本實(shí)用新型涉及處理含鐵物料的系統(tǒng)，屬于含鐵物料的處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前通常采用高爐和電爐等實(shí)現(xiàn)含鐵物料的渣鐵分離。高爐是一種直立爐型，適用于處理氧化球團(tuán)或燒結(jié)礦，且還需以焦炭作為原料，采用其進(jìn)行煉鐵時(shí)，存在著技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)量大，勞動(dòng)生產(chǎn)效率高，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但高爐也存在著對(duì)入爐物料的要求高、需使用焦煤、能耗較高和能源利用效率低等缺點(diǎn)；電爐是把爐內(nèi)的電能轉(zhuǎn)化為熱量對(duì)工件加熱的加熱爐，其優(yōu)點(diǎn)有爐內(nèi)氣氛容易控制，物料加熱快，加熱溫度高，生產(chǎn)過(guò)程較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好，熱效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，且更加環(huán)保，但電爐也同樣存在著明顯的缺點(diǎn)，如配電設(shè)備費(fèi)用高、電力成本高和需要注意絕緣等問(wèn)題。
專利號(hào)為ZL200810079930.5的中國(guó)實(shí)用新型專利提供一種電弧爐熔融煉鐵的方法和裝置，熔煉爐部分包括爐體2、爐蓋10、加料設(shè)備和出料設(shè)備，爐體2下部有鐵水流出口9。爐蓋10上有三個(gè)電極插孔12，分別插入電極1，三根電極插孔成三角形分布。爐體2外一對(duì)加熱爐5a、5b和一對(duì)蓄熱器6a、6b，兩臺(tái)加熱爐相對(duì)位置安裝在爐體2外的兩側(cè)。加熱爐通過(guò)連接口4與電弧爐的爐體2連接，連接口內(nèi)氣體可以來(lái)回流動(dòng)。蓄熱器6a、6b的一端與加熱爐連接，另一端分別與鼓風(fēng)機(jī)8和排放系統(tǒng)連接。加熱爐設(shè)有燒嘴，助燃空氣管路和燃料管路連接到燒嘴。鼓風(fēng)機(jī)8的出口分四路，分別與兩個(gè)加熱爐和兩個(gè)蓄熱器相連接，每路裝有閥門。與加熱爐連接的燃料管路和與蓄熱器連接的廢氣排放管路上也裝有閥門。兩臺(tái)加熱爐交替燃燒燃料和析出氣體，兩臺(tái)蓄熱器交替蓄熱和放熱。析出氣體為金屬鐵氧化物還原過(guò)程中產(chǎn)生的氣體，其中含有大量的CO、H2。該蓄熱器的蓄熱體7為陶瓷球狀體。電弧爐的爐體及爐蓋為鋼結(jié)構(gòu)。所述爐體2和爐蓋10，電極1與爐蓋10之間為水冷套密封連接。電弧爐裝有壓力防空閥11作為防爆裝置；該電弧爐所存在的主要缺陷如下：
(1)在熔煉爐膛內(nèi)，一方面由于加熱爐中熱氣流甚至火焰進(jìn)入熔煉爐爐膛內(nèi)直接對(duì)石墨電極進(jìn)行噴吹，將會(huì)沖刷電極材料造成電極消耗加快；另一方面熱氣流在熔煉爐行進(jìn)路徑上遇到電極的阻擋，將會(huì)造成氣流的紊亂。
(2)所述金屬氧化物還原過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生大量氣體，無(wú)可避免會(huì)產(chǎn)生大量泡沫渣，這些泡沫渣在浮起后經(jīng)加熱爐進(jìn)入熔煉爐爐膛的熱氣流帶動(dòng)將會(huì)隨氣流堵塞通風(fēng)管道，造成生產(chǎn)不暢。
(3)在加熱爐中主要靠熔煉爐中的析出氣體作為燃?xì)猓渖闪侩S著物料以及煤、焦炭等配比的變化會(huì)有很大波動(dòng)，造成燃燒的不穩(wěn)定性，影響爐內(nèi)溫度的控制。由于可燃?xì)怏w在量上無(wú)法控制，可能會(huì)造成爆炸事故。
(4)可燃?xì)怏w與助燃空氣在加熱爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，而不是直接在熔煉爐爐膛中進(jìn)行燃燒，不可避免造成熱量損失，熱量利用率不高.
