旋流熔煉爐的製作方法

2023-05-14 06:11:56

旋流熔煉爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種旋流熔煉爐。所述旋流熔煉爐包括：反應爐，所述反應爐內具有爐腔，所述爐腔的下部具有用於容納渣和金屬液的熔池，所述爐腔的壁上設有進料口、放渣口、放金屬口和出煙口；和旋流發生器，所述旋流發生器設在所述爐腔的側壁上以便將含氧氣體和燃料側吹到所述爐腔內。根據本實用新型實施例的旋流熔煉爐具有反應效率高、反應時間短等優點。
【專利說明】旋流熔煉爐

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種旋流熔煉爐。

【背景技術】
[0002] 現有的熔煉爐存在反應效率低、反應時間長的缺陷。


【發明內容】

[0003] 本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的 一個目的在於提出一種具有反應效率高、反應時間短等優點的旋流熔煉爐。
[0004] 根據本發明實施例的旋流熔煉爐包括：反應爐，所述反應爐內具有爐腔，所述爐腔 的下部具有用於容納渣和金屬液的熔池，所述爐腔的壁上設有進料口、放渣口、放金屬口和 出煙口；和旋流發生器，所述旋流發生器設在所述爐腔的側壁上以便將含氧氣體和燃料側 吹到所述爐腔內。
[0005] 根據本發明實施例的旋流熔煉爐通過在所述爐腔的側壁上設置所述旋流發生器， 從而所述旋流發生器可以從所述爐腔的側面向所述爐腔的熔煉渣層內噴入含氧氣體和燃 料。在所述旋流發生器噴入的含氧氣體和燃料的攪動下，可以使所述爐腔內的熔體做旋流 運動，從而可以極大地改善反應的熱力學、動力學條件，以便使反應能夠高效地進行，極大 地縮短了操作時間。
[0006] 因此，根據本發明實施例的旋流熔煉爐具有反應效率高、反應時間短等優點。
[0007] 另外，根據本發明上述實施例的旋流熔煉爐還可以具有如下附加的技術特徵：
[0008] 根據本發明的一個實施例，所述爐腔的側壁上設有安裝口，所述旋流發生器設在 所述安裝口內。
[0009] 根據本發明的一個實施例，所述旋流發生器的一部分伸入到所述爐腔內。
[0010] 根據本發明的一個實施例，所述爐腔為圓柱形，所述旋流發生器與所述爐腔的徑 向之間的夾角為預定角度。
[0011] 根據本發明的一個實施例，所述旋流發生器為多個，多個所述旋流發生器沿爐腔 的周向間隔開地設在所述爐腔的側壁上。
[0012] 根據本發明的一個實施例，所述爐腔為圓柱形，多個所述旋流發生器沿爐腔的周 向等間距地設在所述爐腔的側壁上，每個所述旋流發生器與所述爐腔的徑向之間的夾角為 預定角度，
[0013] 根據本發明的一個實施例，所述旋流發生器的數量為兩個至四個。
[0014] 根據本發明的一個實施例，所述進料口和所述出煙口設在所述爐腔的頂壁上，所 述放渣口設在所述爐腔的側壁上，所述放金屬口設在所述爐腔的底壁上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是根據本發明實施例的旋流熔煉爐的結構示意圖；
[0016] 圖2是根據本發明實施例的旋流熔煉爐的局部結構示意圖；
[0017] 圖3是根據本發明實施例的旋流熔煉工藝的流程圖。

