一種重油與氮氣噴吹還原方法及還原氮氣槍的製作方法

2023-05-02 22:33:41

專利名稱：一種重油與氮氣噴吹還原方法及還原氮氣槍的製作方法
技術領域：
本發明涉及冶煉領域，尤其涉及一種重油與氮氣噴吹還原方法及還原氮氣槍。
背景技術：
在冶煉行業中，採用強氧化冶煉技術，導致渣中的Fe3O4富集，使渣層的粘度增大，不利於鋶與渣的澄清分離，最終棄渣中的有價金屬含量較高，降低了金屬回收率。目前，部分冶煉企業採用了相應的還原技術，但還原效率較低。因此，現有技術還有待於改進和發展
發明內容
鑑於上述現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種重油與氮氣噴吹還原方法及還原氮氣槍，旨在解決現有還原技術還原效率較低的問題。本發明的技術方案如下
一種還原氮氣槍，用於插入到含鋶的渣中對Fe3O4進行還原，其中，所述還原氮氣槍包括用於通入重油的主槍頭、連通設置在所述主槍頭側邊的用於通入氮氣的副槍頭、及與所述主槍頭、副槍頭連通的槍身，所述重油與氮氣同時通入到還原氮氣槍內形成霧狀油氣混合物，對所述渣層的Fe3O4進行還原，所述主槍頭通入的重油的壓力為O. IMPal. 2MPa，所述副槍頭通入的氮氣的壓力為O. IMPa I. 2MPa。所述的還原氮氣槍，其中，所述主槍頭通入的重油的體積流量為10 L/h 200 L/h0所述的還原氮氣槍，其中，所述副槍頭通入的氮氣的體積流量為10 NmVh 200NmVh0所述的還原氮氣槍，其中，所述槍身插入到渣中的深度為10(Tl000mm。所述的還原氮氣槍，其中，所述槍身的直徑為16 89mm。一種重油與氮氣噴吹還原方法，其中，包括步驟
採用所述的還原氮氣槍向含鋶的渣中同時通入重油、氮氣形成霧狀油氣混合物，通過所述霧狀油氣混合物對所述渣中的Fe3O4進行還原，所述通入的重油的壓力為O. IMPa I. 2MPa，所述副槍頭通入的氮氣的壓力為O. IMPa I. 2MPa。有益效果本發明通過將氮氣與重油同時通入到還原氮氣槍中形成霧狀油氣混合物，並利用該霧狀油氣混合物對渣進行噴吹，從而使重油對渣中的Fe3O4進行還原，降低渣的粘度，利於鋶顆粒的澄清分離，最終達到降低棄渣中有價金屬的目的。本發明提高了重油的還原效率，降低了重油的單耗。


圖I為本發明還原氮氣槍的結構示意圖。
具體實施例方式本發明提供一種重油與氮氣噴吹還原方法及還原氮氣槍，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明還原氮氣槍，用於插入到含鋶的渣中，如圖I所示，所述還原氮氣槍包括主槍頭100、副槍頭110及槍身120。本發明的原理是分別通過主槍頭100及副槍頭110來通入重油及氮氣形成霧狀的油氣混合物，利用該油氣混合物對渣中的Fe3O4進行還原。下面結合附圖對本發明進行詳細的說明。如圖I所示，所述主槍頭100用於通入重油(所述重油優選採用通入柴油)，所述副槍頭110用於通入氮氣。本發明中，氮氣通入後，在渣層的高溫條件下，膨脹係數較大，在高溫熔體中會迅速膨脹形成氣泡，從而增加重油與Fe3O4反應的界面及表面積，使得重油的還 原效率提高，油耗也相對降低。並且由於氮氣是一種惰性氣體，在整個還原過程中，不參與任何反應，避免形成二次氧化。本發明中通入的重油對Fe3O4的還原原理可用下式來表示
Fe3O4+ CxHy — Fe0+C02 i +H2O