專利號(hào)為ZL201020682060.3的中國(guó)實(shí)用新型專利公開了一種燃?xì)庑顭崾饺刍癄t，包括熔解爐1、保溫爐10。熔解爐1的爐膛底部高于保溫爐10的爐膛底部，熔解爐1的爐膛底部通過(guò)斜槽11與保溫爐10的爐膛底部連通。在熔解爐1和保溫爐10上分別設(shè)有一套燃燒器；在熔解爐1內(nèi)的鋁液被集中融化后，經(jīng)斜槽11流入保溫爐10內(nèi)保溫，在兩個(gè)爐膛內(nèi)都使用燃?xì)馊紵訜帷Ｔ撊細(xì)庑顭崾饺刍癄t所存在的主要缺陷如下：
(1)具有燃?xì)馊蹮挔t固有的缺點(diǎn)，利用輻射傳熱，熱效率低，難以實(shí)現(xiàn)較高的熔池，床利用率低，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)?；?。
(2)其主要針對(duì)鋁錠的熔煉，原料適用性較窄，當(dāng)處理含渣量較大物料時(shí)，由于熔渣將會(huì)浮在金屬液相上方，而熔渣本身導(dǎo)熱性很差，將會(huì)極大的阻擋熱量從爐膛向金屬相傳導(dǎo)，造成熱態(tài)金屬與熔渣接觸表面?zhèn)髻|(zhì)傳熱變差，極有可能造成熱態(tài)金屬與熔渣分離困難，而產(chǎn)生金屬回收率降低的情況，使得生產(chǎn)效益不佳。
申請(qǐng)?zhí)枮?00910075372.X的中國(guó)實(shí)用新型專利公開了一種蓄熱式電弧爐熔融煉鐵的裝置，包括電弧爐爐體(4)、電極(2)、爐蓋(1)及相配套的設(shè)備、加料設(shè)備和出料設(shè)備、2～8臺(tái)燃燒室(11a、11b)和2～8臺(tái)蓄熱器(12a、12b)，蓄熱器中裝有蓄熱體(13)；所述蓄熱器的一端與燃燒室連接，另一端分別與排放系統(tǒng)和鼓風(fēng)機(jī)(14)連接，所述裝置還設(shè)有2～8臺(tái)煤氣化箱(9a、9b)，安裝在電弧爐爐體和燃燒室之間，煤氣化箱內(nèi)設(shè)有1～10層煤格柵(10)，煤格柵內(nèi)裝有煤粉或塊煤或蜂窩煤，煤氣化箱的上部設(shè)有煤格柵的插口；所述煤氣化箱設(shè)有旁路(5)，煤氣化箱的出口、入口和旁路設(shè)有閥門(6)。該蓄熱式電弧爐熔融煉鐵的裝置所存在的主要缺陷如下：
(1)仍以電極為加熱元件，因此其能耗仍然較高；
(2)未能實(shí)現(xiàn)在不同熔化段，采用不同的熔化分離方式，因此能源的利用效率不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的主要目的是提供一種處理含鐵物料的系統(tǒng)，該系統(tǒng)適合于鐵礦石、紅土鎳礦、釩鈦磁鐵礦、冶金粉塵、有色冶煉渣等含鐵物料，具有熔煉成本低、環(huán)境友好、產(chǎn)品質(zhì)量高、原料適用性廣、回收率高等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的上述目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
一種處理含鐵物料的系統(tǒng)，包括：混合系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)、加熱熔煉爐系統(tǒng)；其中，混合系統(tǒng)出料口與成型系統(tǒng)入料口相通，成型系統(tǒng)出料口與烘干系統(tǒng)入料口相通，烘干系統(tǒng)出料口與焙燒系統(tǒng)入料口相通，焙燒系統(tǒng)出料口與加熱熔煉爐系統(tǒng)入料口相通；
所述加熱熔煉爐系統(tǒng)包括爐基礎(chǔ)、設(shè)在爐基礎(chǔ)之上的耐火爐底以及爐體，該爐體包括側(cè)墻、隔墻以及爐頂；從爐頂向下延伸的隔墻將爐體的爐膛分為熔化區(qū)與沉降區(qū)，隔墻下端與耐火爐底有一定間距，允許熔化區(qū)內(nèi)熔化的流體流向沉降區(qū)；其中，沉降區(qū)爐底低于熔化區(qū)爐底，熔化區(qū)爐底采用傾斜式設(shè)計(jì)，且與沉降區(qū)相鄰的一端向下傾斜并與沉降區(qū)相通；在熔化區(qū)遠(yuǎn)離沉降區(qū)一端的爐頂設(shè)有進(jìn)料口；在熔化區(qū)內(nèi)相對(duì)的兩側(cè)墻上設(shè)有燃燒器；在沉降區(qū)設(shè)有貫穿爐頂?shù)氖姌O，在沉降區(qū)的底部分別設(shè)有供熔渣排出的出口以及供熱態(tài)金屬排出的出口。
