相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2014年12月19日提交的美國臨時專利申請第62/094,370號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，通過引用將該申請的內(nèi)容納入本文。

領(lǐng)域

本發(fā)明公開了用于從爐渣回收金屬的方法和設(shè)備，特別是涉及其中來自冶金爐的熔融爐渣進行氣體霧化的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

爐渣是冶金爐中進行金屬生產(chǎn)工藝的副產(chǎn)物。在金屬生產(chǎn)過程中，爐渣以熔融態(tài)存在于冶金爐中。熔融爐渣可以周期性地或連續(xù)從爐中排出(tapped)，用于廢棄和/或進一步處理。不可避免地，排出的爐渣流將含有一種或多種有價金屬，所述有價金屬包括爐中所生產(chǎn)的熔融金屬的夾帶顆?；蛞旱巍ｋm然可以采取措施降低熔融爐渣流中有價金屬的損耗，但是該措施僅部分成功。因此，金屬的夾帶意味著爐中所生產(chǎn)的金屬有0.1～5％(通常為約1～2％)的損耗。此外，在某些具體操作中，低效和/或不良操作控制可以導(dǎo)致離散事件，所述離散事件會導(dǎo)致大量金屬損失在爐渣流中。

爐渣流還可以含有一種或多種有價金屬，所述有價金屬可以在下游操作中作為加工的副產(chǎn)物進行提取。在某些情況下，這些金屬副產(chǎn)物可以具有重要價值。

一旦排出，熔融爐渣通常冷卻并固化為大塊。由于需要處理大塊的固化材料、以及將材料粉碎為能夠通過任何物理或化學(xué)工藝進行金屬回收的尺寸，從固化爐渣回收有價金屬極為困難且昂貴。

例如，一種常規(guī)的分離方法包括以下步驟：1)輸送并傾倒爐渣；2)自然冷卻并固化、或者在某些情況下使用水噴霧加速冷卻過程；3)壓碎并碾磨固化爐渣；以及4)磁性分離。然而，關(guān)于該方法，存在一些問題，所述問題包括：需要用于爐渣傾倒和冷卻的大量空間；由于大量爐渣輸送到傾倒區(qū)域的安全問題；在熔融爐渣上噴灑水的爆炸風險；以及在壓碎/碾磨過程中產(chǎn)生粉塵。此外，回收廢磁性金屬/合金例如femn甚至更復(fù)雜。

存在對于從熔融爐渣流回收夾帶金屬和/或金屬副產(chǎn)物的有效方法和設(shè)備的需求，其避免了與處理和粉碎固化爐渣有關(guān)的困難和成本。

概述

在一個實施方式中，提供了用于從爐渣組合物中分離富含金屬的級分的方法，所述方法包括以下步驟：(a)提供熔融態(tài)的爐渣組合物，其中，爐渣組合物包含一種或多種有價金屬；(b)將熔融爐渣組合物進料至氣體霧化裝置的霧化室；(c)通過霧化噴嘴將氣體流進料至霧化室，其中，氣體包含氧氣；(d)在霧化室中用氣體流對熔融爐渣組合物進行霧化，以分散并固化熔融爐渣產(chǎn)物，形成固態(tài)爐渣顆粒，其中，氣體含有足夠濃度的氧氣，以使得一種或多種有價金屬的至少部分在熔融爐渣組合物的霧化期間轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N或多種磁性金屬化合物，其中，在固態(tài)爐渣顆粒的第一級分中存在足夠濃度的所述磁性金屬化合物使得第一級分的顆粒具有足夠磁性，以使得它們能通過磁性裝置從剩余的固態(tài)爐渣顆粒中分離出來；以及(e)從剩余的固態(tài)爐渣顆粒中磁性分離第一級分。

在一方面，一種或多種有價金屬是選自下組的一種或多種：夾帶的非磁性金屬或合金、以及化學(xué)溶解的金屬或合金。

在另一方面，磁性金屬化合物包含一種或多種具有通式ab2o4的尖晶石結(jié)構(gòu)，其中，a是二價陽離子、且b是三價陽離子。

在另一個方面，氣體包括空氣。

在另一方面，所述方法進一步包括如下步驟：控制氣體中氧氣的分壓，以使得爐渣具有位于尖晶石主結(jié)晶相區(qū)域(spinelprimarycrystallizationphasefield)的組合物。

在另一方面，所述方法進一步包括如下步驟：從冶金爐排出熔融爐渣組合物，并在保持爐渣組合物熔融態(tài)的同時，將熔融爐渣組合物從冶金爐輸送到氣體霧化裝置。

在另一方面，所述方法進一步包括如下步驟：將固態(tài)爐渣顆粒的第一級分返還到冶金爐，用于再次熔煉。

在另一實施方式中，提供用于回收夾帶在熔融爐渣組合物中的一種或多種有價金屬的方法，所述方法包括：(a)提供所述熔融爐渣組合物；(b)將所述熔融爐渣組合物輸送至氣體霧化裝置的霧化室；(c)確定夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量是否超過預(yù)定量；以及在確定夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量低于預(yù)定量的情況下，所述方法進一步包括如下步驟：用由位于霧化室中的一個或多個霧化噴頭產(chǎn)生的氣體流對熔融爐渣組合物進行霧化，以分散并固化熔融爐渣產(chǎn)物，形成固態(tài)爐渣顆粒；或者(e)在確定夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量超過預(yù)定量的情況下，所述方法進一步包括如下步驟：在并未在霧化室中通過所述氣體流進行霧化的情況下，使熔融爐渣組合物冷卻并固化。

在一方面，確定夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量是否超過預(yù)定量的步驟通過目測或通過一個或多個傳感器進行。

在另一方面，所述所述一個或多個傳感器是選自下組的一種或多種傳感器：紅外傳感器、光傳感器、熱傳感器、以及成分傳感器(其可以是x射線衍射(xrd)傳感器、x-射線熒光分光光度計(xrf)、光譜傳感器、氣體傳感器、磁性傳感器)。

在另一方面，一個或多個傳感器位于氣體霧化裝置內(nèi)并且/或者氣體霧化裝置的上游和/或下游。

在另一方面，確定夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量是否超過預(yù)定量的步驟以連續(xù)或間歇基準進行。

在另一方面，熔融爐渣組合物進入氣體霧化室，并在所述一個或多個氣體霧化噴頭前通過。

在另一方面，在步驟(d)期間，固態(tài)爐渣顆粒收集在氣體霧化室的第一區(qū)域中。

在另一方面，在步驟(e)期間，來自一個或多個噴嘴的氣體流停止。

在另一方面，在步驟(e)期間，通過使得氣體流轉(zhuǎn)向和/或停止或降低到一個或多個噴嘴的所述氣體流量來中斷氣體流。

在另一方面，通過控制系統(tǒng)控制氣體流的轉(zhuǎn)向(diversion)和/或所述氣體流量的停止，所述控制系統(tǒng)接收來自一個或多個傳感器的電子信號。

在另一方面，在步驟(e)期間，在與第一區(qū)域分開的氣體霧化室的第二區(qū)域中，使得爐渣組合物冷卻并固化。

在另一方面，所述方法進一步包括如下步驟：將在步驟(e)期間產(chǎn)生的冷卻且固化的爐渣組合物輸送到金屬回收單元，并在金屬回收單元中回收所述一種或多種有價金屬。

在另一方面，所述方法進一步包括如下步驟：從冶金爐排出熔融爐渣組合物，并將熔融爐渣組合物輸送到出渣槽中的氣體霧化裝置。

在另一方面，所述方法進一步包括如下步驟：隨著流向氣體霧化裝置，熔融爐渣組合物通過預(yù)沉淀池(pre-settlingpan)。

在另一方面，所述方法進一步包括：通過升高或降低預(yù)沉淀池的底座調(diào)整預(yù)沉淀池體積。

在另一方面，相對于夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量，調(diào)整預(yù)沉淀池的體積。

