一種氧化礦閃速冶金給料器的製造方法
2023-04-23 07:10:21
專利名稱:一種氧化礦閃速冶金給料器的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種氧化礦閃速冶金給料器，包括氣化室、噴槍、給料口，噴槍設置於氣化室上，並穿透氣化室內壁，伸入氣化室內，氣化室底部設置給料口，並且給料口與氣化室底部出口連通。本實用新型所述的氧化礦給料器的優勢在於：造氣、升溫的過程與給礦的過程隔離，確保可靠造氣及升溫；造氣完成，高溫還原氣體離開氣化室後，能以最小的距離最快的速度與離開給料器後的原料充分混合，從而使還原反應能快速的發生，節省了閃速冶金懸浮熔煉的空間。
【專利說明】
一種氧化礦閃速冶金給料器
技術領域
[0001]本實用新型屬於閃速冶金領域，尤其是涉及一種氧化礦閃速冶金給料器。
【背景技術】
[0002]在閃速冶金領域，硫化礦的給料裝置比較成熟，以銅閃速爐的噴嘴為例，其主要任務是將乾燥後的粉狀銅硫化物精礦與富氧空氣充分混合後噴入閃速爐，硫化礦礦粉與氧氣發生反應的同時放出大量熱量，可實現自熱熔煉，即「一步反應」。
[0003]而對於氧化礦的冶煉，「一步反應」是不可行的，必須首先提供一個充滿還原氣氛的高溫環境，才能使氧化礦快速發生還原反應，如何做到這一點，同時又充分利用閃速冶金的基本原理，是實現氧化礦閃速冶金的關鍵技術。
【發明內容】
[0004]有鑑於此，本實用新型旨在提出一種閃速冶金氧化礦給料裝置在向閃速爐反應塔給料的同時，還能製造還原氣體並向反應塔提供熱量，使反應塔形成冶金性能良好的高溫還原環境，從而實現氧化礦的空間還原熔煉。
[0005]為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0006]—種氧化礦閃速冶金給料器，包括氣化室、噴槍、給料口，噴槍設置於氣化室上，並穿透氣化室內壁，伸入氣化室內，氣化室底部設置給料口，並且給料口與氣化室底部出口連通。氣化室用來生產還原性氣體並向閃速爐提供熱量;噴槍用以向氣化室內噴入含氧氣體(空氣、富氧、純氧)及造氣原料如:煤粉、水煤漿、水蒸氣、天然氣、燃油、甲烷中一種或多種的組合，含氧氣體及造氣原料進行反應後產生還原性氣體並放出熱量;噴槍可為單通道或多通道，可只噴一種原料，如氧氣或煤粉，多通道噴槍也可同時噴吹多種原料，如同時噴入氧氣和煤粉;給料口用來加入冶金需要的原料和輔料，如礦料、熔劑等。本實用新型所述的給料器通過將氣化室和給料口一體化的連接並整合成一個獨立設備，實現氣化和給料的功會K。
[0007]進一步的，所述給料口在氣化室底部水平設置，環繞氣化室底部出口均勻布置，可以配置為2個給料口，或3個、4個、6個、8個等給料口，其目的是使粉料與出氣口的氣體充分混合。給料口的直徑大於氣化底部室出口的直徑，以避免氣化室排出的熔渣堵住給料口，同時，也可降低氣化室出口氣流向下的壓力，進而減小本氧化礦閃速冶金給料器出口物料向下的噴射速度，此外，擴大給料口的直徑也有助於物料沿圓周方向均勻分散，避免物料過分集中在中部。物料從給料口進入氣化室底部，可通過重力自流下落，也可以用壓縮空氣、氮氣或富氧等加壓送入。
[0008]進一步的，所述給料口為多層結構。設置多層給料口可以簡化配料流程，減少投資，當有多種原料或熔劑需要按比例混合熔煉時，常規做法是在原料進入閃速爐前分別稱重計量後，再混料，需用佔有大量空間的料倉、皮帶秤、轉運站等大型設備。而多層給料口可以利用風粉定量輸送的辦法把每一種原料直接送到給料口，在出口處混合;上述功能，如果給料量不大時，在單層給料中，通過給不同原料分配不同的給料口的方式給料，也能實現。
[0009]進一步的，所述給料口出料方向與氣化室底部出口氣流方向的夾角不大於90°，強調的是給料口的出料方向為水平或向下傾斜，以防止物料倒灌堵塞出料口，或者損壞給料器。
[0010]進一步的，氣化室和給料口間環繞設置冷卻水套，給料口和爐壁間環繞設置冷卻水套，其目的是保護給料口，防止其被高溫熔損。