作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，在所述的沉降區(qū)相對(duì)的兩側(cè)呈對(duì)稱布置兩個(gè)熔化區(qū)；熔化區(qū)的爐底傾斜角度在3-5°之間，保證熔化后的物料可以流向隔墻方向，從而最終進(jìn)入到沉降區(qū)。沉降區(qū)在爐頂上貫穿有石墨電極且石墨電極插入到熔池中，利用電弧加熱保溫并完成深度還原，保證熔渣與熱態(tài)金屬的最終分離。
作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，隔墻與耐火爐底的距離高度為 500～800mm，在此距離區(qū)間內(nèi)，不僅可以保證熔體從熔化區(qū)順利流入沉降區(qū)，還可以實(shí)現(xiàn)熔化區(qū)和沉降區(qū)氣氛及熱量的隔離，保證了兩個(gè)區(qū)域的獨(dú)立性。如果距離過(guò)低，會(huì)阻礙熔體的流動(dòng)；如果距離過(guò)高，熔化區(qū)和沉降區(qū)的氣氛相互流動(dòng)，會(huì)造成兩個(gè)區(qū)域熱量的傳導(dǎo)，無(wú)法對(duì)兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行溫度及氣氛的分別控制。
作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，供熔渣排出的出口位于沉降區(qū)的中上部，供熱態(tài)金屬排出的出口位于沉降區(qū)的下部，且兩個(gè)出口均位于熔化區(qū)爐底最低端之下。
作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，在熔化區(qū)內(nèi)相對(duì)的兩側(cè)墻上設(shè)有蓄熱式燃燒器，蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒，利用高溫傳導(dǎo)加熱熔化區(qū)內(nèi)物料，物料開始軟化并最終形成可流動(dòng)熔體。熔化區(qū)爐底采用傾斜式設(shè)計(jì)，保證可流動(dòng)熔體向熔化區(qū)與沉降區(qū)之間的隔墻一側(cè)流動(dòng)。隔墻與耐火爐底具有一定的間隙，保證熔體進(jìn)入到沉降區(qū)內(nèi)。所述熔化區(qū)采用燃?xì)馀c高溫助燃空氣混合燃燒加熱熔化物料，沉降區(qū)采用石墨電極加熱熔化分離金屬與渣，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述燃?xì)鉃榈蜔嶂等細(xì)狻?/p>
所述的蓄熱式燃燒器包括燒嘴、蓄熱室、鼓風(fēng)機(jī)、煙氣管道、燃?xì)夤艿?、煙氣與空氣共用管道、四通換向閥和引風(fēng)機(jī)；多個(gè)燒嘴分別相對(duì)設(shè)在所述的熔化區(qū)相對(duì)兩側(cè)的墻上，在燒嘴上設(shè)有燃?xì)夤艿溃瑹炫c蓄熱室的頂端連接。
優(yōu)選的，所述爐體的側(cè)墻、爐頂以及爐基礎(chǔ)采用耐火材料以及耐火磚砌成。
優(yōu)選的，在側(cè)墻及爐頂?shù)哪突鸩牧蟽?nèi)部設(shè)置冷卻銅水套。
本實(shí)用新型進(jìn)一步提供了一種應(yīng)用所述系統(tǒng)處理含鐵物料的方法，包括：
(1)將含鐵物料、還原劑、添加劑在混合系統(tǒng)中混合；
(2)將混合均勻的物料在成型系統(tǒng)中制成含水球團(tuán)；
(3)將含水球團(tuán)在烘干系統(tǒng)中烘干得到烘干球團(tuán)；
(4)將烘干球團(tuán)在焙燒系統(tǒng)中進(jìn)行還原焙燒，得到金屬化球團(tuán)；
(5)將金屬化球團(tuán)及添加劑從加熱熔煉爐的進(jìn)料口投入到熔化區(qū)，設(shè)置在熔化區(qū)內(nèi)相對(duì)兩側(cè)的蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒使物料軟化形成可流動(dòng)熔體并通過(guò)隔墻的開口進(jìn)入到沉降區(qū)；
熔體在沉降區(qū)內(nèi)形成熔池，利用插入熔池的石墨電極進(jìn)行加熱，同時(shí)與熔體內(nèi)的金屬氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，并使得熔渣及熱態(tài)金屬最終分離；熱態(tài)金屬下沉至底部，通過(guò)設(shè)置在沉降區(qū)底部的出口排出；熔渣上浮在頂部，通過(guò)設(shè)置在沉降區(qū)的中上部的出口排出。
