[0001] 本发明属于冶金技术领域，涉及一种高效节能的无烧损节能冶金炉。

[0002] 金属冶炼工业属于高能耗高污染行业，随着能源价格不断上涨，燃料的消耗成本在加工成本中所占比例越来越高，并伴随自然资源的大量消耗、大量的碳排放以及严重的
环境污染。为了减少冶金炉生产过程中的燃料消耗，相关研究机构及生产企业不断探索新
的技术以降低能耗，节约成本，同时减少对环境的污染。从而以导致整个冶金行业的新发明新技术重点都在节能环保方面。

[0003] 然而，在节能的同时降低材料的损耗却没有被行业所重视，更没有人投入时间金钱对其展开研究。由于材料的损耗意味着这部分材料从探矿开始到冶金炉冶炼期间所有的
人力、能源、环境污染等代价均白白浪费，社会和企业为此付出的代价往往高出很多单纯节能技术能带来的效益。

[0004] 为此，有必要在金属冶炼行业针对材料损耗方面进行研究，开发出一种方案，使得冶金炉既节能又可以降低冶炼金属材料的损耗，提供一种无烧损且节能的冶金炉，达到同时降低材料损耗和降低燃料消耗的目的。

[0005] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种无烧损节能冶金炉，以达到同时降低材料损耗和降低燃料消耗的目的。

[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种无烧损节能冶金炉，包括有燃烧系统、升温室、与升温室连通的投料室、涡流井以
及自动投料机；其中，升温室的上部分为包含有火焰和热烟气的燃烧室；升温室中高温液态金属的液面使用传热砖将高温液态金属与升温室上部分的高温烟气隔离；升温室与投料室
的上部分之间通过隔墙隔开；投料室和自动投料机之间设置有一个潜水式投料入口。

[0007] 进一步地，所述潜水式投料入口的上部略高于液态金属的液面高度。

[0008] 进一步地，所述潜水式投料入口的底部平面与投料方向的夹角为θ，其中，tanθ摩擦系数和静摩擦系数。

[0009] 进一步地，所述传热砖的材料密度小于液态金属的密度。

[0010] 进一步地，所述传热砖与液态金属是紧密接触的，其下层浸入液态金属里。

[0011] 相较于现有技术，本发明无烧损节能冶金炉减少了固态金属与空气的接触，固态金属熔化过程全部潜入在液态金属中，将金属冶炼过程中的氧化烧损降低到接近于零，从
而实现冶炼过程中材料的无烧损。
附图说明

[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0013] 图1是本发明的原理示意图。

[0014] 图2是图1的A-A剖面示意图。

[0015] 本发明实施例提供了一种无烧损节能冶金炉尽量减少固态金属与空气的接触，固态金属熔化过程全部潜入在液态金属中，将金属冶炼过程中的氧化烧损降低到接近于零，
从而实现冶炼过程中材料的无烧损。
本发明升温室内上半部分燃料燃烧产生热烟气的热量传递给下半部分被加热金属的
热传递强度提高到两倍以上至数十倍，直接导致排烟温度降低减少热量损失、金属升温速
度加快缩短了燃料燃烧时间，产生明显的节能效果；其次，潜水式投料口上部设计成比设定金属液面略高，防止投料室内热气的溢出；另外，自动投料机投料减少了炉门开启时间，同时将少量从潜水式投料口中溢出的热气用于预热固态金属。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施
例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0016] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本发明的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分
方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

[0017] 以下分别进行详细说明。

[0018] 具体地，如图1所示，本发明无烧损节能冶金炉（此处为铝熔炼炉）包括有燃烧系统5、升温室6、与升温室6连通的投料室9、涡流井7以及自动投料机1；其中，升温室6的上部分为包含有热烟气（也可含火焰）的燃烧室；升温室6中高温液态金属13的液面使用传热砖12将高温液态金属13与升温室6上部分的高温烟气隔离；升温室6与投料室9的上部分之间通
过隔墙10隔开，升温室6上部分的高温烟气中含有氧气，通过将高温液态金属13与升温室6
上部分的高温烟气隔离，以防止金属铝的氧化（烧损）；投料室9和自动投料机1之间设置有一个潜水式投料入口2。

