[发明专利]用于有色金属生产装置的富氧空气进料

说明书

本发明涉及一种将富氧空气送入有色金属生产装置的方法，该方法在一方面包括一个用来冶炼所述金属精矿的熔炉，并且富氧空气被连续地注入该熔炉；另一方面包括一个用来转换来自熔炉的粗炼金属(Matte)的转炉，并且富氧空气以变流量注入转炉中。本发明还涉及一种实施该方法的设备。本发明特别应用于铜的生产。

下面所提到的压力均指绝对压力。

传统工艺中，制铜装置由以下装置构成：一个连续运行的熔炉，如闪速熔炼炉、Noranda炉或者Teniente炉；一个批处理运行的转炉，如Pierce转炉或者Hoboken转炉。

由精铜矿构成的原料被送入熔炉中，在这里原料中的铜被富集。从而获得所谓“冰铜”的富铜混合物，含有大约60％到70％重量的铜。然后，冰铜在转炉中进一步富集铜，并转化成约含99％铜的所谓“泡”铜。

为了使冶炼和转化过程正常进行，要将富氧空气流送入熔炉和转炉中。其中熔炉要消耗定流量的富氧空气。而转炉与之相反，要消耗变流量的富氧空气，此外在泡铜转化完成时，该富氧空气流的流量接近于零，此时排空转炉的戽斗(ladle)从而将泡铜回收并开始一个新的制铜循环。通常来说，一个制铜循环大约要持续两个小时，其时间分配如下：

-富氧空气注入到转炉，这大约持续一个小时；

-注入停止，将浮在铜液表面的炉渣去掉，排空戽斗从而将铜回收，之后再将冰铜装入戽斗，并开始一个新的循环。

在戽斗排空时，保持一股富氧空气细流，从而维持转炉燃烧器的火焰。空气中氧的富集程度取决于原料的组成以及所需的产量。一般来说，送入熔炉的空气流中，氧应富集到高达28％；送入转炉的空气流中，氧应富集到50％到60％。

常规地，熔炉和转炉都有一个鼓风机，来自鼓风机的空气流通过氧的注入而富集氧，该氧由独立于这两个鼓风机的设备生产出来。

由于熔炉所消耗的富氧空气为定值，连接在熔炉上鼓风机所产生的空气流永远都对应于制铜循环的最大流量。与此相反，由于转炉所消耗富氧空气是变化的，因此与转炉相连的鼓风机所持续输出的空气量与该转炉所消耗的空气量之间的差通常被排到大气。

制氧设备由空气压缩机和空气分离装置构成，其中空气分离装置能输送变流量的氧气，因此可用定流量的氧流来富集用于熔炉的鼓风机空气流，用变流量的氧流来富集转炉的空气流。

术语“压缩机”在这里应理解为一台实际的压缩机或者几台并联安装并具有共同输出的压缩机。

这种用一个设备来生产富氧空气的方法，其中该设备包括两台分别连接在制氧装置上的鼓风机，具有许多缺点，如整体尺寸太大，能耗大，并且由于其中一个鼓风机输出的空气要排到大气因此具有不小的能量损失。

因此，本发明的一个目的是提供一种将富氧空气送入有色金属生产装置的方法和设备，其在整体尺寸上较小，并且能量消耗也明显减少。

因此本发明的一个主题是一种将富氧空气送入有色金属生产装置的方法，其一方面包括一个冶炼所述金属精矿的熔炉，并且富氧空气连续地注入熔炉中；其另一方面包括一个转换来自熔炉的冰铜的转炉，并且富氧空气以变流量注入到转炉中，其特征在于：

-所有的空气都在一台压缩机中压缩，该压缩机能为熔炉和转炉提供进料空气；

-该压缩空气的一部分在空气分离装置中处理以获取两股氧流，这两股氧流分别注入到打算送入熔炉和转炉的压缩空气中；以及

-用于转炉的压缩空气或富氧压缩空气在转炉所消耗的富氧空气低于一个预定阈值时存贮在缓冲罐中，而当转炉所消耗富氧空气高于所述阈值时则从缓冲罐中取出压缩空气或富氧压缩空气。

本发明方法的其它特征包括：

-将压缩机第一压缩段压缩的空气与空气分离装置生成的氧在基本同一压力下混合，混合后的空气送入熔炉；

-将该压缩机第一压缩段后的一个压缩段所压缩出来的空气送入空气分离装置；

-被压缩机压缩到转炉进料压力之上一个压力的压缩空气与空气分离装置生成的氧在基本同一压力下混合，该混合空气送入转炉，并且在转炉所消耗的富氧空气低于所述阈值时将该富氧空气存贮在所述缓冲罐中，而当转炉所消耗的富氧空气高于所述阈值时富氧空气则通过一个膨胀装置从缓冲罐中取出；

-被压缩机最后一级压缩到转炉进料压力之上一个压力的空气在转炉所消耗的富氧空气低于所述阈值时存贮在所述缓冲罐中，并且将存贮在缓冲罐中的空气和/或压缩机最后一级压缩的空气(这两股空气流都通过膨胀设备取出)与空气分离装置生成的氧以基本等于转炉进料压力的一个压力变流量混合，该混合空气送入转炉中；