专利名称：从熔炉中去除炉渣的方法
技术领域：
本发明涉及从熔炉中去除炉渣的方法。更具体地说，本发明涉及从固定炉内去除炉渣的方法，比如顶部入口浸没式喷管炉。本发明也涉及该方法中所使用的设备。
背景技术：
冶金工序通常会形成炉渣层，经常需要从熔炉内去除炉渣。已有多种不同的从熔炉内去除炉渣的方法。比如，倾斜熔炉或移动熔炉时。正常使用熔炉的过程中，通常在炉渣水平以上的位置设置孔眼。然后可倾斜或转动熔炉，以便通过该孔眼倒出炉渣。在固定熔炉内，通常以下两种方法之一去除炉渣。i)在熔炉侧面设置出渣ロ。这种出渣ロ包括在炉壁形成的圆形开ロ。通常使用粘 土或泥土封堵出渣ロ，使用粘土枪或泥土枪将粘土或泥土注入开ロ内。粘土或泥土形成有效的屏障，该屏障防止通过出渣ロ泄漏熔炉产物。当有必要或想要从熔炉内去除炉渣时，使用钻头穿过粘土或泥土钻出出渣孔。钻头的直径通常仅仅稍微小于出渣ロ的直径。从出渣孔内移除钻头时，可通过出渣孔倒出炉渣。已经从熔炉内去除充足的炉渣时，使用泥土枪或粘土枪封堵出渣孔。在从熔炉内去除炉渣的方法中，间歇性地或成批地从熔炉内去除炉渣。ii)在ー些固定炉内，在熔炉的侧壁设置出渣ロ。炉渣接收容器安装在熔炉的外侦牝使得任何通过出渣ロ的炉渣被接收在容器内。容器内的炉渣充装入容器，超过容器内的溢流堰时，炉渣溢流并被收集或运输到另ー个位置。这些炉渣进行出渣操作时，可连续地从熔炉内排出炉渣。通常不需要使用泥土或粘土封堵出渣ロ。热冶工序在生产金属的过程中使用顶部入口浸没式喷管炉。顶部入口浸没式喷管炉包括固定熔炉容器，通常装满耐火材料，燃料和空气或氧气通常通过从上面插入炉料内的喷枪注入炉料内，通过喷枪注入空气或氧气时，空气或氧气搅动炉料。因此，在顶部入口浸没式喷管炉内猛烈地搅拌熔炉的含有物。顶部入口浸没式喷管炉的实例为本申请人制造和销售的ISASMELT 炉。ISASMELT 炉设备目前用于生产铜和铅。使用ISASMELT 炉设备也可生产其他金
腐O国际申请号PCT/AU2006/001460的整个内容通过交叉引用并入此文中，在该专利中描述了生产铅的方法，其中铅矿或精矿送入ISASMELT 炉内。这就形成了粗铅和铅渣。从熔炉内去除铅渣，形成为团块(比如通过将铅渣送入铸炉内)，然后将铅渣的团块作为给料材料送入鼓风炉内。将铅渣转变为鼓风炉内的粗铅和废弃炉渣。本申请不允许该说明书中所述的现有技术构成澳大利亚或其他国家的常识的ー部分。在整个说明书中，术语“comprising”或其语法上的等同物具有包含的意思，除非上下文中另外指出
发明内容
第一方面，本发明提供从固定炉内排渣的方法，包括
提供具有出渣ロ的固定炉，用于从其中去除炉渣；
将所述出渣ロ塞满粘土或泥土；
在出渣口中穿过粘土或泥土钻孔，以形成炉渣可流过的出渣孔，穿过粘土或泥土所钻出的孔的直径明显小于出渣ロ的宽度；以及
通过调节孔的尺寸，控制通过该孔的炉渣的流量。所述固定炉可包括顶部入口浸没式喷管炉。通过拓宽该开ロ或从开ロ的外围中去除凝固渣，可调节炉渣流过的粘土或泥土内的孔的尺寸。在一个实施例中，使用凿岩锤或选取工具可调节炉渣所流过的粘土或泥土内的孔的尺寸，以便拓宽该开ロ或从开ロ中去除炉渣。炉内出渣ロ包括大致矩形的开ロ，大致矩形的开ロ可选地具有圆角。在一些实施例中，通过扩大粘土或泥土内出渣孔的水平宽度，调节出渣孔的尺寸。