專利名稱：用于回收有價值物質的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過在冶金容器中的還原反應回收金屬氧化物中的有價值物質的方法和一種熔爐設備，該熔爐具有從爐頂伸入爐腔將其分割成兩部分的隔墻、一個用于輸送熱能的裝置、供料和熔融物輸送裝置以及一個廢氣處理設備處的中轉站。
在通過還原反應回收有價值金屬氧化物-如鉛和銅-的冶金處理過程中，有規(guī)律地將還原處理過程所必需的還原劑通過傾倒加在液態(tài)熔融金屬熔體上。通常為焦炭的還原劑和被視為爐渣的冶金熔融金屬在比重上的巨大的差異導致焦炭形式的還原劑僅僅是層狀地浮游在熔融金屬之上。這就使得大體積的要還原的金屬氧化物的熔體與還原劑的有效接觸非常少。這種惡劣接觸的結果就造成非常長的(直至數(shù)天的)并附有保溫能量巨大浪費的停留和還原時間。
其次，德國專利DE OS 2509061中公開了一種方法，該方法是在灼熱的焦炭床上將含金屬氧化物的物料還原，這種焦炭床被制成一個水平環(huán)的形狀，并由電路予以加熱。利用這種主要是用于從含金屬氧化物的物料中回收含碳的熔融金屬的方法，在焦炭床之下形成的一層相關的熔融金屬層將妨礙金屬冶煉。
除去在焦炭床之下形成一種相關的熔融金屬層的妨害難于控制之外，這種方法的缺點是環(huán)式爐的部件具有大量的活動的不耐磨損的單獨零件。
德國專利DE 3614048 A1中公開了一種設備，該設備具有充入金屬流體的反應器，在反應器的中部區(qū)域內設有一道隔墻，這道隔墻在反應器的底部處至少具有一個用于金屬流體的排出口。這種設備用于在火焰流的金屬熔體中，特別是在一個熔鐵體中汽化質量較差的燃料，但不適于氧化的、有價值熔融金屬的還原。在此，質量較差的燃料以及其它廢油、家庭垃圾、廢棄物、汽車輪胎以及類似物被混入金屬熔融物中。在質量較差的燃料中所包含的碳和硫熔于熔鐵體中。在些質量較差的燃料中不可汽化的或不可熔化的組份將結渣并立即通過通風裝置從反應器腔室中被抽出。在此于還原劑和熔渣之間沒有緊密的接觸。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于從金屬氧化物中回收有價值物質的方法和所需的熔爐設備，利用該方法和設備將在縮短還原反應時間的同時提高產(chǎn)量。
本發(fā)明的目的由下述技術方案予以解決，即本發(fā)明提供一種方法，即用于在冶金容器中通過對金屬氧化物進行還原而回收有價值材料的方法，在一個通常帶有熱能的第一還原反應區(qū)域中導入一種固體或液體的爐料，由固體的爐料形成一個熔體(Schmelzbad)或由液體的爐料維持一個熔體，由此使液態(tài)爐渣在金屬熔體上游動，將熔體導入一個第二還原反應區(qū)域，由此使爐渣與還原劑緊密地接觸，將防止冷凝的熱能供給還原反應區(qū)域內的熔融金屬。本發(fā)明還提供一種裝置，即具有隔墻的熔爐設備，該隔墻伸入爐腔，由爐頂將爐腔分隔成兩個部分，該熔爐設備具有一個用于送入熱能的裝置、裝入物料的裝置和引出熔融金屬的裝置以及在廢氣處理設備處的一個排放口，為了實施如權利要求1所述的方法，其特征在于，第一爐部分的爐頂?shù)母魤哂虚L度(L)，該長度使得隔墻出口伸入在熔化過程中形成的爐渣(S)中直至接近液體金屬的水平面(M)之上，隔墻在爐頂?shù)膮^(qū)域中具有一個從第一爐部分向第二爐部分的開口，第二爐部分被設置成具有井狀部分高(H)的井形，該高度向外突出超過還原劑的圓柱形高度(h)且其頂端具有一個用于與廢氣處理裝置連接的接頭，燃燒器在第二爐部分中從側面伸入熔融金屬之上的區(qū)域中，該燃燒器與一個能量供給裝置相連。