在另一方面，對應(yīng)于熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬水平增加，預(yù)沉淀池的體積增大，并且，對應(yīng)于熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬水平降低，預(yù)沉淀池的體積減小。

在另一實施方式中，提供用于回收夾帶在熔融爐渣組合物中的一種或多種有價金屬的設(shè)備，所述設(shè)備包括：(a)氣體霧化裝置，其具有包括一個或多個霧化噴嘴的霧化室；(b)流量控制裝置，用于可選地提供和停止向所述一個或多個霧化噴嘴的霧化氣體供應(yīng)；(c)控制系統(tǒng)，其進行編程以控制所述流量控制裝置的操作；以及(d)位于霧化室以及/或者霧化室上游和/或下游的一個或多個傳感器，其中，所述一個或多個傳感器用于探測熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬，并向控制系統(tǒng)提供電子信號，表明所述一種或多種有價金屬是否存在。

在一方面，流量控制裝置包括用于可選地提供向一個或多個霧化噴嘴的霧化氣體供應(yīng)和停止向一個或多個霧化噴嘴的霧化氣體供應(yīng)的閥門。

在另一方面，所述設(shè)備進一步包括用于排出從一個或多個霧化噴嘴轉(zhuǎn)向出來的霧化氣體的排氣口。

在另一方面，所述設(shè)備進一步包括鼓風機，所述鼓風機向一個或多個霧化噴嘴提供霧化氣體流量，并且，其中流量控制裝置用于控制通過鼓風機產(chǎn)生的霧化氣體流量。

在另一方面，所述流量控制裝置包括轉(zhuǎn)向/開關(guān)單元。

在另一方面，所述設(shè)備進一步包括：位于霧化室上游的預(yù)沉淀池，其中，所述預(yù)沉淀池具有可調(diào)整的體積。

在另一方面，所述預(yù)沉淀池具有底座，所述底座包括沙層和位于沙層之下的可移動板。

在另一方面，所述預(yù)沉淀池進一步包括用于升高和降低可移動板的機械裝置。

在另一方面，所述用于升高和降低可移動板的機械裝置包括液壓活塞(hydraulicram)。

在另一個方面，控制系統(tǒng)控制所述預(yù)沉淀池的操作。

在另一實施方式中，提供用于從爐渣組合物回收一種或多種有價金屬作為操作(operation)的副產(chǎn)物的方法，所述方法包括：(a)提供含有所述一種或多種金屬的所述爐渣組合物，其中，爐渣組合物是熔融態(tài)的；(b)將熔融爐渣組合物進料至氣體霧化裝置的霧化室；(c)通過霧化噴嘴將氣體流進料至霧化室；(d)在霧化室中用氣體流對熔融爐渣組合物進行霧化，以分散并固化熔融爐渣產(chǎn)物，形成固態(tài)爐渣顆粒；以及(e)將固態(tài)爐渣顆粒裝入一個或多個回收單元，以從固態(tài)爐渣顆?；厥账鲆环N或多種金屬作為操作的副產(chǎn)物。

在一方面，所述方法進一步包括如下步驟：在制備單元中對固態(tài)爐渣顆粒進行預(yù)處理，其中，預(yù)處理步驟在步驟(d)和步驟(e)之間進行。

在另一方面，預(yù)處理步驟包括物理預(yù)處理或化學(xué)預(yù)處理。

在另一方面，物理預(yù)處理步驟可以包括磁性分離和/或粉碎(sizereduction)。

在另一方面，化學(xué)預(yù)處理步驟可以包括在流化床和/或焙燒單元中處理。

在另一方面，金屬回收單元包括火法冶金單加工元或濕法冶金加工單元，其選自下組：煙化爐、頂吹轉(zhuǎn)爐(tbrc或卡爾多爐)、回轉(zhuǎn)窯、電爐、和酸浸單元。

附圖的簡要說明

現(xiàn)將參照附圖僅以示例的方式描述本發(fā)明，其中：

圖1顯示根據(jù)本文所述第一實施方式的用于磁性分離含金屬顆粒和熔融爐渣的方法和設(shè)備；

圖2顯示根據(jù)本文所述第二實施方式的用于生產(chǎn)富含金屬爐渣級分和金屬含量貧瘠的爐渣級分的方法和設(shè)備；

圖3顯示根據(jù)本文所述第三實施方式的用于從爐渣回收金屬副產(chǎn)物的方法和設(shè)備；

圖4是一個實施方式的流程圖，其中一些礦渣棉產(chǎn)生且隨后分離以提高金屬分離；以及

圖5是一個從爐渣回收鉑族金屬實施方式的流程圖。

詳述

下面將詳細說明用于從爐渣回收金屬的方法和設(shè)備，其中，冶金爐排出的熔融爐渣在氣體霧化裝置進行氣體霧化。

特別是，本發(fā)明涉及處理含有有價金屬/合金的干爐渣霧化技術(shù)爐渣的實際應(yīng)用。本文所公開的設(shè)備和控制/操作原理使得操作人員在最小化爐渣相的金屬損耗的同時，獲益于更低的干爐渣霧化操作成本以及環(huán)保優(yōu)勢。

現(xiàn)在，參考圖1對第一實施方式中從爐渣回收金屬的方法和設(shè)備進行說明，圖1顯示了冶金爐10包括多個電極12，所述電極用于提供熱量以在冶金爐內(nèi)產(chǎn)生并維持熔融金屬層14和熔融爐渣層16。冶金爐10包括與熔融爐渣層16連通的爐渣出渣口18以及與熔融金屬層14連通的熔融金屬出渣口20。雖然冶金爐10顯示出分開的爐渣出渣口和金屬出渣口18、20，但還應(yīng)理解許多冶金爐10對于排出金屬和爐渣具有單一的出渣口。因此，在本申請上下文中，術(shù)語“出渣口”包括爐渣專用出渣口以及用于排出金屬和爐渣的出渣口。

熔融爐渣周期性地或連續(xù)地通過出渣口18從爐10中排出，并可以排入可移動爐渣容器(例如渣桶或渣罐)或出渣槽或渣溝，熔融爐渣從中轉(zhuǎn)運至工廠的另一區(qū)域。輸送過程中，爐渣保持在熔融態(tài)。熔融爐渣在爐渣容器或出渣槽中的輸送由圖1中的箭頭22表示。

如圖1所示，氣體霧化裝置28具有氣體霧化室29，在氣體霧化室29中熔融爐渣霧化以生產(chǎn)固態(tài)爐渣顆粒。氣體霧化裝置28位于鄰近冶金爐10處，并且通過可移動爐渣容器或出渣槽22接收來自冶金爐10的熔融爐渣。

在設(shè)備28的室29內(nèi)，熔融爐渣通過來自一個或多個霧化噴嘴66的一個或多個氣體流進行霧化，其中，一個或多個霧化噴嘴66通過誘導(dǎo)氣體流(id)扇30(本文中有時也稱為“鼓風機30”)提供霧化氣體，進而從進氣口35通過管道34接收霧化氣體。從id扇30向氣體霧化裝置28提供霧化氣體由圖1中箭頭32表示。當由噴嘴66的氣體流在氣體霧化裝置28的霧化室29中接觸熔融爐渣的下落流時，熔融爐渣同時分離成液滴并冷卻成固體狀態(tài)，由此形成落入霧化室29底部的固體爐渣顆粒。使用氣體霧化可以避免、簡化、或降低對于昂貴且會產(chǎn)生灰塵(dust-creating)的固化爐渣壓碎和粉碎的需求，并為下游的金屬回收步驟準備材料。