[0011]進一步的，所述噴槍設置於氣化室頂部。當一隻噴槍造氣量或提供的熱量不能滿足要求時，於氣化室頂部均勻布置一組噴槍，可以平順的增加造氣量或熱量。
[0012]進一步的，所述噴槍為多組，每組噴槍設置於不同水平面上，同一水平面內的噴槍，對側兩兩相對布置，使用時，在氣化室側壁上設置的對噴槍實現燃料和氧氣的對噴，以強化造氣效果，提高造氣原料的利用率。
[0013]進一步的，所述噴槍為多組，每組噴槍設置於不同水平面上，同一水平面內的噴槍，對側兩兩平行錯開設置。以上設置可以使氣化室出口氣流旋轉，讓設置於氣化室側壁上的四隻槍呈一個角度對射，產生的旋轉氣流能與給料以切線方式送入的礦料充分混合，並有序的送入閃速爐的反應塔，使物料能在閃速爐內均勻分散。
[0014]進一步的，所述噴槍為多組，對稱設置於氣化室側壁上，同一水平面內的噴槍，沿相同旋轉方向，在同一平面內沿中心線偏移2-20° ο以上設置可以使氣化室出口氣流旋轉，讓設置於氣化室側壁上的四隻槍呈一個角度對射，產生的旋轉氣流能與給料以切線方式送入的礦料充分混合，並有序的送入閃速爐的反應塔，使物料能在閃速爐內均勻分散。
[00? 5 ]進一步的，所述氣化室為長方體、正方體、圓柱體、多邊形立方體、球形結構中的一種。氣化室的基本形狀為圓柱形，但考慮空間的限制，或材料的不同，其它形式的空間形狀也可採用，對氣化效果的影響不大。
[0016]氣化室的出口直徑可以等於氣化室的直徑，提供常壓氣體。氣化室出口的直徑也可以小於氣化室的直徑，以提供一個有壓力送出的氣流，壓力的大小由氣化室的出口直徑的大小決定，出口直徑越小，壓力越大，送出氣體的速度越快。
[0017]當氣化室出口直徑一定時，通過增加噴槍的給料量，提高反應強度，也可以增加氣化室的壓力，通常這種壓力在O至6Mpa之間。
[0018]所述氧化礦閃速冶金給料器的使用方法如下:
[0019]S1:原料和燃料準備:把礦粉或再生原料磨成100目以下的粉末並進行乾燥，若造氣原料使用的是煤粉則可以磨成200目以下，若為水煤漿則需先配料製取，若為燃油、天然氣、甲烷等可直接輸送至噴槍。
[0020]S2:通過噴槍把含氧氣體(空氣、富氧氣體或純氧)造氣原料(煤粉、水煤漿、水蒸氣、天然氣、燃油、甲烷中一種或多種)同時噴入氣化室，化學反應後瞬間產生高溫還原氣體。
[0021 ] S3:礦粉或再生原料粉末通過給料口進入給料器，一些冶煉輔助材料如熔劑等也可從給料口加入給料器。
[0022]S4:在給料器底部，礦粉或再生原料粉末與還原氣體充分彌散後進入閃速爐內。
[0023]本實用新型所述氧化礦閃速冶金給料器的結構是在氣化室內部構建一個相對封閉的氣化環境，使含氧氣體和造氣原料在氣化室內充分氣化為還原性氣體，沿底部出口方向形成一個氣流，與給料口進入的冶金原料或輔料充分混合後，進入閃速爐的反應塔內進行冶煉。
[0024]本實用新型所述給料器有效的整合了給料口與造氣室，結構緊湊，以單一設備實現了同步向閃速爐內供料、供熱、供氣並提前混料的四重功能，相對於現有的一些將尾氣重整後再返回給料系統進行混料給料的方式，避免了高溫氣體在長距離輸運過程中的熱量損失及對傳輸管道的損耗(ΙΟΟΟΓ以上的高溫尾氣的輸送對管道材料的要求較高，管道成本高、壽命短)；同時，由於不需要附屬設備(如尾氣裂化轉化設備、氣體加壓輸送設備)，大大降低了一次性投資，也使整套設備的故障率大大的降低，從而降低了設備成本與維修成本。此外，本實用新型所述給料器氣化室造氣原理簡單，使用造氣原料(如煤粉)和氧氣進行簡單的化學反應即可實現，而不需要通過其他複雜昂貴的方式(如等離子電離、氣體變換等)實現造氣或氣體轉化，簡單易控，大大降低了生產和使用成本。簡而言之，本實用新型所述給料器實現了設備的小型化、輕量化，投資小、維護和使用成本低、充分利用了氣化產生熱量，節能降耗。
[0025]相對於現有技術，本實用新型所述的一種氧化礦閃速冶金給料器具有以下優勢:
[0026]本實用新型所述的一種氧化礦閃速冶金給料器使造氣、放熱過程與給礦過程相隔離，確保可靠造氣及升溫;高溫還原氣體離開氣化室後，能以最小的距離最快的速度與離開給料器後的原料充分混合，從而使還原反應能快速發生，節省了閃速冶金懸浮熔煉的空間。
【附圖說明】
[0027]構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0028]圖1為本實用新型所述的一種氧化礦閃速冶金給料器結構示意圖；
[0029]圖2為本實用新型所述的一種氧化礦閃速冶金給料器設置頂部噴槍時的結構示意圖；
[0030]圖3為本實用新型所述的一種氧化礦閃速冶金給料器設置側壁噴槍時的結構示意圖；
[0031]圖4為本實用新型所述的一種氧化礦閃速冶金給料器設置頂部加側壁噴槍時的結構示意圖；
[0032]圖5為本實用新型所述的一種氧化礦閃速冶金給料器側壁噴槍的設置位置示意圖1;
[0033]圖6為本實用新型所述的一種氧化礦閃速冶金給料器側壁噴槍的設置位置示意圖2；
[0034]圖7為本實用新型所述的一種氧化礦閃速冶金給料器側壁噴槍的設置位置示意圖3；
[0035]圖8為本實用新型所述的一種氧化礦閃速冶金給料器四給料口位置設置示意圖。
[0036]附圖標記說明:
[0037]1、氣化室，1-1、長方體氣化室，1-2、多邊形立方體氣化室，2、噴槍，2-1、頂部噴槍，2-2、側壁噴槍，3、給料口，3-1、單層給料口，3-2、雙層給料口，4、底部出口，5、氣化室和給料口間冷卻水套，6、給料口和爐壁間冷卻水套。
【具體實施方式】
[0038]需要說明的是，在不衝突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
[0039]下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0040]如圖1所示，一種氧化礦閃速冶金給料器，包括氣化室1、噴槍2、給料口3，噴槍2設置於氣化室I上，並穿透氣化室I內壁，伸入氣化室I內，氣化室I底部設置給料口 3，並且給料口 3與氣化室I底部出口 4連通。氣化室I用來生產還原性氣體並提供熱量;噴槍2用以向氣化室I內噴入含氧氣體及造氣原料如:煤粉、水煤漿、水蒸氣、天然氣、燃油、甲烷中一種或多種的組合，用來產生還原性氣體及為閃速爐反應塔提供熱量，噴槍2可為單通道或多通道，可只噴一種原料，多通道噴槍也可同時噴吹多種原料;給料口用來加入冶金需要的原料或輔料，如礦料、熔劑等。
[0041 ]所述給料口 3在氣化室I底部水平設置，環繞氣化室I底部出口 4均勻布置，給料口 3可以配置2個、3個、4個、6個、8個等多個給料口，如圖8所示，氣化室I底部出口 4設置有4個給料口 3。
[0042]所述給料口3為多層結構。設置多層給料口可以簡化配料流程，減少投資，當有多種原料或熔劑需要按比例混合熔煉時，常規做法是在原料進入閃速爐前分別稱重計量後，再混料，需用佔有大量空間的料倉、皮帶秤、轉運站等大型設備;而多層給料口可以利用風粉定量輸送的辦法把每一種原料直接送到給料口，在出口處混合;上述功能，如果給料量不大時，在單層給料中，通過給不同原料分配不同的進料口的方式給料，也能實現。如圖3與圖4所示，為本實用新型包括的雙層給料口3-2，當然在設備需要的情況下，本實用新型也可以如圖2所示，使用單層給料口 3-1，單層給料口 3-1環繞氣化室底部出口 4均勻配置4個給料口，如圖8所示。
[0043]如圖1-4所示，氣化室I和給料口 3間環繞設置冷卻水套5，給料口 3和爐壁間環繞設置冷卻水套6，其目的是保護給料口，防止其被高溫熔損。
[0044]如圖1所示，氣化室I頂部中間位置設置有一個噴槍2。也可以如圖2所示，氣化室I頂部設置頂部噴槍2-1，噴槍數量為多個，均勻布置於氣化室頂部。也可以在氣化室側壁上設置側壁噴槍2-2，如圖3所不。
[0045]所述噴槍為多組，每組噴槍設置於不同水平面上，也可以如圖5所示，同一水平面內的噴槍，兩兩相對設置。所述噴槍為多組，每組噴槍設置於不同水平面上，也可以如圖6所示，同一水平面內的噴槍，對側兩兩平行錯開設置。也可以如圖7所示，同一水平面內的噴槍，沿相同旋轉方向，同一平面內沿中心線偏移2-20°。