在渣中的Fe3O4被還原後，Fe3O4的含量降低，使得渣的粘度降低，有利於鋶顆粒的澄清分離，最終達到降低棄渣中有價金屬的目的。而由於在利用重油對渣進行噴吹的過程中，通入了具有一定壓力的氮氣，可提高還原氮氣槍對渣層的攪動效果，提高重油對Fe3O4的還原效率。在本發明中，槍身120是插入到含鋶的渣中的，其插入深度為10(Tl000mm，較好的是插入50(T700mm深度，例如600mm，此時還原氮氣槍通入的重油及氮氣對熔體的攪動效果最好，特別是對渣層的上部、中部及下部的Fe3O4都能起到較好的還原效果，槍身直徑可選為 16 89mm。在所述主槍頭100的側邊還設置有一球閥130，所述球閥130是用來洩壓，例如在油槍的端部被渣堵塞時，可用來排洩殘留在管路及還原氮氣槍內的油氣混合物。本發明中重油被氮氣霧化後形成較為均勻和分散的油氣混合物，獲得了較好的霧化效果，從而達到增大重油和渣的反應界面的目的，以提高重油的還原效率及降低重油的消耗。為了形成霧狀的油氣混合物，本發明中通入的重油的壓力為O. IMPa^l. 2MPa，而通入的氮氣的壓力控制在O. IMPa^l. 2MPa，按照上述壓力同時通入的重油與氮氣能夠充分的混合，重油被充分的打散，經試驗證明，此時Fe3O4的還原率處在較高的水平。並且該壓力條件下的氮氣，能夠引起渣層劇烈的攪動，強化了傳熱效率，提高了反應速度，縮短了反應時間，合理的噴吹壓力不但能使爐內的還原效率提高，渣鋶分離良好。在本發明中，由於生產初期煙氣量和熱量都較低，所以首先往爐內加入還原煤，並只通入重油，以提高爐內的溫度和增加煤氣量，在爐內溫度達到預定的溫度後，再同時通入重油與氮氣，來強化爐內渣層的攪動，達到提高還原效率的效果。在還原過程中，還需要及時採樣觀察還原作業進行程度，正確判斷還原點，以防止過還原或欠還原。在還原過程中，還可加入石英熔劑，從而改善鋶顆粒的沉降性能。在達到還原點後，停止噴吹，使爐內渣層與鋶進行分離。由於爐渣的相變溫度依據其所含成分的不同略有不同，相變溫度範圍較窄，大致在108(T114(TC之間，因此，在此區間的冷卻速度要嚴格控制。在還原結束後，爐渣一經排除，溫度逐漸下降，最終由液相變為固相，與此同時，鋶顆粒不斷聚集長大，然後停止。鋶渣冷卻方式直接決定了鋶的粒度大小，冷卻速度過低，將會使實際生產中冷卻設備和場地過多或過長，生產能力降低。通過實驗發現，鋶渣達到緩冷終點(IOO(TC)之後，變化就很小，所以優選在相變溫度範圍內以1 2°C /min的冷卻速度為宜，所得的銅回收率較高。本發明中，所述通入重油及氮氣的體積流量對於Fe3O4的還原效果也有一定的影響，本發明中，所述主槍頭通入的重油的體積流量為10 L/h 200 L/h，所述副槍頭通入的氮氣的體積流量為10 NmVh ^200 Nm3/h，其中，重油的體積流量優選為4(Tl00L/h，而氮氣的體積流量優選為4(T80Nm3/h，此時通入的重油與氮氣的量能形成合適的油氣混合物，該油氣混合物中含有足夠的重油，並且還能使重油保持霧狀的形態，將該霧狀的重油吹入到熔融的渣中，提高重油對Fe3O4的還原效率。本發明中所選用的重油可以採用柴油,其型號可選用O號、-10號、-20號、35號、正5號或正10號等，也可選用重油，其中，較優選的是O號柴油，其對於Fe3O4的還原效果相對較好。
下面結合實施例來對本發明進行說明。第一步，先通過實施例觀察在柴油的壓力控制範圍O. IMPa^l. 2MPa、氮氣的壓力控制範圍O. IMPal. 2MPa的情況下，還原氮氣槍中油氣混合物噴出情況的關係。從試驗現場來看只需氮氣壓力在O. IMPa時，就能形成良好的油氣混合物，而在氮氣壓力較低時，則無油氣混合物噴出。第二步，通過控制油量(壓力柴油的通入速度)、氣壓和還原氮氣槍的插入深度來觀察渣層的攪動情況，同時獲取還原時間為60分鐘的還原效果為接下來的分析做準備。表一
