专利名称：用水粒化锍或矿渣的装置和工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及水粒化。一方面，本发明涉及一种用水粒化熔融锍或矿渣的装置，另一方面，本发明涉及一种用水粒化锍或矿渣的方法。另一方面，本发明涉及一种在最少的井中水汽爆炸(如果存在的话)的安全工作的环境条件下用水粒化锍或矿渣的装置和方法。
在不同的热冶炼工艺中，特别是在有色金属冶炼工艺中，熔融锍和矿渣各自是作为中间产物和副产品产生的。对这些材料进行有效处理可使其变小成为可流动的微粒状。现有许多方法可达到上述的材料的减小，包括水粒化、气粒化、碾碎、旋转雾化(如此处所参考引用的USP5409521中所述的内容)等等。由于考虑方便、安全及费用的原因，用水进行粒化的方法经常作为减小锍和矿渣粒度的优选的方法。USP5468279中描述了一种典型的水粒化方法，本文中已作为参考引用。
虽然上面所述的所有技术在某一程度或另一程度上是有效的，但上述所有技术在环境保护和安全方面尚需不断提高。特别是对于水粒化的方法，泄出气体的回收及减少井中水汽爆炸等方面的提高均为不断追求的目标。
发明内容
根据本发明，用水对熔融锍或矿渣进行粒化是通过一个流槽而将熔融锍或矿渣送进到粒化器箱中。粒化器箱包含有倾斜壁并配置有一个或多个隔板，所述隔板将粒化器箱分隔为活性粒化区和静止沉降区。该粒化器箱还配置有可调的溢流堰板和多个喷嘴。这些喷嘴的布置可使其喷出的水作用到送入粒化器箱的所有熔融锍或矿渣上。粒化器箱最好包覆一层聚合材料用来减少潜在的水汽爆炸。该粒化器也最好配置一个出气道，该出气道可直接与通风塔相连，骤冷塔按顺序与负压通风系统相连。
该粒化器箱同时也装配用来移走已粒化材料的斗式提升机。从粒化器中溢流出的水被送入增稠器/澄清器来回收水中的固体。来自增稠器/澄清器的回收的粒化水被冷却并被循环利用，应对上述水的pH值进行控制以最有效地从粒化器的通风气体中除去污染物质。
附图简介
图1为锍粒化工艺的一个实施例的示意图，该实施例中锍从流槽进入两个粒化器再进入粒化锍输送机。
图2为图1中的两个粒化器的示意图。
图3为图1和图2中所示的斗式提升机的示意图。
最佳实施例本发明中的水碎粒化装置适用于将熔融锍或矿渣或两者的混合物进行粒化。典型的锍和矿渣的混合物包括如在USP5449395；USP4416690；USP5217427；USP5007959中所述的铜冶炼过程中产生的物质，上述所有专利在此都作为参考使用。描述镍冶炼过程中产生典型的锍和矿渣混合物的专利USP5215571在此也作为参考使用。
图中利用相同数字来指示相同部件。为简化对本发明的描述，装置中的一些不同部件如阀、附件、加热器等在图中均被省略，但作为本领域的技术人员应认识到这些传统应用的部件是工作中所需要的。
图1中显示了本发明工作过程的一个典型实施例。熔融锍(例如铜或镍生产过程中的产物)或矿渣、这种情况下的锍由流槽10a和10b从一个或多个冶炼器或其他火法冶炼炉(未显示)中输送至粒化器箱11a和11b。在这些粒化器箱中熔融锍与水接触，熔融锍被转变为粒化的锍并在粒化器箱的底部被收集起来。斗式提升机12a和12b将粒化后的锍连续地或成批地从粒化器箱的底部移至输送带13或类似输送装置上，这些输送装置将粒化的锍输送至存储场所或运输装置或输送至其他场所进行进一步的加工(这些工艺在图中均未显示)。