【具體實施方式】
[0018] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0019] 下面參考圖1和圖2描述根據本發明實施例的旋流熔煉爐10。如圖1和圖2所 示，根據本發明實施例的旋流熔煉爐10包括反應爐101和旋流發生器102。
[0020] 反應爐101內具有爐腔1011，爐腔1011的下部具有用於容納渣和金屬液的熔池 10111，爐腔1011的壁上設有進料口 1012、放渣口 1013、放金屬口 1014和出煙口 1015。旋 流發生器102設在爐腔1011的側壁上以便將含氧氣體和燃料側吹到爐腔1011內。
[0021] 下面參考圖3描述利用根據本發明實施例的旋流熔煉爐10實施的旋流熔煉工藝。 如圖3所示，根據本發明實施例的旋流熔煉工藝包括以下步驟：
[0022] 將含金屬物料和熔劑加入到爐腔1011內；
[0023] 利用旋流發生器102從爐腔1011的側面向爐腔1011的熔煉渣層內噴入含氧氣體 和燃料，以便使爐腔1011內的熔體做旋流運動，對含金屬物料進行熔煉並得到粗金屬和熔 煉渣；和
[0024] 從放渣口 1013排出熔煉渣，從放金屬口 1014排出粗金屬。
[0025] 根據本發明實施例的旋流熔煉爐10通過在爐腔1011的側壁上設置旋流發生器 102,從而旋流發生器102可以從爐腔1011的側面向爐腔1011的熔煉渣層內噴入含氧氣體 和燃料。在旋流發生器102噴入的含氧氣體和燃料的攪動下，可以使爐腔1011內的熔體做 旋流運動，從而可以極大地改善反應的熱力學、動力學條件，以便使反應能夠高效地進行， 極大地縮短了操作時間。
[0026] 因此，根據本發明實施例的旋流熔煉爐10具有反應效率高、反應時間短等優點。
[0027] 根據本發明實施例的旋流熔煉工藝具有反應效率高、反應時間短等優點。
[0028] 如圖1所示，旋流熔煉爐10的進料口 1012和出煙口 1015設在爐腔1011的頂壁 上，旋流熔煉爐10的放渣口 1013設在爐腔1011的側壁上，旋流熔煉爐10的放金屬口 1014 設在爐腔1011的底壁上。
[0029] 含金屬物料可以包括一種金屬精礦。例如，含金屬物料可以是銅精礦。有利地，含 金屬物料可以包括含有多種金屬的精礦。例如，含金屬物料可以包括銅精礦、鎳精礦、鉛精 礦。由此可以使含金屬物料的來源更加廣泛。
[0030] 在本發明的一個實施例中，含金屬物料可以進一步包括冶金中間物料、冶金精煉 渣和浸出渣中的至少一種。由此不僅可以進一步擴大含金屬物料的來源，而且可以回收利 用大量含有有價金屬的冶金中間物料、冶金精煉渣和浸出渣。
[0031] 具體而言，冶金中間物料選自煙塵、酸泥和電鍍汙泥中的至少一種。
[0032] 根據本發明實施例的旋流熔煉爐10和旋流熔煉工藝對原料適應性強，對原料的 水分、化學成分、粒度組成要求不高。可以將原料視情況預處理至水分6% -8%，粒度小於 50毫米。原料（例如包括銅、鎳、鉛精礦、冶金中間物料（煙塵、酸泥和電鍍汙泥等）、冶金 精煉渣、浸出渣等）和熔劑按配料比要求計量後混合，經膠帶運輸機從爐腔1011的頂部的 進料口 1012加入到爐腔1011內。原料和熔劑掉落在爐腔1011內的渣層上。
[0033] 含氧氣體和燃料通過設在爐腔1011的側壁上的旋流發生器102噴入到爐腔1011 內。具體地，爐腔1011的側壁上設有安裝口，旋流發生器102設在安裝口內。
[0034] 旋流發生器102可以與爐腔1011的側壁平齊。有利地，旋流發生器102的一部分 可以伸入到爐腔1011內。也就是說，旋流發生器102的一部分可以伸入到爐腔1011的熔 池的渣層內。
[0035] 如圖2所示，爐腔1011為圓柱形，即反應爐101可以是固定立式圓柱形結構。由 此反應爐101的結構簡單緊湊、穩定性高、操作安全。爐腔1011的尺寸（直徑、高度、高徑 比）可以根據物料處理量的大小變化進行合理調節。
[0036] 在本發明的一些實施例中，如圖2所示，旋流發生器102與所述安裝口和爐腔1011 的中心軸線的連線L之間的夾角α可以是預定角度，其中連線L沿水平方向延伸。換言 之，旋流發生器102與爐腔1011的切線呈一定角度。噴吹含氧氣體和燃料時，熔池內的渣 層（熔體）的位於旋流發生器102的風口的上方的部分被強烈攪動，並在爐腔1011內做旋 流運動，從而實現熔煉過程所需的傳熱傳質，由此熔煉過程得以高效地完成。熔池內的原料 和燃料在熔池內氧化和燃燒，能充分地利用其化學反應熱，提高燃料利用率，同時還能減少 煙塵率。
