專利名稱:在熔化物質(zhì)中的浸入燃燒的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于一種加熱和精煉熔融物質(zhì)的方法，特別是涉及在熔融物質(zhì)表面下噴入氧氣和流體燃料對其加熱和精煉的方法。
已有技術(shù)是利用在熔化的金屬表面下噴入純氧和流體的碳氫化合物燃料來精煉金屬熔融液。在一些金屬精煉過程中。通過一種“管套”式的風嘴噴入氧氣和碳氫化合物。在此情況下，通過一個中心管噴入氧氣，同時通過圍繞中心管的環(huán)狀管子噴入碳氫化合物，從而就形成了環(huán)繞氧氣的環(huán)幕。這種環(huán)幕具有一種防止風嘴及其周圍的耐火材料被氧氣過度浸蝕的保護作用，美國專利US3930843描述的這種原理，已被廣泛地使用在Q-BOP煉鋼工業(yè)生產(chǎn)中。這種原理在煉銅方面的申請已經(jīng)公開，例如，在美國專利US3990889和3990890中。
而在上述方法中，碳氫化合物起了作用，這些方法實質(zhì)上是一些氧化精煉操作。噴入的碳氫化合物的數(shù)量相對于噴入氧氣的數(shù)量是小的(在Q-BOP煉鋼中僅僅在8%以內(nèi))，以致不妨礙對熔融金屬的雜質(zhì)的氧化。用少量的碳氫化合物來保護風嘴和耐火材料則勢必會生成凝固的結(jié)瘤。在此應(yīng)用的“凝固的結(jié)瘤”一詞是指由于噴入流體的冷卻效應(yīng)，引起在金屬熔池內(nèi)的吹風管嘴近旁形成的固態(tài)的金屬和/或爐渣。
在工藝中已知有許多種類的凝固爐結(jié)，如瘤狀、小柱狀、蘑菇帽狀的。隨著流體燃料噴入的進行，結(jié)瘤的尺寸不斷增大，直到達到熱平衡為止。結(jié)瘤尺寸的不斷增大可以堵塞了風嘴出口。由于這個原因，人們一直認為以環(huán)繞在氧氣外圍的方式噴入數(shù)量相當高的碳氫化合物而不能不遇到結(jié)瘤問題。
精煉銅也已經(jīng)應(yīng)用了氧氣和碳氫化合物。特別是陽極銅的精煉。陽極銅在其準備被鑄成陽極或其它產(chǎn)品之前是按自礦石起的一系列工藝步驟被精煉的。起初的步驟是選礦、熔化和吹煉，以富集和提純銅礦而生產(chǎn)粗銅或“泡銅”。最后的精煉步驟(如在“火法精煉”工藝中已知的)是達到降低泡銅中氧和硫的雜質(zhì)的目的，典型地是分別從0.70%和0.05%降低到0.20%和0.005%以下。從廢銅中重熔的銅也可用火法精煉，也可以和原始材料一起精煉或用其本身精煉。
火法精煉通常在大約從2000°F(1090℃)到2200°F(1200℃)的溫度范圍內(nèi)按照兩個步驟進行。第一步，在熔融泡銅的熔池內(nèi)的液面下噴入含氧氣體，致使硫被氧化成二氧化硫並向上漂浮逸出熔池外。第二步，在已有工藝上稱為“插樹”(還原)，通過碳氫化合物在熔融的銅中還原被溶解的氧，並從中排出。術(shù)語“插樹”來自傳流做法即在熔池中浸入新鮮的木桿提供燃料。對火法精煉的最近的改進包括直接向熔池內(nèi)噴入含氧氣體和碳氫化合物燃料的混合物。上述混合物的直接噴入通常是借助于放置在熔融銅的液面下的風咀進行的，此方法有可能將火法精煉控制在一個較高的程度進行。但這附加的控制也存在某種程度的危險性，因為在噴入混合物的管系中存在著易爆的流體混合物。
噴入熔融的銅中的碳氫化合物燃料經(jīng)裂化而產(chǎn)生碳和氫，然后它們與氧進行反應(yīng)，則產(chǎn)生一氧化碳，二氧化碳和水。它們作為廢氣從銅熔池中逸出。在進行插樹步驟期間，未反應(yīng)的碳氫化合物可以從熔池內(nèi)逸出，以及還排出由于碳氫化合物的不完全燃燒而形成的碳黑。
降低排出物的不透明度已成為工業(yè)銅的冶煉者的一個重要的目標。在這里“不透明度”是指廢氣阻礙透光的能力，並用百分比表示，如不阻礙則用0%表示，全部阻礙用100%表示。引起精煉銅裝置中的排出物不透明度較高的重要原因是由于在火法精煉時從熔融銅池內(nèi)排出揮發(fā)性碳氫化合物，碳黑及其它顆粒。已有的火法精煉銅的方法是依靠對來自熔融銅的廢氣進行后處理，以達到不透明度的限制，在一些情況下現(xiàn)在限制在20%或更低一些，在有固體顆粒成分的情況下常規(guī)是用布袋除塵室捕集逸出顆粒。另一方面還利用復雜的和昂貴的后燃燒器，冷卻搭及其它系統(tǒng)將揮發(fā)物質(zhì)從廢氣中除去。
提高脫氧效率也成工業(yè)銅的冶煉者的一個重要目標。在這里“脫氧效率”是指一個用百分比表示的比例，即噴入每單位燃料從熔融金屬池中排除的氧的實際數(shù)量(雜質(zhì)加上噴入的氧)比上使每單位燃料進行完全反應(yīng)的理論上所需氧的數(shù)量。在相應(yīng)的小型試驗中，獲得了高的脫氧效率，而工業(yè)規(guī)模的反應(yīng)器(1～150噸或更高)的脫氧效率，仍然是低的效率，對該領(lǐng)域的改進會帶來明顯的益處，即在精煉每單位銅時消耗較少的燃料。
常規(guī)的加熱和精煉過程的低效率是因為熱利用率很低，在這里“熱利用率”是指一個用百分比表示的比率，即熔爐向它的外圍所散發(fā)的熱量加上提高熔池溫度過程所吸收的熱量之和與理論上從噴入的燃料燃燒中所獲得的熱量之比。這個方程式如下%熱回收＝ ((A+B)+C)/(D×E) ×100其中A＝熔池的溫度增長比率(°F/分)(℃/分)
B＝熔池的熱容(Btu/°F)(卡/℃)C＝熔爐的熱損失(Btu/分)(卡/分)D＝燃料的流量(英尺3/分)(米3/分)E＝燃料的燃燒熱(Btu/英尺3)(卡/米3)(注1Btu＝252卡)這種低效率在煉銅工業(yè)中特別明顯，在那里通常在精煉步驟之前，必須從外部輸入補充熱量以熔化固體銅。當熔池內(nèi)的溫度超過通?；鸱ň珶挼?000°F(1090℃)到2200°F(1200℃)的溫度范圍時，還要以加入固體銅的手段來冷卻熔池。在火法精煉過程前期。由不純?nèi)廴阢~與噴入材料反應(yīng)而自行產(chǎn)生的熱有效利用不足以克服在常規(guī)的火法精煉溫度下加入到熔池中的固體銅的冷卻作用。