根據(jù)本實施方式，用于霧化熔融爐渣的氣體流包含氧氣，并且可以包含環(huán)境空氣。霧化氣體中的氧氣將爐渣中金屬和/或金屬合金的非磁性夾帶顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂型ㄊ絘b2o4的高磁性尖晶石結(jié)構(gòu)，其中，a是二價陽離子、且b是三價陽離子。例如，錳鐵尖晶石(spineljacobsite，mnfe2o4)可以由熔融爐渣中存在的femn液滴生產(chǎn)。其它可能生產(chǎn)的尖晶石可以通過該化學(xué)式表示：

(fe,co,mg,mn,ni,zn)[fe,al,cr]2o4。

尖晶石的磁性使得它們?nèi)菀资褂梦挥跉怏w霧化裝置28下游的磁性分離單元33中的磁場進行分離，并且細粒度的霧化的爐渣顆粒可以消除對于壓碎或碾磨爐渣顆粒的需求。在磁性分離單元33中，霧化的爐渣顆粒磁性分離為含有金屬的顆粒37和金屬含量貧瘠的顆粒(metal-barrengranules)39。含有金屬的顆粒37可以直接返回到用于重新熔煉的爐中或任何其它金屬回收操作/單元過程。

在霧化期間，空氣霧化氣體的氧氣分壓，以使得爐渣位于尖晶石主結(jié)晶相區(qū)域。因此，在霧化期間，從溶體沉淀的第一晶體將會是尖晶石。材料的快速固化將使得這些極其細的晶體不會生長，然而，僅它們的形成也足以產(chǎn)生磁性。非常細的晶體可以與玻璃狀基質(zhì)以已報道用于鋅爐渣、中世紀礦渣(medievalslag)和紅土熔煉爐渣(laterite)的常用表征技術(shù)不可區(qū)分的方式共存。然而，通過氣體霧化以及可能地進一步壓碎/碾磨生產(chǎn)的細顆粒使得能夠使用磁性分離將這些富含細小尖晶石的領(lǐng)域(finespinel-richdomains)與大塊玻璃狀材料分離。

對于額外粉碎的需求非常依賴于爐渣組成和霧化參數(shù)(例如，空氣/爐渣比、以及霧化的爐渣的粒徑分布)。尖晶石領(lǐng)域?qū)笥陬w?？傎|(zhì)量的具體比例，以使得磁場能夠分離富含尖晶石的顆粒和剩余的霧化的顆粒。如果顆粒大小過大(即，在顆粒中的尖晶石相對濃度低)，那么磁性無法分離顆粒，并且需要進一步粉碎(碾磨)。因此，對于進一步粉碎的需求必須在逐個基礎(chǔ)上進行確定。

如上所述，霧化氣體的氧氣濃度可以進行調(diào)整以優(yōu)化爐渣中夾帶非磁性金屬/合金顆粒轉(zhuǎn)向磁性尖晶石結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。所需氧氣濃度大部分取決于所形成尖晶石的種類，尖晶石的種類當然取決于爐渣的組成。在環(huán)境空氣可以適用于在某些條件下形成尖晶石的同時，在某些情況下，其需要通過將氧氣或富含氧氣的氣體流與霧化氣體混合提高霧化氣體的氧氣含量。在其它情況下，可能需要通過將不含氧氣或氧氣耗盡(oxygen-depleted)的氣體流與霧化氣體混合降低霧化氣體的氧氣含量。例如，在霧化氣體是環(huán)境空氣的情況下，可以通過加入氧氣進行提高或通過加入氮氣進行降低。圖1顯示了氣體調(diào)整單元31，為了提高或降低霧化氣體的氧氣含量，可以通過氣體調(diào)整單元31將額外氣體添加到管道34中的氣體流中。

除了實現(xiàn)分離爐渣中夾帶的金屬，例如以液滴形式，本發(fā)明還實現(xiàn)了分離化學(xué)上溶解在爐渣中的有價金屬，例如在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐(bof)爐渣中的鐵。通過調(diào)整霧化氣體的氧氣含量，金屬(在此情況下是鐵)將會轉(zhuǎn)變?yōu)榧饩脱趸?在此情況下是磁鐵礦(magnetite))。通過施加磁場，可以分離富含金屬的顆粒(尖晶石)，并回收到爐中，增加運行效率。

作為另一個實施例，本實施方式還可以用于從通過鎳鐵冶煉(smelter)生產(chǎn)的爐渣中回收鎳。通常，在爐渣相中夾帶feni液滴是有限的。一般預(yù)估在爐渣相中化學(xué)溶劑和機械夾帶的ni將會在～0.2wt％。然而，鎳鐵熔煉中產(chǎn)生的爐渣比率非常大，通常鎳鐵冶煉產(chǎn)生800,000噸/年爐渣。因此，從通常的鎳鐵冶煉預(yù)期～1,600噸ni/年的總金屬損耗。根據(jù)本實施方式，至少部分該有價金屬可以用霧化隨后磁性分離的低成本方法回收。

本實施方式還可以用于從通過銅冶煉生產(chǎn)的爐渣中回收鐵和/或銅。對于大多數(shù)銅冶煉，爐渣富含鐵。雖然進行了數(shù)次嘗試，但是并未建立用于從銅熔煉爐渣回收鐵的商業(yè)可行方法。根據(jù)本實施方式，用氧氣濃度受控的氣體進行霧化可以氧化爐渣，形成尖晶石型氧化物(鐵礦石，fefe2o4)，所述尖晶石型氧化物可以通過磁性分離(以相對低的成本)、然后加入煉鐵/煉鋼爐。

銅冶煉還可能遭受其爐渣相的高銅損耗，特別是不具有沉淀爐的那些。富含銅的爐渣通?；厥盏搅硪环N工藝，例如烘焙或電熔煉爐(flotationorelectricsmeltingfurnace)。然而，這些工藝昂貴且需要非常大量材料裝運(materialhandling)。相反，根據(jù)本實施方式，富含銅的爐渣的氣體霧化也可以生產(chǎn)一種或多種含有尖晶石型氧化物(鋁酸銅cual2o4、銅鐵尖晶石(cuprospinel)cufe2o4等)，所有尖晶石型氧化物都有磁性，并且可以通過磁性分離進行分離。這些富含金屬的磁性分離材料隨后可以裝入熔煉爐或轉(zhuǎn)爐(convertor)。銅氧化物(任何形式的，尖晶石或氧化亞銅，cu2o)一倒入锍(matte)浴，就與系統(tǒng)中的硫化物重新建立了新的平衡，并且可以還原為金屬銅或銅的硫化物，并因此能夠與其余的锍相一起回收。預(yù)期發(fā)生以下反應(yīng)：

cu2o+fes→cu2s+feo

cu2s+2cu2o→6cu⁰+so2

用于從爐渣回收金屬的方法和設(shè)備的第二實施方式將參考圖2在下文進行說明。第二實施方式具體涉及防止夾帶金屬/合金液滴從富含金屬的爐渣流中損失。圖2包括與圖1所示部件相似或等同的數(shù)個部件，并且這些類似的部件以類似的引用編號標識。

在一些熔煉操作中，金屬損耗具有間歇且離散的性質(zhì)。例如，不良的后出渣口操作控制，例如出渣口沖塞斷裂、撇渣磚斷裂或出渣槽泄露是導(dǎo)致大量金屬流失到爐渣流的離散事件。如果不受控制，這些離散事件能“污染”具有金屬和爐渣混合物的全部熔液，這要求全部爐渣熔液進行金屬回收的處理。

