專利名稱：懸浮熔煉爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種懸浮熔煉爐，例如閃速熔煉爐。
背景技術(shù)：
閃速熔煉爐包括三個主要部分反應(yīng)豎爐、下爐和上升煙道。在閃速熔煉法中，借助于反應(yīng)豎爐上部的精礦燃燒器把包括有硫化物精礦、造渣劑及其他粉末狀成分的粉末狀固體物質(zhì)與反應(yīng)氣體混合。反應(yīng)氣體可以是空氣 、氧氣或者富氧空氣。精礦燃燒器通常包括用于將粉末狀固體物料供給到反應(yīng)豎爐中的供料管，其中，供料管的管ロ通向反應(yīng)豎爐。精礦燃燒器通常還包括分散裝置，該分散裝置同心地設(shè)置在供料管內(nèi)部，并且該分散裝置從供料管的管ロ伸入反應(yīng)豎爐內(nèi)部一定距離，并且該分散裝置包括用于將分散氣體引導(dǎo)至繞分散裝置流過的粉末狀固體物質(zhì)的分散氣體ロ。精礦燃燒器通常還包括用于將反應(yīng)氣體供給到反應(yīng)豎爐中的氣體供應(yīng)裝置，所述氣體供應(yīng)裝置通過環(huán)形排出ロ通向反應(yīng)豎爐，該環(huán)形排出ロ同心地圍繞供料管，以用于將從環(huán)形排出ロ排出的所述反應(yīng)氣體與從供料管中間排出并借助于分散氣體引導(dǎo)至側(cè)面的粉末狀固體物質(zhì)混合。閃速熔煉法包括這樣ー階段，其中，把粉末狀固體物質(zhì)經(jīng)精礦燃燒器的供料管的管口供給到反應(yīng)豎爐中。閃速熔煉法還包括這樣ー階段，其中，把分散氣體經(jīng)精礦燃燒器的分散裝置的分散氣體口供給到反應(yīng)豎爐中，以用于將分散氣體引導(dǎo)至繞分散裝置流過的粉末狀固體物質(zhì)；和這樣ー階段，其中，把反應(yīng)氣體經(jīng)精礦燃燒器的氣體供應(yīng)裝置的環(huán)形排出口供給到反應(yīng)豎爐中，以用于使反應(yīng)氣體與從供料管中間排出并借助于分散氣體被引導(dǎo)至側(cè)面的固體物質(zhì)混合。在大多數(shù)情況下，當(dāng)被供給到反應(yīng)豎爐中的混合物的組分即粉末狀固體物質(zhì)和反應(yīng)氣體相互發(fā)生反應(yīng)時，熔化所需的能量是從混合物自身獲得。然而，存在這樣的原料，它們在一起反應(yīng)時不會產(chǎn)生充足的能量，并且為了充分熔化還需要將燃料氣體輸入到反應(yīng)豎爐中以產(chǎn)生用于熔化的能量。目前，已知各種對懸浮熔煉爐的反應(yīng)豎爐的熱平衡進(jìn)行向上修正的方案，即，提高懸浮熔煉爐的反應(yīng)豎爐的溫度，以防止懸浮熔煉爐的反應(yīng)豎爐冷卻。對懸浮熔煉爐的反應(yīng)豎爐的熱平衡進(jìn)行向下修正的已知方案不多，即，降低懸浮熔煉爐的反應(yīng)豎爐的溫度。ー種已知的方法是減少供給量，即，例如將較少量的精礦和反應(yīng)氣體供給到反應(yīng)豎爐中。降低懸浮熔煉爐的反應(yīng)豎爐的溫度的另ー種已知方式是將氮氣供給到反應(yīng)豎爐中。該方法的缺點是由于廢氣中的較高含氮量，廢氣增加了。其它已知方法是將固體冷卻劑與精礦混合到一起。該方法的缺點是，熔化量增加并且爐渣成分對過程沒有好處。出于生產(chǎn)率的考慮，在不減少供給量的情況下成功地降低熱平衡是有利的。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供ー種用于解決上述問題的懸浮熔煉爐。本實用新型提供了一種懸浮熔煉爐，包括反應(yīng)豎爐、下爐和上升煙道，其中，反應(yīng)豎爐具有豎爐結(jié)構(gòu)，豎爐結(jié)構(gòu)設(shè)有包圍壁結(jié)構(gòu)和爐頂結(jié)構(gòu)并且豎爐結(jié)構(gòu)限定出反應(yīng)室，并且其中，反應(yīng)豎爐設(shè)有精礦燃燒器，用于將粉末狀固體物質(zhì)和反應(yīng)氣體供給到反應(yīng)室中，其特征在干反應(yīng)豎爐的豎爐結(jié)構(gòu)設(shè)有冷卻裝置，用于將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐的反應(yīng)室中。根據(jù)ー實施例，冷卻裝置在所述豎爐結(jié)構(gòu)中離精礦燃燒器一定距離處并且與精礦燃燒器分開。根據(jù)ー實施例，冷卻裝置在豎爐結(jié)構(gòu)的爐頂結(jié)構(gòu)中離精礦燃燒器一定距離處并且與精礦燃燒器分開。根據(jù)ー實施例，至少ー個冷卻裝置包括噴嘴，以及噴嘴被設(shè)置成以相對于水平面成65到85度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐的反應(yīng)室中。根據(jù)ー實施例，冷卻裝置位于豎爐結(jié)構(gòu)的包圍壁結(jié)構(gòu)中。根據(jù)ー實施例，至少ー個冷卻裝置包括噴嘴，以及噴嘴被設(shè)置成以相對于水平面 成30到60度、優(yōu)選40到50度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐的反應(yīng)室中。根據(jù)ー實施例，臺肩構(gòu)造位于豎爐結(jié)構(gòu)的包圍壁結(jié)構(gòu)中，并且至少ー個冷卻裝置位于臺肩構(gòu)造中。根據(jù)ー實施例，反應(yīng)室包括第一豎直反應(yīng)區(qū)和位于第一豎直反應(yīng)區(qū)下面的第二豎直反應(yīng)區(qū)，以及至少ー個冷卻裝置被設(shè)置在豎爐結(jié)構(gòu)的包圍壁結(jié)構(gòu)中并且被設(shè)置成將吸熱材料供給到反應(yīng)室中，以使第二豎直反應(yīng)區(qū)包含吸熱材料并且第一豎直反應(yīng)區(qū)無吸熱材料。