專利名稱：浮渣量小的鋁熔煉方法
廣義上講，本發(fā)明涉及鋁熔煉方法，該方法尤其適用于鋁的循環(huán)使用或鋁的回收。
近年來，由于立法的影響和制鋁工業(yè)旨在降低能耗和投資方面的努力，已大大提高了廢鋁或鋁碎屑的循環(huán)使用或回收量。有約一半的廢鋁來自制鋁廢料。但是，來自廢飲料罐的廢鋁量已迅速增大，因此要求有新的熔煉方法和制鋁能力。
為了提高循環(huán)使用或回收的經(jīng)濟(jì)效益，已在鋁熔煉爐的設(shè)計(jì)和操作上作了大幅度的改進(jìn)。更好地控制溫度設(shè)定點(diǎn)和燃燒的化學(xué)計(jì)量已提高了燃料效益。通過改進(jìn)操作實(shí)踐也已在某種程度上減小了加熱期間鋁表面的浮渣，即氧化物生成量。但在直接火焰爐中，由于爐內(nèi)氣氛中存在氧化性氣體，尤其是存在氧氣和從直接火焰燃燒器出來的燃燒產(chǎn)物，所以使浮渣的進(jìn)一步減少受到限制。更具體地講，直接火焰爐的爐內(nèi)氣氛中含有CO2，H2O和O2，該氣氛中不斷送入鋁進(jìn)料。在用空氣作氧化劑時(shí)，CO2，H2O和O2的總濃度一般為約30％。鋁熔煉期間形成的大部分浮渣據(jù)認(rèn)為是因?yàn)榕c這些氧化性氣體接觸所致。雖然已合理地充分認(rèn)識到了熔體溫度，熔體組成和爐內(nèi)氣氛對氧化速度的影響，但對于所形成的浮渣量的減少仍然受到限制。
在用輻射管加熱鋁進(jìn)料的非直接火焰爐中采用受控氣氛可大幅度減少氧化損失。但這類爐的傳熱速度低，輻射管受腐蝕并且投資大和維修改保養(yǎng)費(fèi)用高又使其不經(jīng)濟(jì)。
因此，仍需要可大幅度減少氧化損失和浮渣生成量并又不會大幅度增加損資或生產(chǎn)成本的直接火焰鋁熔煉方法。
本發(fā)明涉及在直接火焰爐中熔煉鋁進(jìn)料的改進(jìn)方法。將該進(jìn)料引入爐中并使其受到放在進(jìn)料上的一或多臺直接火焰燃燒器的輻射加熱作用。將非氧化性氣體從直接火焰燃燒器和鋁進(jìn)料之間引入以在進(jìn)料附近形成氣體層，該氣體層可將進(jìn)料與包括直接火焰燃燒生成的燃燒產(chǎn)物的常規(guī)爐內(nèi)氣氛分隔開。與不存在該氣體層時(shí)進(jìn)行的氧化過程相比，該非氧化性氣體層具有減少進(jìn)料氧化程度的組成。


圖1是按本發(fā)明進(jìn)行氣體分層的鋁熔煉爐系統(tǒng)的簡化示意圖。
圖2示出了用于直接火焰爐的氧氣-燃料類型燃燒器例子。
圖3示出了實(shí)施例所述爐。
圖4示出了實(shí)施例所述輻射類型燃燒器。
圖5是實(shí)施例所得結(jié)果圖，其中示出了對于1.13″或2″內(nèi)徑管而言，CO2＋O2＋H2O的體積％濃度隨氮?dú)饬髁?英尺3/小時(shí))的變化情況，該實(shí)施例中使用了1，3或6根管注入氮?dú)狻?br> 圖6是實(shí)施例所得結(jié)果圖，其中示出了對于氧氣-燃料類型燃燒器和輻射類型燃燒器而言，CO2＋O2＋H2O的體積％濃度隨N2與天然氣之比而變化的情況。
圖7是實(shí)施例所得結(jié)果圖，其中示出了周廢飲料罐(UBC)進(jìn)行氧化試驗(yàn)的結(jié)果，該實(shí)施例表明了本發(fā)明減少浮渣生成量的優(yōu)點(diǎn)。該圖中示出了wt％(重量百分比)增重隨爐中溫度(°F)變化的情況，其中包括用氧氣/燃料類型燃燒器的分層系統(tǒng)(“STRATIFIED O2-FUEL”)，用空氣燃料燃燒器的未分層系統(tǒng)(“NORMAL AIR-FUEL”)和用氧氣/燃料燃燒器的未分層系統(tǒng)(“NORMAL O2-FUEL”)。