根據(jù)本發(fā)明的冶金爐的第一爐部分設有一道浸入爐渣中的隔墻，該隔墻隔開部分爐床空間。氧化的熔融金屬從隔墻的下面擠入爐床被分出的部分中并于此保持同樣的水平高度。
第二爐部分構成爐身并充有焦炭，且柱狀焦炭體積的高度如此之高以致于氧化物熔體的浮力被克服并且焦炭達到在熔融金屬上浮游的爐渣熔體的總高度。由此在還原劑和在熔融金屬中的有價值的金屬氧化物之間形成緊密有效的接觸。這樣便形成還原反應并將還原出的金屬收集在有價值的爐渣之下。通過使所獲得的金屬連續(xù)地流出并間斷地將欲貧化或還原的爐渣排入裝有還原劑的爐身的底部區(qū)域而在裝有焦炭的或還原的爐身之下形成從氧化的有價值的爐渣向著爐身的還原反應區(qū)域的連續(xù)物流。
為了提供還原步驟所必需的能量，向還原爐身中傾斜突入地設置有電極，這些電極具有電能源。利用這種帶有電壓的電極設備通過還原劑的電阻使電流從電極流向電極，該電流產(chǎn)生還原步驟所需的焦耳熱。
還原反應所產(chǎn)生的氣體逆著焦炭供應的方向游遍爐身的焦炭層。有可能是在處理步驟中所產(chǎn)生的二氧化碳由還原劑所還原，這樣便在所裝的焦炭之上獲得高價值的燃氣。
在有利的進一步的研究中可以看出，在第一爐部分中所產(chǎn)生的氣體通過隔墻被導入裝有還原劑的爐身中。這些二氧化碳在還原劑的爐身中通過還原劑還原成有用的氣體。另一個優(yōu)點是由第一爐部分中出來的廢氣的灰塵沉積在焦炭架上并且可在處理過程中返回。由此減輕了廢氣處理系統(tǒng)的負擔并增加了有價值氣體的量。
在附圖中表示了本發(fā)明的一個實施例。


圖1表示了一個側視圖;圖2表示一個俯視圖。
圖中表示一個第一爐部分11和一個第二爐部分12，這兩部分通過一個總的容器體15相互連接。爐部分11由一個爐頂13封閉，還包括電極51至53和加入固體爐料的供料口33。在爐部分11的側壁18中設有一個用于液體爐料的供料口32，液體爐料由一個鋼水包供應。
在爐部分11和井筒形構置的爐部分12之間設有一道隔墻21。隔墻21的長度為使爐口22距離容器體的距離足夠遠從而使隔墻在工作過程中不會與金屬流體相接觸。
在隔墻21中設有一個開口23，氣體可以從該開口由爐部分11進入爐部分12。隔墻21的在工作過程中浸入爐渣中的部分是由可以導入冷卻介質的冷卻元件24構成的。
在爐部分12的側壁19中設有一個用于爐渣S的排出口17和一個用于熔融金屬M的排出口16。將排出口16的高度設置成與有一個向下傾角的容器體15相同。
井筒形爐部分12的頂端被設置成頂狀的聚攏形并且在其中心部分設有一個用于加入還原劑R的供料口31。供料口31以及供料口33都有一個爐門34，該爐門用于阻擋從爐中出來的氣流。在爐部分12的頂端14的區(qū)域內，在廢氣處理裝置42處設有一個插頭41。爐部分12的總高度為一個爐身高H，該高度明顯地高于還原劑R的圓柱形高度h。
圖2表示了在爐渣的水平面之上插入還原劑R中的燃燒器54，55(圖1中未予詳細地描述)的情況，這些燃燒器接在直流能源裝置56上。
電極51至53接在交流能源裝置57上。使用其他介質供熱的能源裝置也可以用作該爐裝置的動力。
權利要求