根據(jù)ー實施例，反應(yīng)室包括第一豎直反應(yīng)區(qū)和位于第一豎直反應(yīng)區(qū)下面的第二豎直反應(yīng)區(qū)，以及至少ー個冷卻裝置被設(shè)置在豎爐結(jié)構(gòu)的包圍壁結(jié)構(gòu)中并且被設(shè)置成將吸熱材料供給到反應(yīng)室中，以使第二豎直反應(yīng)區(qū)包含比第一豎直反應(yīng)區(qū)更多的吸熱材料。根據(jù)ー實施例，臺肩構(gòu)造位于第一豎直反應(yīng)區(qū)和第二豎直反應(yīng)區(qū)之間，以及冷卻裝置位于第一豎直反應(yīng)區(qū)和第二豎直反應(yīng)區(qū)之間的臺肩構(gòu)造中。根據(jù)ー實施例，至少ー個冷卻裝置包括噴嘴，以及噴嘴被設(shè)置成以相對于水平面成30到60度、優(yōu)選40到50度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐的反應(yīng)室中。根據(jù)ー實施例，第一豎直反應(yīng)區(qū)的平均橫截面積小于第二豎直反應(yīng)區(qū)的平均橫截面積。根據(jù)ー實施例，第一豎直反應(yīng)區(qū)是由反應(yīng)室的最上部形成的。根據(jù)ー實施例，第二豎直反應(yīng)區(qū)被分成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)，以及冷卻裝置被設(shè)置成在豎爐結(jié)構(gòu)的包圍壁結(jié)構(gòu)的至少兩個豎直高度不同的點處將吸熱材料供給到反應(yīng)室中，以在反應(yīng)室中形成無吸熱材料的第一豎直反應(yīng)區(qū)并且在第一豎直反應(yīng)區(qū)下面形成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)，以使所述至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)包含吸熱材料。根據(jù)ー實施例，第二豎直反應(yīng)區(qū)被分成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)，以及冷卻裝置被設(shè)置成在豎爐結(jié)構(gòu)的包圍壁結(jié)構(gòu)的至少兩個豎直高度不同的點處將吸熱材料供給到反應(yīng)室中，以在反應(yīng)室中形成第一豎直反應(yīng)區(qū)并且在第一豎直反應(yīng)區(qū)下面形成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)，以使所述至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)包含比第一豎直反應(yīng)區(qū)更多的吸熱材料。根據(jù)ー實施例，臺肩構(gòu)造位于兩個相鄰的豎直子反應(yīng)區(qū)之間，以及至少ー個冷卻裝置位于兩個相鄰的豎直子反應(yīng)區(qū)之間的臺肩構(gòu)造中。根據(jù)ー實施例，至少ー個冷卻裝置包括噴嘴，以及噴嘴被設(shè)置成以相對于水平面成30到60度、優(yōu)選40到50度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐的反應(yīng)室中。根據(jù)ー實施例，至少ー個冷卻裝置設(shè)置在從反應(yīng)室的爐頂結(jié)構(gòu)算起的距離O. 3h到O. 7h、優(yōu)選距離O. 4h到O. 6h處，其中，h是反應(yīng)室的高度。根據(jù)ー實施例，至少ー個冷卻裝置被設(shè)置成供給以下吸熱材料中的至少ー種水；廢水，例如城市廢水；不同酸性強(qiáng)度的酸，例如硫酸或弱酸；石灰水；金屬鹽；和金屬硫酸鹽，例如硫酸銅或硫酸鎳。根據(jù)ー實施例，至少ー個冷卻裝置被設(shè)置成另外將吸熱材料供給到通過精礦燃燒器輸入到反應(yīng)豎爐中的粉末狀固體物質(zhì)中，并且另外將吸熱材料供給到通過精礦燃燒器輸入到反應(yīng)豎爐中的反應(yīng)氣體中。根據(jù)ー實施例，至少ー個冷卻裝置被設(shè)置成以流體形式、優(yōu)選液體形式供給所用 的吸熱材料。根據(jù)ー實施例，至少ー個冷卻裝置設(shè)置在從反應(yīng)室的下端算起至少O. 3h的高度處，其中，h是反應(yīng)室的高度。該懸浮熔煉爐的基本思想是為反應(yīng)豎爐的豎爐結(jié)構(gòu)設(shè)置至少ー個用于將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐的反應(yīng)室中的冷卻裝置，并且用所述至少ー個冷卻裝置將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐的反應(yīng)室中。根據(jù)本實用新型的方案能夠在不減少供給量的情況下降低反應(yīng)豎爐的熔融溫度。這是由于輸入到反應(yīng)豎爐的反應(yīng)室中的吸熱材料消耗了反應(yīng)室中的能量。液體冷卻劑形式的吸熱材料例如可以通過在反應(yīng)豎爐中蒸發(fā)來消耗能量，并且從反應(yīng)豎爐中的物質(zhì)獲取蒸發(fā)能量。吸熱材料也可以包含這樣的組分，它們在反應(yīng)豎爐的條件下可分解成更小的局部組分，從而按照吸熱反應(yīng)來消耗能量。