例如，在常規(guī)操作中，一旦大量金屬流引入爐渣冷卻坑(coolingpit)，整個冷卻坑被視為“受污染”，并且曾是貧瘠爐渣(barrenslag)的現(xiàn)在是富含金屬的、且必須進行處理。由于緩慢空氣冷卻材料，僅有的回收再利用金屬的有效方法是對冷卻坑中的全部物料進行壓碎并跳汰選(jig)。跳汰選是基于水的工藝，其利用密度差異從貧瘠爐渣流中分離濃縮金屬流。跳汰選增加了額外成本，并同時導(dǎo)致環(huán)境問題和安全問題。

在使用渣桶輸送爐渣的過程中，存在于爐渣中的金屬沉入渣桶底部。因為這些桶包括無襯鑄鋼(unlinedcaststeel)，來自熔融金屬的額外熱傳遞立即提升操作的風險預(yù)測(riskprofile)。含有金屬的渣桶必須從流程中取出，并冷卻數(shù)天，導(dǎo)致可獲得的桶減少、并且從桶中取出固化材料復(fù)雜化。在取出后，全部桶物料必須進行壓碎，并在金屬回收設(shè)備中進行加工。

預(yù)估在這些離散事件期間，80％的金屬損耗包含在僅15～20％的爐渣中。爐渣的余料是為了所有金屬貧瘠的意圖和目的，但是必須進行加工以回收損耗的金屬。

本實施方式使得這些離散事件孤立，以使得需要進行處理回收金屬的爐渣的量最小化。本實施方式的設(shè)備包括一個或多個以下部件以使得金屬損耗最小化：

預(yù)沉淀池52，其可以是固定的或可調(diào)整的；

干爐渣氣體霧化裝置28，其與參考圖1所示的第一實施方式的上述氣體霧化裝置相似；以及

控制系統(tǒng)36，其使得富含金屬的流自動轉(zhuǎn)向。

上述部件在下文進行更詳細地描述。

在第二實施方式中，熔融爐渣40周期性或連續(xù)從冶金爐(未顯示)的出渣口進行排放，如上述第一實施方式所述?？梢詳?shù)種方式例如爐渣容器或出渣槽，將熔融爐渣40從爐輸送到氣體霧化裝置28。在圖示實施方式中，熔融爐渣40沿著出渣槽38流動。出渣槽38在該實施例中顯示為包含支撐在混凝土結(jié)構(gòu)48上的砂層46。

熔融爐渣40顯示為包括金屬42。隨著流向氣體霧化裝置28，金屬42具有較大的密度，并由此沉入底部。金屬42和爐渣40在圖2中顯示為分開的層，以說明金屬具有較大的密度，并將趨向于沉淀到爐渣外。然而，應(yīng)理解至少部分金屬42將會以液滴的形式夾帶在爐渣40中。

金屬42和爐渣40的部分分離可以通過碳撇渣磚實現(xiàn)，其將使得金屬42的主要部分轉(zhuǎn)向到砂層的凹陷部50，同時使得殘余的熔融物料(包含爐渣和任何殘余金屬)流向氣體霧化裝置28。通過如下實現(xiàn)類似的分離：收集罐(未顯示)中的熔融爐渣40，并使得金屬42沉入容器，同時爐渣溢出容器、并流向氣體霧化裝置28。

碳撇渣磚44或罐各自具有從熔融爐渣40回收金屬的有限能力。例如，不良的后出渣口操作(即，流道破裂(runnerfailure)、撇渣磚斷裂、排出槍液壓故障(tapgunhydraulicfailure)，出渣口關(guān)閉晚)以及湍流將會導(dǎo)致夾帶的金屬液滴影響爐渣流，并且不能充分沉淀而保留在金屬罐中或澆筑區(qū)中。這些值可以表示爐渣量2％～5％的潔凈合金。在常規(guī)操作中，該金屬通過如下回收：在壓碎并進料至金屬回收設(shè)備中的跳汰選工藝之前，前冷卻并固化坑中或渣桶/罐中的大部分爐渣。如下所示，在本實施方式中能夠避免該高成本低效率的步驟。

首先，處理撇渣磚44或爐渣容器之外，圖2的設(shè)備進一步包括預(yù)沉淀池52，爐渣40在其流到氣體霧化裝置28的路徑上從預(yù)沉淀池52上流過。預(yù)沉淀池52包括在砂層46中的凹陷部，金屬42的夾帶液滴沉淀到凹陷部中，并與熔融爐渣40分離。預(yù)沉淀池52的容量可以進行調(diào)整以處理金屬容量或高或低的爐渣，由此提高回收能力。為了相對于爐渣40中金屬42含量對池52的體積進行調(diào)整，根據(jù)第二實施方式的設(shè)備包括位于砂層46之下或位于砂層46以內(nèi)、池52之下的可移動板，并且用于升高和降低板54，以升高或降低池52的底座。在圖示的實施方式中，為此目的，可以在板54下面提供液壓活塞56。

當金屬的損耗是連續(xù)的時候，可調(diào)整的預(yù)沉淀池52使得操作人員能在霧化前捕獲夾帶的金屬，并組成爐渣流的一小部分?？烧{(diào)整的性質(zhì)使得操作人員能夠限制進入池52的爐渣的量，并確保即使當由于冷卻而在池52中形成外殼時，也能使得可獲得額外量的金屬捕獲。從池52取出最終鑄塊可以通過設(shè)計并使用現(xiàn)有設(shè)備進行簡化。

第二，本實施方式提供了用于基本避免霧化含有大量金屬42的爐渣40的方法。在流過預(yù)沉淀池52和/或從預(yù)沉淀池52上流過之后，熔融爐渣40流過出渣槽38，流向氣體霧化裝置28。隨著流過出渣槽38，爐渣40的組成受到間歇或連續(xù)監(jiān)控，以檢測金屬42的高濃度。什么被認為是高濃度取決于多種不同因素，并且必然是工藝特異性的(process-specific)。

在本實施方式中，爐渣40的組成通過操作人員的視覺觀察和/或一個或多個傳感器58受到間歇或連續(xù)監(jiān)控，所述傳感器包括紅外傳感器、光傳感器、熱傳感器、和/或成分傳感器。成分傳感器包括：x射線衍射(xrd)傳感器、x-射線熒光分光光度計(xrf)、光譜傳感器、氣體傳感器、和磁性傳感器。例如，通過傳感器58的該監(jiān)控可以檢測因為金屬濃度增加從材料釋放的相對高能量(由于金屬氧化放熱)、以及/或者當富含金屬的爐渣在氣體霧化裝置28中霧化時送出風(theblast)的發(fā)射光譜改變。這使得能夠快速且精確地檢測從爐10排出的爐渣40的任何富含金屬部分。傳感器58可以位于氣體霧化裝置28上游、下游、和/或氣體霧化裝置28內(nèi)。

傳感器58產(chǎn)生電子信號，并將電子信號輸送到控制系統(tǒng)36，其中信號涉及爐渣40的組成。一旦確定流向氣體霧化裝置28的爐渣40包含過量的金屬42，那么控制系統(tǒng)36驅(qū)使一個或多個機械裝置以防止爐渣霧化，直至來自傳感器58的信號顯示爐渣40中的金屬42濃度在此達到可接受的濃度。