以下專利公開了利用噴入碳氫化合物燃料和含氧氣體以火法精煉不純凈熔融銅的技術(shù)。
美國專利US3，258，330公開了一種火法精煉泡銅的工藝，其中在精煉的加熱、氧化和還原階段對熔融銅池噴入以不同密度的含氧空氣和固體或液體碳氫化合物燃料相混合的混合物，氧氣與碳氫化合物的最佳比率，按燃燒所需的理論計算量依次為在加熱階段是80%至130%，在氧化階段是100%至200%，在還原階段是20%至100%。按此專利公開的技術(shù)計算出的脫氧效率的范圍大約是30至40%。
美國專利US3，619，177公開了一種降低熔融銅內(nèi)氧含量的工藝，此工藝是在火法精煉時，通過在熔池的液面下插入一個單層的風咀，引入氣態(tài)碳氫化合物與空氣，富氧空氣或純氧中的任何一種的混合物，其數(shù)量應(yīng)適以在熔體內(nèi)形成一種還原氣體的混合物。在小型試驗中所計算出來的脫氧效率是 6～93%(不超過939磅銅水)，而在工廠規(guī)模試驗中(215～325噸銅水)，所計算得到的脫氧效率就下降到31～35%的范圍內(nèi)，該項專利進一步公開了在熔池上面噴入空氣和產(chǎn)生一種還原氣體混合物，以此把熔融銅池內(nèi)的排出的污染物減少到最低限度的方法。
考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的這些及另外一些缺點因而本發(fā)明的一個目的是提出供一種有效地加熱熔化材料的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種減少對空氣污染的精煉不純凈銅的方法。
本發(fā)明又一個目的是提供一種帶有提高了脫氧效率的精煉不純的銅的方法。
本發(fā)明進一步的目的是在火法精煉過程中提高熱利用率。
本發(fā)明還有一個目的是在火法精煉過程中，使用固體銅，而不輸入外部的補充熱量。
本發(fā)明還有另一個目的是提供一種加熱和精煉的方法，這種方法相對比不容易生成阻塞風咀的結(jié)瘤。
本技術(shù)領(lǐng)域：
的專業(yè)人員將能明白，上述的和其它的一些目的可通過本發(fā)明而達到。本發(fā)明一方面包括一個用燃料加熱一種熔融物質(zhì)的方法，其中通過形成一個熔化盛放熔融材料，熔池的溫度達到或超過燃料的自燃溫度，所說的熔融物質(zhì)至少具有能在熔池的溫度下象鎳一樣的抗二氧化碳和水氧化的能力，通過一個在熔池的液面下的風咀向熔池內(nèi)噴入氧氣和流體燃料。至少有一部分流體燃料形成一個包圍噴入的氧氣的環(huán)幕;控制氧氣與流體燃料成比例的噴入量，使其小于使燃料完全燃燒的需要量的150%，而燃料燃燒也給熔融物質(zhì)提供了熱量。
在另一方面，本發(fā)明包括一種精煉不純的，包括熔解氧在內(nèi)的，含有含氧雜質(zhì)的熔融的銅的工藝。通過形成一個不純銅的熔池;在熔池的液面下的一個風咀向池內(nèi)噴入氧氣和流體燃料，至少有一部分燃料形成一個包圍著噴入氧氣的環(huán)幕;控制與流體燃燒成比例的氧氣噴入量，使其少于使燃料完全燃燒的需要量;同時使噴入的氧氣、燃料和含氧雜質(zhì)在熔池內(nèi)進行反應(yīng)，以減少和排除這些雜質(zhì)。
在另一方面，本發(fā)明包括一種精煉包括硫在內(nèi)的含有可氧化的雜質(zhì)，和其中包括溶解氧的含氧雜質(zhì)的不純銅的精煉工藝，通過形成一個不純的熔融的銅的熔池;在熔池的液面下，通過一個風咀向熔池內(nèi)噴入氧氣和燃料，而至少有一部分燃料形成一個包圍著噴入氧氣的環(huán)幕;控制與燃料成比例的氧氣噴入量，使其不少于使燃料完全燃燒的需要量;使噴入的氧氣、燃料和可氧化雜質(zhì)在熔池內(nèi)進行反應(yīng)，以清除可氧化的雜質(zhì);再調(diào)節(jié)與燃料成比例的氧氣噴入量，使其小于使燃料完全燃燒所需要;噴入的氧氣、燃料和含氧雜質(zhì)在池內(nèi)進行反應(yīng)，結(jié)果減少和排除了含氧雜質(zhì)。
在加熱和精煉的任意時刻，可以向熔液池中加入補充的固體物質(zhì)，並主要是被噴入燃料的燃燒而產(chǎn)生的熱量所熔化，而沒有輸入任何附加外部熱量。
在本發(fā)明的一個實施例中，全部的燃料形成一個包圍噴入氧氣的環(huán)幕。在一個較好的實施例中，僅使一部分燃料形成一個包圍著噴入氧氣和燃料其余部分的環(huán)幕，在一個最佳實施例中，使一部分燃料形成了一個包圍著噴入氧氣的環(huán)幕，同時噴入氧氣又形成一個包圍著其余部分燃料的環(huán)幕。
圖1是可用于實施本發(fā)明的陽極精煉爐的具體圖示。
圖2是可用于本發(fā)明的一個實施例的單層套管風咀的具體圖示。
圖3是可用于本發(fā)明的一個較好的實施例的雙層套管風咀的具體圖示。
盡管是用常規(guī)的銅陽極精煉爐來作說明，但本發(fā)明能在任何適用的盛放和處理熔融物質(zhì)的容器中實施，附圖1所示的是一種陽極爐的局部剖視圖，該轉(zhuǎn)爐具有一般的臥式的園柱形的形狀，並且它可以沿其縱軸轉(zhuǎn)動。這種陽極爐有一個裝料口10，和一個用來排出處理過物質(zhì)的排出孔12。一個或多個風咀14設(shè)置在爐壁上，是用來在加熱和/或精煉時間熔池15內(nèi)的液面下噴入流體燃料。常規(guī)陽極爐還有一個燃燒器16，通常裝在端墻18上，用來在熔池的液面上噴入燃燒物質(zhì)以增加輔助熱量。如在此將會看到的，應(yīng)用這樣一種輸入輔助的外部熱量的燃燒器對本發(fā)明是不必要的。陽極爐襯有常規(guī)的耐火材料20。本發(fā)明特別適用于大型的工業(yè)設(shè)備，因此爐容量可以是從1至150噸或更大。
