[发明专利]用于还原熔融原料的方法及实施所述方法的装置

说明书

本发明涉及一种用于还原熔融原料的方法，其中，将固体或熔融状态的所述原料放置在至少部分感应加热的包含焦炭块的床上，收集从所述焦炭床流出的经还原熔体，并排出废气，其中，使用在内部由管形元件界定的焦炭床，所述管形元件被加热，来自所述焦炭床的反应气体通过在所述管形元件中形成的多个排气孔排出。本发明还涉及一种用于还原熔融原料的装置，所述装置具有用于容纳包含焦炭块的床的反应器，并具有包含用于感应加热所述焦炭床的至少一个感应线圈的感应加热器，其中，所述反应器具有用于固体和熔融原料的进料口，和用于经处理的熔体的排出口；所述反应器被设计成容纳具有环形截面的焦炭床，所述焦炭床在内部由反应器的管形元件界定，所述管形元件由适用于与感应线圈的感应场感应耦合的材料(特别是石墨)组成，并且所述元件具有用于从焦炭床排出反应气体的多个排气孔。

本发明涉及用于还原熔融原料的方法，其中，将固体、熔融或气体状态的所述原料放置在至少部分感应加热的包含焦炭块的床上，并且收集从所述焦炭床流出的经还原的熔体，并排出废气。本发明还涉及一种用于实施这种方法的装置，其包括用于容纳焦炭块的床的反应器，和包含至少一个用于感应加热焦炭床的感应线圈的感应加热器。

具体而言，待还原的熔融原料是矿石、粉尘、熔渣、来自热解、气化和燃烧的残留物、熔体、浆料、ESU(Elektro-Schlacken-Umschmelz[电渣重熔体])熔渣成分(诸如，例如CaO、CaF₂、Al₂O₃)和/或金属氧化物玻璃及待除气的矿物熔体。

具体而言，本发明背景下的焦炭块包括碳载体，诸如焦炭、无烟煤和石墨。根据本发明，有利的是，所述碳载体与高反应性碳载体(诸如黑煤、褐煤或木炭、生物质、无负载或负载活性炭)混合。

粉尘及熔渣、特别是废料熔渣、切碎机轻质部分、复合材料(例如，诸如经涂布的铝箔)、钢渣以及来自有色金属冶金及无机技术的熔渣含有多种金属氧化物，在钢渣的的情况下，熔渣中包含显著量的重金属氧化物。

已经提出将液态熔体施加到适当的还原金属浴上，特别是含有溶解的碳作为还原剂的铁浴，以还原所述不期望的金属氧化物，特别是铬、钒、钼、钨、钴、锰、铅、铜和锌的氧化物，经还原的金属转化为金属熔块或气相。

然而，如果要有效地进行这种方法，大部分必须直接使用熔体状的原始材料，以便利用熔体的热量。

此外，在所有这些反应中，熔渣与金属浴处于平衡，并且由于平衡条件，重金属根本不能完全还原到使得熔渣中残余的氧化物保持在低于分析检测限的水平。这尤其适用于铬氧化物和钒氧化物，其以至少大于1,000ppm的量残留在还原熔渣中。

由于金属氧化物赋予玻璃相应的颜色，玻璃(特别是玻璃熔体)仅在极微量重金属氧化物从所述玻璃熔渣中定量地除去后，才可以制造为无色产品。

在这种情况下，AT 502 577 B1已经提出将固体颗粒和/或熔体施加到至少部分感应加热的具有焦炭块的床或柱上，并且收集流出的经还原和/或除气的熔体。

与已知的金属浴相比，这种焦炭床具有高得多的还原潜力，并且熔融过程和还原均直接在焦炭床中和/或直接在焦炭块上进行。

相应的频率为约50kHz～100kHz，这意味着由于集肤效应，消耗的能量可能仅施加在焦炭床的外边缘上。为了即使在填充床的中间也能充分地加热焦炭床，需要高输出，因为从感应加热的外周区域经焦炭向中心的热传导仅是非常有限的。

一个缺点是焦炭床中逐渐形成的气体成分与熔融原料的不期望的副反应的发生。因此，所述方法只能以非常有限的方式用于原料的再生，特别是被重金属、磷、碱金属(特别是锂)、二恶英、卤素、有毒的有机化合物、激素或药物残留物污染的颗粒。

因此，本发明的目的在于以下述方式来改善上述类型的方法及装置：避免上述缺点，固体物质及熔体中可以很大程度地定量清除掉不期望的物质，特别是能够以特别简单且有效的方式将多种重金属氧化物消除到低于检测限的水平。