本發(fā)明涉及對直接火焰鋁熔煉爐中氣氛加以分層以在加熱和熔煉鋁的過程中獲得有利的結(jié)果。所謂“分層”(“stratification”)，是指在爐內(nèi)的一或多臺直接火焰燃燒器和鋁之間設(shè)置爐內(nèi)氣氛隔離層，該層用于隔離或保護(hù)鋁，使其基本上不受爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物的影響。該層具有減少鋁進(jìn)料在未被隔離時(shí)會發(fā)生的氧化程度的組成。向爐內(nèi)引入非氧化性氣體或非氧化性氣體混合物即可形成這種隔離層。在非氧化性隔離層之上并含有大量燃燒產(chǎn)物的氣氛分層稱為“燃燒層”。
非氧化性層或分層和燃燒氣體層或分層將在一定程度上相互混合，因此兩層之間無需，而且通常亦不會完全區(qū)別開。不過，由于引入了非氧化性氣體并且形成了非氧化性層，所以鋁進(jìn)料的氧化可得到控制，其方式基本上與燃燒層的組成和氧化性無關(guān)。含有這種分層氣氛的爐基本上保留了直接火焰爐的優(yōu)點(diǎn)(如傳熱速度高并且成本低)，同時(shí)又可控制進(jìn)料受氧化的氣氛。
圖1示出了“分層或隔離”爐氣氛，其中包括兩層燃燒層和非氧化層。燃燒層含有高濃度來自燃燒器的燃燒產(chǎn)物，即從燃燒器排出的CO2＋O2＋H2O，這些燃燒產(chǎn)物對鋁而言是氧化性的，但對非氧化性分層而言就不是氧化性的。非氧化層對于鋁進(jìn)料基本上是惰性的或是還原性的并且會保護(hù)鋁進(jìn)料不受那些燃燒產(chǎn)物的影響。本發(fā)明實(shí)踐中所用惰性氣體例子包括氮?dú)夂蜌鍤?。氮?dú)馓貏e有利，因?yàn)槠涑杀镜筒⑶覍Νh(huán)境影響或沖擊小。但氬氣可更好地保護(hù)進(jìn)料，使其不致于氧化，因?yàn)闅鍤獗瓤諝庵?，因此不容易與燃燒器燃燒產(chǎn)物混合?？捎糜诒景l(fā)明的還原性氣體例子包括氫氣，甲烷和其他烴。這樣引入惰性或還原性氣體可減少作為浮渣，即鋁表面因氧化形成浮渣而損失的鋁量。
在循環(huán)鋁量大并且作為浮渣而損失的金屬鋁量亦明顯的典型循環(huán)煉鋁操作中，這會是一大優(yōu)越性。
一般來說，可有利地盡可能地減小未受控的燃燒層氣氛與受控的非氧化層氣氛之間的混合程度。這意味著在很大程度上避免了來自直接火焰燃燒器的燃燒產(chǎn)物混入非氧化性氣體的可能性。在鋁進(jìn)料表面附近可將氧化性氣體量減少到無隋性氣體時(shí)同樣氣體量的50％以下。更優(yōu)選的是，可將氧化性氣體減少到無隋性氣體存在時(shí)同樣氣體量的10％以下，最優(yōu)選是減少到5％以下。通過選擇非氧化性氣體的組成，調(diào)節(jié)其流量和速度，有效地將爐廢氣或煙道氣定位以及有利地調(diào)節(jié)非氧化性氣體引入點(diǎn)與進(jìn)料和燃燒器之間的相對位置和取向即可達(dá)到上述減少氧化性氣體量的目的。