用于實施本發(fā)明的風咀是“環(huán)套”型的，這種原理在煉鋼工藝中，例如，在上面提到的Q-BOP煉鋼方法中是廣為人知的。這種風咀有兩個或更多個大體上同軸的，分別獨立地向容器內(nèi)噴入流體燃料的管子。一種保護性的流體通過最外層的環(huán)狀的管路被噴入，因此就形成了一個包圍一種或多種剩余流體的環(huán)幕，這些流體通過在最外層環(huán)形通道內(nèi)的一條或多條通道被噴入。如圖1所示的兩種吹風咀，根據(jù)工業(yè)規(guī)模的熔融物質(zhì)的裝料量的大小和為進行的適當反應(yīng)所需要噴入流體的數(shù)量，可以考慮使用較少的或較多的風咀。
實施本發(fā)明時所噴入的流體是氧氣和一種燃料，這里所說的“燃料”就是指與氧進行放熱反應(yīng)的含氫物質(zhì)。例如氫或碳氫化合物。氧氣最好是工業(yè)用氧，即純度至少為70%，更可取的含量是至少90%或更高。流體燃料是一種氣體，液體或在一種不起反應(yīng)的氣體或液體載體中的一種固體粉末，當使用固體粉末時，其顆粒尺寸必須極其細小，以避免阻塞傳輸管路和風咀?？梢允褂玫臍鈶B(tài)碳氫化合物燃料的例子是氣體烷烴類碳氫化合物，天然氣(主要是甲烷附加其它低烷類烴碳氫化合物)和甲烷、乙烷、丙烷和丁烷，它們或是其一種的或是它們的混合物?？梢允褂玫囊后w燃料的例子是燃油和煤油?？梢允褂玫姆勰┤剂鲜敲?、木炭和木屑。用于本發(fā)明的最佳燃料，在不存在未燃盡的碳氫化合物或含碳的反應(yīng)產(chǎn)物污染問題的情況下是天然氣，如果存在以上情況則氫氣是最佳燃料。
熔池的溫度是這樣的該溫度能導致在熔池液面下噴入的氧氣和流體燃料產(chǎn)生自燃反應(yīng)。這里所說的“燃燒”是指氧氣和一種含氫化合物燃料的化學的結(jié)合，即產(chǎn)生了水(H2O)和/或二氧化碳(CO2)，同時發(fā)出了熱量。在實踐中按化學計算配比的氧氣和含氫化合物的反應(yīng)結(jié)果也往往產(chǎn)生其它的一些反應(yīng)產(chǎn)物，例如一氧化碳(CO)和氫氣。
本發(fā)明對熔融物質(zhì)的基本要求是其在等于或高于噴入的顆粒燃料的自燃溫度下處于液態(tài)。這里所說的“自燃溫度”是指在沒有其它外部能源的情況下，燃料在氧氣中能夠燃燒的最低溫度。例如天然氣自燃溫度大約是1400°F(760℃)。這種物質(zhì)必須能在熔池的溫度下至少象鎳一樣地抗二氧化碳和水的氧化。適用的金屬包括銅、鎳、鉛、鈀、鋨、金和銀。適用的非金屬材料包括礬土，硅石和含有硅酸鹽，金屬氧化物和石灰的爐渣。由于其化學活動性而不適用的材料的例子包括黑色金屬，錫以及氯化物類等。
通過在熔池液面下的風咀把氧氣和燃料噴入上述熔融材料中。經(jīng)過風咀最外層的環(huán)狀通道噴入的燃料，至少其中的一部分形成一種包圍氧氣和燃料的其余部分的環(huán)幕。本技術(shù)領(lǐng)域：
的專業(yè)人員將能理解，由于氧氣與燃料在熔融材料中的相互混合、擴散和反應(yīng)、這種“環(huán)幕”僅存在緊靠著風咀的附近，這種燃料環(huán)幕在金屬精煉的已有的技術(shù)中都執(zhí)行著多種同樣的功能。例如，在Q-BOP煉鋼工藝中，防止著風咀在氧氣流動區(qū)域內(nèi)被過量腐蝕。然而申請人出人意料地發(fā)現(xiàn)，燃料環(huán)幕可以比氧氣流速更高的流速下保持住，而沒有阻塞風口的結(jié)瘤形成。更進一步的是申請人通過本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了意想不到的脫氧效率和熱利用率方面的效果。
在一個實施例中，通過風咀噴入的全部燃料，形成了一種包圍氧氣的環(huán)幕，一種由兩個同軸的管子組成的單層套管風咀，用于該實施例。圖2所示的是一種適用的單層套管風咀，圖2中，在外管32里有中心管30，從而形成一個通過氧氣的中心通道34以及通過燃料的環(huán)狀通道36。
在一個較佳實施例中，通過一個風咀噴入的部分燃料形成了一種包圍氧氣和其余燃料的環(huán)幕，而它可能與氧氣和剩余燃料混合并通過風咀一個中心通道噴入該混合物，這種預(yù)混合是不希望的。因為預(yù)混合有可能引起管路系統(tǒng)內(nèi)著火和爆炸。最希望是通過在最外層環(huán)狀通道內(nèi)的分隔開的通道分別噴入氧氣和剩余燃料。最好是氧氣本身形成一個包圍剩余燃料的環(huán)幕。圖3所示的一種由三個同軸的管子組成的雙層套管風咀可以用于該實施例。在圖3中所示的中心管40以及中心管的第一外管42，接著下第二外管44。通過中心管道46和外層環(huán)狀通道50噴入燃料，而通過內(nèi)部的環(huán)狀通道48噴入氧氣。
在此較佳實施例中，期望在最外層環(huán)狀通道內(nèi)所通過的燃料大約占總?cè)剂系?0-50%，在使用雙層套管風咀時，通過中心通道的剩余燃料大約占總?cè)剂系?0-90%。
本發(fā)明所述的方法可用于對前面提到的熔融物質(zhì)的加熱的目的。通過在超過燃料自燃溫度的熔池內(nèi)進行氧氣和燃料的浸入燃燒提供一種高的熱傳導率。在希望最有效的應(yīng)用噴入物的場合下、與噴入的燃料的量成比例的噴入氧氣量，應(yīng)該是達到或近似于使燃料完全燃燒時的準確氧氣需要量。通過應(yīng)用寬范圍的氧/燃料的比可以獲得令人滿意的結(jié)果。然而噴入氧氣的相對量，較好的上限值是使燃料完全燃燒時的所需要的氧氣量的150%，最好是130%。噴入氧氣的相對量，較好的下限大約下使燃料完全燃燒時需要的氧氣量的75%，最好是85%。