所述熔化區(qū)內(nèi)通過(guò)控制蓄熱式燃燒器，保證熔化區(qū)內(nèi)的氣氛為還原性氣氛，從而避免了金屬在熔化過(guò)程中發(fā)生氧化，影響回收效果。
步驟(3)中控制熔化區(qū)的溫度優(yōu)選為1300～1500℃；
步驟(4)中控制沉降區(qū)的溫度優(yōu)選為1500～1800℃，物料在沉降區(qū)的停留時(shí)間控制為30～80min。
本實(shí)用新型技術(shù)方案的主要有益效果
(1)本實(shí)用新型提供了一種處理含鐵物料的系統(tǒng)及其在處理含鐵物料中的應(yīng)用，所述系統(tǒng)包括：混合系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)和加熱熔煉爐系統(tǒng)；采用本實(shí)用新型的系統(tǒng)及方法處理鐵礦石、紅土鎳礦、釩鈦磁鐵礦、冶金粉塵、有色冶煉渣等含鐵物料，具有熔煉成本低、環(huán)境友好、產(chǎn)品質(zhì)量高、原料適用性廣、回收率高等優(yōu)點(diǎn)。
(2)所述加熱熔煉系統(tǒng)的熔煉爐采用爐體分區(qū)設(shè)置，分別設(shè)有互相連通但是有隔墻的兩個(gè)熔化區(qū)與一個(gè)沉降區(qū)，可實(shí)現(xiàn)熔化區(qū)和沉降區(qū)熔煉條件和氣氛的精確控制。在熔化區(qū)熔化物料，在沉降區(qū)保溫熔池完成深度還原反應(yīng)并使得熱態(tài)金屬與熔渣分離。首先由于固態(tài)物料的熔化通常需要消耗熔化總能量的80％以上，所以在熔化區(qū)采用蓄熱式燃燒器燃燒燃?xì)馓峁崃浚瑯O大的降低了熔煉成本，避免采用昂貴電力能源(電弧)作為主要加熱源。而該區(qū)內(nèi)爐底采用傾斜式設(shè)計(jì)，物料熔化后即流動(dòng)到沉降區(qū)中，料層保持較小的高度(<500mm)，避免燃?xì)馊紵訜釤醾鲗?dǎo)差的缺陷。其次在沉降區(qū)由于所需熱量較少，采用電弧加熱，保證了較高的熔池高度，提高了熔煉爐單體產(chǎn)量，避免了燃?xì)馊紵訜崛鄢馗叨入y以提高的缺陷。
(3)加熱熔煉系統(tǒng)在熔化區(qū)采用蓄熱式燃燒技術(shù)，首先采用溫度在1000℃以上的高溫空氣助燃，大大的降低了燃?xì)庥昧俊煔馀欧帕看蟠蠼档?、提高了熔煉爐內(nèi)溫度(>1500℃)、排煙溫度降低到250℃以下、熱效率高。采用低熱值(<3000Kcal/m3)的煤氣、煤制氣，尤其可以利用價(jià)格低廉、工業(yè)上無(wú)利用價(jià)值的褐煤長(zhǎng)焰煤等煤炭資源作為煤制氣原料，其成本是電價(jià)格的50％甚至更低。
(4)加熱熔煉系統(tǒng)避免在熔化區(qū)內(nèi)采用焦炭等燃料燃燒加熱，不會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品造成有害雜質(zhì)元素的污染。大大降低了后續(xù)精煉成本，提高產(chǎn)品的附加值。
綜上所述，本實(shí)用新型提供了一種處理含鐵物料及其在含鐵物料中的應(yīng)用，其系統(tǒng)包括：混合系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)和加熱熔煉爐系統(tǒng)；所述加熱熔煉爐系統(tǒng)結(jié)合了燃?xì)馊紵訜崛蹮挔t與電弧加熱熔煉爐的優(yōu)點(diǎn)，避免了這兩種熔煉爐的缺點(diǎn)。采用熔煉爐內(nèi)分為互相連通的熔化區(qū)與沉降區(qū)，熔化區(qū)爐底采用傾斜設(shè)計(jì)，爐底傾斜角度在3-5°之間，且高于沉降區(qū)爐底。在熔化區(qū)采用較薄料層，保證燃?xì)馊紵齻鳠嵝剩诔两祬^(qū)采高熔池操作，提高了熔煉爐單體產(chǎn)量。在熔化區(qū)采用燃?xì)庾鳛槿剂?，在沉降區(qū)采用電弧加熱輔助保溫并完成深度還原，極大降低生產(chǎn)成本，并可得到金屬含量更低的熔渣、金屬品位更高的熱態(tài)金屬產(chǎn)品，熔煉成本降低，熔煉效率提高，產(chǎn)品質(zhì)量好，環(huán)境友好，有很高的實(shí)用價(jià)值。
附圖說(shuō)明
圖1本實(shí)用新型處理含鐵物料的系統(tǒng)的示意圖。
圖2本實(shí)用新型所提供的加熱熔煉爐示意圖；
圖3本實(shí)用新型加熱熔煉爐中所含有的蓄熱式燃燒器示意圖；