在一些实施例中，该方法进ー步包括监测炉内炉渣的流量的步骤，并且如果炉渣的流量太低，那么拓宽该开ロ，如果炉渣的流量太高，允许围绕开ロ堆积炉渣，从而使得开ロ变窄，或者进ー步将泥土或粘土塞入开ロ，从而使得开ロ变窄。通过熔炉操作人员的肉眼检测，可监测炉内炉渣的流量。或者，使用自动流速监测装置，可监测炉内炉渣的流量。在本发明的一些实施例中，使用凿岩锤或选取工具，可扩大炉渣所流过的孔的尺寸。适当地，凿岩锤或选取工具的可由操作人员远离其自身操作。这可使操作人员远离通常最接近熔炉的危险的热环境。可这样安装凿岩锤或选取工具，以便凿岩锤或选取工具可沿着第一轴移动，第一轴沿着凿岩锤或选取工具的纵轴延伸，进而凿岩锤或选取工具可朝向和远离该孔移动。也可这样安装凿岩锤或选取工具，以便凿岩锤或选取工具在横向上可移动，所以凿岩锤或选取工具可相对于该孔水平地移动。也可具有少量的垂直运动，称为傾斜。要理解的是，将凿岩锤或选取工具安装为这样移动，简化了凿岩锤或选取工具的运动和安装。也可这样安装凿岩锤或选取工具，以便其相对于该孔水平旋转(该运动也称为偏移)。也可具有少量的垂直旋转运动(该运动也称为倾斜)。本发明的特点在干，穿过粘土或泥土所钻出的孔的直径明显比炉内出渣ロ的尺寸小。比如，穿过粘土或泥土所钻出的出渣孔的直径比炉内出渣ロ的宽度小50%，甚至更合适地比炉内出渣ロ的宽度小40%，合适地比炉内出渣ロ的宽度小30%。通过提供一个开ロ尺寸比穿过粘土或泥土钻出的出渣孔的尺寸明显大的熔炉的开ロ，通过去除位于穿过粘土或泥土钻出的出渣孔的内壁和出渣ロ的内壁之间的粘土或泥土，可保持对出渣孔去除炉渣的流速的很大的调节范围。如上所述，在一个实施例中，出渣ロ包括大致矩形的开ロ。然而，也可使用其他形状的出渣ロ。tヒ如，出渣ロ可包括圆形开ロ、椭圆形开ロ、正方形开ロ、三角形开ロ、甚至任何其他形状的开ロ。该开ロ可具有圆角。在本发明的方法的一个实施例中，一旦产生炉内熔化的炉料，并且炉渣开始在炉内堆积，即穿过塞入出渣ロ的粘土或泥土钻出出渣孔。可使用任何已知的出渣孔钻孔设备钻出出渣孔。这种钻孔设备具有多个供应商，并且本技术领域的技术人员容易理解如何构建和操作该钻孔设备。因此，不需要进ー步描述钻孔设备。一旦在粘土或泥土内钻出出渣孔，熔炉操作人员可肉眼监测炉渣的流速。如果操作人员确定炉渣的流速过低，那么操作人员可进一歩操作设备(比如凿岩锤或选取工具)，以便进一步从出渣孔的外围去除粘土或泥土。这就増大了出渣孔的尺寸，从而允许炉渣流过出渣孔的流速増大。在一些实施例中，通过增大出渣孔的水平宽度，扩大出渣孔的尺寸。如果出渣孔的水平宽度増大，那么炉内出渣孔的高度依然基本上恒定，其重要之处在于，确保通过出渣孔去除炉渣，而非通过出渣孔去除熔态金属。在一些实施例中，以基本上连续的方式从炉内去除炉渣。在一些实施例中，出渣ロ的高度比穿过粘土或泥土所钻出的出渣孔的直径大得多。在这些实施例中，根据操作要求以较高的水平或较低的水平穿过粘土或泥土简单地钻出出渣孔，来调节出渣孔的高度。 在第二方面，本发明提供顶部入口浸没式喷管炉，包括装满耐火材料的熔炉容器，其特征在于熔炉容器的侧壁包括大致矩形的出渣ロ。在一个实施例中，大致矩形的出渣ロ的宽度明显大于用于钻取穿过填充出渣ロ的粘土或泥土的出渣孔的钻头的直径。比如，出渣ロ的宽度可比钻头的直径大2到10倍，更合适地比钻头直径大2到5倍，甚至更合适地比钻头直径大3到5倍。