[0046]對噴槍的設置，可以結合以上兩種情況，在氣化室頂部及側壁上均設置噴槍，具體結構如圖4所示。
[0047]所述氣化室I為長方體、正方體、圓柱體、多邊形立方體、球形結構中的一種。如圖1與圖2所示為長方體氣化室1-1，如圖3與圖4所示，為多邊形立方體氣化室1-2。
[0048]具體實施例:
[0049]氣化室I外壁選用雙層鋼板，中間通冷卻水，內壁砌耐火磚或噴塗不定型耐火材料，耐火材料厚50-300mm，鋼板厚10-35mm。冷卻水形成激冷壁，有利於煤中的灰分在內壁形成掛渣；當煤中灰分不足時，可以在粉煤中加入10-20%的鐵精礦協助掛渣，保護爐壁，或加入其它有利於掛渣的物質，如5%-10%的Al2O3、S12等。
[0050]氣化室I在側壁上設有四隻噴槍，粉煤、氧氣(可加水蒸氣)從噴槍2噴入氣化室I，在氣化室I內粉煤迅速燃燒並氣化，生成溫度為1400°C、氣體濃度為85%的還原氣氛(CO+Hs)，四隻噴槍2呈一定角度設置，如圖6所示，使氣化的氣流形成旋轉氣流，從氣化室I出口嗔出。
[0051]鐵精礦為一般選礦廠出來的產品即可，粒度是200目至300目，鐵精礦通過富氧加壓，從給料口 3噴入給料器。給料口 3如圖8所示，使礦粉均勻的分成四份沿著給料口 3管道的切線方向進入氣化室I底部出口 4，並沿著底部出口 4的邊緣分散，該設計可以防止物料在底部出口中心位置集中，礦粉在離開給礦口後在落向反應塔空間的過程中，以逆時針旋轉的方式下落。
[0052]氣化室I的出口氣流呈逆時針方向旋轉，與給料口3噴出的鐵精礦混合，氣固兩種物質在旋轉過程中混合充分，形成柱狀渦流彌散於閃速爐反應塔空間，使閃速冶金原理得以順利應用。
[0053]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【主權項】
1.一種氧化礦閃速冶金給料器，其特徵在於:包括氣化室(I)、噴槍(2)、給料口(3)，噴槍(2)設置於氣化室(I)上，並穿透氣化室(I)內壁，伸入氣化室(I)內，氣化室(I)底部設置給料口(3)，並且給料口(3)與氣化室(I)底部出口(4)連通。2.根據權利要求1所述一種氧化礦閃速冶金給料器，其特徵在於，所述給料口(3)在氣化室(I)底部水平設置，環繞氣化室(I)底部出口(4)均勻布置。3.根據權利要求1所述一種氧化礦閃速冶金給料器，其特徵在於，所述給料口(3)為多層結構。4.根據權利要求2所述一種氧化礦閃速冶金給料器，其特徵在於，所述給料口(3)出料方向與氣化室(I)底部出口(4)氣流方向夾角不大於90°。5.根據權利要求1所述一種氧化礦閃速冶金給料器，其特徵在於，氣化室(I)和給料口(3)間環繞設置冷卻水套，給料口(3)和爐壁間環繞設置冷卻水套。6.根據權利要求1所述一種氧化礦閃速冶金給料器，其特徵在於，氣化室(I)頂部設置有噴槍(2)。7.根據權利要求1所述一種氧化礦閃速冶金給料器，其特徵在於，所述噴槍(2)為多組，每組噴槍設置於不同水平面上，同一水平面內的噴槍，對側兩兩相對設置。8.根據權利要求1所述一種氧化礦閃速冶金給料器，其特徵在於，所述噴槍(2)為多組，每組噴槍設置於不同水平面上，同一水平面內的噴槍，對側兩兩平行錯開設置。9.根據權利要求1所述一種氧化礦閃速冶金給料器，其特徵在於，所述噴槍(2)為多組，對稱設置於氣化室(I)側壁上，同一水平面內的噴槍，沿相同旋轉方向，在同一平面內沿中心線偏移2-20° ο10.根據權利要求1所述一種氧化礦閃速冶金給料器，其特徵在於，所述氣化室(I)為長方體、正方體、圓柱體、多邊形立方體、球形結構中的一種。
【文檔編號】F23K3/02GK205717169SQ201620387021
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】邱江波, 夏明 , 黃小兵
【申請人】天津閃速煉鐵技術有限公司