圖4換向后蓄熱式燃燒器工作原理圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-爐基礎(chǔ)，2-耐火材料爐底，3-爐體側(cè)墻，4-隔墻，5- 爐頂，6-進(jìn)料口，7-熔渣出口，8-熱態(tài)金屬出口，9-蓄熱式燃燒器燒嘴、10- 蓄熱室，10a、10b-蓄熱材料蓄熱體，11-鼓風(fēng)機(jī)，12-煙氣管道，13a、13b- 燃?xì)夤艿溃?4-石墨電極，15-熔化區(qū)，16-沉降區(qū)，17-固態(tài)物料，18-熔池， 19a、19b-煙氣與空氣共用管道，20-四通換向閥，21-煙氣處理裝置，22-引風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施方式
參考圖1，本實(shí)用新型提供了一種處理含鐵物料的系統(tǒng)，包括：混合系統(tǒng)S100、成型系統(tǒng)S200、烘干系統(tǒng)S300、焙燒系統(tǒng)S400和加熱熔煉爐系統(tǒng)S500；其中，混合系統(tǒng)S100的出料口與成型系統(tǒng)S200的入料口相通，成型系統(tǒng)S200 的出料口與烘干系統(tǒng)S300的入料口相通，烘干系統(tǒng)S300的出料口與焙燒系統(tǒng) S400的入料口相通，焙燒系統(tǒng)S400的出料口與加熱熔煉爐系統(tǒng)S500的入料口相通；
參考圖2，所述加熱熔煉爐系統(tǒng)S500包括爐基礎(chǔ)1，耐火材料爐底2，內(nèi)置冷卻銅水套的由耐火磚和耐火材料砌成的爐體側(cè)墻3，位于熔化區(qū)15與沉降區(qū)16之間的隔墻4，位于爐膛上方的爐頂5，設(shè)于熔化區(qū)15爐頂5上方的進(jìn)料口 6，位于沉降區(qū)16下方的熔渣出口7與熱態(tài)金屬出口8，位于熔化區(qū)15相對(duì)兩側(cè)墻上的蓄熱式燃燒器燒嘴9、蓄熱室10內(nèi)部的蓄熱體10a、10b，鼓風(fēng)機(jī)11，煙氣管道12，燃?xì)夤艿?3a、13b，置于沉降區(qū)16爐頂5的石墨電極14；熔煉爐分為熔化區(qū)15、沉降區(qū)16，熔化區(qū)15在沉降區(qū)16兩側(cè)呈對(duì)稱布置，熔化區(qū)15爐底要高于沉降區(qū)16爐底。熔化區(qū)15爐底采用傾斜式爐底，爐底傾斜角度在3-5°之間以保證熔化后的物料可以流向隔墻4方向，從而最終進(jìn)入到沉降區(qū)16。固態(tài)物料17由進(jìn)料口6投入到熔化區(qū)15中，在熔化區(qū)15內(nèi)相對(duì)兩側(cè)的蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒，利用高溫傳導(dǎo)加熱熔化區(qū)15內(nèi)物料，物料開始軟化并最終形成可流動(dòng)熔體。熔化區(qū)15爐底采用傾斜式設(shè)計(jì)，保證可流動(dòng)熔體向熔化區(qū)15與沉降區(qū)16之間的隔墻4一側(cè)流動(dòng)。在隔墻4下方與耐火爐底具有一定距離，保證熔體進(jìn)入到沉降區(qū)16內(nèi)。在沉降區(qū)16內(nèi)，由不斷從熔化區(qū)15進(jìn)入的熔體形成液態(tài)的熔池18，在沉降區(qū)16爐頂5貫穿有石墨電極14，石墨電極14 插入到熔池18中，利用電弧加熱保溫并完成深度還原，保證熔渣與熱態(tài)金屬的最終分離，分離后的熔渣由熔渣出口7排出，熱態(tài)金屬由熱態(tài)金屬出口8排出。
蓄熱式燃燒技術(shù)的工作原理是，在熔化區(qū)內(nèi)主要依靠低成本的燃?xì)膺M(jìn)行燃燒，依靠蓄熱式燃燒技術(shù)，在燃?xì)庀牧肯鄬?duì)較少的狀態(tài)下爐內(nèi)溫度即可以高達(dá)1500℃以上。蓄熱式燃燒器主要結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括布置于熔化區(qū)相對(duì)側(cè)墻上燒嘴9、蓄熱室10，蓄熱室內(nèi)的蓄熱體10a、10b，燃?xì)夤艿?3a、13b，煙氣與空氣共用管道19a、19b，四通換向閥20，煙氣管道12，煙氣處理裝置 21，鼓風(fēng)機(jī)11，引風(fēng)機(jī)22。
