[发明专利]用于熔炼废金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过废金属熔炼来回收金属。

背景技术

废金属熔炼是冶金工业的一个主要方面。

实际上，废金属由于经济、技术和环境方面的原因而作为原材料用于黑色和有色冶金工业中的金属熔炼。

金属回收行业的发展在很大程度上取决于废金属的可得性。

有色冶金领域中的一个典型实例是铝的回收。铝目前是世界上最普遍的回收消费后金属。

例如，在欧洲，铝有着高回收率，其范围为对于饮料罐的41%至建筑和施工行业中的85%且在汽车行业中高达95%。此外，本行业不断投资和研究收集和分拣的改进以便实现最佳可能的回收水平。

铝回收商熔炼通过当地市场和进口两种渠道取得的各种废铝。

由于废料通常由不同组分的污染材料组成，因此诸如废铝行业的二次熔炼行业需要既强大又灵活的生产工具，特别是熔炼炉。

商业废金属熔炼器的一个关键问题是工艺效率。

工艺效率特别是涵盖以下因素：

-时间效率：即熔炼一定量的废金属的速率，

-能量效率：即熔炼一定量的废金属所需的能量，以及

-金属回收效率：即出炉的熔融金属与废金属的比率。

本领域中已知借助于通过空气燃烧、即通过以空气为氧化剂燃烧燃料而产生的热量而在炉内熔炼废金属。此类熔炼工艺一般具有低的时间和能量效率，但金属回收效率相对高。

本领域中还已知借助于通过富氧燃烧、即通过以氧气或以氧气增浓空气作为氧化剂燃烧燃料而在炉内熔炼废金属以便提高工艺的时间和能量效率。但是，现有技术富氧燃烧工艺的一个问题在于，如以下将介绍的，金属回收效率由此降低，特别是归咎于金属在熔炼工艺期间的氧化增加。

在M.Potesser等人的“Burner Developments of the Messer Group for the Nonferrous Metallurgical Industry”（BMH,153,Jg.(2008),Heft3,pp121-125）一文中，提出为废金属在床式炉中使用稀释燃烧或部分稀释燃烧以使炉远侧的温度恒定并达到容许的低污染排放水平。

其还提出了例如根据炉内温度或包围燃烧室的耐火材料而在熔炼工艺期间调节燃烧器功率以便在富氧燃烧的情况下尽可能保持金属氧化受控。

本发明的一个目标是提供一种具有提高的总体工艺效率的废金属熔炼工艺。

发明内容

根据本发明的用于在炉内熔炼废金属的方法包括以下工序：

·向炉给送固体废金属的充料，

·向炉供给燃料和氧化剂，

·使用氧化剂燃烧燃料以在炉的内部产生热量，

·借助于通过所述燃烧产生的热量而在炉内熔炼固体废金属的充料，由此获得熔融金属，以及

·从炉抽取通过熔炼固体金属的充料而获得的熔融金属。

在向炉给送固体废金属充料的工序后，以第一燃烧模式使用氧化剂燃烧燃料以便在炉内在充料上方产生一束或多束可见火焰。

但是，在从炉抽取熔融金属的工序前，以第二燃烧模式使用氧化剂燃烧燃料以便在炉内在熔融金属上方产生无焰燃烧。

根据本发明，氧化剂具有至少60%（体积）的含氧量。

无焰燃烧是一种燃烧模式，其中，通过适当几何形状的燃烧器和炉燃烧室，分开（以提供高度分级燃烧）并以至少一种反应剂（典型地，氧化剂）的高喷射速度执行氧化剂和燃料的给送，以便在等于或高于燃料的自燃温度的温度下在燃烧室内形成燃烧产物的大致内部再循环至燃烧器。火焰然后不再肉眼可见且燃烧遍及燃烧室的气氛的大容积或甚至整个容积分布。

适合于产生无焰燃烧的燃烧器目前已经可以商购到。2010年7月12日提交的共同未决的第61/363,627号美国临时专利申请、2010年7月31日提交的共同未决的第12/848,131号美国非临时专利申请和2010年7月31日提交的共同未决的第12/848,132号美国非临时专利申请中描述了适合于无焰燃烧的优选燃烧器。

在本文中，术语“燃烧器”一般而言用来描述用于将至少一种燃料与至少一种氧化剂结合以使用所述至少一种氧化剂燃烧所述至少一种燃料的装置或设备。

根据本发明的工艺可以是分批工艺，其中所有固体废金属被一次性给送至炉。

根据本发明的工艺也可以是半分批工艺，其中在若干个工序中将待熔炼的固体废金属给送至炉，每一个向炉给送固体废金属的充料的工序都后接以第一燃烧模式使用氧化剂燃烧燃料，以便在炉内在充料上方产生一束或多束可见火焰。