應(yīng)理解，如上所述的預(yù)沉淀池52的操作也可以通過控制系統(tǒng)36控制。因此，響應(yīng)來自用于監(jiān)控熔融爐渣40金屬含量的相同或不同傳感器58的信號，控制系統(tǒng)36可以通過驅(qū)動液壓活塞56升高或降低板54來調(diào)整預(yù)沉淀池52的體積。因此，如圖2所示，控制系統(tǒng)36可以與液壓活塞56連接，并且該連接通過圖2中的線88表示?？蛇x地，或除了通過控制系統(tǒng)36控制之外，預(yù)沉淀池52的操作可以通過人操作者進行控制和/或驅(qū)動。

用控制系統(tǒng)36控制爐渣40霧化的兩個可能設(shè)置如圖2所示，并在下文進行討論。應(yīng)當理解這兩個設(shè)置可以同時使用或單獨使用，用于控制爐渣霧化?？蛇x地，或除了通過控制系統(tǒng)36控制之外，爐渣40的霧化可以通過人操作者進行控制和/或驅(qū)動。

根據(jù)第一設(shè)置，爐渣霧化的控制通過直接控制鼓風機30的輸出完成，以使得在當爐渣40的金屬含量不可接受地高期間，鼓風機30關(guān)閉或減速運行，由此防止爐渣40霧化，并使得在爐渣40金屬含量為可接受水準期間，鼓風機30運行爐渣40的霧化。根據(jù)該設(shè)置，控制系統(tǒng)36可以直接連接到鼓風機30、或鼓風機控制器59，用于控制鼓風機30的運行，并且該直接連接通過圖2的線60表示?？刂葡到y(tǒng)36引起在爐渣40金屬含量不可接受地高期間鼓風機30關(guān)閉或減速運行，直至傳感器和/或視覺觀察指示處爐渣40的金屬濃度在此達到可接受濃度，在此時，控制系統(tǒng)36將導(dǎo)致鼓風機30恢復(fù)正常運行并重新開始爐渣40的霧化。

根據(jù)第二設(shè)置，爐渣霧化的控制通過控制鼓風機30的輸出進行控制，以使得在爐渣40金屬含量為可接受水準期間，鼓風機輸出流動到霧化噴嘴66以霧化爐渣40，并使得在當爐渣40的金屬含量不可接受地高期間，鼓風機輸出完全或部分轉(zhuǎn)向離開霧化噴嘴66，以防止爐渣40霧化。

因此，如圖2所示，控制系統(tǒng)36可以直接與轉(zhuǎn)向/開關(guān)單元70連接、或通過開關(guān)單元控制器72與轉(zhuǎn)向/開關(guān)單元70連接，并且該連接通過圖2中的線74表示。為了方便，圖2示出了沿其長度的部分組合的線60和74。轉(zhuǎn)向/開關(guān)單元70可以包括三通閥門，其具有通過管道62與鼓風機30連通以接收鼓風機輸出的第一口(在本文中也稱為“進氣口”)、通過管道64與霧化噴嘴66連通以直接將鼓風機輸出連通到噴嘴66的第二口、以及鼓風機輸出轉(zhuǎn)向離開噴嘴66(例如通過管道78轉(zhuǎn)向到排氣開口)的第三口(在本文中也稱為“排氣口”)。

根據(jù)第二設(shè)置，控制系統(tǒng)36控制開關(guān)單元70和/或開關(guān)單元控制器72的操作，以使得在爐渣40金屬含量為可接受水準期間，開關(guān)單元70將鼓風機輸出引導(dǎo)到霧化噴嘴66對爐渣40進行霧化，并使得在當爐渣40的金屬含量不可接受地高期間，開關(guān)單元70引導(dǎo)鼓風機輸出轉(zhuǎn)向離開霧化噴嘴66、例如引導(dǎo)到排氣開口76，以防止爐渣40霧化。

如圖2所示，熔融爐渣流40從出渣槽38的末端下落到霧化室。爐渣40的下落流通過附圖標記80如圖2所示。在爐渣40的金屬含量確定為可接受水準期間，由鼓風機30產(chǎn)生的氣體流通過霧化噴嘴66引導(dǎo)到熔融爐渣40的下落流80。熔融爐渣40的下落流80與來自噴嘴66的氣體接觸導(dǎo)致爐渣40分散為一股細小液滴，隨著通過霧化室，所述液體部分冷卻并固化以形成固態(tài)爐渣顆粒，其中，這股爐渣液滴通過附圖標記82顯示在圖2中。此外，來自噴嘴66的氣體流運載爐渣顆粒離開噴嘴66，并且爐渣顆粒收集在距離噴嘴66一定距離的霧化室地面上的物料堆(heap)84中。

在爐渣40的金屬含量確定為不可接受地高水準期間，熔融爐渣40的下落流80通過由如上所述設(shè)置中的一種設(shè)置停止或降低來自霧化噴嘴66的氣體流量進行中斷。因此，在這些條件下，爐渣40不會霧化、和簡單地掉落到噴嘴66前面的霧化室地面上，并且使得爐渣40冷卻并固化為塊86。

由此可知，本發(fā)明的方法和設(shè)備提供了簡單且有效的方法，用于將爐渣分離為富含金屬的成分和金屬含量貧瘠的成分。相對大量的金屬含量貧瘠的爐渣流經(jīng)過氣體霧化，能夠直接是由操作人員出售或堆放。這降低了后出渣口處理的整體成本。另一方面，較少了的復(fù)合金屬的爐渣流進行回收再利用，并送到金屬回收裝置。爐渣分離為兩個產(chǎn)品流，由此顯著降低需要進行金屬回收的爐渣的量。富含金屬的爐渣的單獨處理降低了金屬回收再利用的成本，并解鎖了在現(xiàn)有金屬回收裝置內(nèi)處理可堆疊并等待處理的歷史材料的能力。這使得操作人員能夠降低爐渣處理成本、并增加來自同一裝置的金屬可售產(chǎn)品(由于歷史爐渣典型的較高的金屬含量)。

例如，通過使用上述方法和設(shè)備，約80％的爐渣可以繞過金屬回收裝置。對于生產(chǎn)大約40萬噸/年(tpa)金屬的大型鉻鐵設(shè)備，這可以相當于金屬生產(chǎn)額外增加12,000噸或3％體積。

而且，在控制系統(tǒng)36同時控制預(yù)沉淀池52和霧化裝置28的實施方式中，這兩個裝置可以協(xié)調(diào)的方式進行操作，以使得從爐渣40回收的金屬42的量最大化。在這方面，控制系統(tǒng)36可以操作預(yù)沉淀池52以盡可能多地從熔融爐渣40去除金屬。至少一個傳感器58可以檢測預(yù)沉淀池52下游的熔融爐渣40的金屬含量，并且使用由該傳感器58向控制系統(tǒng)36提供的信息，(至少部分)控制氣體霧化裝置28的操作。

雖然，第二實施方式結(jié)合具體冶金工藝進行描述，但是應(yīng)當理解，第二實施方式可用于任何熔融材料的霧化工藝，其中，如果在霧化之前進行去除，熔融材料流中的夾帶顆粒具有經(jīng)濟利益，所述霧化工藝包括這樣的過程：夾帶顆粒在霧化期間存在離散期(discreteperiod)。雖然鉻鐵生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)在上文中進行了具體討論，但應(yīng)當理解第二實施方式基本上可適用于鐵合金生產(chǎn)商，例如生產(chǎn)fecr、feni、femn等的那些生產(chǎn)商。第二實施方式還有利于鋼生產(chǎn)商回收爐渣中的鐵含量。