實施例I插入深度Mn I油壓MPa I油量L/h |氣壓MPa |淹層攪動情況
1600~0.6 _ 600.2攪動較大
2600~0. 5 _ 50 - 55 O. 15攪動較大
3600~0. 5 _ 45 - 50 O. 15攪動較大
4600~0. 55 _ 40 — 45 O. 15攪動較大
5600~0. 55 _ 40 — 45 O. 15攪動較大
6600~0.65 _ 40 — 45 O. 15攪動較大
7ΙθΟΟ|θ· 55丨45 - 50 |θ· 15I攪動較大
從實驗結果看，油量控制在45飛OL/h，氣壓控制在O. 15 O. 2MPa，還原氮氣槍插入深度控制在600mm,油氣混合物對洛層的攪動效果較好,並且觀察還原氮氣槍端部油50mm燒損，無碳化情況。第三步，對渣層中Fe3O4還原情況進行分析。
權利要求
1.一種還原氮氣槍，用於插入到含鋶的渣中對Fe3O4進行還原，其特徵在於，所述還原氮氣槍包括用於通入重油的主槍頭、連通設置在所述主槍頭側邊的用於通入氮氣的副槍頭、及與所述主槍頭、副槍頭連通的槍身，所述重油與氮氣同時通入到還原氮氣槍內形成霧狀油氣混合物，對所述渣中的Fe3O4進行還原，所述主槍頭通入的重油的壓力為.O.IMPa I. 2MPa，所述副槍頭通入的氮氣的壓力為O. IMPa I. 2MPa。
2.根據權利要求I所述的還原氮氣槍，其特徵在於，所述主槍頭通入的重油的體積流量為 10L/h 200L/h。
3.根據權利要求I所述的還原氮氣槍，其特徵在於，所述副槍頭通入的氮氣的體積流量為 10 NmVh 200Nm3/h。
4.根據權利要求I所述的還原氮氣槍，其特徵在於，所述槍身插入到渣中的深度為100 1000mm。
5.根據權利要求I所述的還原氮氣槍，其特徵在於，所述槍身的直徑為16 89mm。
6.一種重油與氮氣噴吹還原方法，其特徵在於，包括步驟 採用如權利要求1-5任一項所述的還原氮氣槍向含鋶的渣中同時通入重油、氮氣形成霧狀油氣混合物，通過所述霧狀油氣混合物對所述渣中的Fe3O4進行還原，所述通入的重油的壓力為O. IMPa I. 2MPa，所述副槍頭通入的氮氣的壓力為O. IMPa I. 2MPa。
全文摘要
本發明公開一種重油與氮氣噴吹還原方法及還原氮氣槍，其中，所述還原氮氣槍包括用於通入重油的主槍頭、連通設置在所述主槍頭側邊的用於通入氮氣的副槍頭、及與所述主槍頭、副槍頭連通的槍身，所述重油與氮氣同時通入到還原氮氣槍內形成霧狀油氣混合物，對所述渣中的Fe3O4進行還原，所述主槍頭通入的重油的壓力為0.1MPa~1.2MPa，所述副槍頭通入的氮氣的壓力為0.1MPa~1.2MPa。本發明利用霧狀油氣混合物對渣進行噴吹，從而使重油對渣中的Fe3O4進行還原，降低渣的粘度，利於鋶顆粒的澄清分離，最終達到降低棄渣中有價金屬的目的。本發明提高了重油的還原效率，降低了重油的消耗。
文檔編號C22B1/00GK102888509SQ20121038314
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月11日 優先權日2012年10月11日
發明者桂榮, 馬俊, 劉明, 楊堃, 詹雲輝, 張興龍, 張邦琪, 楊建軍, 史誼峰 申請人:雲南銅業股份有限公司