[发明专利]悬浮熔炼方法及装置

说明书

本发明涉及悬浮熔炼含金属如铜，镍和铅的硫化物原料的方法和装置，其中，在氧化气体中采用高富氧度以便提高悬浮体中颗粒的温度。

在传统的悬浮熔炼中，细碎的含有金属如铜，镍和铅的硫化物原料，循环的烟道尘和助熔剂，以及用作氧化气体的空气和/或氧气混合物，经过预热或不经预热，从顶部至底部送过悬浮熔炼炉，使氧化反应在高温下进行。由于反应热的影响和附加的燃料，反应产物的主要部分特熔化。悬浮体从反应竖筒落入炉的水平部分，即沉降器中，沉降器含有至少两个但有时是三个熔融层。如果沉降器含三个熔融层，那么最下层是生金属层。大多数情况中有两层，最下面的冰铜或金属层以及在其顶部的炉渣层。悬浮体中的熔融的或固体的颗粒的大多数在大致为炉渣的温度下直接落至竖筒下的熔体上，而大多数细碎的成分继续与气体一起移向炉的另一端。在整个路途中，悬浮体颗粒落入沉降器的熔体中。废气从沉降器的另一端直接通过悬浮熔炼炉的上升竖筒上移，废气进而移至废气处理装置，废气处理装置具有一废料加热锅炉和一个电过滤器。一般都试图通过预热和/或向反应空间送入富氧的氧化气体而使悬浮熔炼炉中的熔炼尽可能自动地，无需另加燃料地进行。

在反应空间即悬浮熔炼炉的反应竖筒中开始的反应在颗粒落入悬浮熔炼炉的沉降器中的熔体之后完成。为了补偿热量损耗和保证沉降器中的反应，通过燃烧器向沉降器中送入油，燃烧器在反应竖筒之下和沉降器的其它部分与壁相连。然而，油的燃烧肯定会增加从悬浮熔炼炉中排出的气体中的水含量，这对气体的进一步处理是有害的。同时，从悬浮熔炼炉中排出的气体总量会增加，这是因为在燃烧中要使用空气。气体总量大也会减小悬浮熔炼的熔炼能力，这会进一步增加悬浮熔炼的操作成本及其总成本。

除了悬浮体中的最细碎的颗粒部分之外，那些在反应竖筒中未反应和熔化的颗粒也倾向于随气体流出悬浮熔炼炉，这是因为其面积/重量比高于熔化颗粒的面积/重量比。这些颗粒连同悬浮体中最细碎的颗粒部分在废料加热锅炉和电过滤器中从废气处理装置中的气相中分离出来。在废气处理装置中，分离出的固体，即，烟道尘被返送回悬浮熔炼炉。烟道尘的循环增加了在悬浮熔炼炉的反应竖筒中的能量需求，这种需求一般需要送入附加燃料。附加燃料的使用增加了悬浮熔炼炉中的总气量，并减少了原来硫化物原料的熔化量。

本发明的目的是消除现有技术中的一些缺陷，并提供一种悬浮熔炼含有金属如铜，镍和铅的硫化物原料的改进的方法和装置，使得在悬浮熔炼炉中发生的反应以及颗粒的熔化可以有利地在颗粒落入悬浮熔炼炉的沉降器中之前完成。

按照本发明，在使用富氧气体悬浮熔炼含有金属如铜，镍和铅的细碎硫化物原料的方法中将待熔炼的所述原料与熔剂和氧化气体送入悬浮熔炼炉中，对悬浮熔炼炉反应空间的壁进行冷却，并生成至少两种熔融相，其特征在于：氧化气体的富氧度至少为40％，以便将悬浮体中颗粒的温度提高到至少比悬浮体中气相温度高200℃，从而改善在反应空间中发生的反应的反应动力学状况，借助安装在反应空间的壁内的冷却元件，根据悬浮熔炼炉的产量调整反应空间的壁的衬层厚度。

按照本发明，为了改善发生在悬浮熔炼炉中的反应动力学状况，在悬浮熔炼中使用的氧化气体是工业氧气，带有最大为75％的空气含量，因而富氧度至少为40％。高富氧度有利于改善在悬浮熔炼炉的反应空间中发生的反应动力学状况，这是因为在这些反应中的驱动力，即，氧的分压较高，特别是在反应开始时。因此，反应得以迅速进行，而且在这些反应中释放的热量可利用来熔化颗粒，并使反应比使用外来热量，即，使用附加燃料时进行至更高的程度。这些颗粒的温度显著地高于周围气相的温度。

借助富氧度增加氧的分压，从而获得能量，这必然不同于使用通过燃烧附加燃料而获得的能量，这是因为使用附加燃料的目的是借助气相来加热颗粒。由于采用本发明有利地获得了颗粒温度，使循环的烟道尘量减少，这是因为不反应和不熔化的颗粒出现的可能性减小了。因此，原来的硫化物原料能够以比从前更大的程度送入悬浮熔炼炉，这部分地增加了悬浮熔炼炉的生金属生产。