根據(jù)第三實施方式用于從爐渣回收金屬的方法和設(shè)備將在下文進行說明。第三實施方式聚焦在處理爐渣以回收金屬副產(chǎn)物。該方法包括以下步驟：

(a)提供含有所述一種或多種金屬副產(chǎn)物的所述爐渣組合物，其中，爐渣組合物是熔融態(tài)的；

(b)將熔融爐渣組合物進料至氣體霧化設(shè)備的霧化室；

(c)通過霧化噴嘴將氣體流進料至霧化室；

(d)在霧化室中用氣體流對熔融爐渣組合物進行霧化，以分散并固化熔融爐渣產(chǎn)物，形成固態(tài)爐渣顆粒；以及

(e)將固態(tài)爐渣顆粒裝入一個或多個回收單元，以從固態(tài)爐渣顆?；厥账鲆环N或多種金屬副產(chǎn)物。

第三實施方式的方法可以進一步包括如下步驟：在制備單元中對固態(tài)爐渣顆粒進行預(yù)處理，其中，預(yù)處理步驟在步驟(d)和步驟(e)之間進行。該預(yù)處理步驟可以包括一個或多個物理和/或化學(xué)預(yù)處理步驟，并且至少部分取決于將要回收的金屬。物理預(yù)處理步驟的具體例子包括磁性分離和/或粉碎(sizereduction)?；瘜W(xué)預(yù)處理步驟的具體例子包括在流化床和/或焙燒中處理。然而，應(yīng)理解，該預(yù)處理列舉并不是詳盡的，并且包括一種或多種其它預(yù)處理步驟。

類似地，在步驟(e)中使用的回收單元的類型是高度可變的，并且至少部分取決于將要回收的金屬。例如，金屬回收單元可以包括火法冶金單加工元或濕法冶金加工單元，其可以選自下組：煙化爐、頂吹轉(zhuǎn)爐(tbrc或卡爾多爐)、回轉(zhuǎn)窯、電爐、和酸浸單元。

在非鐵金屬生產(chǎn)制造中提取感興趣的金屬后，爐渣通常包含應(yīng)當在后續(xù)步驟中回收的大量其它有價金屬元素(包括鐵、鋅、鈷等)，以提高操作的整體經(jīng)濟效益。根據(jù)本發(fā)明實施方式，爐渣的氣體霧化用于生產(chǎn)可以直接在后續(xù)過程中處理的材料，由此使得通常需要的預(yù)處理步驟(preparationstep)最少化。該實施方式通過以下實施例進行說明。

鉛(以及在某些情況下銅)生產(chǎn)爐渣可以包括相當可觀量的鋅、錫、鍺或鎘。因此，該爐渣在煙化單元(是常規(guī)煙花爐、威爾茲回轉(zhuǎn)窯、頂吹浸沒式噴槍爐(topblownsubmergedlancefurnace)、或其它煙化單元)中的進一步初始是金屬回收的典型措施。固化并冷卻的爐渣在裝入煙化單元之前需要壓碎(并且在某些情況下?；?。然而，通過爐渣的氣體霧化，可以消除該預(yù)處理步驟。使用霧化工藝生產(chǎn)的顆粒/丸?？梢灾苯友b入煙化單元。

為了從銅熔煉爐渣回收其它有價金屬副產(chǎn)物例如鐵和銅，固化爐渣進行壓碎、碾磨，并濕法冶金處理(例如，酸浸)，以生產(chǎn)殘留的金屬。爐渣霧化可以降低對于昂貴粉碎工藝的需求，并使得在沒有粉碎、或有限次粉碎的情況下，經(jīng)霧化/固化的爐渣在濕法冶金操作中進行處理。

根據(jù)本實施方式通過氣體霧化處理熔融爐渣在金屬副產(chǎn)物回收中提供了額外的優(yōu)點，因為氣體霧化可以增加某些爐渣的反應(yīng)，這促進和/或加速了在浸出工藝(leachingprocess)中金屬副產(chǎn)物的回收。這些優(yōu)點在下文進行進一步描述。

首先，應(yīng)當注意在氣體霧化期間熔融爐渣的快速驟冷產(chǎn)生了玻璃狀、無定形材料。熱動力學(xué)上，該玻璃狀材料具有較高的內(nèi)能，并且因此玻璃狀材料能夠溶解在水溶液中且比晶體狀材料更容易在水溶液中反應(yīng)。

第二，氣體霧化的熔融爐渣快速驟冷可以導(dǎo)致形成亞穩(wěn)相，其傾向于與水溶液反應(yīng)以達到穩(wěn)定。這將導(dǎo)致氣體霧化的爐渣更多且更快地浸出。

因此，可見第三實施方式促進非鐵金屬生產(chǎn)裝置的一體化，因為生產(chǎn)一種金屬的操作的副產(chǎn)物(例如爐渣)變?yōu)榱松a(chǎn)另一金屬的另一工藝的進料。該整合將任意給定礦石的生產(chǎn)率最大化，并由此改進冶金廠(smelter)的可持續(xù)性和競爭力。此外，第三實施方式可以避免對于需要額外設(shè)備/處理和維護費的如下需求：錄制的特定進料預(yù)處理、是否干燥、壓碎、碾磨、壓團(briquetting)/粒化等。氣體霧化爐渣的處理更成本低廉、堅實可靠、并且可以消除對于昂貴且會產(chǎn)生灰塵(dust-creating)的碎粉操作的需要。

根據(jù)另一實施方式，通過利用一些爐渣在霧化期間形成礦渣棉的趨勢，提高爐渣中金屬的回收。如國際申請第pct/ca2015/050210(其通過引用全文納入本文)中所述，礦渣棉是某種爐渣干法制粒(drygranulation)的副產(chǎn)物。在本實施方式中，分離爐渣的礦渣棉以促進金屬回收。甚至可以在氣體霧化期間，故意將爐渣的部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈V渣棉，以提高從爐渣回收金屬。

礦渣棉由低密度爐渣纖維構(gòu)成，所述低密度爐渣纖維通過具有較差的形成液滴性能、和/或高粘度的爐渣進行干法制粒進行生產(chǎn)。礦渣棉的密度低于爐渣顆粒，其主要包含二氧化硅，并且具有較低的金屬含量。因此，在氣體霧化生產(chǎn)一些爐渣顆粒和一些礦渣棉的情況下，爐渣顆粒將趨向于具有相對高的金屬含量，并且礦渣棉將趨向于具有相對低的金屬含量。因此，分離礦渣棉和爐渣顆粒實現(xiàn)了富含金屬級分(爐渣顆粒)和金屬含量貧瘠的級分(礦渣棉)的至少部分分離，并且，在用于從爐渣顆?；厥沼袃r金屬的上述方法協(xié)助下，提供了更徹底的有價金屬和爐渣的分離。

根據(jù)本實施方式，熔融爐渣從爐中排出到可移動爐渣容器或出渣槽或渣溝，其中參考附圖1～3中的任意圖，熔融爐渣輸送到如上所述的氣體霧化設(shè)備。輸送過程中，爐渣保持在熔融態(tài)。在本實施方式中氣體霧化裝置與參考上述附圖1～3中任意圖的相同，具有其中熔融爐渣通過一個或多個氣體流進行霧化，所述一個或多個氣體流來自一個或多個由id扇提供氣體的霧化噴嘴?；蛘撸鶕?jù)本實施方式的方法可以用于歷史爐渣的處理，其中，歷史爐渣在輸送到氣體霧化設(shè)備之前進行粉碎并熔融為熔融態(tài)。

可以調(diào)整霧化的參數(shù)以控制(增加或降低)礦渣棉形成的量(到某一程度)。在本實施方式中，調(diào)整氣體霧化參數(shù)以使得爐渣的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈V渣棉，并且爐渣的一部分將會轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣顆粒。所生產(chǎn)的礦渣棉的比例以及需要調(diào)整的參數(shù)很大程度上取決于爐渣的組成和粘度、以及其中含有的金屬的量。根據(jù)本實施方式，礦渣棉產(chǎn)生量可以通過一種或多種以下方法增加：通過調(diào)整霧化期間的爐渣/氣體比；通過調(diào)整霧化氣體的溫度；通過調(diào)整霧化氣體(例如，空氣)的速度；以及通過改變爐渣的化學(xué)組成。