本發(fā)明所述的方法還可用在氧化和排除可氧化的雜質(zhì)(主要是指硫，但也包括鋅、錫和鐵)以及從熔化銅特別是粗銅或泡銅中減少和排除含氧的雜質(zhì)(主要是指溶解氧)。這種熔融銅熔池可以含有作為合金劑的其它的金屬。而當按正常順序進行氧化和還原反應(yīng)時，它們就可以按本發(fā)明分別地獨立地完成。需要更進一步指出的是實施本方法時，同時有熱量放出，可使得在大約2000°F(1090℃)至2200°F(1200℃)的正常熔池溫度范圍內(nèi)向熔融銅中加入固體銅，并使之熔化，而不需向熔融銅輸送補充的外部熱量。銅中的雜質(zhì)的氧化是通過以按比例數(shù)量噴入氧氣和燃料而進行的，因此噴入的氧氣量要不小于理論計算的使燃料完全燃燒時氧氣的需要量，而噴入氧氣的量最好不大于使燃料完全燃燒時氧氣的需要量的450%左右，如果此量不大于300%左右則更好。利用噴入比使燃料完全燃燒時的氧氣的需要量更多的氧氣來排除可氧化的雜質(zhì)是最容易見效的方法。其次雜質(zhì)的排除主要是通過噴入過量的氧氣進行氧化，並使池內(nèi)的雜質(zhì)向上浮而逸出池外。甚至在噴入的氧氣的量只近似于使燃料完全燃燒時的氧氣需要量，即只多一點或沒有多余的噴入的氧氣的場合下，不反應(yīng)的燃燒物，例如二氧化碳，水蒸汽也可以清除池內(nèi)的雜質(zhì)。這些氣體的氣泡被認為是提供了使包括硫在內(nèi)的雜質(zhì)被溶解氧氧化呈核的場所，氧氣和燃料的成比例的流量保持在上述水平，直到希望數(shù)量的硫和其它可氧化雜質(zhì)從熔融銅中除去。利用本發(fā)明的方法可以使硫的含量低到0.005%或更低。
通過按比例地噴入的氧氣和燃料來還原含氧雜質(zhì)則噴入的氧氣量要少于使燃料完全燃燒時按理論計算的氧氣需要量。噴入氧氣的量最好是不小于使燃料完全燃燒時需要氧氣量的25%左右，更好的是不小于33%左右。噴入的氧氣和燃料起反應(yīng)，部分地氧化燃料組分。當使用碳氫化合物燃料時，這個反應(yīng)的最初的生成物是氫和一氧化碳氣體，當使用碳氫化合物燃料時，另外的生成物是少量的水蒸汽和二氧化碳氣體。其次最初的反應(yīng)產(chǎn)物可以是以溶解氧和其它含氧雜質(zhì)反應(yīng)而得到的。氧氣和燃料相對流量保持在上述水平、直到希望數(shù)量的溶解氧和其它含氧雜質(zhì)從熔融銅中除去。應(yīng)用本發(fā)明可使氧含量低于0.05%或更少。
以一個銅的氧化還原反應(yīng)一起進行的實施例為例，噴入氧氣的量的總的范圍是使燃料完全燃燒時所需氧氣量的25%-450%左右。當使用甲烷作為燃料，而反應(yīng)溫度是2100°F(1150℃)時，使甲烷完全燃燒而噴入的氧氣與甲烷之比，按化學計算得出的比值是2∶1。換算成氧氣的總的體積流量大約是甲烷體積流量的50%至900%。另一種表達方式是甲烷的全部體積流量為氧氣的體積流量的大約11%至200%。
在這種還原反應(yīng)期間，在噴入燃料的全部或絕大部分形成一個包圍著氧氣的環(huán)幕的場合內(nèi)，這種燃料的體積流量可以是氧氣體積流量的200%或更多。這種或環(huán)幕的燃料的相對量高于其它的金屬精煉過程所用的燃料量。盡管由于流體的流動產(chǎn)生大的燃料的冷卻效應(yīng)(也有在碳氫化合物燃料分解情況下的吸熱反應(yīng)的原因)，而本發(fā)明的驚人的發(fā)現(xiàn)是在精煉工業(yè)規(guī)模裝爐量時的熔融銅，不存在凝固結(jié)瘤的問題。當一些銅在風口附近凝結(jié)時，阻塞程度是不重要的，因為與將燃料噴入空的精煉容器相比較，將燃料在熔池表面以下噴入需要將流體壓力增加了大約30%。
因為燃料燃燒產(chǎn)生了熱量，所以在向池內(nèi)噴入氧氣和燃料的期間內(nèi)的任何時間里都可以向熔池中加入並且熔化固體物質(zhì)，當銅是熔融物質(zhì)時，在加熱或除去硫或氧的同時可以加入和熔化固體銅，並且固體銅的加入和熔化可以在銅的火法精煉的常溫范圍2000°F至2200°F(1090℃至1200℃)下進行。本發(fā)明可使加入的固體銅的數(shù)量至少為被精煉過的熔融銅總和的5-10%，至50%或更多。在本發(fā)明的試驗中加入固體銅的數(shù)量被限制在50%左右，這僅僅是因為受到所用的爐子的幾何尺寸的限制的緣故。
在實施本發(fā)明時，在銅還原期間達到了高脫氧效率，該效率至少是60%，最多達到71%。這些數(shù)值是基于使用甲烷作為燃料時而確定的。在這種大約2100°F(1150℃)名義上的反應(yīng)溫度下，還原過程的方程式如下
在理論上計算結(jié)果每(英尺)3的甲烷(0.002公斤/米3)消耗0.165磅的氧氣?？梢灶A(yù)料用其它燃料也可得到類似的脫氧效率。這些脫氧效率的值是從至少為160噸的工業(yè)規(guī)模的裝爐量中得出的。
使用本發(fā)明，熱利用率也很高，熱利用率的值是以在一個直徑為13英尺(3.96米)、長度為30英尺(7.6米)的陽極爐內(nèi)精煉泡銅為基礎(chǔ)而得出的。這種陽極爐如圖1所示。在大約2100°F(1150℃)的精煉溫度下，計算得出向周圍的穩(wěn)態(tài)的熱量損失大約為70000Btu/分左右(17640千卡/分)。在以全部的燃料形成了包圍著氧氣的環(huán)幕的場合下，在實際工業(yè)生產(chǎn)中可注意到其熱利用率達到70%以上;在以一部分燃料形成一個包圍著氧氣和剩余的燃料的環(huán)幕的場合下，在實際工業(yè)生產(chǎn)中可再次注意到其熱利用率達到90%以上。在這最佳的實例中，熱利用率這樣高的準確原因還不知道，但是可以假設(shè)較高的熱利用率是由于氧氣和燃料的更充分的混合和更完全地燃燒的結(jié)果。
由于實施本發(fā)明的結(jié)果，對在銅還原的過程中所排出廢氣的不透明度作出了重大的改進。在熔融銅的還原過程中，當噴入的氧氣量占使燃料完全燃燒所需要氧氣量的25%至33%左右時，可以穩(wěn)定地得到不透明度小于20%的廢氣。在這些條件下，對于從熔池內(nèi)排出的廢氣是不必再進一步處理。當噴入的氧氣量大于上述這個范圍，而仍少于使燃料完全燃燒的氧氣需要量時，就需要使用布袋除塵室或其它類似物使不透明度低于20%，這種低的不透明度更進一步地表明了本發(fā)明的高效率以及對超過已有技術(shù)的未預(yù)料到的重大改進。