可對非氧化性氣體的流通量(流量)加以調(diào)節(jié)以使氧化性氣體量的減少程度符合要求。一般來說，非氧化性氣體流量越大，則氧化性氣體量減少程度越高。不過，由于因此要求更大量的燃料和附加的非氧化性氣體費(fèi)用，所以通常要在接近進(jìn)料的環(huán)境中允許的氧化性條件和非氧化性氣體流量之間尋求折衷方案。優(yōu)選可使氧化性氣體量減少程度符合要求的最低流量。
在本技術(shù)領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員所知的限度內(nèi)，亦可對來自燃燒器的氣體流量和速度(及其速度)加以選擇以減少進(jìn)料附近的氧化性氣體量。例如，可優(yōu)選低速類型燃燒器，因?yàn)槠涞退倏蓽p少燃燒產(chǎn)物與非氧化性層的混合程度。本技術(shù)領(lǐng)域已眾所周知，預(yù)混合的輻射類型燃燒器就是這種低速類型的燃燒器。但是，盡管輻射類型燃燒器一般排出極低速度的燃燒產(chǎn)物，但燃燒器的表面溫度卻受到火焰前沿后移到多孔輻射元件中并引起該元件過熱時(shí)產(chǎn)生的逆燃燒的限制。
本發(fā)明爐中最優(yōu)選應(yīng)用低速疊層火焰類型氧氣-燃料燃燒器。這種燃燒器的非限制性例子已示意性地示于圖2中，并且在下述實(shí)施例中會進(jìn)一步說明。圖2所示燃燒器21是典型的這類燃燒器。該燃燒器中有兩根入口管，分別用于燃料23(通常為天然氣)和氧氣或富氧氣體25。燃料和氧氣分別從上一排和下一排出口管27和24出來?？捎眠@種燃燒器產(chǎn)生疊層火焰，以盡可能減小燃燒產(chǎn)物與隋性氣體的混合程度。
疊層火焰可在低速下獲得并且在燃料射流的雷諾數(shù)(Re)達(dá)到2000-10000的情況下會向渦旋火焰過渡，這要根據(jù)所用燃料類型而定。對于甲烷，在大約Re＝3000的情況下過渡。即使在應(yīng)用疊層火焰時(shí)，大部分爐內(nèi)物流場傾向于變成渦旋流場并且燃燒氣體和非氧化性層之間的大規(guī)?；旌蠒驕u旋混合過程而受到控制。在應(yīng)用渦旋火焰時(shí)，火焰和周圍氣體間的混合會更為迅速，并且一般要求在非氧化層中有更大量的非氧化性氣體才能達(dá)到相同程度的分層或隔離作用或效果。
引入爐的非氧化性氣體速度應(yīng)不超過50英尺/秒(fps)，優(yōu)選低于20fps。
爐內(nèi)煙道或排氣口的位置對于盡可能減少混合也很重要，其中可從燃燒層(以及從非氧化層)中排出氣體，同時(shí)又不會使兩相出現(xiàn)明顯的混合。更優(yōu)選將煙道位置定在爐頂內(nèi)或附近，如直接設(shè)在燃燒器以上。確定具體爐的優(yōu)化煙道位置可能要求作一些試驗(yàn)。應(yīng)用一個(gè)以上的煙道口也可能是符合要求的，如在非氧化性氣體引入位置或其左右位置上增加另外的煙道口，從而單獨(dú)排出一些非氧化性氣體。
在燃燒器以下垂直方向上的任何位置將非氧化性氣體引入爐中。一般來說，優(yōu)選使非氧化性氣體注入點(diǎn)接近鋁進(jìn)料表面以增大非氧化性氣體和燃燒器間的垂直距離，從而盡可能減少非氧化層和燃燒層的混合。優(yōu)選的是，經(jīng)過分布在爐側(cè)壁上的多個(gè)注入口將非氧化性氣體注入爐中。非氧化性氣體應(yīng)填充燃燒器的燃燒氣體和鋁進(jìn)料間的空間。為了達(dá)到這一點(diǎn)，可能需要調(diào)節(jié)具體爐的各種參數(shù)如煙道位置，氣體流量，非氧化性氣體入口位置和方向。也可能需要調(diào)節(jié)非氧化性氣體入口管的數(shù)量和直徑。有多個(gè)非氧化性氣體入口管分布在側(cè)壁上并保持低氣體流速是符合要求的。非氧化性氣體的總動(dòng)量通量應(yīng)保持在燃燒器氣體的總動(dòng)量通量以下。