1.用于在冶金容器中通過對金屬氧化物進行還原而回收有價值材料的方法，其特征在于，在一個通常帶有熱能的第一還原反應區(qū)域中導入一種固體或液體的爐料，由固體的爐料形成一個熔體或由液體的爐料維持一個熔體，由此使液態(tài)爐渣在一個金屬熔體上游動，將熔體導入一個第二還原反應區(qū)域，由此使爐渣與還原劑緊密地接觸，將防止冷凝的熱能供給還原反應區(qū)域內的熔融金屬。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還原劑被堆成圓柱狀且將圓柱的高度保持為其重量克服氧化的爐渣體的浮力。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，熔融金屬連續(xù)地而爐渣根據(jù)還原反應操作間斷地流出。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在第一反應區(qū)域中的煙氣流過還原劑并與第二還原反應區(qū)域的氧化氮一起在給出其所觸到的熱之后被清除。
5.具有隔墻的熔爐設備，該隔墻伸入容器中，由爐頂將爐腔分隔成兩個部分，該爐設備具有一個用于送入熱能的裝置、裝入材料的裝置和引出熔融金屬的裝置以及在廢氣處理設備處的一個排放口，為了實施如權利要求1所述的方法，其特征在于，第一爐部分(11)的爐頂(13)的隔墻(21)具有長度(L)，該長度使得隔墻出口(22)伸入在熔化過程中所形成的爐渣(S)中直至接近液體金屬水平面(M)之上，隔墻(21)在爐頂(13)的區(qū)域中具有一個從第一爐部分(11)向第二爐部分(12)的開口(23)，第二爐部分(12)被設置成具有井狀部分高(H)的井形，該高度向外伸出超過還原劑的圓柱形高度(h)且其頂端(14)具有一個用于與廢氣處理裝置(42)連接的接頭(41)，燃燒器(54，55)在第二爐部分(12)中從側面伸入熔融金屬之上的區(qū)域中，該燃燒器與一個能量供給裝置(56)相連。
6.如權利要求5所述的熔爐設備，其特征在于，隔墻(21)在爐頂(13)的一個范圍內具有一個開口(13)，氣體可以流過該開口而還原劑不會進入第一爐部分(11)中。
7.如權利要求5所述的熔爐設備，其特征在于，隔墻(21)的部分包括在熔化過程中浸入爐渣(S)中的、通過流體介質冷卻的元件(24)。
8.如權利要求5所述的熔爐設備，其特征在于，在第二爐容器(12)的通氣孔(41)之上的頂端(14)處設有一個用于還原劑(R)的帶有爐門(34)的供料口(31)。
9.如權利要求5所述的熔爐設備，其特征在于，第一和第二爐容器部分(11，12)的總體(15)向著出口(16)向下傾斜一個1°至7°的傾角α。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種回收有價值材料的方法及一種具有隔墻的熔爐設備，在該設備中第一爐部分的爐頂?shù)母魤哂虚L度(L)，該長度使得隔墻出口伸入在熔化過程中所形成的爐渣(S)中直至接近液體金屬水平面(M)之上，隔墻在爐頂?shù)膮^(qū)域中具有一個從第一爐部分向第二爐部分的開口，第二爐部分被設置成具有井狀部分高(H)的井形，該高度向外伸出超過還原劑的圓柱形高度(h)且其頂端具有一個用于與廢氣處理裝置連接的接頭，燃燒器在第二爐部分中從側面伸入熔融金屬之上的區(qū)域中，該燃燒器與一個能量供給裝置相連。
文檔編號C21C5/56GK1111287SQ94118389
公開日1995年11月8日 申請日期1994年11月14日 優(yōu)先權日1993年11月15日
發(fā)明者赫爾伯特·凱尼格, 海茵茨·斯塔克 申請人:曼內斯曼股份公司