大致矩形的出渣ロ可具有圆角。大致矩形出渣ロ的高度可明显大于用于钻取穿过填充出渣ロ的粘土或泥土的出渣孔的钻头的直径。比如，出渣ロ的高度比钻头的直径大2到15倍，更合适地比钻头直径大2到10倍，甚至更合适地比钻头直径大3到5倍。第三方面，本发明提供顶部入口浸没式喷管炉，包括装满耐火材料的熔炉容器，其特征在于熔炉容器的侧壁包括出渣ロ，该出渣ロ的宽度基本上大于穿过填充出渣ロ的粘土或泥土钻出的孔的直径，该孔用于从熔炉内去除炉渣。 在一个实施例中，出渣ロ的宽度明显大于穿过填充出渣ロ的粘土或泥土钻出的孔的直径。比如，出渣ロ的宽度可比钻头的直径大2到10倍，更合适地比钻头直径大2到6倍，更合适地比钻头直径大2到5倍，甚至更合适地比钻头直径大3到5倍。现在參看附图，进ー步描述本发明的优选的实施例。
图I为根据本发明的一个实施例的顶部入口浸没式喷管炉的侧视 图2为图I中所示的炉容器中使用的出渣块组件的前视 图3为沿着图2中的剖面线A截取的图2中所示的出渣块组件的剖面平面 图4为沿着图2中的剖面线B截取的图2中所示的出渣块组件的剖面侧视 图5为显示出渣孔钻机相对于炉容器的位置的前视 图6为显示凿岩锤相对于炉容器的位置的前视图；以及 图7到图10为本发明的实施例中使用的可能的出渣孔开ロ的各个视图。
具体实施例方式要理解的是，已经提供附图，用于阐述本发明的优选的实施例。因此，要理解的是，本发明不应视为仅仅限于图中所示的特征。图I为根据本发明的一个实施例的顶部入口浸没式喷管炉的侧视图。图I中所示的熔炉可为ISASMELT "*炉。这种炉为固定炉。图I中所示的熔炉10包括外壳，通常由參考数字14表示。外壳通常由钢或钢合金构成。本技术领域的技术人员会很好理解的是，外壳通常装满耐火材料，以便在操作的过程中保护外壳不受到熔炉内部的强热。熔炉10具有侧壁16，熔炉的上部分18包括扩展的区域20，其设有熔炼反应的气态产物出口。使用熔炉的过程中，添加送料材料的炉料。通过顶部入口浸没式喷枪注入燃料和空气或氧气。然后，发生熔炼反应，以便形成熔态金属或冰铜层和炉渣层。由于通过喷枪注入空气或氧气造成极度的动荡，所以猛烈地搅动炉内的熔料。
熔炼继续时，炉内炉渣的量会堆积，并且需要从炉内去除炉渣。为了在操作的过程中从炉内排出或去除炉渣，熔炉在其侧壁内具有出渣ロ 28。出渣ロ 28位于侧壁内，其高度比熔炉内部的炉渣/金属或炉渣/冰铜介面的设计高度高。这样，主要通过出渣ロ 28从熔炉内去除炉渣。通过单独的出渣操作，从熔炉别处去除金属或冰铜。图2、3和4显示了出渣ロ 28的进ー步详图。如图3中所示，出渣ロ 28形成在出渣块组件30内，该组件包括由水冷铜做成的出渣阻块44。再次參看图3，铜出渣阻块44紧固到炉外壳48。出渣ロ 28的最外面由外板68保护。在图2中最佳显示了外板68内所形成的开ロ的实际形状。炉内装有几层耐火材料64和32，出渣孔也穿过层64和32。因此，开ロ 28、60和66从出渣块的外面到熔炉的内部限定开ロ。可从图2中最佳看出，出渣ロ 28为大致的矩形开ロ。操作熔炉的过程中，各个开ロ 28、60和66所限定的开ロ最初装有粘土或泥土，以便密封开ロ。本技术领域的技术人员会容易理解的是，具有多个商业上可购买到的粘土或泥土成分，可购买到这些成分，用于该目的。