[0037] 熔池內的渣層的位於旋流發生器102的風口的下方的部分相對平靜，熔煉生成的 粗金屬和爐渣在熔池下部渣層中沉澱分離。同時，旋流發生器102注入的含氧氣體至爐腔 1011的上部空間，供給過燃燒反應，保證煙氣中的有害物質充分燃燒。反應產生的煙氣通過 煙道排出爐外。
[0038] 具體地，熔劑可以是石灰石、石英石或者石英石與石灰的混合物，燃料可以選 自粉煤、天然氣、焦爐煤氣和發生爐煤氣中的至少一種，含氧氣體的氧氣的體積濃度為 21% -80%。也就是說，所述第一含氧氣體的含氧量為21ν% -80ν%。
[0039] 如圖2所示，在本發明的一個實施例中，旋流發生器102為多個，多個旋流發生器 102沿爐腔1011的周向間隔開地設在爐腔1011的側壁上。由此可以更加激烈地攪動爐腔 1011內的熔體，進一步提高熔體的旋流速度，從而可以進一步改善反應的熱力學、動力學條 件，以便使反應能夠更加高效地進行，進一步縮短了操作時間。
[0040] 有利地，多個旋流發生器102可以沿爐腔1011的周向等間距地設在爐腔1011的 側壁上，每個旋流發生器102與爐腔1011的徑向之間的夾角均為預定角度。由此可以更加 激烈地攪動爐腔1011內的熔體，進一步提高熔體的旋流速度，從而可以進一步改善反應的 熱力學、動力學條件，以便使反應能夠更加高效地進行，進一步縮短了操作時間。
[0041] 具體地，旋流發生器102的數量為兩個至四個。旋流發生器102的數量和空間角 度（例如旋流發生器102與爐腔1011的徑向之間的夾角）都可以調節。例如，可以根據處 理的物料性質、物料量等確定旋流發生器102的數量和空間角度。
[0042] 在進行所述熔煉時，向爐腔1011內加入還原劑。
[0043] 有利地，根據本發明實施例的旋流熔煉工藝可以進一步包括：在進行靜置分離時， 向爐腔1011內加入還原劑。該還原劑不僅可以作為附加燃料，而且可以控制渣型。由此不 僅可以改善熔煉渣（爐渣）的特性以便利於粗金屬和熔煉渣澄清分離，而且可以使熔煉渣 中的金屬氧化物還原，以利於回收。
[0044] 具體而言，還原劑可以是顆粒狀固體還原劑，例如焦炭、塊煤、碎煤等。
[0045] 在本發明的一些示例中，根據本發明實施例的旋流熔煉工藝可以進一步包括：在 熔煉結束後對熔體進行靜置分離，以便進一步澄清分離粗金屬和熔煉渣。冶煉產物由於密 度不同，在爐腔1011內形成熔煉渣層和粗金屬層（例如，粗銅層）。粗金屬層在爐腔1011 的底層，熔煉渣層（貧化渣層）在粗金屬層上。
[0046] 熔煉渣從熔池上部的放渣口 1013排放，粗金屬從熔池下部的放金屬口 1014排放， 進行後續處理。產生的高溫煙氣，根據原料成分及煙氣情況確定處理工藝。
[0047] 有利地，放渣口 1013和放金屬口 1014的排放方式均採用打孔間斷排放，工藝更可 控，操作更簡單。
[0048] 根據本發明實施例的旋流熔煉爐10具有結構簡單、原料燃料適應性強、床能力 高、高效節能、安全環保、操作靈活的特點。
[0049] 根據本發明實施例的旋流熔煉工藝可以利用含氧氣體和燃料對物料進行攪動，使 得熔體在爐腔1011內做旋流運動，實現熔煉過程所需的傳熱傳質，極大地改善了反應的熱 力學、動力學條件，使反應高效地進行，縮短了操作時間。該工藝備料簡單、原料燃料利用率 1?，具有1?效節能、安全環保的特點。
[0050] 以處理銅精礦為例，實施本發明工藝的主要技術操作條件如下：
[0051] 爐渣溫度 約1250Γ (正負100°C的浮動範圍） 粗金屬溫度 約1250Γ 富氧濃度 約45% 鼓風壓力 0. 15MPa 爐頂負壓 -SOPa1·-400Pa 煙氣溫度 110CTC?1200°C 物料含水 <10% 冷卻水壓力 0. 4MPa 冷卻水溫度 進水<30°C，出水<40°C
[0052] 獲得的產物是：
[0053] 產品：粗金屬。
[0054] 副產品：漁、煙氣及煙塵。
[0055] 實施本發明工藝主要技術經濟指標如下：
[0056] 粗金屬品位 約56 % 渣成分 0.6%?1.0% 床能率 約80t/ (m2. d) 脫硫率 75 %?80 % 燃煤率(對爐料）約1.0% 熔劑率 約15% 煙塵率 約2.5% 直收率 約95%
[0057] 在本發明的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"後"、"左"、"右"、"堅直"、"水平"、"頂"、"底" "內"、"外"、"順時 針"、"逆時針"、"軸向"、"徑向"、"周向"等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或 位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必 須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0058] 此外，術語"第一"、"第二"僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有"第一"、"第二"的特徵可以明示或 者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，"多個"的含義是至少兩個，例如兩個， 三個等，除非另有明確具體的限定。
