[发明专利]有色金属冶炼的工业炉窑

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要用于冶炼金属的炉窑，特别是涉及一种利用废炉气进行多次换热、以废旧铝合金为主要炉料的有色金属冶炼的工业炉窑。

背景技术

当前，我国废旧有色金属的年利用量非常庞大，废旧有色金属的相关产业在国民经济中占有重要的一席，我们可以用最常用的有色金属之一的铝合金为例来进行说明。

多年以来，随着国民经济的迅速发展、人民生活水平的快速提高，我国废旧铝合金的需求量迅猛增加，现已达到年消耗量在八百万吨以上水平。废旧铝合金制成品的成本除了受废品回收价格等非加工因素影响以外，也深受冶炼过程中的能耗和铝损等加工因素重大、直接的影响，而非加工因素主要由市场供求关系决定、非人的能力能够左右，因此，只有在加工因素上下大功夫，才能从根本上找到降低废旧铝合金制成品成本的出路。目前，我国废旧有色金属冶炼技术水平参差不齐，与国际水平相差甚远，从能耗上看，大多数熔炼炉的热利用率略在三分之一左右，有的热利用率只有四分之一甚至更低；从铝损上看，机械铝的铝损在百分之七至百分之十之间，废旧门窗型材的铝损在百分之六至百分之十二之间；由此可见，面对如此庞大的熔炼消耗量，节能和降损毫无疑问地成为我国废铝及其他有色金属熔炼产业在降低成本、提高生产效益、增强竞争力等方面急需解决的两大战略性问题。

能耗是指每熔炼一顿废铝所消耗的能源。炼铝过程中能耗高低主要取决于三方面因素，一是炉体对外辐射和传导的热量大小；二是熔炉废气的排量多少和温度高低；三是在进料过程中，炉膛内的热量通过进料口对外辐射和对流的强度大小和时间长短。由于我国熔炉的建造技术比较成熟，一般能够将炉体外温度与环境温度的差距控制在30℃之内，炉体对外辐射和传导的热量相对较小，因此，要降低能耗、提高热利用率必须从以上二方面因素和三方面因素着手，使熔炉废气的排量减少和温度降低，使进料过程中的对外辐射和对流的强度降低和时间缩短。

铝损是指每吨废旧铝合金能够熔炼成多少原铝。铝损的大小取决于四方面因素，一是超过铝合金熔点温度的高低；二是熔炼时间的长短；三是在熔炼过程中，废旧铝合金是暴露铝液之上、还是隐没在铝液之中；四是废旧铝合金是否直接接触火焰。因此，要降低铝损就必须降低熔炼温度、缩短熔炼时间、防止或减少废旧铝合金与火焰直接接触机会和时间，即尽量避免废铝在熔炉内氧化和烧损。

传统的熔炉的结构形式如图15所示，这种熔炉具有结构简单、使用方便、制造成本低廉的优点，但仍然存在以下缺点：

1)传统熔炉废气余热的回收利用率低，仅仅只有一次，使得进入大气环境中的熔炉废气的排量大和余热温度高，加上在进料过程中通过进料口对外以辐射和对流方式散失的热量多，因此，传统熔炉内需要燃烧更多的燃料进行热量补充，造成了传统熔炉能耗较高。

2)传统熔炉没有预热废旧铝合金的功能，除在快速通过进料筒时能够吸收极少量热量、受到小幅升温外，进入炉膛内的废旧铝合金温度是非常低的，且进料时炉膛以以辐射和对流方式散失了大量的热量，熔炉内的温度下降严重；为实现等同量的废铝熔炼，必须将炉膛内的铝液温度升高，有的甚至升到远高于800℃的温度，并且需要长时间加热，又由于被熔废铝没有预热、温度低，熔化时间也长，在熔化过程中大多数废铝都位于铝液面之上，容易与氧接触，造成大量氧化；在每次加料结束后，有不少废铝根本无法熔化，只有直接重新加热，这样未熔化的废铝就直接与火焰接触，造成严重的烧损；正是由于氧化和烧损两方面因素，直接导致了传统熔炉的铝损严重。

发明内容

本发明要解决的技术问题是一种高效、低能耗、低铝损、热污染小的有色金属冶炼的工业炉窑。