而且，具有多个商业上可购买到的粘土或泥土枪，可用于将粘土或泥土应用于或装入开ロ内，以便封闭该开ロ。因此，不需要进ー步讨论这些特征。与已知的通常用于从固定炉内排出炉渣的出渣ロ相比，图2、3和4中所示的出渣ロ 28的宽度比用于钻出粘土或泥土的出渣钻头的直径大得多，该粘土或泥土用于封装或封堵该出渣ロ。比如，大致矩形的出渣ロ 28的宽度可比出渣钻头的直径宽大约2到6倍。图5显示了用于出渣口内的出渣钻机的前部示意图。在图5中，出渣孔钻机80安装在次级架82中，该次级架反过来安装在轮84、86中。轮84、86能够允许次级架82(从而允许出渣孔钻机80)移动到左边或右边。轮84、86本身在另ー架88上移动。另ー架88可视为主架。主架88具有安装在其中的轮90、92。轮90、92旋转安装在导轨94、96上，使得主架可朝向和远离熔炉移动。需要从炉内排出熔炉产物时，移动出渣孔钻机80，使得该钻机与出渣ロ 28 (在图5中，出渣ロ 28由钻头遮掩)对准。启动该钻机，并且将该钻头移至与填充出渣孔ロ 28的粘土或泥土接触。通过移动次级架82，实现出渣横向位置调节到所需要的位置。钻机运转时，通过移动主架更靠近熔炉，从而増大在出渣口内钻出的出渣孔的深度。通过以上描述，可理解的是，出渣孔钻机可横向和纵向移动。定位流槽98，以便出渣孔钻头打开出渣孔吋，熔炉产物从出渣孔中流出并且沿着流槽98的下面流动。如上所述，图I到4中所述的出渣孔ロ 28的宽度比钻头的直径宽得多，该钻头用于在封装出渣孔开ロ的粘土或泥土内钻取出渣孔。如果需要増大熔炉产物通过出渣ロ的流速，那么可使用凿岩锤或挑选 工具増大出渣孔的尺寸。图6显示了安装在次级架112和主架114中的凿岩锤110，该安装方式与图5中所示的次级架82和主架88的安装方式相似。这就能够允许凿岩锤110侧向(横向)和纵向(朝着和远离熔炉的方向)移动。因此，凿岩锤可在两个互相垂直的方向在大致直线上移动。图7到图10显示了出渣口内形成的出渣孔形状的ー些可能的变化。在图7中，显示了出渣ロ 28。出渣口装有泥土或粘土 120。使用出渣孔钻头在粘土或泥土 120内已经新近钻出圆形出渣孔122。圆形出渣孔122能够允许熔炉产物流出熔炉内。如果熔炉产物通过大致圆形的出渣孔122流出炉内的流速不够大，那么可使用凿岩锤110增大开ロ的尺寸。比如，如图8中所示，通过使用凿岩锤扩大侧边124、126，可拓宽大致圆形的出渣孔122。这当然就増大了开ロ的面积，从而熔炉产物流出炉内的流速能够更高。如果流过图8中所示的开ロ的流速依然不够大，那么通过使用凿岩锤进ー步挖走出渣ロ的边缘，甚至可进ー步拓宽出渣孔。这在图9中进行了显示，其中，与图8相比，已经更进一步地拓宽了出渣ロ的侧边缘128、130。如果熔炉产物的流速变得太高，那么就很容易使流过出渣孔的ー些熔炉产物在出渣孔的边缘上凝固，从而减小出渣孔的尺寸。这在图10进行了显示，其中，通过允许在出渣孔的边缘上凝固炉渣，已经允许图9的出渣孔紧邻图10中所示的出渣孔132。也要理解的是，使用凿岩锤，可再次打开图10中所示的出渣孔132，从而从出渣ロ中去除ー些凝固渣。选择性地改变出渣孔的尺寸，以便改变熔炉产物(比如炉渣)通过出渣孔的流速，人们认为这一能力为本发明的独有特征。可具有该特征，因为出渣ロ的尺寸明显大于穿过粘土或泥土钻出的出渣孔的尺寸，该粘土或泥土封装出渣ロ。