一般來說，在鋁熔煉期間熔融鋁熔池傾向于按溫度分層，其中高溫熔融鋁處于熔融鋁熔池的上層。在這些情況之下，優(yōu)選的是至少一些非氧化性氣體通過鼓泡通過熔融鋁的方式通入爐中。這樣會攪動(dòng)熔融鋁并且在熔融鋁中更好地分配燃燒熱，從而使熔融鋁中達(dá)到均勻的熔池溫度并且更有效地使鋁熔融。
為了有助于在爐中保持分層，優(yōu)選的是非氧化性氣體分子量或密度要高于燃燒器中所用的或其中產(chǎn)生的一或多種氣體。因此可達(dá)到適當(dāng)?shù)母×?，這可抑制或阻止來自燃燒器的氧化性氣體與非氧化性氣流混合，尤其是在經(jīng)過燃燒器的流量大的情況下是如此。
雖然在鋁熔煉爐中達(dá)到合適的分層的條件很復(fù)雜，但基于燃燒氣體相對于從鋁表面開始的非氧化性氣體對流流動(dòng)的一維擴(kuò)散試驗(yàn)研究和數(shù)學(xué)分析已總結(jié)出以下標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)則。流量和爐幾何尺寸條件的優(yōu)選范圍可表示為UH/D＞5以及最優(yōu)選范圍為UH/D＞50其中U是非氧化性氣體在垂直或向上方向上的平均對流速動(dòng)，表示為英尺/秒。這定義為以英尺3/秒計(jì)的非氧化性氣體在爐溫下評估的體積流速除以爐的水平橫截面積。H是燃燒器軸與進(jìn)料熔融后的鋁熔池表面間的垂直直距離，計(jì)為英尺。D是氧化性物質(zhì)以英尺2/秒計(jì)的湍流或渦旋擴(kuò)散系數(shù)或分子擴(kuò)散系數(shù)。對于大部分燃燒器和非氧化性氣體入口，包括疊層火焰在內(nèi)，可按下式估算湍流擴(kuò)散系數(shù)D＝0.01dv其中d是單獨(dú)燃燒器噴嘴的直徑或非氧化氣體入口管的直徑，計(jì)為英尺，而v是燃燒器氣體或非氧化性氣體經(jīng)過噴嘴的速度，計(jì)為英尺/秒。可采用這兩種計(jì)算的擴(kuò)散系數(shù)中的較大者。對于預(yù)混合的輻射類型燃燒器，可采用分子擴(kuò)散系數(shù)。
為了保持分層作用或效果，在燈頂和底間達(dá)到足夠的溫度梯度是有幫助的。一般來說，鋁進(jìn)料作為受熱物質(zhì)，使?fàn)t內(nèi)接近鋁表面的點(diǎn)和接近燃燒區(qū)，即接近燃燒器的點(diǎn)之間達(dá)到很明顯的溫度差。典型的是，爐內(nèi)氣氛中接近鋁表面的溫度應(yīng)保持為比燃燒器附近的溫度低200°F至500°F。這種垂直方向上的溫度梯度會導(dǎo)致垂直方向上的密度梯度，從而有利于維持分層。換句話說，在爐內(nèi)燃燒層和非氧化層中的氣體混合會因該溫度梯度而進(jìn)一步降低。例如，若在400-500 °F溫度梯度下要求達(dá)到80SCFH(標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí))的非氧化性氣體流量以得到合適的分層，則在10°F溫度梯度下可能要求2000SCFH的非氧化性氣體流量才能獲得同樣的分層程度或效果，即在鋁進(jìn)料附近同樣程度地限制燃燒氣體的存在。