[0019] 其中，所述传热砖12为热辐射吸收比高的导热耐火材料，分为上中下三层，中层为实心，上下层内部密布有互通的像迷宫一样的小孔，上层的小孔也可以做成蜂窝状或蚁巢状，下层可做成做成翅片；本发明实施例中，上层做成迷宫状小孔，下层做成翅片；所述传热砖12的材料密度小于液态金属的密度，材料热辐射吸收比高，提高了传热砖12吸收辐射传
热的能力；以铝为例，冶金炉中由于铝的黑度很低，热辐射吸收比也很低（小于0.2），本发明可以将传热速度提高2-5倍。传热砖12上层内部密布互通的像迷宫一样的小孔，增加了热烟气与传热砖12的对流传热速度，可以提高几倍到几十倍。所述传热砖12的厚度为1cm-20cm，本发明实施例中为2cm；综合起来，本发明可以将热烟气与液态铝之间的热传递速度提高数倍，加快了金属的升温速度，缩短了熔炼时间，节省了能源消耗。所述传热砖12下层浸入液态金属，根据热传导的传热量计算公式可知，传热砖12与液态金属之间的传热速度将趋于
无穷大。所以本发明中传热砖12吸收的数倍甚至数百倍热量，完全可以很快传导给高温液
态金属13。其中，火焰沿火口11中的箭头1A所指进入升温室6，火焰产生的热烟气向下与传热砖12产生对流传热，传热砖12吸收高温烟气的热量经箭头2A所指方向进行热传导，对液
态金属13进行加热；同时，炉墙侧面和上部的炉顶墙体受热后产生红外线以辐射方式沿箭
头3A将热量投向传热砖12。

[0020] 所述潜水式投料入口2的上部略高于铝液面设计高度；所述潜水式投料入口2的底部平面与投料方向的夹角为θ，其中，tanθ动摩擦系数和静摩擦系数。本发明实施例如此设置所述夹角，以保
证固态金属16在滑落进入液态金属14中时，速度不会过快而引起液态金属14飞溅，破坏投
料室9内液态金属14表面的氧化层，防止发生新的金属氧化（烧损）。固态金属16熔化过程全部潜入在液态金属14中，也不会产生氧化（烧损）。

[0021] 使用时，开炉时首先从第二炉门4投入足量的固态金属到升温室6；启动燃烧系统5对升温室6内的金属加热并将其升温到设定的高温，这时升温室6、涡流井7、投料室9均有液态金属；投料室9中液态金属面上形成氧化膜保护金属不会再氧化；然后从第二炉门4投入
传热砖12将升温室6的液态金属全部覆盖，这时燃烧系统5送入的含氧热烟气通过传热砖12
强化传热（传热速度为没有传热砖覆盖时的2倍以上至数十倍）对升温室6内的液态金属13
快速升温，传热砖12下层浸入液态金属13、中层紧密接触覆盖升温室6内的液态金属13，防止造成金属氧化（烧损）；启动搅拌泵8，液态金属从升温室6→涡流井7→投料室9→升温室6循环流动；启动自动投料机1，不再从第二炉门4投料；这时传送带1-2按照设定的较慢速度将料斗1-1中的固态金属16送到潜水式投料口2的入口，由于潜水式投料口2底部平面沿投
料方向的斜度θ满足：1）、tanθ

[0022] 本发明可将金属冶炼过程中的氧化烧损降低到接近于零，同时从以下三个方面节能：1）升温室6内上半部分燃料燃烧产生热烟气的热量传递给下半部分被加热金属的热传
递强度提高到两倍以上至数十倍，直接导致排烟温度降低减少热量损失、金属升温速度加
快缩短了燃料燃烧时间，产生明显的节能效果；2)潜水式投料口上部设计成比设定金属液
面略高，防止投料室内热气的溢出；3）自动投料机投料减少了炉门开启时间，同时将少量从潜水式投料口中溢出的热气用于预热固态金属16。

[0023] 本发明可用于所有有色金属铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、硅、硼、硒、碲、砷、钍。

[0024] 综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些
修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。