图2显示了本发明粒化器的一个实施例。典型地，该粒化器(此处描述的为粒化器11b)包括与通风道15相连的封闭式通风塔14b。通风塔14b与覆盖粒化区17b的汽罩16b相连。粒化区装配有与一个或多个喷水嘴(如19a和19b)相关联的中间桶(如在粒化区17a的局剖视图中所示的桶18a)，这样从中间桶中倒出的熔融锍(这些熔融锍各自从流槽10a及10b中收集来)可立即且完全与从喷嘴中喷出的水相接触。
熔融锍与水相接触产生的蒸汽由气罩收集并通过通风塔排出至通气道。中间桶最好位于喷嘴之上，以这种方式操纵喷嘴，喷嘴就可喷出或级联地喷出水射流。从中间桶中倾倒出的熔融锍就通过或沉入水流中。
通过与水接触熔融锍就被粒化并在微粒箱的底部如静止区20b处被收集起来。粒化区17b通过隔板21b与静止区20b相分离，隔板21b通常为一个或多个从粒化器箱的内壁伸出的水泥或钢结构部件。静止区20b也装配有粒化水溢流堰板22b，该堰板可收集溢流水并使其与静止区的粒化水相分离。已粒化的锍最终通过图3中所示的斗式提升机23b而从静止区中运走。
粒化器箱中也配备有在熔融材料离开粒化区产生溢流时而对其进行控制和引导的部件(如紧急流槽24b和紧急筒25b)。
粒化器箱由加强的水泥或其他合适的结构材料如钢构成，它包括将粒化后的材料引导入斗式提升机的倾斜壁(如图3中所示)。溢流堰板沿着粒化器箱的一边布置以允许所控制的水的撤回，堰板最好是可调的。堰板在粒化器中与粒化器箱体的外壁相分离并与由金属分隔挡板26a和26b引起的湍流水相分离，如图2中所示金属分隔挡板26a和26b伸入水中。
在一个实施例中，水通过一个盘(未显示)进入粒化器槽或粒化器箱，所述盘用不锈钢制成并安装在多个喷嘴上。喷嘴的数目、直径(尺寸)和位置可根据操作方便性、熔融材料所用喷嘴的恰当尺寸、数目和位置及粒化操作的性能参数、所期望得到的粒化产品的最后微粒尺寸及类似因素的不同而变化。上述所有因素的综合最终决定水汽爆炸的数量和规模。
可选择地，粒化槽包覆有一层聚合材料如炭焦油环氧树脂，该材料用来减少熔融材料的爆炸潜在的可能性。虽然不想被理论束缚，但在气泡蒸发开始形成集结时在熔融材料和粒化器箱之间加入有机材料可阻止金属——水间的爆炸。
水流进入粒化器箱的速率将根据箱的设计、熔融材料的特性和数量、水温和其他因素的变化而改变，但是典型的速率变化应处于每吨材料30吨水至每吨材料10吨水之间，最好处于每吨材料25吨水至每吨材料15吨水之间。根据不同的设计尺寸和水粒化系统的工作参数，典型的系统通常每小时可处理60吨熔融材料如铜锍，且经常超过85吨/小时，某些设计和运行在不产生破坏性爆炸的情况下每小时可处理超过200吨甚至300吨熔融材料。
水压处于约65和120psig之间，最好处于85和105psig之间，这样可进行无爆炸粒化。一些很小的响声是常有的而且有助于使操作者确信系统正在正常运行。特别地水温应超过或为90°F，最好处于约120至140°F之间。
粒化器最好装配一个由耐久性材料如不锈钢构成的爆炸泄压开口27b，通道28b以一定的间距布置，这样可减少从与熔融材料输入槽最近的粒化区排出固体材料的可能性。此处的爆炸泄压开口最好也包覆一层聚合材料29b如聚合物敷膜织物，爆炸泄压开口通过弹性绳索来保持以在正常运行过程中阻止蒸汽的释放但在爆炸时可消除压力气体(这样可阻止对微粒箱及相关设备的结构损坏)。
粒化器最好装配有出气道，该出气道直接与通风塔(涤气器)14b相连，然后与负压通风系统(如通风道15)相连。通风塔的运行可通过主粒化水的侧流来清除污染物质如硫磺二氧化物或微粒物质。通风塔气流可以直接流向粒化器箱。另一种替代方式为粒化器可以通过位于远处的涤气器(未示出)来通风。在另一种替代方式中，粒化器可被紧密密封以阻止任何气体溢出除非气体进入封闭的通风流槽。
