使得金属锍熔液内部和下部的杂质元素可以最大化地上升至金属锍熔液的上液面附近处,从而提高了精炼脱杂处理的脱杂速率和脱杂程度,降低了精炼脱杂处理的脱杂周期。
[0075]对于向所述精炼炉I内的空腔的上部空间吹送含氧气体的具体吹送方式,在本发明的一个实施例中,提供了一种吹送方式:所述步骤2)中,通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉I内的空腔的上部空间吹送含氧气体,所述氧枪4的出气口位于所述精炼炉I内的金属锍熔液的上液面以上且与金属锍熔液的上液面相距一定距离,且控制含氧气体气流的流体性质以用于防止含氧气体气流与下方的金属锍熔液接触或混合;
[0076]所述氧枪4为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构,所述氧枪4包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含氧气体通道,所述含氧气体通道与所述含氧气体的气源装置连通;
[0077]所述氧枪4还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪4进行冷却保护的冷却循环水通道,所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连通;
[0078]所述氧枪4设置在所述精炼炉I的顶壁上且可沿所述精炼炉I的顶壁上下滑动。
[0079]精炼脱杂过程是需要一定时间的,在该时间段内,金属锍熔液的温度会不可避免地下降,因此需要对金属锍熔液进行加热补充热量。目前行业里通用的加热方式为:在盛锍容器5的侧面炉壁上设置若干个燃烧可燃物与含氧气体的燃烧器对盛锍容器5内的金属锍熔液进行加热保温,燃烧器与盛锍容器5内的金属锍熔液的上液面相距一定距离,该加热方式存在几个问题:1.如此的加热方式类似于“大水漫灌”的模式,燃烧器产生的热量放任自流,燃烧器产生的热量没有全部地应用在真正需要的地方,热量浪费现象严重,热量利用率较低;2.燃烧器产生的热量首先将金属锍熔液液面以上空间内加热,然后上部空间内的热量以辐射传热的方式传递给下方的金属锍熔液,在该过程中传热模式有且仅有辐射传热模式这一种,而根据冶金热力学原理,辐射传热模式是众多传热模式中传热效率最小的几种之一,因此,目前的加热方式存在热量利用率低和传热速度较小的问题;3.由于通常盛锍容器5的长宽面面积较大,仅在盛锍容器5的侧面炉壁上设置若干个燃烧器是不合理的,显然,靠近燃烧器的金属锍熔液加热保温效果较好,离燃烧器越远的金属锍熔液,加热保温效果越差,对于盛锍容器5内的全部金属锍熔液来说,加热保温效果极不均匀。显而易见地,存在上述多个问题的目前的加热方式,不利于解决本发明中上述提及的技术问题,不利于精炼脱杂过程的正常顺利进行。为此,在本发明的一个实施例中,在精炼脱杂过程中,当所述精炼炉I内的空腔处于真空状态时,通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉I内喷吹可燃气体和含氧气体,将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧,利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉I内的金属锍熔液进行补充加热处理,利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉I内壁上的金属锍熔液冷却后形成的结瘤物进行清除处理;
[0080]所述氧枪4的出气口位于所述精炼炉I内的金属锍熔液的上液面以上且与金属锍熔液的上液面相距一定距离;
[0081]所述氧枪4为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构,所述氧枪4包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述可燃气体的可燃气体通道,所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通;
[0082]所述氧枪4还包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含氧气体通道,所述含氧气体通道与所述含氧气体的气源装置连通;
[0083 ]所述氧枪4还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪4进行冷却保护的冷却循环水通道,所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连通;
[0084]所述氧枪4设置在所述精炼炉I的顶壁上且可沿所述精炼炉I的顶壁上下滑动。
[0085]优选的,可燃气体为天然气或煤气。