圖3示出了蓄熱式燃燒器的工作原理，當(dāng)右側(cè)燒嘴燃燒時(shí)，途中箭頭表示氣流走向。冷態(tài)空氣經(jīng)由鼓風(fēng)機(jī)11進(jìn)入四通換向閥20后通過(guò)煙氣與空氣共用管道19a進(jìn)入設(shè)有蓄熱體10a的蓄熱室，此時(shí)蓄熱體10a處于高溫狀態(tài)，溫度可達(dá)1000℃以上，主要材料可以是蜂窩體以及陶瓷球等換熱效率高的耐火材料。冷態(tài)空氣經(jīng)過(guò)蓄熱體10a時(shí)與其進(jìn)行換熱，冷態(tài)空氣被加熱成溫度高達(dá) 1000℃的高溫空氣，而蓄熱體10a溫度則逐漸降低。此時(shí)燃?xì)夤艿?3a處于打開狀態(tài)，13b處于關(guān)閉狀態(tài)。由燃?xì)夤艿?3a進(jìn)入的燃?xì)馀c高溫空氣預(yù)混合后通過(guò)燒嘴噴入到熔化區(qū)15中進(jìn)行燃燒，燃燒溫度可以達(dá)到1500℃以上。由于引風(fēng)機(jī)22的作用，熔化區(qū)內(nèi)爐膛中的高溫?zé)煔獗灰鬟M(jìn)入設(shè)有蓄熱體10b的蓄熱室中，此時(shí)蓄熱體10b處于溫度較低狀態(tài)，溫度在500℃以下，其材質(zhì)與前所述及的蓄熱體10a相同。從熔化區(qū)爐膛內(nèi)進(jìn)入的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)低溫的蓄熱體 10b，進(jìn)行高溫?zé)煔馀c蓄熱體的換熱，蓄熱體10b被逐漸加熱到1000℃以上，而高溫?zé)煔獗焕鋮s到250℃以下，通過(guò)煙氣與空氣共用管道19b和四通換向閥 20后進(jìn)入煙氣管道12，經(jīng)煙氣處理裝置21后排入大氣。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，首先燃?xì)夤艿?3a關(guān)閉，之后四通換向閥20換向，工作原理如圖4所示，由鼓風(fēng)機(jī)11鼓入的冷態(tài)空氣通過(guò)四通換向閥20后進(jìn)入煙氣與空氣共用管道19b之后進(jìn)入到設(shè)有蓄熱體10b的蓄熱室中，由于四通換向閥20換向前蓄熱體10b已經(jīng)被加熱到1000℃以上，冷態(tài)空氣穿過(guò)蓄熱體10b后與其發(fā)生換熱，冷態(tài)空氣被加熱到1000℃左右成為高溫空氣，而蓄熱體10b則逐漸冷卻。此時(shí)燃?xì)夤艿?3b 打開，燃?xì)馀c高溫空氣混合后開始燃燒，燃燒火焰溫度可以高達(dá)1500℃以上。由于引風(fēng)機(jī)22的作用，熔化區(qū)15爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔膺M(jìn)入到設(shè)有蓄熱體10a的蓄熱室內(nèi)，前面所述溫度降低的蓄熱體10a與高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，蓄熱體被逐漸加熱到1000℃以上，而高溫?zé)煔鈩t被逐漸冷卻到250℃以下，通過(guò)四通換向閥20后經(jīng)由煙氣管道12后，在煙氣處理裝置21被凈化后排放。如上所述，左右兩個(gè)蓄熱室燃燒器交替工作，四通換向閥20、燃?xì)夤艿?3等均采用自動(dòng)化控制。蓄熱室燃燒器在熔化區(qū)15側(cè)墻上的布置也采用傾斜布置，坡度與熔化區(qū) 15爐底保持一致，保證燒嘴9與物料保持最佳距離，提高熱傳導(dǎo)效率。
具體實(shí)施方式一
一種處理鐵礦的系統(tǒng)，將鐵礦和還原煤在混合系統(tǒng)S100中混合均勻，在成型系統(tǒng)S200制成球團(tuán)后在烘干系統(tǒng)S300中烘干，烘干后的球團(tuán)在焙燒系統(tǒng) S400經(jīng)過(guò)還原焙燒后，投入加熱熔煉爐系統(tǒng)S500中進(jìn)行熔煉。加熱熔煉爐系統(tǒng)S500結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括爐基礎(chǔ)1，耐火材料爐底2，內(nèi)置冷卻銅水套的由耐火磚和耐火材料砌成的爐體側(cè)墻3，位于熔化區(qū)15與沉降區(qū)16之間的隔墻 4，位于爐膛上方的爐頂5，設(shè)于熔化區(qū)15爐頂5上方的進(jìn)料口6，位于沉降區(qū) 16的熔渣出口7與熱態(tài)金屬出口8，位于熔化區(qū)15相對(duì)兩側(cè)墻上的5組蓄熱式燃燒器燒嘴9、蓄熱室10內(nèi)部的蓄熱體10a、10b，鼓風(fēng)機(jī)11，煙氣管道12，燃?xì)夤艿?3a、13b，置于沉降區(qū)16爐頂5的石墨電極14。