以下的不受限制的例子是用來顯示在下的說明的。該例子足以表達在一座13英尺×30英尺(3.96米×7.6米)的圓柱形的、公稱容量為250短噸(227公噸)的泡銅的，類似于圖1的陽極爐中精煉50爐多爐銅所具有的特點。兩個套管式風嘴安裝在距端墻大約2.5英尺(0.76米)並且低于熔池表面2.5英尺至3英尺(0.76～0.91米)的位置上，用來噴入工藝氣體。這種熔爐上有一個燃燒器被安置在一面端墻上，用來在澆鑄和停爐期間保持溫度;用于說明本方法的結(jié)果是來自當端墻的噴嘴不工作時所得到的數(shù)據(jù)。氣體的流量是以每分鐘標準立方英尺為單位，以在70°F的溫度和14.7磅/英寸的壓力下(每分鐘標準立方米，21℃和1大氣壓)確定的體積流量給出的。使用的氧氣純度為99%。
在例1到例4中說明實施本發(fā)明的方法。該方法利用與圖3所示相類似的雙層套管風嘴，而流體燃料從中心和最外層環(huán)形通道噴入，氧氣從內(nèi)環(huán)形通道噴入。在每個例子中，操作過程中中心通道和最外層環(huán)形通道間給定的燃料分布維持恒定。
例1將225短噸(204公噸)熔融泡銅爐料加入到一個陽極爐中。爐料中硫和氧的初始含量分別為0.022%和0.1933%。
把氧氣和天然氣噴入熔池，其體積流量比為2∶1。氧氣的流量為400英尺3/分(11.3米3/分)，天然氣的流量為200英尺3/分(5.7米3/分)。使用一個雙層套管風嘴，使45%的天然氣通過最外層環(huán)形通道噴入，其余的天然氣從中心通道噴入。氧氣通過內(nèi)環(huán)形通道噴入。吹煉持續(xù)37分鐘。在此期間，將9.6短噸(8.7公噸)的廢銅料陸續(xù)加進熔池，并在熔池中熔化;熔池溫度從2042°F(1116℃)增加到2055°F至2100°F(1124℃至1150℃)之間。在此最初噴吹期間，有效的熱利用率為95%。噴吹之后，硫和氧含量分別為0.003%和0.270%。
然后將氧氣和天然氣流量分別調(diào)節(jié)到167英尺3/分(4.7米3/分)和250英尺3/分(7.1米3/分)，使其體積流量比為2/3。這第二次吹煉持續(xù)52分鐘。在此期間，加入5.4短噸(4.9公噸)的廢銅，并熔化。熔池的溫度范圍為2057°F至2148°F(1125℃至1176℃)。在此期間有效熱利用率為93%，脫氧效率為60%。氧含量降至0.093%。
在此時將72短噸(66公噸)的銅從爐中放出，澆鑄成陽極。鑄成的陽極中的硫和氧的含量分別為0.003%和0.11%。
將剩余的熔融爐料進行第三次吹煉，氧氣與天然氣的體積流量比為2/1。氧氣的流量為400英尺3/分(11.3米3/分)，天然氣的流量為200英尺3/分(5.7米3/分)，第三次吹煉持續(xù)71分鐘，在此期間熔化了17短噸(15.5公噸)的廢銅、熔池的溫度范圍為2064°F至2145°F(1129℃至1174℃)。在此期間有效熱利用率為96%。爐料氧含量增至0.13%。
第四次噴吹進行66分鐘(氧氣與天然氣的體積流量比為3/2)，其中氧氣的流量為300英尺3/分(8.5米3/分)，天然氣的流量為200英尺3/分(5.7米3/分)。在此吹煉期間，總數(shù)為13短噸(11.8公噸)的廢銅被熔化。氧的含量減至0.068%，有效的熱利用率為94%。
最后第五次吹煉進行48分鐘(氧氣與天然氣的體積流量比為2/3)，其中氧氣的流量為167英尺3/分(4.7米3/分)，天然氣的流量250英尺3/分(7.1米3/分)。在此吹煉期間，加入了12短噸(10.9公噸)的廢銅。最終氧含量為0.032%。有效的熱利用率為94%。
例2將含0.265%氧和0.0096%硫的161短噸(147公噸)熔融泡銅加入陽極爐中。把體積流量比為2/1的氧氣和天然氣噴入熔池，氧氣的流量為400英尺3/分(11.3米3/分)，天然氣的流量為200英尺3/分(5.7米3/分)。使用雙層套管風嘴進行噴吹，其中35%的天然氣通過風嘴的最外層環(huán)形通道噴入，其余的65%天然氣通過中心通道噴入。
在以上述比率經(jīng)96分鐘的吹煉的期間內(nèi)，加入16短噸(14.6公噸)的廢銅并在熔池中熔化。在此期間，熔池溫度從1980°F(1082℃)增至2090°F(1143℃)。本期間計算出的熱利用率為97%。熔池的氧含量減少至0.233%，硫含量減少至0.0004%。
然后以2/3的體積流量比將氧氣和天然氣噴入熔池，其中氧氣的流量為167英尺3/分(4.7米3/分)天然氣的流量為250英尺3/分(7.1米3/分)。以此比率進行40分鐘的吹煉后，氧含量減至0.071%，熔池溫度從2060°F(1127℃)增至2106°F(1152℃)。在此期間計算出的熱利用率為98%，脫氧效率為68%。并且在此期間內(nèi)廢氣中未發(fā)現(xiàn)有炭黑，廢氣的不透明度平均為15%。
例3將239短噸(217公噸)，含0.342%氧和0.276%硫的熔融泡銅加入陽極爐。用雙層套管風嘴將空氣以500英尺3/分(14.2米3/分)的流量噴入熔池。以上述流量噴吹空氣70分鐘后，硫含量減至0.0050%，氧含量從0.342%增至0.354%。
然后將氧氣和天然氣以2/3的體積流量比噴入熔池，其中氧的流量為167英尺3/分(4.7米3/分)，天然氣的流量為250英尺3/分(7.1米3/分)。還是使用雙層套管風嘴，41%的天然氣經(jīng)最外層環(huán)形通道噴入。以這樣的比率經(jīng)81分鐘的吹煉，其間加入并熔化8短噸(7.3公噸)的廢銅。在此期間熔池的氧含量從0.354%減至0.080%，熔池的溫度從2127°F(1164℃)增至2142°F(1172℃)。在此期間，計算出的熱利用率為97%，脫氧效率為71%，廢氣不透明度平均為15%。
例4將197短噸(179公噸)含0.298%氧和0.0010%硫的熔融泡銅加入陽極爐。以2/1的體積流量比將氧氣和天然氣噴入熔池，其中氧氣的流量為400英尺3/分(11.3米3/分)，天然氣的流量為200英尺3/分(5.7米3/分)。通過雙層套管風咀，將45%的天然氣經(jīng)最外層環(huán)形通道噴入。