[0086]本发明,在精炼炉I内的空腔处于真空状态时,通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉I内喷吹可燃气体和含氧气体,将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧,利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉I内的金属锍熔液进行补充加热处理,如此加热,由于杂质元素吸热变成气态挥发全部在精炼炉I内进行和完成,且通过氧枪4的燃烧加热也全部在精炼炉I内进行,热量供应方和热量需要方均在精炼炉I内,因此产生的热量可以全部地且直接地传输给在精炼炉I内进行精炼脱杂的这部分金属锍熔液,产生的热量总量相较于改进前明显减少,但对于精炼炉I内进行精炼脱杂过程的这部分金属锍熔液已经足够,采用少量且充足的热量只对进行精炼脱杂的这部分金属锍熔液进行精确补充,产生的热量全部用在需要的地方,避免原来“大水漫灌”的加热模式,不过量,不浪费,提高了热量利用率,减少了可燃物和含氧气体的消耗量;多余的热量会随着金属锍熔液的大循环量流动从精炼炉I内传递到精炼炉I外,传递给盛锍容器5其余部位的金属锍熔液,对盛锍容器5内的金属锍熔液在进入精炼炉I进行精炼脱杂之前进行预热保温,大循环量流动传热在冶金热力学中属于对流传热,对流传热的传热效率相比于辐射传热的要高的多,因此本发明除了辐射传热这种传热效率较低的传热模式,还具有对流传热这种传热效率比较高的传热模式,从而显著地提高了本发明加热方式的传热效率;由于本发明只直接地对在精炼炉I内进行精炼脱杂的这部分金属锍熔液进行加热保温,显而易见地,不会存在上述的加热不均匀的现象。综上,本发明的加热方式保证了进行精炼脱杂的金属锍熔液对温度的要求,提高了精炼脱杂的进行速度和完成程度。
[0087]掺杂有驱动气体的金属锍熔液进入精炼炉I内的真空环境后,且在补吹外界含氧气体的情况下,精炼炉I内的金属锍熔液不会是平静地循环流动,而是剧烈的喷溅,如此,不可避免地就有一部分的金属锍熔液喷溅到精炼炉I的内壁上,由于精炼炉I上部空间及上部内壁的温度较低,液态的金属锍熔液会冷却凝固,久而久之,就在精炼炉I的内壁表面形成一层坚硬的结瘤物。显而易见地,该冷态结瘤物对精炼脱杂过程以及对精炼炉I的使用寿命都没有积极作用,例如:由于结瘤物内含有较高的铅、锌、砷、锑、铋等元素,当精炼脱杂结束后,该结瘤物会造成已经达到目标成分要求的金属锍熔液回铅、回锌、回砷等等,造成金属锍熔液中铅、锌或砷元素再次升高;结瘤物会侵蚀精炼炉I的耐火材料内衬;结瘤物还会降低精炼炉I的有效容积。为此,本实施例中,在精炼脱杂过程中,当所述精炼炉I内的空腔处于真空状态时,通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉I内喷吹可燃气体和含氧气体,将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧,利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉I内壁上的金属锍熔液冷却后形成的结瘤物进行清除处理,提高精炼炉I内上部空间及上部内壁的温度防止喷溅的金属锍熔液冷却凝固形成结瘤物,从而减少了结瘤物的生成;提高精炼炉I内上部空间及上部内壁的温度使得结瘤物受热熔化再次变成液体,顺着精炼炉I的内壁向下流动,再次回流至循环流动的金属锍熔液中,完成精炼脱杂过程,从而减少了已经生成的结瘤物的数量,从而减弱了上述的结瘤物所带来的一系列消极影响。
[0088]目前,不管在精炼脱杂过程中如何优化精炼工艺,精炼脱杂结束后,精炼炉I内壁上还是会残存一定量的结瘤物。目前,对于该结瘤物,通常采用在停炉间隙内,用机械方式清除,例如使用凿子凿除、使用刮铲铲除等等。机械清除方式存在几个弊端:1.由于结瘤物或结瘤物层硬度很高,机械清除方式很难清除干净;2.机械清除方式很容易对精炼炉I内壁造成损害,导致还得后续修补炉壁;3.机械清除方式,费时费力,使得相邻两炉次之间的间隙时间较长,从而使得精炼脱杂周期较长,严重影响了生产节奏和生产效率。为此,在本发明的一个实施例中,当所述精炼炉I内的空腔处于大气压状态时,通过氧枪4以顶吹气体的方式向所述精炼炉I内喷吹可燃气体和含氧气体,将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧,利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉I内壁上的金属锍熔液冷却后形成的结瘤物进行熔化清除处理,利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉I进行烘炉处理;
[0089]所述氧枪4为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构,所述氧枪4包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述可燃气体的可燃气体通道,所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通;
[0090]所述氧枪4还包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含
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