现有技术的出渣ロ通常为圆形，并且其直径与用于钻出出渣孔的钻头的直径非常相似。因此，现有技术的出渣ロ不允许具有下列这ー可能性，即流速増大到超过钻头所形成的出渣孔的尺寸所提供的最大流速。相反，在本发明中，一旦已经钻出出渣孔，在出渣孔的壁部和出渣ロ的侧边之间存在很大范围的粘土或泥土。这就允许在出渣孔的壁部和出渣ロ的侧边之间去除一些这种粘土或泥土，从而增大出洛ロ的尺寸。作为本发明的又ー特征，出渣ロ的高度或深度也显然大于用于钻出出渣孔的钻头的直径。这就能够允许改变出渣孔的垂直位置，所以总是相对于熔炉的含有物恰当地定位出渣孔。比如，如果出渣孔用于排出炉渣，那么最初应该通过封装出渣ロ的粘土或泥土钻出出渣孔，其高度比炉渣层和金属层之间的界面高。本发明允许通过(按照要求)控制和改变出渣孔的尺寸，从而改变熔炉产物通过出渣孔的流速。普通工具可用于实施本发明。本发明更有力地控制熔炉产物通过出渣孔的流速。可自动或通过操纵人员的监测和干扰，控制流速。本发明特别适用于以下操作，其中从熔炉中去除的液态熔炉产物用作送料材料，用于进行进ー步的下游エ序。最好允许存在以下可能性，该材料从顶部入口浸没式喷管炉流出的流速为间歇性或可变流速时，这样可省略中间储存容器，或最小化储存下游处理容器的给料材料所需要的任何中间储存容器所需要的尺寸。
本发明最小化熔炉的封装脚轮部分(footprint caster section),并且理想地用于在现有熔炉上进行改装，或在新款熔炉上实施。本技术领域的那些技术人员容易受到具体描述的那些以外的变化和更改的影响。要理解的是，本发明包括所有这种其精神和范围内的变化和更改。
权利要求
1.从固定炉内排渣的方法包括 提供具有出渣ロ的固定炉，用于从其中去除炉渣； 将所述出渣ロ塞满粘土或泥土； 在出渣口中穿过所述粘土或泥土钻孔，以形成炉渣可流过的出渣孔，穿过粘土或泥土所钻出的孔的直径明显小于出渣ロ的宽度；以及 通过调节孔的尺寸，控制穿过该孔的炉渣的流量。
2.根据权利要求I所述的方法，其中通过拓宽该开ロ或从开ロ的外围中去除凝固渣，调节粘土或泥土内的炉渣流过的孔的尺寸。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其中炉内出渣ロ包括大致矩形的开ロ，可选地具有圆角。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过扩大粘土或泥土内出渣孔的水平宽度，调节出渣孔的尺寸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进ー步包括监测炉内炉渣的流量，并且如果炉渣的流量太低，那么拓宽该开ロ，如果炉渣的流量太高，允许围绕开ロ堆积炉渣，从而使得开ロ变窄，或者进ー步将开ロ填充泥土或粘土，从而使得开ロ变窄。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过熔炉操作人员的肉眼检测，或者使用自动流速监测装置，监测炉内炉渣的流量。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过使用由远离凿岩锤或选取工具的操作人员操作的凿岩锤或选取工具，扩大炉渣所流过的孔的尺寸。
