沿着叶片22的外周表面和叶轮主体21直接上升，然后穿过熔融金属表面 上的渣，然后沿着桶10的内壁下降。然而，通过从吹嘴23排出的添加剂和气体产生并且沿着 叶轮主体21和叶片22的外周上升的搅拌流与通过叶片22的转动而与桶10的内壁碰撞、然后 上升、并且然后再次下降的流(通过图9中的虚线圆圈标出的部分)碰撞。另外，根据脱磷剂 和气体的搅拌流(该流沿着叶轮主体21的外周上升，然后沿着桶10的内壁下降）与通过叶片 22的转动产生、沿着桶10的内壁上升的搅拌流(通过图9中的虚线圆圈标出的部分)碰撞。另 外，在如图9中设置有布置在叶片22中的吹嘴23的现有技术的叶轮20中，在与叶片22的上侧 对应或与叶片22对应的位置处发生上述碰撞。在根据添加剂和气体的搅拌流与根据叶片22 的转动的搅拌流彼此碰撞的情况下，两个流通过相互作用抵消，因此总的搅拌动力降低。这 成为降低桶10中熔融金属与脱磷剂之间的反应速率和脱磷速率的原因。
[0077] 在下文中，将描述将根据本发明的一个实施方案的熔融金属精炼设备及其方法应 用于实际操作的用于优化脱磷过程的实验。
[0078] 图6是示出通过使用根据本发明的一个实施方案的熔融金属精炼设备及其方法来 优化脱磷过程的实验结果的图表。
[0079] 为了提高熔融金属例如铁锰的脱磷效率，通过使用BaC03-NaF基脱磷剂执行脱磷 过程。另外，在脱磷过程之后，对比和分析了 FeMn熔融金属的温度、脱磷剂(液态脱磷剂和固 态脱磷剂)的引入速率以及液态脱磷剂的引入比和铁锰熔融金属的脱磷效率的参数。
[0080]在脱磷过程中，通过使用2.0吨级别的感应炉熔化约1.7吨铁锰金属来制备铁锰熔 融金属。将制备的铁锰熔融金属排出至预热的桶100,然后测量脱磷处理前熔融金属的温 度，然后采集试验样品(第一样品）。在此，测得脱磷处理前熔融金属的温度为约1340°c。
[0081] 随后，在将具有粉末形状的固态脱磷剂和液态脱磷剂引入熔融金属的同时，通过 使用叶轮搅拌熔融金属。通过使用氩气作为输送气体经由叶轮的吹嘴将固态脱磷剂投入熔 融金属，并且在通过使用采用碳化物(SiC)发热体的直接加热型熔炉进行熔化之后将液态 脱磷剂引入熔融金属的顶部。
[0082] 将容纳有脱磷的熔融金属的桶100移动至采样位置，测量脱磷之后熔融金属的温 度，并且采集样品（第二样品）。然后，将桶100移动至铸铁处理位置，并且通过使用铸铁机执 行铸铁处理，使得脱磷实验完成。
[0083] 随后，通过使用感应耦合等离子体光谱（ICP)分析方法经由湿式分析证实所采集 的样品的组分。
[0084] 图6A是示出根据液态脱磷剂的引入比的实际产率与熔融金属的温度之间的温度 关系的图表。可以理解的是，随着液态脱磷剂的引入比增加，熔融金属的温度与脱磷处理之 前测量的熔融金属的温度之间的差变得更小。也就是说，可以理解的是，液态脱磷剂的引入 比越大，测得的熔融金属的温度越高。另外，趋势在于，液态脱磷剂的引入比越大，示出的实 际产率越大。
[0085]例如，在脱磷过程之后熔融金属的温度为约1280°C的情况下，可以理解的是，在仅 引入液态脱磷剂的情况下熔融金属的实际产率(约90%)被示出为大于在仅投入固态脱磷 剂的情况下熔融金属的实际产率(约80% )。
[0086]另外，实际产率的特性对脱磷过程之后熔融金属的温度非常敏感。在熔融金属的 温度为约前面的1280°C的情况下，发现熔融金属的实际产率为约80%至约90%的水平。然 而，虽然未示出，在熔融金属的温度为约前面的1270°C的情况下（降低约10°C)，熔融金属的 产率为约65%至约75%的水平，并且发现熔融金属的温度越低，熔融金属的实际产率越低。 因此，为了提高熔融金属的实际产率，需要全面管理脱磷过程前后熔融金属的温度。
[0087]图6B是示出根据液态脱磷剂的引入比的脱磷效率和脱磷剂(液态脱磷剂和固态脱 磷剂)的引入率的图表。在此，脱磷效率表明初始熔融金属中的磷组分的浓度Pi与脱磷处理 之后的熔融金属中的磷组分的浓度Pf之间的差。参照图表，在液态脱磷剂的引入比为约0.5 至约0.7情况下，即，在液态脱磷剂占脱磷剂总重量的约50 %至约70 %的情况下，脱磷效率 示出最优值，并且可以理解的是，在液态脱磷剂的引入比增加的情况下，脱磷效率降低。特 别地，在将脱磷剂的引入率为119.8kg/l吨(熔融金属）的情况与引入类似量（119.7kg/l吨 (熔融金属））的脱磷剂的情况相比时，可以理解的是，在液态脱磷剂的引入比为约50%至约 55 %的情况下，脱磷效率示出最优值。
[0088]在下文中，在通过使用其中叶片和吹嘴形成在叶轮主体的下部中的现有技术的精 炼设备来精炼熔融金属的情况下，通过使用用于证实搅拌效果的水模型来执行实验。水模 型实验模拟在实际脱磷操作中熔融金属与脱磷剂之间的传质现象。
[0089]首先，如下进行水模型实验。
[0090]对于该实验，将相同量的水引入尺寸相同的第一容器至第六容器，将对水和油的 平衡分配比为约350或以上的百里酚(C1QH140)引入各个容器然后溶解，以模拟熔融金属中 的磷组分。随后，将叶轮浸入水中，然后以恒定速度转动地搅拌水。在搅拌期间，将与液态脱 磷剂对应的石蜡油供给至水的顶部。在此，为了控制石蜡油的供给速率，使用用于打开/关 闭石蜡油的排出的阀以及用于调节供给速率的阀。考虑实际过程中排出管的位置，将供给 石蜡油的位置设置为在容器的顶部处半径的朝外侧的约25%的点。
[0091] 叶轮的吹嘴不吹粉末而是吹石蜡油和氮气。该实验用于观察水和石蜡油的搅拌效 果，并且经由吹嘴注入液态石蜡油就足够了。以10.8升的量供给石蜡油约10分钟以模拟约 100kg/吨FeMn的脱磷剂率。另外，将叶轮的转动速度设置为约120rpm，并且作为输送气体的 氮气的流量被供给为约120升/分钟。
[0092] 为了确认水和石蜡油的流动即搅拌现象，使用摄像机进行摄像，并且每两分钟在 距第一容器至第六容器的底部约l〇mm的点处采集水样品一次。继续搅拌约20分钟，然后完 成实验。
[0093]在如下面的表1所述的条件下执行该实验多次。
[0094] [表1]
[0095]
[0096] 为了观察根据是否引入液态脱磷剂以及固态脱磷剂和叶片位置的搅拌效果，在改 变如上表所示的实验条件的情况下执行实验。
[0097] 通过使用如下所述的传质方程，进行水中的百里酚的分析以及解释分析结果。在 此，总反应速度变成根据存在于水相侧处的传质阻挡层中的百里酚分散速度的流动速度。 该传质方程被给出为方程1。
[0098][方程 1]
[0099]
[0100] 其中，Cw是水相中的百里酚的浓度，而CV是水相侧中的传质阻挡层中的百里酚的 浓度。Kw是水相中的传质系数，Vw是水的体积，而A表示水和油之间的界面面积。在方程1中， 假定各相的体积没有变化，界面面积不变，并且没有界面阻挡。
[0101] 平衡分配比β如方程2。
[0102][方程 2]
[0103]
[0104] 在此，C'o = Co的原因是因为由于使用百里酚而没必要考虑存在在油相处的传质 阻挡层。也就是说，假定油相的浓度不变。
[0105] 考虑百里酚的质量平衡，可以导出方程3。
[0106] [方程 3]
[0107]
[0108] 其中，C是水相侧中百里酚的初始浓度，而Co和Cw分别是在特定时间t处油相侧 的百里酚浓度和水相侧的百里酚浓度。
[0109] 在考虑界面平衡而组合以上方程时，所有的浓度项可以用Cw项表示，并且可以表 示为下面的方程4。
[0110][方程 4]
[0111]
[0112] 由于平衡分配比β具有在该实验中百里酚浓度变化范围内的恒定值，所以如果对 方程4进行积分，则导出下面的方程5。
[0113] [方程 5]
[0114]
[0115] 从方程5可以得到传质变量KwA的值，并且如果传质变量具有高值，可以理解传质 速度变得更快。也就是说，这意味着变量KwA越大，熔融金属与脱磷剂之间的反应界面越广， 并且搅拌反应度越高。
[0116]图7是示出根据引入脱磷剂的方法和叶片位置的搅拌效果的图表。
[0117]首先，在叶片的浸没深度如在第一实验例、第三实验例及第五实验例中被布置在 距液面(水面）约70%的位置处的情况下，通过采用分析的百里酚值导出的项KwA