因此，可以按受控方式來降低反應(yīng)豎爐中的溫度。根據(jù)本實用新型的方案能夠在不減少供給量的情況下降低反應(yīng)豎爐的溫度。這是因為，由于供給量増加而導(dǎo)致的溫度升高可以通過増加吸熱材料的供給量來修正。所述方案的優(yōu)點是，能夠在反應(yīng)氣體中使用更多氧氣，同時不會不必要地升高反應(yīng)室中的溫度。反應(yīng)氣體例如可包含60-85 %或者高達(dá)95 %的氧氣，這取決于氧氣的可得性和固體供給材料的分析。這通常被稱為反應(yīng)氣體的富氧。例如，已知的是，具有高熱值的粉末狀固體物質(zhì)不一定同時是在反應(yīng)室中易于點燃的材料。通過使用大量的氧氣，就可點燃這種難以點燃的材料。通過將吸熱材料供給到反應(yīng)室中，可以消耗掉由于反應(yīng)氣體中大量氧氣所導(dǎo)致的過多熱能。反應(yīng)氣體中富氧量高的另ー個優(yōu)點是降低了廢氣中的氮(N2)量。這意味著，與沒有添加液體冷卻劑的情況相比，廢氣管道和制酸車間中的大部分設(shè)備尺寸可以更小。這意味著對于新設(shè)備的投資成本更低，并且僅對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行很小的改變(如果有的話)就能增大現(xiàn)有設(shè)備的能力。與通過將氣態(tài)氮供給到反應(yīng)室中來進(jìn)行冷卻相比，本實用新型的方案的優(yōu)點是，可以減少氮氧化物(NOx)的形成。如果反應(yīng)室中的溫度足夠高并且如果反應(yīng)室中存在氮，則會形成氮氧化物，氮氧化物對環(huán)境是有害的，并且是不希望存在于由從懸浮熔煉爐的上升煙道收集的氣體所生產(chǎn)的產(chǎn)品中。通過將吸熱材料供給到反應(yīng)室的熱區(qū)中，增加了火焰長度并且減小了反應(yīng)室中的高溫區(qū)。這意味著減少了懸浮物在這些高溫區(qū)中的停留時間，從而減少了熱氮氧化物和燃料NOx的形成。
在下文中，將參照附圖來更詳細(xì)地描述本實用新型，其中圖I是懸浮熔煉爐的第一實施例的原理圖，圖2是懸浮熔煉爐的第二實施例的原理圖，圖3是懸浮熔煉爐的第三實施例的原理圖，圖4是懸浮熔煉爐的第四實施例的原理圖，圖5是懸浮熔煉爐的第五實施例的原理圖，圖6是懸浮熔煉爐的第六實施例的原理圖，圖7是懸浮熔煉爐的第七實施例的原理圖，圖8是懸浮熔煉爐的第八實施例的原理圖，圖9是懸浮熔煉爐的第九實施例的原理圖，以及圖10是懸浮熔煉爐的第十實施例的原理圖。
具體實施方式
附圖顯示了懸浮熔煉爐的十個不同的實施例。接下來，將更詳細(xì)地描述懸浮熔煉爐和懸浮熔煉爐的優(yōu)選實施例與變型。懸浮熔煉爐包括反應(yīng)豎爐I、下爐2和上升煙道3。反應(yīng)豎爐I具有豎爐結(jié)構(gòu)4，該豎爐結(jié)構(gòu)4設(shè)有包圍壁結(jié)構(gòu)5和爐頂結(jié)構(gòu)6，并且限定出反應(yīng)室7。反應(yīng)豎爐I設(shè)有精礦燃燒器14，用于將粉末狀固體物質(zhì)和反應(yīng)氣體供給到反應(yīng)室7中。反應(yīng)豎爐I的豎爐結(jié)構(gòu)4設(shè)有冷卻裝置8，用于將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐I的反應(yīng)室7中。懸浮熔煉爐可包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4中離精礦燃燒器14 一定距離并且與其分開的冷卻裝置8。懸浮熔煉爐可包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4的爐頂結(jié)構(gòu)6中離精礦燃燒器14 一定距離并且與其分開的冷卻裝置8。如果懸浮熔煉爐包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4的爐頂結(jié)構(gòu)6中離精礦燃燒器14 一定距離并且與其分開的冷卻裝置8，則懸浮熔煉爐可包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4的爐頂結(jié)構(gòu)6中離精礦燃燒器14 一定距離且與其分開的包含噴嘴9的冷卻裝置8。如果懸浮熔煉爐包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4的爐頂結(jié)構(gòu)6中離精礦燃燒器14 一定距離并且與其分開的包含噴嘴9的冷卻裝置8，則噴嘴9可以被設(shè)置成按相對于水平面成30到70度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐I的反應(yīng)室7中。如果懸浮熔煉爐包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4的爐頂結(jié)構(gòu)6中離精礦燃燒器14 一定距離并且與其分開的包含噴嘴9的冷卻裝置8，則噴嘴9可以被設(shè)置成按10到30度(例如，20度)的噴射角將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐I的反應(yīng)室7中。懸浮熔煉爐可包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5中的冷卻裝置8。如果懸浮熔煉爐包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5中的冷卻裝置8，則懸浮熔煉爐可包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5中包含噴嘴9的冷卻裝置8。