一旦爐渣霧化，氣體霧化裝置的室將會含有一些固態(tài)爐渣顆粒和一些礦渣棉?；跔t渣顆粒較高的密度，爐渣顆?？梢耘c礦渣棉分離。

一旦爐渣顆粒與礦渣棉分離，它們可以根據(jù)如上所述實施方式進行處理，以從顆?；厥战饘?。例如，如上所述，可以通過磁性分離將固態(tài)爐渣顆粒分離為一種或多種富含金屬的級分以及一種或多種金屬含量貧瘠的級分。或者，如上所述與第三實施方式結(jié)合，通過一種或多種濕法冶金工藝可以從固態(tài)爐渣顆?；厥沼袃r金屬。

圖4是本實施方式上述步驟的概括流程圖。

根據(jù)另一實施方式，在下文中對一種方法進行描述，所述方法用于回收在熔煉含有鉑族金屬的礦石期間產(chǎn)生的熔融爐渣中所夾帶的鉑族金屬。鉑族金屬包括：釕(ru)、銠(rh)、鈀(pd)、鋨(os)、銦(in)、和鉑(pt)。

目前，從爐渣分離鉑族金屬通過如下實現(xiàn)：在分離爐中將爐渣保持熔融態(tài)，并通過重力(沉淀)將夾帶的鉑族金屬從爐渣中分離。該常規(guī)工藝不僅耗時(因為從爐渣分離金屬需要時間)，而且需要大量能量將爐渣保持熔融態(tài)。而且，為了進行分離還需要專用爐。在本實施方式中，熔融爐渣從爐中排出到可移動爐渣容器或出渣槽或渣溝，其中參考圖1～3中的任意圖，熔融爐渣輸送到如上所述的氣體霧化設(shè)備。輸送過程中，爐渣保持在熔融態(tài)。在本實施方式中氣體霧化裝置與參考上述附圖1～3中任意圖的相同，具有其中熔融爐渣通過一個或多個氣體流進行霧化，所述一個或多個氣體流來自一個或多個由id扇提供氣體的霧化噴嘴?；蛘撸鶕?jù)本實施方式的方法可以用于歷史爐渣的處理，其中，歷史爐渣在輸送到氣體霧化設(shè)備之前進行粉碎并熔融為熔融態(tài)。

設(shè)置霧化參數(shù)以使得通過霧化產(chǎn)生的固態(tài)爐渣顆粒具有小粒徑。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：金屬相和爐渣相之間的分離在霧化期間發(fā)生，以使得霧化產(chǎn)生富含鉑族金屬的一種或多種級分、以及鉑族金屬含量貧瘠的一種或多種級分。在霧化后，簡單的密度分離可用于分離富含金屬的級分和金屬含量貧瘠的級分，或者在某些情況下可以使用磁性分離。圖5是本實施方式上述步驟的概括流程圖。

盡管本發(fā)明已結(jié)合某些具體實施方式來進行描述，但本發(fā)明不限于這些具體實施方式。相反，本發(fā)明包括可能落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實施例。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.用于從爐渣組合物中分離富含金屬的級分的方法，所述方法包括以下步驟：

(a)提供熔融態(tài)的爐渣組合物，其中，爐渣組合物包含一種或多種有價金屬；

(b)將熔融爐渣組合物進料至氣體霧化裝置的霧化室；

(c)通過霧化噴嘴將氣體流進料至霧化室，其中，氣體包含氧氣；

(d)在霧化室中用氣體流對熔融爐渣組合物進行霧化，以分散并固化熔融爐渣產(chǎn)物，形成固態(tài)爐渣顆粒，

其中，氣體含有足夠使得一種或多種有價金屬的至少部分在熔融爐渣組合物的霧化期間轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N或多種磁性化合物的濃度的氧氣；

其中，磁性化合物包含一種或多種具有通式ab2o4的尖晶石結(jié)構(gòu)，其中，a是二價陽離子、且b是三價陽離子；

其中，在固態(tài)爐渣顆粒的第一級分中存在的所述磁性化合物的濃度足夠使得第一級分的顆粒具有足夠使得它們能憑借磁性裝置從剩余的固態(tài)爐渣顆粒中分離出來的磁性；

(e)控制氣體中氧氣的分壓，以使得爐渣具有位于尖晶石主結(jié)晶相區(qū)域的組成；以及

(f)從剩余的固態(tài)爐渣顆粒中磁性分離第一級分。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一種或多種有價金屬是選自下組的一種或多種：夾帶的非磁性金屬或合金、以及化學(xué)溶解的金屬或合金。

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述氣體包括空氣。

4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，所述方法進一步包括如下步驟：從冶金爐排出熔融爐渣組合物，并在保持爐渣組合物熔融態(tài)的同時，將熔融爐渣組合物從冶金爐輸送到氣體霧化裝置。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，所述方法進一步包括如下步驟：將固態(tài)爐渣顆粒的第一級分返還到冶金爐，用于再次熔煉。

6.用于回收夾帶在熔融爐渣組合物中的一種或多種有價金屬的方法，所述方法包括：

(a)提供所述熔融爐渣組合物，其中，所述一種或多種有價金屬夾帶在熔融爐渣組合物中；

(b)將所述熔融爐渣組合物輸送至氣體霧化裝置的霧化室；

(c)確定夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量是否超過預(yù)定量；以及

(d)在確定夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量低于預(yù)定量的情況下，所述方法進一步包括如下步驟：用由位于霧化室中的一個或多個霧化噴頭產(chǎn)生的氣體流對熔融爐渣組合物進行霧化，以分散并固化熔融爐渣產(chǎn)物，形成固態(tài)爐渣顆粒；或者

(e)在確定夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量超過預(yù)定量的情況下，所述方法進一步包括如下步驟：在并未在霧化室中通過所述氣體流進行霧化的情況下，使熔融爐渣組合物冷卻并固化。

7.如權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，確定夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量是否超過預(yù)定量的步驟通過目測或通過一個或多個傳感器進行。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述一個或多個傳感器是選自下組的一種或多種傳感器：紅外傳感器、可見光傳感器、熱傳感器、和成分傳感器。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述成分傳感器是選自下組的一種或多種傳感器：x射線衍射(xrd)傳感器、x-射線熒光(xrf)分光光度計、光譜傳感器、氣體傳感器、和磁性傳感器。

10.如權(quán)利要求7-9中任一項所述的方法，其特征在于，一個或多個傳感器位于氣體霧化裝置內(nèi)、并且/或者氣體霧化裝置的上游和/或下游。

11.如權(quán)利要求6-10中任一項所述的方法，其特征在于，確定夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量的步驟以連續(xù)或間歇基準進行。

12.如權(quán)利要求6-11中任一項所述的方法，其特征在于，熔融爐渣組合物進入氣體霧化室，并在所述一個或多個氣體霧化噴頭前通過。

13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在步驟(d)期間，固態(tài)爐渣顆粒收集在氣體霧化室的第一區(qū)域中。

14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，在步驟(e)期間，來自一個或多個噴嘴的氣體流停止。

15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在步驟(e)期間，通過將氣體流轉(zhuǎn)向和/或停止或降低輸送到一個或多個噴嘴的所述氣體流量來中斷氣體流。