8.根据权利要求7所述的方法，其中这样安装凿岩锤或选取工具，以便凿岩锤或选取工具可沿着第一轴移动，该第一轴沿着凿岩锤或选取工具的纵轴延伸，以使凿岩锤或选取工具可朝向和远离该孔移动。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中这样安装凿岩锤或选取工具，以便凿岩锤或选取工具在横向上可移动，以使凿岩锤或选取工具可相对于该孔水平地移动。
10.根据权利要求7到9中任一项所述的方法，其中这样安装凿岩锤或选取工具，以便其相对于该孔水平旋转(偏移)，并且可选地，凿岩锤或选取工具也具有少量的垂直旋转运动(倾斜)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中穿过粘土或泥土所钻出的出渣孔的直径比炉内出渣ロ的宽度小50%，优选地比炉内出渣ロ的宽度小40%，更优选地比炉内出渣ロ的宽度小30%。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过增大出渣孔的水平宽度，同时将炉内出渣孔的高度保持基本上恒定，从而扩大出渣孔的尺寸。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中以基本上连续的方式从炉内去除炉渣。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中出渣ロ的高度比穿过粘土或泥土所钻出的出渣孔的直径大得多。
15.顶部入口浸没式喷管炉，包括装满耐火材料的熔炉容器，其特征在于熔炉容器的侧壁包括大致矩形的出渣ロ。
16.根据权利要求15所述的熔炉，其中大致矩形的出渣ロ的宽度明显大于用于钻取穿过填充出渣ロ的粘土或泥土的出渣孔的钻头的直径。
17.根据权利要求16所述的熔炉，其中出渣ロ的宽度比钻头的直径大2到10倍，更合适地比钻头直径大2到5倍，甚至更合适地比钻头直径大3到5倍。
18.根据权利要求15到17中任一项所述的熔炉，其中大致矩形的出渣ロ具有圆角。
19.根据权利要求15到18中任一项所述的熔炉，其中大致矩形出渣ロ的高度明显大于用于钻取穿过填充出渣ロ的粘土或泥土的出渣孔的钻头的直径，。
20.根据权利要求19所述的熔炉，其中出渣ロ的高度比钻头的直径大2到15倍，更合适地比钻头直径大2到10倍，甚至更合适地比钻头直径大3到5倍。
21.顶部入口浸没式喷管炉，包括装满耐火材料的熔炉容器，其特征在于熔炉容器的侧壁包括出渣ロ，该出渣ロ的宽度基本上大于穿过填充出渣ロ的粘土或泥土钻出的孔的直径，该孔用于从熔炉内去除炉渣。
22.根据权利要求20所述的熔炉，其中出渣ロ的宽度比钻头的直径大2到10倍，更合适地比钻头直径大2到6倍，更合适地比钻头直径大2到5倍，甚至更合适地比钻头直径大3到5倍。
全文摘要
从固定炉内排渣的方法包括提供具有出渣口的固定炉，用于从其中去除炉渣；将所述出渣口塞满粘土或泥土；在出渣口中穿过粘土或泥土钻孔，以便形成炉渣可流过的出渣孔，穿过粘土或泥土所钻出的孔的直径明显小于出渣口的宽度；以及通过调节孔的尺寸，控制通过该孔的炉渣的流量。
文档编号F27D3/15GK102686966SQ201080052439
公开日2012年9月19日 申请日期2010年11月9日 优先权日2009年11月18日
发明者马克·约瑟夫·普利斯, 马克·肯尼思·莱奇福德 申请人:斯特拉塔技术有限公司