[0059] 在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連 接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內 部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員 而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0060] 在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵"上"或"下"可以 是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在 第二特徵"之上"、"上方"和"上面"可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示 第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵"之下"、"下方"和"下面"可以是 第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
[0061] 在本說明書的描述中，參考術語"一個實施例"、"一些實施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特 點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不 必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任 一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技 術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結 合和組合。
[0062] 儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例 性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述 實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1. 一種旋流熔煉爐，其特徵在於，包括： 反應爐，所述反應爐內具有爐腔，所述爐腔的下部具有用於容納渣和金屬液的熔池，所 述爐腔的壁上設有進料口、放渣口、放金屬口和出煙口；和 旋流發生器，所述旋流發生器設在所述爐腔的側壁上以便將含氧氣體和燃料側吹到所 述爐腔內。
2. 根據權利要求1所述的旋流熔煉爐，其特徵在於，所述爐腔的側壁上設有安裝口，所 述旋流發生器設在所述安裝口內。
3. 根據權利要求1所述的旋流熔煉爐，其特徵在於，所述旋流發生器的一部分伸入到 所述爐腔內。
4. 根據權利要求1所述的旋流熔煉爐，其特徵在於，所述爐腔為圓柱形，所述旋流發生 器與所述爐腔的徑向之間的夾角為預定角度。
5. 根據權利要求1所述的旋流熔煉爐，其特徵在於，所述旋流發生器為多個，多個所述 旋流發生器沿爐腔的周向間隔開地設在所述爐腔的側壁上。
6. 根據權利要求5所述的旋流熔煉爐，其特徵在於，所述爐腔為圓柱形，多個所述旋流 發生器沿爐腔的周向等間距地設在所述爐腔的側壁上，每個所述旋流發生器與所述爐腔的 徑向之間的夾角為預定角度。
7. 根據權利要求5或6所述的旋流熔煉爐，其特徵在於，所述旋流發生器的數量為兩個 至四個。
8. 根據權利要求1所述的旋流熔煉爐，其特徵在於，所述進料口和所述出煙口設在所 述爐腔的頂壁上，所述放渣口設在所述爐腔的側壁上，所述放金屬口設在所述爐腔的底壁 上。
【文檔編號】F27B3/00GK203908287SQ201420309297
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2014年4月15日
【發明者】王瑋, 楊慧蘭 申請人:中國瑞林工程技術有限公司