爐在用所選的合適耐火材料煉鋁所要求的常規(guī)溫度下進(jìn)行操作。據(jù)認(rèn)為，爐內(nèi)燃燒區(qū)可在最高大約3000°F溫度下操作，而同時(shí)又能達(dá)到本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
爐內(nèi)氣氛的分層作用限制了鋁的對流加熱。因此，將爐保持在高溫下(即提供補(bǔ)償對流熱損失的輻射加熱作用)也是符合要求的。由于大多數(shù)工業(yè)用爐中傳熱主要是通過輻射實(shí)現(xiàn)的，并且輻射傳熱隨爐溫急劇增加，所以在大多數(shù)情況下溫度提高50-200°F就已足夠。用常見耐火材料如氧化鋁-二氧化硅磚制成的壁通常就會達(dá)到這種再輻射作用。但是需要時(shí)，爐亦可用特殊的高溫陶瓷材料如氧化鋁-氧化鋯-二氧化硅磚制成以便在高溫下操作。
如上所述，也可調(diào)節(jié)燃燒器和非氧化性氣體引入點(diǎn)之間的距離以加強(qiáng)分層作用。一般來說，這種距離越大，分層效果越好。還可有利地利用非氧化性氣體入口管的取向。
對于利用空氣進(jìn)行的燃燒，優(yōu)選用氧氣或富含氧氣的空氣使燃料燃燒。應(yīng)用氧氣更易達(dá)到合適的分層效果，因?yàn)槿紵龤怏w體積小。氧氣或富含氧氣還可提供更多的熱量/單位體積的燃燒器氣體，從而節(jié)省了燃料。
以下實(shí)施例和比較例僅僅是示意性舉例說明本發(fā)明和進(jìn)行比較，但并不限制本發(fā)明。
實(shí)施例用圖3所示內(nèi)部尺寸為2′× 2′×2′的小規(guī)模爐51說明本發(fā)明。在爐上部區(qū)域燃燒器中用空氣或氧氣燃燒天然氣，而同時(shí)在爐底引入隋性氮?dú)?。爐用耐火磚連同鋼殼體形成，其中接口進(jìn)行焊接以防止空氣泄漏。爐底面以上6英寸處放6根2英寸管53，其中在爐的相對側(cè)互相面對著的對稱位置各放3根管(即在與爐底平行的方向上注入惰性氣體)，從而在進(jìn)料以上注入氮?dú)狻９艿脑O(shè)計(jì)使得雷諾數(shù)小于2300，即達(dá)到層流。從這些管的中心到燃燒器的氧氣管的中心之間的距離為6英寸，而爐頂在此之上4.5英寸處。將水冷卻管55放在爐底以模擬鋁料的受熱性能。雖然圖中僅示出了兩根管，但可用許多根可調(diào)長度的冷卻管，其中用這些管上的平置耐火板控制受熱表面溫度。煙道口57(直徑2.5英寸)設(shè)在爐頂中央。
分別使用兩種類型的燃燒器如圖4所示輻射燃燒器61及如圖2和3所示低速疊層火焰氧氣/燃料燃燒器21。
輻射類型燃燒器61采用天然氣體為燃料，該燃料與空氣預(yù)混合并經(jīng)進(jìn)氣管63引入。在爐頂上放置4臺4″×6″輻射燃燒器。天然氣/空氣混合物先滲透細(xì)孔擴(kuò)散層65，然后滲透粗孔擴(kuò)散層67。燃燒產(chǎn)物經(jīng)熱外表面69從燃燒器排出，并進(jìn)入爐中。
低速疊層火焰類型的氧氣/燃料燃燒器21中包含54根小銅管上面的27根管為氧氣流管，而下面的27根管為燃料(天然氣)物流管。燃料管27直徑為0.25英寸(橫截面積為0.0092英寸2/燃燒器)，而氧氣管29直徑為0.38英寸(橫截面積為0.021英尺2/燃燒器)。燃燒管選用更小的直徑的原因是這些管可提供較低的流量。