熔煉爐分為熔化區(qū)15、沉降區(qū)16，熔化區(qū)15在沉降區(qū)16兩側(cè)呈對(duì)稱布置，熔化區(qū)15爐底要高于沉降區(qū)16爐底。固態(tài)物料17由進(jìn)料口6投入到熔化區(qū)15 中，在熔化區(qū)15內(nèi)相對(duì)兩側(cè)的蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒，利用高溫傳導(dǎo)加熱熔化區(qū)內(nèi)物料，物料開始軟化并最終形成可流動(dòng)熔體。
熔化區(qū)15爐底采用傾斜式設(shè)計(jì)，其角度設(shè)計(jì)為3°，保證可流動(dòng)熔體向熔化區(qū)15與沉降區(qū)16之間的隔墻4一側(cè)流動(dòng)，隔墻4與耐火爐底2的距離為 500mm，保證熔體進(jìn)入到沉降區(qū)16內(nèi)。
在沉降區(qū)16內(nèi)，由不斷從熔化區(qū)15進(jìn)入的熔體形成液態(tài)的熔池18，在沉降區(qū)16爐頂5貫穿有石墨電極14，石墨電極14插入到熔池18中，利用電弧加熱保溫并完成深度還原，保證熔渣與熱態(tài)金屬的最終分離，分離后的熔渣由熔渣出口7排出，熱態(tài)金屬由熱態(tài)金屬出口8排出，得到金屬含量更低的熔渣、金屬品位更高的熱態(tài)金屬產(chǎn)品。
具體實(shí)施方式二
一種處理銅渣的系統(tǒng)，將銅渣、還原煤及石灰石按照一定比例在混合系統(tǒng)S100中混合均勻，在成型系統(tǒng)S200制成球團(tuán)后在烘干系統(tǒng)S300中烘干，烘干后的球團(tuán)在焙燒系統(tǒng)S400經(jīng)過(guò)還原焙燒后，將還原產(chǎn)物配加一定量的生石灰投入加熱熔煉爐系統(tǒng)S500進(jìn)行熔煉。加熱熔煉爐系統(tǒng)S500結(jié)構(gòu)如圖3所示：包括爐基礎(chǔ)1，耐火材料爐底2，內(nèi)置冷卻銅水套的由耐火磚和耐火材料砌成的爐體側(cè)墻3，位于熔化區(qū)15與沉降區(qū)16之間的隔墻4，位于爐膛上方的爐頂5，設(shè)于熔化區(qū)15爐頂5上方的進(jìn)料口6，位于沉降區(qū)16下方的熔渣出口7與熱態(tài)金屬出口8，位于熔化區(qū)15相對(duì)兩側(cè)墻上的3組蓄熱式燃燒器燒嘴9、蓄熱室10 內(nèi)部的蓄熱體10a、10b，鼓風(fēng)機(jī)11，煙氣管道12，燃?xì)夤艿?3a、13b，置于沉降區(qū)爐頂?shù)氖姌O14。
熔煉爐分為熔化區(qū)15、沉降區(qū)16，熔化區(qū)15在沉降區(qū)16兩側(cè)呈對(duì)稱布置，熔化區(qū)15爐底要高于沉降區(qū)16爐底。固態(tài)物料17由進(jìn)料口6投入到熔化區(qū)15 中，在熔化區(qū)15內(nèi)相對(duì)兩側(cè)的蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒，利用高溫傳導(dǎo)加熱熔化區(qū)內(nèi)物料，物料開始軟化并最終形成可流動(dòng)熔體。
熔化區(qū)15爐底采用傾斜式設(shè)計(jì)，其角度設(shè)計(jì)為4°，保證可流動(dòng)熔體向熔化區(qū)15與沉降區(qū)16之間的隔墻4一側(cè)流動(dòng)，隔墻4與耐火爐底2的距離為 650mm，保證熔體進(jìn)入到沉降區(qū)16內(nèi)。
在沉降區(qū)16內(nèi)，由不斷從熔化區(qū)15進(jìn)入的熔體形成液態(tài)的熔池18，在沉降區(qū)16爐頂5貫穿有石墨電極14，石墨電極14插入到熔池18中，利用電弧加熱保溫并完成深度還原，保證熔渣與熱態(tài)金屬的最終分離，分離后的熔渣由熔渣出口7排出，熱態(tài)金屬由熱態(tài)金屬出口8排出，得到金屬含量更低的熔渣、金屬品位更高的熱態(tài)金屬產(chǎn)品。
具體實(shí)施方式三
一種處理鎳渣的系統(tǒng)，將鎳渣、蘭炭及純堿按照一定比例在混合系統(tǒng) S100混合均勻，在成型系統(tǒng)S200中制成球團(tuán)后在烘干系統(tǒng)S300中烘干，烘干后的球團(tuán)在焙燒系統(tǒng)S400經(jīng)過(guò)還原焙燒后，將還原產(chǎn)物配加一定量的螢石投入加熱熔煉爐系統(tǒng)S500進(jìn)行熔煉。加熱熔煉爐系統(tǒng)S500結(jié)構(gòu)如圖3所示：包括爐基礎(chǔ)1，耐火材料爐底2，內(nèi)置冷卻銅水套的由耐火磚和耐火材料砌成的爐體側(cè)墻3，位于熔化區(qū)15與沉降區(qū)16之間的隔墻4，位于爐膛上方的爐頂5，設(shè)于熔化區(qū)15爐頂5上方的進(jìn)料口6，位于沉降區(qū)16下方的熔渣出口7與熱態(tài)金屬出口8，位于熔化區(qū)15相對(duì)兩側(cè)墻上的4組蓄熱式燃燒器燒嘴9、蓄熱室10 內(nèi)部的蓄熱體10a、10b，鼓風(fēng)機(jī)11，煙氣管道12，燃?xì)夤艿?3a、13b，置于沉降區(qū)爐頂?shù)氖姌O14。