如果懸浮熔煉爐包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5中包含噴嘴9的冷卻裝置8，則噴嘴9可以被設(shè)置成按相對于水平面成30到60度(優(yōu)選40到50度)的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐I的反應(yīng)室7中。如果懸浮熔煉爐包括至少ー個在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5中包含噴嘴9的冷卻裝置8，則噴嘴9可以被設(shè)置成按10到30度(例如，20度)的噴射角將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐I的反應(yīng)室7中。如圖2和4所示，反應(yīng)室7的橫截面積可以朝下爐2増大。反應(yīng)室7可以至少部分地具有截錐體形狀和/或具有彎曲部分。替代地，反應(yīng)室7可以至少部分地具有豎直部分，如圖I和3所不。反應(yīng)室7可包括在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5中的臺肩構(gòu)造12，并且在臺肩構(gòu)造12中具有至少ー個冷卻裝置8。 反應(yīng)室7可包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第一豎直反應(yīng)區(qū)10下面的第二豎直反應(yīng)區(qū)11，以便至少ー個冷卻裝置8設(shè)置在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5中并設(shè)置成將吸熱材料供給到反應(yīng)室7中，以使第二豎直反應(yīng)區(qū)11包含吸熱材料并且使第一豎直反應(yīng)區(qū)10無吸熱材料。反應(yīng)室7可包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第一豎直反應(yīng)區(qū)10下面的第二豎直反應(yīng)區(qū)11，以便至少ー個冷卻裝置8設(shè)置在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5中并設(shè)置成將吸熱材料供給到反應(yīng)室7中，以使第二豎直反應(yīng)區(qū)11包含比第一豎直反應(yīng)區(qū)10更多的吸熱材料。反應(yīng)室7可包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第一豎直反應(yīng)區(qū)10下面的第二豎直反應(yīng)區(qū)11，以便至少ー個冷卻裝置8設(shè)置在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5中并設(shè)置成將吸熱材料供給到反應(yīng)室7中，以使第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11兩者都包含吸熱材料。如果反應(yīng)室7包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11，則反應(yīng)室7可包括位于第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11之間的臺肩構(gòu)造12，如圖7到10所示。如果反應(yīng)室7包括位于第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11之間的臺肩構(gòu)造12，則至少ー個冷卻裝置8可以設(shè)置在第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11之間的臺肩構(gòu)造12中，如圖7到10所示。如果至少ー個冷卻裝置8設(shè)置在第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11之間的臺肩構(gòu)造12中，則懸浮熔煉爐可包括至少ー個在第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11之間的臺肩構(gòu)造12中包含噴嘴9的冷卻裝置8。如果反應(yīng)室7包括至少ー個在第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11之間的臺肩構(gòu)造12中包含噴嘴9的冷卻裝置8，則噴嘴9可以被設(shè)置成相對于水平面成30到60度(優(yōu)選40到50度)的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐I的反應(yīng)室7中。如果反應(yīng)室7包括至少ー個在第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11之間的臺肩構(gòu)造12中包含噴嘴9的冷卻裝置8，則噴嘴9可以被設(shè)置成按10到30度(例如，20度)的噴射角將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐I的反應(yīng)室7中。