爐的最高操作溫度為2200°F。在爐頂和底間溫差為400°F，其中冷卻水經(jīng)過爐底的冷卻管以模擬鋁料達(dá)到的典型條件。氧氣/燃料燃燒器的加熱速度為100000-300000Btu/小時(shí)，而平均的燃料和氧氣速度為1.3-4.5英尺/秒。對于輻射燃燒器，加熱速度為100000-150000Btu/小時(shí)，而氣體速度為1-1.4英尺/秒。為了達(dá)到完全的燃料燃燒，氧氣/燃料燃燒器中以濕基準(zhǔn)計(jì)用2％過量氧氣燃燒并且輻射燃燒器用10％過量空氣燃燒。
爐中要經(jīng)過2-3小時(shí)才能使其頂和底之間達(dá)到400°F的溫差。然后進(jìn)行測量。將氮?dú)饬髁拷档椭钡皆跔t底測得正好1％(體積)以上的CO2＋O2＋H2O為止。一般來說，用最少250SCFH氮?dú)饪蛇_(dá)到很好的分層。將氧化劑(O2或空氣)和燃料流量進(jìn)行調(diào)節(jié)以使氧氣/燃料燃燒器和輻射燃燒器的氧化劑/燃料體積比分別達(dá)到2.06和10.47。
測試了不同的氮?dú)庖敕椒āＲ寻l(fā)現(xiàn)通過爐內(nèi)相對兩側(cè)設(shè)置的各3根入口管注入氮?dú)饪蛇_(dá)到很好的分層效果。在這種構(gòu)型中，入口管直徑為2英寸，氣體速度為0.45英尺/秒，而氮?dú)饬髁繛?11SCFH。采用一壁上的3根入口管也可獲得很好的結(jié)果，該入口管直徑為2英寸，而氣體速度為0.90英尺/秒。
將入口管直徑降為1.13英寸并用一壁上的3根管以2.5英尺/秒的速度注入氮?dú)鈺r(shí)，操作性能即開始惡化。在用單一的2英寸管以2.5英尺/秒的速度注入氮?dú)鈺r(shí)，已觀察到操作性能最差。這些試驗(yàn)表明可有利地從相互分隔開的多根入口管以低速度注入隋性氣體，這有利于在整個(gè)進(jìn)料面積上形成保護(hù)層。圖5示出了氮?dú)饬髁浚軓胶凸軘?shù)對該爐的CO2＋O2＋H2O的百分?jǐn)?shù)濃度的影響。
改變煙道口的位置，再進(jìn)行試驗(yàn)。已發(fā)現(xiàn)優(yōu)選位置在側(cè)壁之一的頂部附近，燃燒器以上和爐頂上。這些位置可防止燃燒產(chǎn)物向下流。在煙道口位于燃燒器以下時(shí)，大量的氧化性燃燒產(chǎn)物會混入爐底區(qū)域。
圖6示出了氧氣/燃料燃燒器和輻射類型燃燒器的試驗(yàn)結(jié)果。天然氣以196CFH和280CFH的流量供入氧氣燃料燃燒器中，并以100和150CFH的流量供入輻射類型燃燒器中(圖示的“CH4”指天然氣)。也改變氮?dú)?天然氣之比。結(jié)果表明在采用兩種類型的燃燒器時(shí)，對于所有四種天然氣流量均達(dá)到少于1％(體積)的CO2＋O2＋H2O。在1.3的最低氮?dú)?天然氣流量比時(shí)仍獲得合適的分層。在這些試驗(yàn)中，UH/D值為約300-600。
圖7為用廢飲料罐(UBC)進(jìn)行的氧化試驗(yàn)結(jié)果圖，其中表明了本發(fā)明分層體系在減少浮渣生成量方面的效益。使用上述爐，其中加入廢飲料罐進(jìn)料。測定在采用氧氣-燃料燃燒器(“oxyfuel”)時(shí)的分層體系以及相對應(yīng)地采用輻射類型燃燒器(“air-fuel”)和氧氣-燃料燃燒器的未分層體系的增重wt％(因生成氧化物所致)。正如圖中所示，在分層體系中浮渣生成量急劇減少。