熔煉爐可以分為熔化區(qū)15、沉降區(qū)16，熔化區(qū)15在沉降區(qū)16兩側(cè)呈對(duì)稱布置，熔化區(qū)15爐底要高于沉降區(qū)16爐底。固態(tài)物料17由進(jìn)料口6投入到熔化區(qū)15中，在熔化區(qū)15內(nèi)相對(duì)兩側(cè)的蓄熱式燃燒器交替噴吹火焰燃燒，利用高溫傳導(dǎo)加熱熔化區(qū)內(nèi)物料，物料開始軟化并最終形成可流動(dòng)熔體。
熔化區(qū)15爐底采用傾斜式設(shè)計(jì)，其角度設(shè)計(jì)為5°，保證可流動(dòng)熔體向熔化區(qū)15與沉降區(qū)16之間的隔墻4一側(cè)流動(dòng)，隔墻4與耐火爐底2的距離為 800mm，保證熔體進(jìn)入到沉降區(qū)16內(nèi)。
在沉降區(qū)16內(nèi)，由不斷從熔化區(qū)15進(jìn)入的熔體形成液態(tài)的熔池18，在沉降區(qū)16爐頂5貫穿有石墨電極14，石墨電極14插入到熔池18中，利用電弧加熱保溫并完成深度還原，保證熔渣與熱態(tài)金屬的最終分離，分離后的熔渣由熔渣出口7排出，熱態(tài)金屬由熱態(tài)金屬出口8排出，得到金屬含量更低的熔渣、金屬品位更高的熱態(tài)金屬產(chǎn)品。
以下結(jié)合實(shí)施例1-3將所述燃?xì)馊紵c電弧聯(lián)合加熱熔煉爐用于處理待熔分物料的方法作進(jìn)一步說(shuō)明：
實(shí)施例1
某鐵礦，鐵品位55％；還原劑采用還原煤，其固定碳為73％，配入量為鐵礦的25％。將鐵礦、還原煤混合均勻后制成球團(tuán)并烘干，烘干后的球團(tuán)在還原氣氛下焙燒，獲得金屬化球團(tuán)，其金屬化率為87％。將金屬化球團(tuán)通過(guò)進(jìn)料口加入熔分爐，熔化區(qū)溫度1300℃，沉降區(qū)溫度1500℃，保溫時(shí)間80min。最終熔分鐵的鐵品位97.72％，渣的鐵含量為2.94％。
實(shí)施例2
某銅渣，其鐵品位40％；某還原煤，固定碳含量76％；某石灰石，CaO 含量50％。將銅渣：還原煤：石灰石＝100:22:10的配比混合均勻制成球團(tuán)并烘干，烘干后的球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒，獲得金屬化球團(tuán)，金屬化率80％。
將金屬化球團(tuán)及其質(zhì)量10％的生石灰通過(guò)進(jìn)料口投入熔化區(qū)，熔化區(qū)溫度1400℃，沉降區(qū)溫度1600℃，保溫時(shí)間50min。最終熔分鐵的鐵品位96.72％，渣的鐵含量為2.11％。
實(shí)施例3
某鎳渣，其鐵品位36％；某蘭炭，固定碳含量82％；某純堿，Na2CO3含量95％。將鎳渣：蘭炭：純堿＝100:18:2的配比混合均勻制成球團(tuán)并烘干，烘干后的球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒，獲得金屬化球團(tuán)，金屬化率83％。
將金屬化球團(tuán)及其質(zhì)量2％的螢石通過(guò)進(jìn)料口投入轉(zhuǎn)底爐，熔化區(qū)溫度 1500℃，沉降區(qū)溫度1800℃，保溫時(shí)間30min。最終熔分鐵的鐵品位96.91％，渣的鐵含量為1.53％。
以上所述只是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此。也可以通過(guò)如下幾種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1.在蓄熱式燃燒器中可以采用雙蓄熱式燃燒技術(shù)，既采用高溫空氣，也采用高溫燃?xì)?，熱量都?lái)自于熔煉爐熔化區(qū)內(nèi)高溫?zé)煔狻?/p>
2.可以在熔煉爐內(nèi)高溫?zé)煔膺M(jìn)入蓄熱體前設(shè)置高溫?zé)煔獬龎m裝置，用于保護(hù)蓄熱體，不被侵蝕或者堵塞。
3.可以采用富氧作為助燃?xì)怏w，通過(guò)蓄熱式燃燒器燃燒，可以進(jìn)一步降低燃?xì)庥昧?，并提高熔煉爐內(nèi)溫度。
4.在熔化區(qū)采用多組蓄熱體進(jìn)行熔化。