如果反應(yīng)室7包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11，則第一豎直反應(yīng)區(qū)10的平均橫截面積可小于第二豎直反應(yīng)區(qū)11的平均橫截面積，如圖7和8所示。如果反應(yīng)室7包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11，則第一豎直反應(yīng)區(qū) 10可由反應(yīng)室7的最上部形成，如圖7和8所示。 如果反應(yīng)室7包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11，則反應(yīng)室7的第一豎直反應(yīng)區(qū)10的橫截面積可朝下爐2増大，如圖8所示。反應(yīng)室7的第一豎直反應(yīng)區(qū)10可以至少部分地具有截錐體形狀和/或具有彎曲部分。替代地，反應(yīng)室7的第一豎直反應(yīng)區(qū)10可以至少部分地具有豎直部分，如圖8所示。如果反應(yīng)室7包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11，則反應(yīng)室7的第二豎直反應(yīng)區(qū)11的橫截面積朝下爐2増大，如圖8所示。反應(yīng)室7的第二豎直反應(yīng)區(qū)11可以至少部分地具有截錐體形狀和/或具有彎曲部分。替代地，反應(yīng)室7的第二豎直反應(yīng)區(qū)11可以至少部分地具有豎直部分，如圖8所示。如果反應(yīng)室7包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11，則第二豎直反應(yīng)區(qū)11可以被分成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)13，以便冷卻裝置8被設(shè)置成在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5的至少兩個豎直高度不同的點處將吸熱材料供給到反應(yīng)室7中，以在反應(yīng)室7中形 成無吸熱材料的第一豎直反應(yīng)區(qū)10，并且在第一豎直反應(yīng)區(qū)10下面形成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)13，以使所述至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)13包含吸熱材料。如果反應(yīng)室7包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11，則第二豎直反應(yīng)區(qū)11可以被分成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)13，以便冷卻裝置8被設(shè)置成在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5的至少兩個豎直高度不同的點處將吸熱材料供給到反應(yīng)室7中，以在反應(yīng)室7中形成第一豎直反應(yīng)區(qū)10并且在第一豎直反應(yīng)區(qū)10下面形成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)13，以使所述至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)13包含比第一豎直反應(yīng)區(qū)10更多的吸熱材料。如果反應(yīng)室7包括第一豎直反應(yīng)區(qū)10和第二豎直反應(yīng)區(qū)11，則第二豎直反應(yīng)區(qū)11可以被分成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)13，以便冷卻裝置8被設(shè)置成在豎爐結(jié)構(gòu)4的包圍壁結(jié)構(gòu)5的至少兩個豎直高度不同的點處將吸熱材料供給到反應(yīng)室7中，以在反應(yīng)室7中形成第一豎直反應(yīng)區(qū)10并且在第一豎直反應(yīng)區(qū)10下面形成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)13，以使第一豎直反應(yīng)區(qū)10和所述至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)13都包含吸熱材料。如果第二豎直反應(yīng)區(qū)11被分成幾個豎直子反應(yīng)區(qū)13，則第二豎直反應(yīng)區(qū)11可包括位于兩個相鄰的豎直子反應(yīng)區(qū)13之間的臺肩構(gòu)造12。如果第二豎直反應(yīng)區(qū)11包括位于兩個相鄰的豎直子反應(yīng)區(qū)13之間的臺肩構(gòu)造12，則至少ー個冷卻裝置8可以設(shè)置在兩個相鄰的豎直子反應(yīng)區(qū)13之間的臺肩構(gòu)造12中。如果至少ー個冷卻裝置8設(shè)置在兩個相鄰的豎直子反應(yīng)區(qū)13之間的臺肩構(gòu)造12中，則懸浮熔煉爐可包括至少ー個包含噴嘴9的冷卻裝置8。在這種情況下，噴嘴可被設(shè)置成相對于水平面成30到60度(優(yōu)選40到50度)的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐I的反應(yīng)室7中。在這種情況下，噴嘴可被設(shè)置成以10到30度(例如，20度)的噴射角將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐I的反應(yīng)室7中。