СИСТЕМА И СПОСОБ АНОДНОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ

1. Способ анодного рафинирования меди, включающий стадии:
(i) загрузки расплавленной черновой меди в печь;
(ii) загрузки медного скрапа в расплавленную черновую медь в печи;
(iii) расплавления упомянутого медного скрапа или нагревания расплавленной черновой меди с использованием плавильного пламени, созданного из многофункциональной когерентно-струйной фурмы верхнего дутья, причем упомянутая когерентно-струйная фурма соединена с источником кислородсодержащего газа и источником топлива;
(iv) окисления примесей серы в расплавленной черновой меди в печи с использованием вдуваемой сверху когерентной струи кислородсодержащего газа, выбрасываемой из когерентно-струйной фурмы, причем упомянутая когерентно-струйная фурма соединена с источником кислородсодержащего газа и источником топлива; и
(v) восстановления кислорода в расплавленной черновой меди в печи с использованием вдуваемой сверху когерентной струи восстановительного газа, содержащей восстановитель и инертный газ, выбрасываемой из когерентно-струйной фурмы; причем упомянутая когерентно-струйная фурма соединена с источником кислородсодержащего газа, источником топлива; источником восстановителя; и источником инертного газа.
2. Способ по п.1, при этом способ анодного рафинирования меди представляет собой непрерывный процесс огневого рафинирования, и способ дополнительно включает стадии повторения стадий с (iii) по (v) для каждой дополнительной загрузки медного скрапа или расплавленной черновой меди, вводимых в печь.
3. Система анодного рафинирования меди, включающая:
медеплавильную металлургическую печь, имеющую огнеупорную стенку, причем печь приспособлена содержать ванну расплавленной меди, имеющую верхнюю поверхность, и упомянутая печь ограничивает незаполненное пространство над верхней поверхностью ванны меди;
по меньшей мере одну многофункциональную когерентно-струйную фурму, соединенную с источниками кислородсодержащего газа, инертного газа, восстановителя и топлива, причем упомянутая когерентно-струйная фурма установлена в упомянутой огнеупорной стенке печи в положении над верхней поверхностью ванны меди; и
контроллер, функционально регулирующий поток кислородсодержащего газа, инертного газа, восстановителя и топлива к упомянутой по меньшей мере одной когерентно-струйной фурме;
при этом из упомянутой по меньшей мере одной когерентно-струйной фурмы создается плавильное пламя, включающее топливо и кислородсодержащий газ, для нагревания расплавленной меди или расплавления любых загрузок медного скрапа, помещенных в печь; и
при этом из когерентно-струйной фурмы создается когерентная струя кислородсодержащего газа для окисления серы в ванне меди; и
при этом из когерентно-струйной фурмы создается когерентная струя восстановительного газа, содержащая восстановитель и инертный газ, для восстановления кислорода в ванне меди.
4. Усовершенствование способа непрерывного рафинирования меди в анодной печи, включающее стадии:
загрузки расплавленной черновой меди в анодную печь и, необязательно, загрузки медного скрапа в расплавленную черновую медь в анодной печи;
окисления примесей серы в расплавленной черновой меди в анодной печи с использованием вдуваемой сверху когерентной струи кислородсодержащего газа, выбрасываемой из когерентно-струйной фурмы, установленной в огнеупорной стенке анодной печи в положении над верхней поверхностью расплавленной черновой меди, причем упомянутая когерентно-струйная фурма соединена с источником кислородсодержащего газа и источником топлива; и
восстановления кислорода в расплавленной черновой меди в анодной печи с использованием вдуваемой сверху когерентной струи восстановительного газа, содержащей восстановитель и инертный газ, выбрасываемой из когерентно-струйной фурмы; причем упомянутая когерентно-струйная фурма соединена с источником кислородсодержащего газа, источником топлива; источником восстановителя; и источником инертного газа.
5. Способ по п.1 или 4, дополнительно включающий стадию направления одного или более продувочных потоков через многофункциональную когерентно-струйную фурму; после стадии окисления и перед стадий восстановления; после стадии расплавления или нагревания и перед стадией окисления; во время стадий загрузки; во время стадии расплавления; или после стадии восстановления.
6. Способ по п.1 или 4, при этом стадию окисления проводят в две или более подстадии, на которых расплавленную медь приводят в контакт с первой когерентной струей кислородсодержащего газа с концентрацией кислорода по меньшей мере 30 объемных процентов кислорода на первой стадии, а затем расплавленную медь приводят в контакт со второй когерентной струей кислородсодержащего газа с более низкой концентрацией кислорода, чем в упомянутой первой когерентной струе кислородсодержащего газа.
7. Способ по п.1 или 4, дополнительно включающий стадию нагрева упомянутой расплавленной меди во время литья меди в аноды при контактировании упомянутой расплавленной меди с плавильным пламенем, создаваемым упомянутой когерентно-струйной фурмой.
8. Способ по п.1 или 4, дополнительно включающий стадию сгребания шлака с расплавленной меди с использованием газовой струи, выбрасываемой из когерентно-струйной фурмы, для направления шлака в сторону горловины печи.
9. Способ по п.1 или 4 или система по п.3, при этом кислородсодержащий газ представляет собой технически чистый кислород, восстановитель и топливо представляют собой природный газ, а инертный газ представляет собой азот.
10. Способ по п.1 или 4 или система по п.3, при этом плавильное пламя, по существу, не содержит газообразного азота.
x
11. Способ по п.1 или 4 или система по п.3, при этом вводят вдуваемую сверху струю газообразного азота в незаполненное пространство печи из когерентно-струйной фурмы во время загрузки медного скрапа или расплавленной меди в печь для подавления образования NO в печи.
12. Способ по п.1 или 4 или система по п.3, при этом когерентно-струйная фурма представляет собой съемную, легкую по весу когерентно-струйную фурму, которая может быть удалена из печи во время иных стадий рафинирования меди, нежели расплавление, окисление и восстановление.
x
13. Способ подавления образования NO во время рафинирования металлов, включающий стадии:
обеспечения загрузки металлического скрапа в ванну расплавленного металла в печи, оснащенной по меньшей мере одной фурмой верхнего дутья в сборе и соединенной с источником кислородсодержащего газа, источником топлива и источником газообразного азота;
расплавления упомянутой загрузки металлического скрапа с использованием плавильного пламени с использованием топлива и кислородсодержащего газа;
окисления или восстановления примесей в расплаве с использованием кислородсодержащего газа или восстановителей; и
x
периодическое вдувание предписанного объема газообразного азота в незаполненное пространство печи с использованием фурмы верхнего дутья в сборе во время или после стадии обеспечения загрузки металлического скрапа для подавления образования NO во время процесса рафинирования.