以上述比率經(jīng)42分鐘的吹煉，其間在熔池中共加入并熔化12噸的廢銅。在此期間，熔池溫度從2073°F(1134℃)增至2142°F(1172℃)，計算的熱利用率為93%。
然后以1/1的體積流量比將氧氣和天然氣噴入熔池，其中氧的流量為300英尺3/分(8.5米3/分)，天然氣的流量為300英尺3/分(8.5米3/分)。以此比率吹煉43分鐘后，共加入并熔化6短噸(5.5公噸)的廢銅，熔池溫度由2062°F(1128℃)增至2128°F(1164℃)。這時計算的熱利用率為88%。熔池氧含量減至0.185%。
再以2/3的體積流量比將氧氣和天然氣噴入熔池，其中氧氣的流量為167英尺3/分(4.7米3/分)，天然氣的流量為250英尺3/分(7.1米3/分)。以上述比率經(jīng)39分鐘的吹煉后，熔池的溫度從2070°F(1132℃)增至2106°F(1152℃)，熔池氧含量從0.185%減至0.064%。在此期間，計算出的熱利用率為92%，脫氧效率為64%，廢氣不透明度平均為15%。
例5和例6說明用與圖2中所示的相類似的單層套管風咀實施本發(fā)明的方法，流體燃料通過外環(huán)形通道噴入，氧氣經(jīng)中心通道噴入。
例5將189短噸(172公噸)含氧0.360%，含硫0.0207%的熔融泡銅加入陽極爐中。把氧氣和天然氣以4/3的體積流量比噴入熔池，其中氧氣的流量為400英尺3/分(11.3米3/分)，天然氣的流量為300英尺3/分(8.5米3/分)。
在以這樣的比率吹煉74分鐘的期間內(nèi)，在熔池中加入5.3短噸(4.8公噸)的廢銅并熔化。熔池的溫度從2079°F(1137℃)增加到2138°F(1170℃)。在此期間計算出的熱利用率為69%。銅的含氧量減至0.316%，硫含量減至0.0075%。
然后將氧氣和天然氣以2/3的體積流量比噴入熔池，其中氧的流量為200英尺3/分(5.7米3/分)，天然氣流量為300英尺3/分(8.5米3/分)。以這種比率吹煉61分鐘后，熔池溫度從2094°F(1146℃)增至2137°F(1170℃)。在此期間，計算出的熱利用率為71%。此期間熔池的氧含量進一步降至0.031%，脫氧效率為62%。
例6將222短噸(202公噸)含0.319%氧和0.046%硫的熔融泡銅加入一陽極爐中。用單層套管風咀將氧氣和天然氣噴入熔池。氧氣和天然氣的流量分別為400英尺3/分(11.3米3/分)和300英尺3/分(8.5米3/分)。以這樣比率吹煉98分鐘，其間加入并熔化6短噸(5.5公噸)的廢銅。熔池的溫度從2067°F(1131℃)增至2135°F(1168℃)，氧含量降至0.274%。這期間計算的熱利用率為73%。
將體積流量比為2/3的氧氣和天然氣噴入熔池53分鐘，其中氧氣的流量為200英尺3/分(5.7米3/分)，天然氣的流量為300英尺3/分(8.5米3/分)。經(jīng)過這一周期，熔池的溫度從2120°F(1160℃)增至2150°F(1177℃)，計算的熱利用率為71%，在此期間氧含量進一步降至0.064%，脫氧效率為70%。
盡管通過參考特定的實施例來描述本發(fā)明，本技術(shù)領(lǐng)域：
的人員將認識到，在不背離本發(fā)明精神與范圍的情況下可能有許多變化，并且將認識到它旨在包括為了說明的目的而在此公開的本發(fā)明的不構(gòu)成對本發(fā)明的精神和范圍的背離的全部變更和改型。
如此地描述如上的本發(fā)明后，所提出的權(quán)利要求
是
權(quán)利要求
1.一種用氧氣和流體燃料加熱熔融物質(zhì)的方法包括如下步驟(a)提供一個盛有熔融物質(zhì)的熔池，熔池的溫度等于或高于所述燃料的自燃溫度，所述熔融物質(zhì)至少具有象鎳一樣的抗二氧化碳和水的氧化能力，(b)通過位于所述熔池表面下的風嘴將氧氣和所述燃料噴入所述熔池，至少有一部分所述燃料形成一個環(huán)繞被噴吹氧氣的環(huán)幕；(c)控制所述噴入的與所述燃料的量成比例的氧氣量，不大于使所述燃料完全燃燒所需氧氣量的大約150%；并且(d)燃燒所述燃料以對所述熔融物質(zhì)供熱。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中全部所述流體燃料形成一個環(huán)繞噴入氧氣的環(huán)幕。
3.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中一部分所述流體燃料形成一個環(huán)繞噴入氧氣和所述燃料剩余部分的環(huán)幕。
4.如權(quán)利要求
3所述的方法，其中形成環(huán)幕的流體燃料是通過所述風口噴入的全部燃料的大約10%至50%。
5.如權(quán)利要求
3所述的方法，其中噴入氧氣形成一個環(huán)繞所述燃料剩余部分的環(huán)幕。
6.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述的物質(zhì)是以銅、鎳、鉛、鈀、鋨、金和銀構(gòu)成的組中選擇出的一種金屬。
7.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述的物質(zhì)是從二氧化硅，氧化鋁和含硅酸鹽、金屬氧化物及石灰的融渣構(gòu)成的組中選擇出的一種非金屬物質(zhì)。
8.如權(quán)利要求
6所述的方法，其中所述的金屬是銅。
9.如權(quán)利要求
8所述的方法，在步驟(b)到(d)任何一個步驟中間包括如下附加步驟(Ⅰ)添加固體銅于所述熔融銅中;(Ⅱ)基本上用步驟(d)中產(chǎn)生的熱在所述熔池中熔化所述固體銅;(Ⅲ)不增加外部輔助熱保持所述熔池溫度不低于大約2000°F(1090℃);
10.如權(quán)利要求
9所述的方法，其中所述的廢銅熔化后組成至少含所述熔融銅的5%。