16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，通過控制系統(tǒng)控制氣體流的轉(zhuǎn)向和/或所述氣體流量的停止，所述控制系統(tǒng)接收來自一個或多個傳感器的電子信號。

17.如權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，在步驟(e)期間，在與第一區(qū)域分開的氣體霧化室的第二區(qū)域中，使得爐渣組合物冷卻并固化。

18.如權(quán)利要求6-17中任一項所述的方法，所述方法進一步包括如下步驟：將在步驟(e)期間產(chǎn)生的冷卻且固化的爐渣組合物輸送到金屬回收單元，并在金屬回收單元中回收所述一種或多種有價金屬。

19.如權(quán)利要求6-18中任一項所述的方法，所述方法進一步包括如下步驟：從冶金爐排出熔融爐渣組合物，并將熔融爐渣組合物輸送到出渣槽中的氣體霧化裝置。

20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述出渣槽包括預(yù)沉淀池，并且其中，所述方法進一步包括如下步驟：在熔融爐渣組合物通過出渣槽輸送到氣體霧化裝置時，熔融爐渣組合物通過預(yù)沉淀池。

21.如權(quán)利要求20所述的方法，所述方法進一步包括：通過升高或降低預(yù)沉淀池的底座調(diào)整預(yù)沉淀池體積。

22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，相對于夾帶在熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬的含量，調(diào)整預(yù)沉淀池的體積。

23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，對應(yīng)于熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬水平增加，預(yù)沉淀池的體積增大，并且，對應(yīng)于熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬水平降低，預(yù)沉淀池的體積減小。

24.用于回收夾帶在熔融爐渣組合物中的一種或多種有價金屬的設(shè)備，所述設(shè)備包括：

(a)氣體霧化裝置，其具有包括一個或多個霧化噴嘴的霧化室；

(b)流量控制裝置，用于可選地提供和停止向所述一個或多個霧化噴嘴的霧化氣體供應(yīng)；

(c)控制系統(tǒng)，其進行編程以控制所述流量控制裝置的操作；以及

(d)位于霧化室以及/或者霧化室上游和/或下游的一個或多個傳感器，其中，所述一個或多個傳感器用于探測熔融爐渣組合物中的所述一種或多種有價金屬，并向控制系統(tǒng)提供電子信號，表明熔融爐渣組合物中所述一種或多種有價金屬的含量是否超過預(yù)定水平。

25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其特征在于，所述流量控制裝置包括轉(zhuǎn)向/開關(guān)單元；

其中，所述轉(zhuǎn)向/開關(guān)單元包括用于向一個或多個霧化噴嘴可選地提供霧化氣體流量、以及停止輸送到一個或多個霧化噴嘴的霧化氣體流的三通閥門。

26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于，所述三通閥門包括用于排出從一個或多個霧化噴嘴轉(zhuǎn)向出來的霧化氣體的排氣口。

27.如權(quán)利要求25或26所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備進一步包括鼓風機，所述鼓風機向一個或多個霧化噴嘴提供霧化氣體流，并且，其中三通閥門具有通過管道與鼓風機相連的進氣口，并且用于控制從鼓風機到一個或多個霧化噴嘴的霧化氣體流。

28.如權(quán)利要求24-27中任一項所述的設(shè)備，所述設(shè)備進一步包括：位于霧化室上游的預(yù)沉淀池，其中，所述預(yù)沉淀池具有可調(diào)整的體積。

29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)沉淀池具有底座，所述底座包括沙層和位于沙層之下的可移動板。

30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其特征在于，所述預(yù)沉淀池進一步包括用于升高和降低可移動板的機械裝置。

31.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于，所述用于升高和降低可移動板的機械裝置包括液壓活塞。

32.如權(quán)利要求28-31中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，控制系統(tǒng)控制所述預(yù)沉淀池的操作。

33.用于從爐渣組合物中回收一種或多種金屬副產(chǎn)物的方法，所述方法包括：

(a)提供含有所述一種或多種金屬副產(chǎn)物的所述爐渣組合物，其中，爐渣組合物是熔融態(tài)的；

(b)將熔融爐渣組合物進料至氣體霧化裝置的霧化室；

(c)通過霧化噴嘴將氣體流進料至霧化室；

(d)在霧化室中用氣體流對熔融爐渣組合物進行霧化，以分散并固化熔融爐渣產(chǎn)物，形成固態(tài)爐渣顆粒；以及

(e)將固態(tài)爐渣顆粒裝入一個或多個金屬回收單元，以從固態(tài)爐渣顆?；厥找环N或多種金屬副產(chǎn)物，其中，所述一個或多個金屬回收單元包括火法冶金單加工元或濕法冶金加工單元，其選自下組：煙化爐、頂吹轉(zhuǎn)爐(tbrc或卡爾多爐)、回轉(zhuǎn)窯、電爐、和酸浸單元。

34.如權(quán)利要求33所述的方法，所述方法進一步包括如下步驟：在制備單元中對固態(tài)爐渣顆粒進行預(yù)處理，其中，預(yù)處理步驟在步驟(d)和步驟(e)之間進行。

35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，預(yù)處理步驟包括物理預(yù)處理或化學(xué)預(yù)處理。

36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，物理預(yù)處理步驟包括磁性分離和/或粉碎。

37.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，化學(xué)預(yù)處理步驟包括在流化床和/或焙燒單元中處理。

38.用于從爐渣組合物中分離有價金屬的方法，所述方法包括以下步驟：

(a)提供熔融態(tài)的爐渣組合物，其中，爐渣組合物包含一種或多種有價金屬；

(b)將熔融爐渣組合物進料至氣體霧化裝置的霧化室；

(c)通過霧化噴嘴將氣體流進料至霧化室；

(d)在霧化室中用氣體流對熔融爐渣組合物進行霧化，以使得熔融爐渣組合物的第一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈V渣棉，并且熔融爐渣組合物的第二部分轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)爐渣顆粒；

(e)分離礦渣棉和固態(tài)爐渣顆粒；以及

(f)從固態(tài)爐渣顆?；厥账鲇袃r金屬。

39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，通過調(diào)整一個或多個霧化參數(shù)，將熔融爐渣組合物的第一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈V渣棉，所述霧化參數(shù)選自下組：爐渣/氣體比、氣體速度、爐渣組成、和霧化氣體的溫度。

40.如權(quán)利要求38或39所述的方法，其特征在于，通過在霧化前改變?nèi)廴跔t渣組合物的組成，將熔融爐渣組合物的第一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榈V渣棉，其中熔融爐渣組合物的組成使用添加劑、例如二氧化硅進行改變。

41.如權(quán)利要求38-40中任一項所述的方法，其特征在于，利用礦渣棉較低的密度，分離礦渣棉與固態(tài)爐渣顆粒。

42.如權(quán)利要求39-41中任一項所述的方法，其特征在于，通過磁性分離或通過濕法冶金工藝，分離有價金屬和固態(tài)爐渣顆粒。

43.用于分離夾帶在爐渣組合物中的鉑族金屬的方法，所述方法包括以下步驟：

(a)提供熔融態(tài)的爐渣組合物；

(b)將熔融爐渣組合物進料至氣體霧化裝置的霧化室；

(c)通過霧化噴嘴將氣體流進料至霧化室；

(d)在霧化室中用氣體流對熔融爐渣組合物進行霧化以生產(chǎn)固態(tài)爐渣顆粒，其中，所述固態(tài)爐渣顆粒的一種或多種級分相對富含所述鉑族金屬，并且一種或多種級分中所述鉑族金屬相對貧瘠；以及

(e)使用密度分離，相對于所述鉑族金屬相對貧瘠的一種或多種級分，分離富含所述鉑族金屬的一種或多種級分。