如果第二豎直反應(yīng)區(qū)11被分成幾個豎直子反應(yīng)區(qū)13，則懸浮熔煉爐可包括橫截面積朝下爐2増大的豎直子反應(yīng)區(qū)13，如圖10所示。例如，豎直子反應(yīng)區(qū)13可至少部分地具有截錐體形狀和/或彎曲部分。替代地，反應(yīng)室7的第一豎直反應(yīng)區(qū)10可以至少部分地具有豎直部分。懸浮熔煉爐可包括至少ー個冷卻裝置8，該冷卻裝置8被設(shè)置在從反應(yīng)室7的爐頂結(jié)構(gòu)6算起的距離O. 3h到O. 7h(優(yōu)選距離O. 4h到O. 6h)處，其中，h是反應(yīng)室7的高度。懸浮熔煉爐可包括多個冷卻裝置8，它們設(shè)置在反應(yīng)室7的同一高度上并且均勻地分布在反應(yīng)室7的周圍。[0082]懸浮熔煉爐可包括至少ー個具有噴嘴9的冷卻裝置8，噴嘴9被設(shè)置成將吸熱材料供給到反應(yīng)室7中，以使吸熱材料流在從反應(yīng)室7的爐頂結(jié)構(gòu)6算起的距離O. 3h到O. 7h(優(yōu)選距離O. 4h到O. 6h)處切割反應(yīng)室7的假想豎直中線，其中，h是反應(yīng)室7的高度。懸浮熔煉爐可包括至少ー個具有噴嘴9的冷卻裝置8，該噴嘴9被設(shè)置成將吸熱材料供給到反應(yīng)室7的最熱點處，即，供給到反應(yīng)室7的中間。懸浮熔煉爐優(yōu)選而不是必須包括至少ー個冷卻裝置8，該冷卻裝置8被設(shè)置成供給如下的至少ー種吸熱材料水、廢水(例如城市廢水)、不同酸性強(qiáng)度的酸(例如硫酸或者弱酸)、石灰水、金屬鹽和金屬硫酸鹽(例如硫酸銅或硫酸鎳)或者上述材料的組合。吸熱材料還可以是過飽和溶液的形式，其中，最大 的過飽和度取決于溶液中材料的性質(zhì)。在懸浮熔煉爐中，可以借助于冷卻裝置8以微滴形式將吸熱材料輸入到反應(yīng)室7中。微滴的大小優(yōu)選而不是必須地選擇成使微滴在反應(yīng)室7的最佳部位破裂并汽化。懸浮熔煉爐可包括至少ー個冷卻裝置8，該冷卻裝置8被設(shè)置成另外將吸熱材料供給到通過精礦燃燒器14輸入到反應(yīng)豎爐I中的粉末狀固體物質(zhì)中并且另外將吸熱材料供給到通過精礦燃燒器14輸入到反應(yīng)豎爐I中的反應(yīng)氣體中。懸浮熔煉爐可包括至少ー個冷卻裝置8，該冷卻裝置8被設(shè)置成以流體形式(優(yōu)選以液體形式)供給所用的吸熱材料。懸浮熔煉爐可包括至少ー個設(shè)置在從反應(yīng)室7的下端算起至少O. 3h的高度處的冷卻裝置8，其中，h是反應(yīng)室7的高度。這樣就可以在能通過吸熱材料來消耗反應(yīng)室7中熱能的反應(yīng)室7的高度處供給吸熱材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，隨著技術(shù)的進(jìn)步，可以按多種方式來實施本實用新型的基本思想。因此，本實用新型及其實施例不限于上述例子，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求1.一種懸浮熔煉爐，包括反應(yīng)豎爐(I)、下爐(2)和上升煙道(3)，其中，反應(yīng)豎爐(I)具有豎爐結(jié)構(gòu)(4)，豎爐結(jié)構(gòu)設(shè)有包圍壁結(jié)構(gòu)(5)和爐頂結(jié)構(gòu)(6)并且豎爐結(jié)構(gòu)限定出反應(yīng)室(7)，并且其中，反應(yīng)豎爐(I)設(shè)有精礦燃燒器(14)，用于將粉末狀固體物質(zhì)和反應(yīng)氣體供給到反應(yīng)室(7)中， 其特征在于 反應(yīng)豎爐(I)的豎爐結(jié)構(gòu)(4)設(shè)有冷卻裝置(8)，用于將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐(I)的反應(yīng)室(7)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，冷卻裝置(8)在所述豎爐結(jié)構(gòu)(4)中離精礦燃燒器(14) 一定距離處并且與精礦燃燒器(14)分開。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，冷卻裝置(8)在豎爐結(jié)構(gòu)(4)的爐頂結(jié)構(gòu)(6)中離精礦燃燒器(14) 一定距離處并且與精礦燃燒器(14)分開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸浮熔煉爐，其特征在于 至少ー個冷卻裝置(8)包括噴嘴(9)，以及 噴嘴(9)被設(shè)置成以相對于水平面成65到85度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐(I)的反應(yīng)室(7)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，冷卻裝置(8)位于豎爐結(jié)構(gòu)(4)的包圍壁結(jié)構(gòu)(5)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的懸浮熔煉爐，其特征在干 至少ー個冷卻裝置(8)包括噴嘴(9)，以及 噴嘴(9)被設(shè)置成以相對于水平面成30到60度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐(I)的反應(yīng)室(7)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的懸浮熔煉爐，其特征在干 噴嘴(9)被設(shè)置成以相對于水平面成40到50度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐(I)的反應(yīng)室(7)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮熔煉爐，其特征在干，臺肩構(gòu)造(12)位于豎爐結(jié)構(gòu)(4)的包圍壁結(jié)構(gòu)(5)中，并且至少ー個冷卻裝置(8)位于臺肩構(gòu)造(12)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮熔煉爐，其特征在于 反應(yīng)室(7)包括第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)和位于第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)下面的第二豎直反應(yīng)區(qū)(11)，以及 至少ー個冷卻裝置(8)被設(shè)置在豎爐結(jié)構(gòu)(4)的包圍壁結(jié)構(gòu)(5)中并且被設(shè)置成將吸熱材料供給到反應(yīng)室(7)中，以使第二豎直反應(yīng)區(qū)(11)包含吸熱材料并且第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)無吸熱材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮熔煉爐，其特征在于 反應(yīng)室(7)包括第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)和位于第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)下面的第二豎直反應(yīng)區(qū)(11)，以及 至少ー個冷卻裝置(8)被設(shè)置在豎爐結(jié)構(gòu)(4)的包圍壁結(jié)構(gòu)(5)中并且被設(shè)置成將吸熱材料供給到反應(yīng)室(7 )中，以使第二豎直反應(yīng)區(qū)(11)包含比第一豎直反應(yīng)區(qū)(10 )更多的吸熱材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的懸浮熔煉爐，其特征在于臺肩構(gòu)造(12)位于第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)和第二豎直反應(yīng)區(qū)(11)之間，以及 冷卻裝置(8)位于第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)和第二豎直反應(yīng)區(qū)(11)之間的臺肩構(gòu)造(12)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的懸浮熔煉爐，其特征在于 至少一個冷卻裝置(8)包括噴嘴(9)，以及 噴嘴(9)被設(shè)置成以相對于水平面成30到60度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐(I)的反應(yīng)室(7)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的懸浮熔煉爐，其特征在于 噴嘴(9)被設(shè)置成以相對于水平面成40到50度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐(I)的反應(yīng)室(7)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)的平均橫截面積小于第二豎直反應(yīng)區(qū)(11)的平均橫截面積。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)是由反應(yīng)室(7)的最上部形成的。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的懸浮熔煉爐，其特征在于 第二豎直反應(yīng)區(qū)(11)被分成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)(13)，以及 冷卻裝置(8)被設(shè)置成在豎爐結(jié)構(gòu)(4)的包圍壁結(jié)構(gòu)(5)的至少兩個豎直高度不同的點處將吸熱材料供給到反應(yīng)室(7)中，以在反應(yīng)室(7)中形成無吸熱材料的第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)并且在第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)下面形成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)(13)，以使所述至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)(13)包含吸熱材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的懸浮熔煉爐，其特征在于 