[发明专利]用于将粉末加入到火法冶金设备的金属熔液中的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于将粉末吹入到火法冶金设备的金属熔液中的一种方法和一种装置。

背景技术

对于粉末尤其是在冶金工业中比如在钢制造业中产生的具有金属的及其它比如氧化的组成部分的粉末。这些粉末部分地存放在垃圾堆放场中，但也经常用在金属制造中。为此在不同的方法中已知，以压成块的形式使用所述粉末。在蒂森克虏伯(Thyssen Krupp)的方法(Oxycup-方法)中，将粉末加工成类似于水泥的石头，所述石头被装入竖炉中。此外，比如在电弧炉中熔化废钢时也吹入粉末。但是这通常导致过程的恶化，尤其导致电弧不稳定。通常所述粉末对炉渣产生冷却作用，由此减少或者完全抑制炉渣的必要的起泡。因此经常可以仅仅以有限的量输入粉末。

发明内容

由此，本发明的任务是，提出用于将粉末加入到火法冶金设备的金属熔液中的一种方法和一种装置，所述方法和所述装置在所描述的问题方面提供了补救办法。

该任务通过一种按权利要求1所述的方法以及一种按权利要求7所述的装置得到解决。

在按本发明的方法中，在包含粉末颗粒的载气随后被吹入到设备的包含金属熔液的区域中之前将该载气导送穿过在无电极的感应耦合的等离子燃烧器的加热区中产生的等离子体。在等离子体中，所述载气本身转化为等离子状态。通过与将粉末颗粒包围的等离子体之间的相互作用，将与所述载气一起加入的粉末颗粒加热到大于或者等于所述金属熔液或炉渣的温度的温度。由于没有用于产生等离子体的电极而实现了较长的使用时间，因为既没有产生电极烧毁，又没有因流经等离子燃烧器的粉末颗粒而对电极产生机械损坏。此外，有利的是，可以吹入反应性的气体如氧气，而不存在对电极产生化学损坏的危险。同样有利的是，通过等离子体的仅仅感应的加热使设备的熔化冶金的区域和等离子火焰在电方面彼此脱耦，从而可以显著改进对各个方法步骤的控制。因为过程气体和包含在过程气体中的粉末颗粒在实际上加热到过程温度，所以避免了炉渣冷却。此外，与电弧方法相反，防止出现电弧不稳定性。

在一种优选的方法变型方案中如此调节所述等离子体，使得所述粉末颗粒逐渐转变为液态的或气态的状态。由此保证与金属熔液的非常均匀的混合。通过氧化的粉末颗粒的液化或者气化可以将所述粉末颗粒通过还原剂如煤粉的添加还原成金属，其中在出现占优势的高温时可以指望良好的反应动力学。因此比如为获得铬的更高的产量出于环保原因可以减少含铬的粉末或者说六价铬(Cr-VI)及Cr₂O₃。粉末的减少在特种钢制造中也十分有利。另一种应用例子是铝-锌-碎屑的减少，所述铝-锌-碎屑是在相应的制造过程中产生的铝氧化物和锌氧化物。

优选所述含粉末的载气被轴向导送穿过将等离子燃烧器的加热区包围的负载线圈。在一种特别优选的方法变型方案中，通过同轴的注射管向所述加热区输送加载了粉末颗粒的载气并且通过将所述注射管同轴包围的导气管向所述加热区输送为产生等离子体所需要的无粉末的气体。由此可以单独地控制气体流和颗粒流并且通过这种方式产生稳定的等离子体。

在另一种优选的方法变型方案中，所述载气被导送穿过前置于所述加热区的、由具有较弱的功率的预热线圈构成的预热区。在所述预热区中，所述载气被预电离并且在该载气中被输送的粉末颗粒被预热，从而在所述负载线圈的加热区中避免等离子体的过度冷却或者熄灭。通过这种方式来保证，所述充满等离子体的负载线圈的阻抗波动可以保持微小的程度并且在该负载线圈上运行的高功率-高频发生器总是可以在有利的功率范围内运行。在没有预热区的情况下存在着这样的危险，即在所述加热区中存在电离化程度太低的等离子体或者既有的等离子体熄灭，从而在那里具有相应高的功率反映(Leistungsreflektion)的高的终接阻抗占上风，这会导致所述高频回路的不稳定的特性直至其损坏。所提到的高频发生器由此可以为在效率最大时的最佳的范围而设计。由此避免不利的对等离子体点火来说所必需的运行范围。

适合于实施所说明的尤其对钢制造及钢加工来说能够有利地运用的方法的装置包括无电极的等离子燃烧器，该等离子燃烧器具有基本上管状的、用于导送包含粉末颗粒的载气的外壳，所述外壳被构成加热区的感应的负载线圈同轴地包围。如上文早已提到的，不需要用于产生电弧的电极，从而所述装置相应地构造简单并且要求微小的保养开销。