11.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中在步驟(c)期間噴入氧氣的量大約為使所述燃料完全燃燒所需氧氣的75%到150%。
12.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中噴入的氧氣純度至少為70%。
13.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述的流體燃料從氫氣、天然氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及它們的組合所構(gòu)成的組中選出。
14.一種精煉銅的方法包括如下步驟(a)提供一個包括溶解氧在內(nèi)的含氧雜質(zhì)的不純凈熔融銅的熔池;(b)通過位于所述熔池表面之下的風嘴將氧氣和一種流體燃料噴入所述熔池，至少一部分所述流體燃料形成一個環(huán)繞噴入氧氣的環(huán)幕;(c)控制所述噴入的，與所述流體燃料成比例的氧氣量，少于使所述燃料完全燃燒所需的氧氣量;并且(d)使所述噴入的氧氣、燃料和含氧雜質(zhì)在所述的熔池中反應(yīng)，以除去所述含氧雜質(zhì)。
15.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中全部的所述流體燃料形成一個環(huán)繞噴入氧氣的環(huán)幕。
16.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中一部分所述的流體燃料形成一個環(huán)繞噴入氧氣和所述燃料剩余部分的環(huán)幕。
17.如權(quán)利要求
16所述的方法，其中形成環(huán)幕的流體燃料是通過所述風嘴噴入的全部燃料的大約10%至50%。
18.如權(quán)利要求
16所述的方法，其中噴入氧氣形成一個環(huán)繞所述燃料剩余部分的環(huán)幕。
19.如權(quán)利要求
14所述的方法，在(b)到(d)任何一個步驟中包括下列附加步驟(Ⅰ)將固體銅加入所述熔融銅中;(Ⅱ)基本上用步驟(d)中產(chǎn)生的熱在所述熔池中熔化所述固體銅;并且(Ⅲ)不增加外部輔助熱量保持所述熔池溫度不低于大約2000°F(1090℃)。
20.如權(quán)利要求
19所述的方法，其中所述固體銅在熔化后組成至少為所述熔融銅的5%。
21.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中所述噴入氧氣的量為使所述流體燃料完全燃燒所需氧氣量的大約25%至不到100%。
22.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中所述噴入氧氣的量為使所述流體燃料完全燃燒所需氧氣量的大約33%至不到100%。
23.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中噴入的氧氣純度至少為70%。
24.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中所述的流體燃料從以下物質(zhì)組中選擇，氫氣、天然氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和它們的組合。
25.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中在步驟(c)期間，噴入所述氧氣的量為使所述燃料完全燃燒所需氧氣量的大約25%至33%，在步驟(d)期間，反應(yīng)產(chǎn)物以廢氣形式從所述熔池中逸出，所述廢氣的不透明度不大于20%。
26.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中所述的不純凈熔融銅是經(jīng)脫硫的粗銅或泡銅。
27.一種精煉銅的方法，包括以下步驟(a)提供一個含包括硫在內(nèi)的可氧化雜質(zhì)和包括溶解氧在內(nèi)的含氧雜質(zhì)的不純凈熔融銅的熔池;(b)通過一個位于所述熔池表面之下的風嘴把氧氣和一種流體燃料噴入所述熔池，至少一部分所述流體燃料形成一個環(huán)繞噴入氧氣的環(huán)幕;(c)控制所述噴入氧氣相對于所述的流體燃料量不少于使所述燃料完全燃燒所需的氧量;(d)在所述熔池中使所述噴入氧氣、燃料和可氧化雜質(zhì)反應(yīng)，以除去所述可氧化雜質(zhì);(e)調(diào)整所述噴入氧氣相對于所述流體燃料的量，使其少于使所述燃料完全燃燒所需的氧量;(f)在所述熔池中使所述噴入氧氣、燃料和含氧雜質(zhì)反應(yīng)，以除去所述含氧雜質(zhì)。
28.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中全部所述的流體燃料形成一個環(huán)繞噴入氧氣的環(huán)幕。
29.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中一部分所述的流體燃料形成一種環(huán)繞噴入的氧氣和所述燃料剩余部分二者的環(huán)幕。
30.如權(quán)利要求
29所述的方法，其中環(huán)幕的流體燃料的量大約是通過所述風口噴入的全部燃料的10%至50%。
31.如權(quán)利要求
29所述的方法，其中噴入的氧氣形成一個環(huán)繞所述流體燃料剩余部份的環(huán)幕。
32.如權(quán)利要求
27所述的方法，在步驟(b)至(f)任何步驟中間包括如下附加步驟(Ⅰ)把固體銅加入到所述熔融銅中;(Ⅱ)在所述熔池中基本上用步驟(d)或(f)中產(chǎn)生的熱熔化所述固體銅;并且(Ⅲ)不增加外部輔助熱量保持所述熔池溫度不低于大約2000°F(1090℃)。
33.如權(quán)利要求