第二豎直反應(yīng)區(qū)(11)被分成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)(13)，以及 冷卻裝置(8)被設(shè)置成在豎爐結(jié)構(gòu)(4)的包圍壁結(jié)構(gòu)(5)的至少兩個豎直高度不同的點處將吸熱材料供給到反應(yīng)室(7)中，以在反應(yīng)室(7)中形成第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)并且在第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)下面形成至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)(13)，以使所述至少兩個豎直子反應(yīng)區(qū)(13)包含比第一豎直反應(yīng)區(qū)(10)更多的吸熱材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的懸浮熔煉爐，其特征在于 臺肩構(gòu)造(12)位于兩個相鄰的豎直子反應(yīng)區(qū)(13)之間，以及 至少一個冷卻裝置(8)位于兩個相鄰的豎直子反應(yīng)區(qū)之間的臺肩構(gòu)造(12)中。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的懸浮熔煉爐，其特征在于 至少一個冷卻裝置(8)包括噴嘴(9)，以及 噴嘴(9)被設(shè)置成以相對于水平面成30到60度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐(I)的反應(yīng)室(7)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的懸浮熔煉爐，其特征在于 噴嘴(9)被設(shè)置成以相對于水平面成40到50度的角度將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐(I)的反應(yīng)室(7)中。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，至少一個冷卻裝置(8)設(shè)置在從反應(yīng)室(7)的爐頂結(jié)構(gòu)(6)算起的距離O. 3h到O. 7h處，其中，h是反應(yīng)室(7)的高度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，至少一個冷卻裝置(8)設(shè)置在從反應(yīng)室(7)的爐頂結(jié)構(gòu)(6)算起的距離O. 4h到O. 6h處，其中，h是反應(yīng)室(7)的高度。
23.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，至少一個冷卻裝置(8)被設(shè)置成供給以下吸熱材料中的至少一種水；廢水；不同酸性強(qiáng)度的酸；石灰水；金屬鹽；和金屬硫酸鹽。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，所述廢水是城市廢水；所述不同酸性強(qiáng)度的酸是硫酸或弱酸；所述金屬硫酸鹽是硫酸銅或硫酸鎳。
25.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，至少一個冷卻裝置(8)被設(shè)置成另外將吸熱材料供給到通過精礦燃燒器(14)輸入到反應(yīng)豎爐(I)中的粉末狀固體物質(zhì)中，并且另外將吸熱材料供給到通過精礦燃燒器(14)輸入到反應(yīng)豎爐(I)中的反應(yīng)氣體中。
26.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，至少一個冷卻裝置(8)被設(shè)置成以流體形式供給所用的吸熱材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，至少一個冷卻裝置(8)被設(shè)置成以液體形式供給所用的吸熱材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮熔煉爐，其特征在于，至少一個冷卻裝置(8)設(shè)置在從反應(yīng)室(7)的下端算起至少O. 3h的高度處，其中，h是反應(yīng)室(7)的高度。
專利摘要本實用新型涉及一種懸浮熔煉爐。所述懸浮熔煉爐包括反應(yīng)豎爐(1)、下爐(2)和上升煙道(3)，其中，反應(yīng)豎爐(1)具有豎爐結(jié)構(gòu)(4)，豎爐結(jié)構(gòu)設(shè)有包圍壁結(jié)構(gòu)(5)和爐頂結(jié)構(gòu)(6)并且限定出反應(yīng)室(7)，并且其中，反應(yīng)豎爐(1)設(shè)有用于將粉末狀固體物質(zhì)和反應(yīng)氣體供給到反應(yīng)室(7)中的精礦燃燒器(14)。反應(yīng)豎爐(1)的豎爐結(jié)構(gòu)(4)設(shè)有用于將吸熱材料供給到反應(yīng)豎爐(1)的反應(yīng)室(7)中的冷卻裝置(8)。根據(jù)本實用新型的方案，能夠在不減少供給量的情況下降低反應(yīng)豎爐的熔融溫度。
文檔編號F27D9/00GK202452831SQ20112043211
公開日2012年9月26日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者J·米里, L·P·佩索寧, P·比約克倫德, T·阿霍凱寧 申請人:奧圖泰有限公司