雖然本發(fā)明已參照一些優(yōu)選實(shí)施方案作了詳細(xì)說明，但本技術(shù)領(lǐng)域里的普通技術(shù)人員可以看出，在本發(fā)明構(gòu)思和權(quán)利要求書所定義的范圍內(nèi)，本發(fā)明還有其他實(shí)施方案。而且，還可按本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思成功地加熱鋼材，其中與常規(guī)鋼加熱實(shí)踐相比，鋼氧化物生成量會明顯減小。
權(quán)利要求
1.在直接火焰爐中熔煉鋁進(jìn)料的方法，其中包括(A)將所述進(jìn)料引入所述爐中；(B)用燃燒器進(jìn)行燃燒，因此而向所述爐中供熱，并使排出的燃燒氣體進(jìn)入所述爐而在所述爐中形成燃燒氣體層；(C)熔煉所述鋁進(jìn)料而形成熔融鋁熔池，其中將所述熱量輻射傳給所述鋁進(jìn)料；(D)從所述燃燒氣體層和鋁之間將非氧化性氣體引入爐中以在所述爐內(nèi)形成非氧化性氣體層，該層用來減少有可能因鋁表面與燃燒氣體層直接接觸而生成的浮渣量；以及(E)從燃燒氣體進(jìn)入爐的位置以上的某一位置將燃燒氣體從爐中排出。
2.權(quán)利要求1的方法，其中該方法按下式進(jìn)行UH/D＞5其中U為以英尺/秒計(jì)的非氧化性氣體平均對流速度，H是以英尺計(jì)的燃燒器軸與鋁熔池表面間的垂直距離，而D為以英尺2/秒計(jì)的氧化性物質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中經(jīng)過位于爐側(cè)壁上的多個(gè)注入口向爐中引入非氧化性氣體。
4.權(quán)利要求1的方法，其中至少一些引入爐中的非氧化性氣體先通過鋁熔池。
5.權(quán)利要求1的方法，其中非氧化性氣體包括氮?dú)?、氬氣、氫氣或烴。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述燃燒器發(fā)出疊層火焰。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述非氧化性氣體流是層流。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述直接火焰燃燒器是輻射燃燒器。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述非氧化性氣體經(jīng)過所述爐中的煙道與來自所述燃燒器的燃燒產(chǎn)物一起排出。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述直接火焰燃燒器是氧氣-燃料類型燃燒器。
全文摘要
鋁熔煉方法中鋁進(jìn)料以上的氣氛包括兩層，其中下層覆蓋鋁進(jìn)料并且由非氧化性氣體構(gòu)成，而上層由來自一或多臺燃燒器的燃燒氣體構(gòu)成。來自一或多臺燃燒器的熱量對鋁輻射加熱并使其熔融，而同時(shí)下層保護(hù)鋁，使其不致于受到有可能因鋁與燃燒氣體接觸而出現(xiàn)的氧化作用，從而減少浮渣生成量。
文檔編號C22B21/00GK1143684SQ9610881
公開日1997年2月26日 申請日期1996年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月13日
發(fā)明者F·F·杰布雷, 小A·W·弗朗西斯, H·小林 申請人:普拉塞爾技術(shù)有限公司