32所述的方法，其中所述固體銅熔化后構(gòu)成至少5%的所述熔融銅。
34.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中步驟(c)中噴入所述氧氣的量為使所述流體燃料完全燃燒所需氧氣量的100%至大約450%。
35.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中步驟(c)中噴入所述氧氣的量為使所述流體燃料完全燃燒所需氧氣量的100%至大約300%。
36.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中在步驟(e)中噴入所述氧氣的量是使所述流體燃料完全燃燒所需氧氣量的25%至不到100%。
37.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中在步驟(e)中噴入所述氧氣的量是使所述流體燃料完全燃燒所需氧氣量的33%至不到100%。
38.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中噴入氧氣的純度至少為70%。
39.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中所述的流體燃料選自由氫氣、天然氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和它們的組合所構(gòu)成的組。
40.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中在步驟(e)中噴入所述氧氣的量大約是使所述燃料完全燃燒所需氧氣量的25%至33%，在步驟(f)期間，反應(yīng)產(chǎn)物以廢氣的形式從所述熔池中逸出，所述廢氣的不透明度不大于20%。
41.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中所述的不純凈熔融銅是粗銅或泡銅。
42.一種精煉銅的方法，包括如下步驟(a)提供一個含包括硫在內(nèi)的可氧化雜質(zhì)和包括溶解氧在內(nèi)的含氧雜質(zhì)的不純凈熔融粗銅或泡銅的熔池;(b)通過一個位于所述熔池表面之下的風嘴把氧氣和一種流體燃料噴入所述熔池，至少一部分所述流體燃料形成一個環(huán)繞噴入氧氣的環(huán)幕;(c)控制所述噴入氧氣相對于所述流體燃料的量不少于使所述燃料完全燃燒所需氧氣的量;(d)使所述噴入氧氣、燃料和可氧化雜質(zhì)在所述熔池中反應(yīng)，以除去所述可氧化雜質(zhì);(e)調(diào)節(jié)所述噴入氧氣相對于所述流體燃料的量，使其少于使所述燃料完全燃燒所需的氧氣量;(f)使所述噴入氧氣、燃料和含氧雜質(zhì)在所述熔池中反應(yīng)，以除去所述含氧雜質(zhì);并且(g)在步驟(b)至(f)中任一個或更多的步驟，該步驟是(Ⅰ)把固體銅加入到所述熔融銅中;(Ⅱ)在所述熔池中基本上用步驟(d)或(f)中產(chǎn)生的熱熔化所述固體銅;(Ⅲ)不輸入外部補充熱量保持熔池的溫度不低于大約2000°F(1090℃)。
43.如權(quán)利要求
42所述的方法，其中形成環(huán)幕的流體燃料大約是通過所述風嘴噴入的全部燃料的10%至50%。
44.如權(quán)利要求
42所述的方法，其中噴入的氧氣形成一個環(huán)繞所述燃料剩余部分的環(huán)幕。
45.如權(quán)利要求
42所述的方法，其中所述固體銅在熔化后至少構(gòu)成所述熔融銅的5%。
46.如權(quán)利要求
42所述的方法，其中在步驟(c)噴入所述氧氣的量為使所述流體燃料完全燃燒所需氧氣量的100%至大約450%。
47.如權(quán)利要求
42所述的方法，其中在步驟(c)噴入所述氧氣的量為使所述流體燃料完全燃燒所需氧氣量的100%至大約300%。
48.如權(quán)利要求
42所述的方法，其中在步驟(e)噴入所述氧氣的量為使所述流體燃料完全燃燒所需氧氣量的25%至不到100%。
49.如權(quán)利要求
42所述的方法，其中在步驟(e)噴入所述氧氣的量為使所述流體燃料完全燃燒所需氧氣量的33%至不到100%。
50.如權(quán)利要求
42所述的方法，其中噴入氧氣的純度至少為90%。
51.如權(quán)利要求
42所述的方法，其中所述的流體燃料選自由氫氣、天然氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和它們的組合所構(gòu)成的組。
52.如權(quán)利要求
42所述的方法，其中在步驟(e)期間噴入所述氧氣的量大約為使所述燃料完全燃燒所需的氧氣量的25%至33%，在步驟(f)期間反應(yīng)產(chǎn)物以廢氣的形式從所述熔池中逸出，所述廢氣的不透明度不大于20%。
專利摘要
一種將氧氣和燃料噴入裝有物質(zhì)的熔池以加熱此熔融物質(zhì)的方法。該熔池的溫度高于燃料自燃溫度，至少有一部分燃料形成環(huán)繞氧氣的環(huán)幕，并燃燒燃料以向熔融物質(zhì)提供熱量。當熔融物質(zhì)是不純凈的銅時，可以控制噴入氧氣和燃料的量，以交替地氧化和還原銅的雜質(zhì)并把它們從熔池中除去。在任何加熱或精煉階段，可以在熔池中熔化固體物質(zhì)。在一個最佳實施例中，噴射期間一部分燃料形成一個環(huán)繞氧氣的環(huán)幕，而氧氣形成一個環(huán)繞其余燃料的環(huán)幕。
文檔編號C22B9/10GK86107592SQ86107592
公開日1987年9月9日 申請日期1986年10月24日
發(fā)明者伊恩·弗朗西斯·馬斯特森, 戴維·比奇特爾·喬治, 弗雷德里克·阿倫·魯?shù)侣宸?申請人:聯(lián)合碳化公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan