70年代早期,J.弗洛伊德在澳大利亚联邦科学与工业研究组织(简称CSIRO)工作期间,发明了顶部喷吹浸没熔池冶炼技术(TSL),最初命名为高温浸没燃烧法(HSC),而后使用CSIRO的称号更名为悉罗法(Sirosmelt)。1972年在CSIRO制造安装了第一座中试厂以求将这个新型冶金炉系统投入工业应用。1978年第一座工业化的工厂——联合锡冶炼厂在澳大利亚悉尼建成,回收熔炼反射炉产出高锡渣中的金属锡。1981~1990年澳大利亚澳斯麦特公司采用此技术用于富钽渣生产铜的熔炼和吹炼、铅熔炼、锡精矿熔炼、各种残渣的烟化、粗银锭的生产等等。20世纪80年代中期澳斯麦特公司开始在浸没喷吹基础上,研究、开发出一个新的喷枪系统,引入了二次燃烧的机制。因此,顶部喷吹浸没熔池熔炼技术被命名为澳斯麦特法。澳斯麦特公司将其应用于硫化矿的熔炼回收铜、镍、铅、银、锡、锑等金属以及砷、锑、铋等次要元素的脱除。同时澳大利亚艾萨公司也将顶部喷吹浸没熔池熔炼技术用于铜、铅冶炼,称为艾萨法,其实质与澳斯麦特法相同。90年代以来,澳斯麦特法在世界上得到迅速推广应用,如澳斯麦特公司在澳大利亚、韩国、中国等国,先后建成顶吹浸没熔炼炉和烟化炉多座,用于铜、铅、锡、铁等金属的冶炼,以及铝厂废杂料、湿法炼锌渣、鼓风炉炼锌炉渣、直接炼铅炉渣、二次铅物料等的处理。
澳斯麦特法
采用顶部喷吹浸没熔池冶炼的技术。
- 英文名称
- Ausmelt process
- 所属学科
- 冶金工程
澳斯麦特法与其他熔池熔炼一样,都是在熔池内的熔体-炉料-气体之间造成强烈的搅拌与混合,提高热量传递、质量传递和化学反应速率,以便在燃料需求和生产能力方面产生较高的经济效益。澳斯麦特炉喷枪竖直浸没在熔渣层内,炉内所需二次燃烧风可以直接从同一支喷枪喷入炉内,使熔池上方的金属蒸气和未完全燃烧的碳质颗粒得以充分燃烧,并由激烈搅动的熔体将其吸收,较大幅度地提高炉内反应的热效率,同时也改善了烟气性质。技术的核心就是喷枪。喷枪气流与熔体的交互作用为高传热传质速率、高反应速度提供了强有力的条件。喷枪火焰和熔池气氛可调节成还原性,用于渣中的金属还原,也可调成氧化性,用于产出氧化物熔体和废渣(如高品位冰铜熔炼)。
澳斯麦特炉是一种竖直状的、钢壳内衬耐火材料的圆形反应器,由炉体和顶盖两部分组成。顶盖上有喷枪插入孔、加料孔、排烟孔、保温烧嘴插入孔和熔池深度测量孔(兼取样用)。炉体底部有熔体排放孔,根据生产需要可以设置一个或多个。炉顶为淋水倾斜式炉顶,采用捣打料炉衬。出炉烟气过道为斜坡式钢壳内衬耐火材料结构。生产过程中控制烟气温度高于烟尘熔点,使结瘤物熔化返入炉内。澳斯麦特法熔炼采用连续式虹吸排放方式,炉体底层设有虹吸排放液孔,正常生产时用柴油补热。在渣线区耐火材料衬里内不设冷水部件,为延长炉体寿命,炉体外壳采用水幕冷却。一般澳斯麦特炉内耐火材料的使用寿命为1~2年。
喷枪是浸没于熔渣池中的一个垂直喷管。在吹炼过程中用升降、固定装置对其进行升降和更换等作业。喷枪(末端)寿命在1周以上。喷枪的结构有多层通套。反应空气和氧气各有通套,喷出前在喷枪头部混合,形成富氧空气,经喷枪末端的旋流片导出,使高速通过的反应气体产生旋向运动,强化气体对喷枪枪体的冷却作用并射向熔体,使高温熔池中喷溅的炉渣在喷枪末端外表面黏结,凝固为相对稳定的炉渣保护层,延缓高温熔体对钢质喷枪的侵蚀。另外,呈旋流喷出的反应气体对熔体产生的旋向作用,可以强化对熔体和炉料的混合搅拌作用,为熔池中气、固、液三相的传质创造有利条件。中心为燃料(粉煤)通套进行粉煤补热,最外层设有套筒风套,在熔炼过程中为熔池上方提供二次反应风。
扩展阅读
- 唐谟堂,何静.火法冶金设备.长沙:中南大学出版社,2003.
- FLOYD J.奥斯麦特技术.有色金属(冶炼部分),2000,02:16-17、28.