斗式提升机用来从粒化器箱中运走材料，该提升机上装配有辊子、导轨和提升绞车，这样该提升机可从粒化器箱中部分地移出从而用于维修或使材料从箱中受控制移出。后一过程使得被采掘的粒化器箱中已粒化的材料不致过满。
来自粒化器的溢流水被引导入增稠器/澄清器(未显示)来回收粒化水中所携带的任何固体。来自增稠器的底层浓浆可有选择地送入有沟槽的微粒挖掘斗中，以进行材料的过滤及回收。另一种替代方式为底层浓浆可被引导入过滤装置中。
粒化用水的pH值是通过添加基本的化合物如氢氧化钠(NaOH)来控制的，这样可保持pH值为中性至略碱性。在另一个实施例中，pH值受控制的水用来清洗来自粒化器通风气体的污染物质。
粒化用水可在传统的冷却塔中冷却，然后再将其循环至粒化系统。最好提供一个备用的水供应系统，这样即使在电力供应中断而将主粒化泵关闭的情况下也可以保证水流进入粒化器端部。
虽然参考附图及上述不同的实施例对本发明进行了非常详细的描述，但是该文件仅是为了说明的目的而不是对附加的权利要求所描述的本发明进行限制。
权利要求
1.一种将熔融材料进行粒化的装置，该装置包括A.将熔融材料从熔融材料源输送至具有倾斜壁的粒化器箱，所述粒化器箱具有干缘区域(freebord area)，该粒化器箱装配有(i)水溢流堰板，该堰板通过至少一个伸入箱中的挡板与干缘区域相分隔，(ii)一个将粒化器箱分隔为静止区和活性粒化区的隔板，(iii)用于将材料从活性粒化区分离出去的装置，(iv)阻挡固体材料从箱体排出而进入(A)装置的装置；B.在熔融材料从装置(A)中排出而进入粒化器箱的活性粒化区时将水喷射到熔融材料上的装置，以使熔融材料转变为粒化材料并在粒化器箱的静止区将其收集；C.用来将粒化后的材料从粒化器箱的静止区运走的装置；D.用来收集从粒化器箱中溢出的气体的装置。
2.一种粒化熔融材料的方法，该方法包括A.将熔融材料送入粒化器箱的粒化区；B.在粒化区使熔融材料与足够的水接触，在仅有水汽爆炸而不致损坏粒化器箱的状况下使熔融材料转化为粒化的材料；C.在粒化器箱的静止区中收集已粒化的材料；D.收集从粒化器箱中溢出的气体，将溢出的气体转化为适于排放入环境中的形态；E.将(B)步骤中已粒化材料中的水进行回收恢复，然后将回收的水循环至步骤(B)；F.将已粒化材料从粒化器箱的静止区中移走。
全文摘要
用水粒化熔融锍或矿渣,即将熔融锍或矿渣输送通过流槽(10a,10b)而进入粒化器箱(11a,11b)。 箱(11a,11b)包括倾斜壁且装配有可调的溢流堰板(22b)和一个或多个喷嘴(19a,19b)。箱中布置的喷嘴(19a,19b)可将水喷射至输送至粒化器箱(11a,11b)的所有熔融锍或矿渣上。粒化器箱(11a,11b)可选择地包覆有一层聚合材料,该材料用来减少潜在的水汽爆炸。粒化区可选择地装配有一个出气道(16b),该出气道直接与通风塔(14b)相连,通风塔按顺序与负压通风系统(15)相连。粒化器最好装配爆炸泄压开口(27b),该开口由耐久性通道(28b)构成,爆炸泄压开口(27b)最好包覆一层聚合材料。
文档编号C03B37/00GK1259108SQ98805669
公开日2000年7月5日 申请日期1998年5月28日 优先权日1997年5月30日
发明者戴维·B·乔治, 吉苏斯·A·塞普尔韦达, 安冬尼·J·韦迪克, 安冬尼·G·斯托里, 戴维·阿拉纳 申请人:肯耐克特控股公司