[发明专利]将固体颗粒状物料喷射进容器中的设备

说明书

本发明提供一种冶金喷枪，其伸入容器将固体颗粒状物料喷射进容器中。这种设备可以用于将冶金炉料喷射进到例如经直接熔炼过程生产熔融金属的熔炼容器的熔池中，

已知的直接熔炼过程是依靠熔融金属层作为反应介质的，通常称之为HISMELT工艺，在国际申请PCT/AU96/00197(WO96/31627)中有所描述。

国际申请中所描述的该HISMELT工艺包括：

在容器中形成熔融铁和炉渣的熔池；

喷射进进熔池中：

(ⅰ)冶金炉料，以金属氧化物为代表；和

(ⅱ)固体含碳物料，以煤为代表，作为金属氧化物的还原剂和能量的来源；和

在金属层将冶金炉料熔炼成金属。

术语“熔炼”的含义在此处可被理解为热加工技术，其中的化学反应还原了金属氧化物，生产出液体金属。

该HISMELT工艺还包括后燃烧反应气体，如CO和H₂，其从熔池中释放出来到具有含氧气体的熔池上部，并将后燃烧所产生的热量转移到熔池中，提供熔炼冶金炉料所需的热能。

该HISMELT工艺还包括在熔池标称的静态表面之上形成一过渡区域，在这一区域有起促进作用的上升的物质，然后成为向下的熔融金属液滴或飞溅的小滴或液流和/或炉渣，它们提供了将熔池上部由后燃烧反应气体所产生的热能转移到熔池中的有效的介质。

在HISMELT工艺中，将冶金炉料和固体含碳物料通过多个喷枪/风口喷射进到金属层中，该喷枪/风口倾斜于垂直方向，通过熔炼容器的侧壁向下向内伸进容器的较低区域，将固体物料输送到容器底部的金属层。所述喷枪必须承受得住熔炼容器内所规定的1400℃的操作温度。因此所述喷枪必须具有内部的加压冷却系统，以便在这种苛刻的环境下能够成功地操作，且必须能够承受得住较大的局部温度变化。本发明喷枪的构造能够在这些条件下有效地操作。

根据本发明，提供了一种伸进容器中的冶金喷枪，其用于将固体颗粒状物料喷射进容器中的熔融物料中，包括：

通过其传递固体颗粒状物料的中央芯管；

围绕在中央芯管周围的环形冷却夹套，贯穿中央芯管长度的大部分，该夹套有一位于芯管周围的内部的伸长环形水流通道，一位于内部水流通道周围的外部的伸长环形水流通道，和一位于冷却夹套前端的连接内部和外部水流通道的环形末端通道；

水的入口，指的是水进入位于夹套后端区域的夹套内部环形水流通道的进口；和

水的出口，指的是水从位于夹套后端区域的外部环形水流通道中流出的出口，藉此沿着内部伸长环形通道向前提供冷却水流，至夹套的前端，然后通过末端水流通道，并穿过外部伸长环形水流通道返回，其中环形末端通道从内部伸长环形通道向外向后平滑地弯曲至外部伸长环形通道，且穿过末端通道的水流的有效横截面积小于内部和外部的伸长环形水流通道的横截面积。

更好地，夹套的内部和外部伸长环形通道和末端通道被限定为：

通过环形末端连接器在夹套前端相互连接的内管和外管，形成单一的中空环形结构，这一结构通过环形末端连接器被封闭在夹套的前端，和

位于中空环形结构内的伸长管状结构，且其伸进中空环形结构中，将中空环形结构的内部分成所述的内部和外部伸长环形通道，直至位于临近所述中空环形结构的环形末端连接器的前端部分，使得该前端通道被限定在所述管状结构的前端部分和所述单一中空环形结构的环形末端连接器之间。

进一步优选的是，管状结构的前端部分与所述中空环形结构的环形末端连接器相连接，设定前端通道的横截面流动区域。

进一步优选的是，设置所述单一中空环形结构，使得允许在内部和外部管之间相对的纵向移动，这是由于其不同的热膨胀或收缩引起的，伸长管状结构装配得适于该移动。

更特殊的是，优选单一中空环形结构的外管带有固定的安装装置，该结构的内管是以滑动的装配装置支持，使内管能够轴向地移动以适应不同的热膨胀和收缩，且内部管状结构的末端部以第二滑动装配装置支持，以允许内部管状结构随所述中空环形结构的内管移动。

所述内部管状结构可以直接连接在中空结构的内管上以随它轴向移动。这样的连接可以通过一系列位于内部管状结构尾端的圆柱状间隔连接器而提供。

为了更加充分地解释本发明，现参考附图对一个详细的实施方式进行描述：

图1是根据本发明的具有一对固体喷枪的冶金容器的垂直断面图；

图2A和2B在A-A线处结合形成整个固体喷枪的纵向横截面图；

图3是整个喷枪尾端的放大的纵向横截面图；