旋流熔煉爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種旋流熔煉爐。所述旋流熔煉爐包括:反應(yīng)爐,所述反應(yīng)爐內(nèi)具有爐腔,所述爐腔的下部具有用于容納渣和金屬液的熔池,所述爐腔的壁上設(shè)有進(jìn)料口、放渣口、放金屬口和出煙口;和旋流發(fā)生器,所述旋流發(fā)生器設(shè)在所述爐腔的側(cè)壁上以便將含氧氣體和燃料側(cè)吹到所述爐腔內(nèi)。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的旋流熔煉爐具有反應(yīng)效率高、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】旋流熔煉爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種旋流熔煉爐。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的熔煉爐存在反應(yīng)效率低、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此,本發(fā)明的 一個(gè)目的在于提出一種具有反應(yīng)效率高、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)的旋流熔煉爐。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐包括:反應(yīng)爐,所述反應(yīng)爐內(nèi)具有爐腔,所述爐腔 的下部具有用于容納渣和金屬液的熔池,所述爐腔的壁上設(shè)有進(jìn)料口、放渣口、放金屬口和 出煙口;和旋流發(fā)生器,所述旋流發(fā)生器設(shè)在所述爐腔的側(cè)壁上以便將含氧氣體和燃料側(cè) 吹到所述爐腔內(nèi)。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐通過在所述爐腔的側(cè)壁上設(shè)置所述旋流發(fā)生器, 從而所述旋流發(fā)生器可以從所述爐腔的側(cè)面向所述爐腔的熔煉渣層內(nèi)噴入含氧氣體和燃 料。在所述旋流發(fā)生器噴入的含氧氣體和燃料的攪動(dòng)下,可以使所述爐腔內(nèi)的熔體做旋流 運(yùn)動(dòng),從而可以極大地改善反應(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條件,以便使反應(yīng)能夠高效地進(jìn)行,極大 地縮短了操作時(shí)間。
[0006] 因此,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐具有反應(yīng)效率高、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 另外,根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的旋流熔煉爐還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述爐腔的側(cè)壁上設(shè)有安裝口,所述旋流發(fā)生器設(shè)在 所述安裝口內(nèi)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述旋流發(fā)生器的一部分伸入到所述爐腔內(nèi)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述爐腔為圓柱形,所述旋流發(fā)生器與所述爐腔的徑 向之間的夾角為預(yù)定角度。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述旋流發(fā)生器為多個(gè),多個(gè)所述旋流發(fā)生器沿爐腔 的周向間隔開地設(shè)在所述爐腔的側(cè)壁上。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述爐腔為圓柱形,多個(gè)所述旋流發(fā)生器沿爐腔的周 向等間距地設(shè)在所述爐腔的側(cè)壁上,每個(gè)所述旋流發(fā)生器與所述爐腔的徑向之間的夾角為 預(yù)定角度,
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述旋流發(fā)生器的數(shù)量為兩個(gè)至四個(gè)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述進(jìn)料口和所述出煙口設(shè)在所述爐腔的頂壁上,所 述放渣口設(shè)在所述爐腔的側(cè)壁上,所述放金屬口設(shè)在所述爐腔的底壁上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0016] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐的局部結(jié)構(gòu)示意圖;
[0017] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉工藝的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出,其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)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(shí)施例是示例性的,旨在用于解釋本發(fā)明,而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0019] 下面參考圖1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐10。如圖1和圖2所 示,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐10包括反應(yīng)爐101和旋流發(fā)生器102。
[0020] 反應(yīng)爐101內(nèi)具有爐腔1011,爐腔1011的下部具有用于容納渣和金屬液的熔池 10111,爐腔1011的壁上設(shè)有進(jìn)料口 1012、放渣口 1013、放金屬口 1014和出煙口 1015。旋 流發(fā)生器102設(shè)在爐腔1011的側(cè)壁上以便將含氧氣體和燃料側(cè)吹到爐腔1011內(nèi)。
[0021] 下面參考圖3描述利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐10實(shí)施的旋流熔煉工藝。 如圖3所示,根據(jù)本發(fā)明實(shí)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(nèi);
[0023] 利用旋流發(fā)生器102從爐腔1011的側(cè)面向爐腔1011的熔煉渣層內(nèi)噴入含氧氣體 和燃料,以便使?fàn)t腔1011內(nèi)的熔體做旋流運(yùn)動(dòng),對(duì)含金屬物料進(jìn)行熔煉并得到粗金屬和熔 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(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐10通過在爐腔1011的側(cè)壁上設(shè)置旋流發(fā)生器 102,從而旋流發(fā)生器102可以從爐腔1011的側(cè)面向爐腔1011的熔煉渣層內(nèi)噴入含氧氣體 和燃料。在旋流發(fā)生器102噴入的含氧氣體和燃料的攪動(dòng)下,可以使?fàn)t腔1011內(nèi)的熔體做 旋流運(yùn)動(dòng),從而可以極大地改善反應(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條件,以便使反應(yīng)能夠高效地進(jìn)行, 極大地縮短了操作時(shí)間。
[0026] 因此,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐10具有反應(yīng)效率高、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉工藝具有反應(yīng)效率高、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。
[0028] 如圖1所示,旋流熔煉爐10的進(jìn)料口 1012和出煙口 1015設(shè)在爐腔1011的頂壁 上,旋流熔煉爐10的放渣口 1013設(shè)在爐腔1011的側(cè)壁上,旋流熔煉爐10的放金屬口 1014 設(shè)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(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,含金屬物料可以進(jìn)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(jìn)一步擴(kuò)大含金屬物料的來源,而且可以回收利 用大量含有有價(jià)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、酸泥和電鍍污泥中的至少一種。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐10和旋流熔煉工藝對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng),對(duì)原料的 水分、化學(xué)成分、粒度組成要求不高??梢詫⒃弦暻闆r預(yù)處理至水分6% -8%,粒度小于 50毫米。原料(例如包括銅、鎳、鉛精礦、冶金中間物料(煙塵、酸泥和電鍍污泥等)、冶金 精煉渣、浸出渣等)和熔劑按配料比要求計(jì)量后混合,經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)從爐腔1011的頂部的 進(jìn)料口 1012加入到爐腔1011內(nèi)。原料和熔劑掉落在爐腔1011內(nèi)的渣層上。
[0033] 含氧氣體和燃料通過設(shè)在爐腔1011的側(cè)壁上的旋流發(fā)生器102噴入到爐腔1011 內(nèi)。具體地,爐腔1011的側(cè)壁上設(shè)有安裝口,旋流發(fā)生器102設(shè)在安裝口內(nèi)。
[0034] 旋流發(fā)生器102可以與爐腔1011的側(cè)壁平齊。有利地,旋流發(fā)生器102的一部分 可以伸入到爐腔1011內(nèi)。也就是說,旋流發(fā)生器102的一部分可以伸入到爐腔1011的熔 池的渣層內(nèi)。
[0035] 如圖2所示,爐腔1011為圓柱形,即反應(yīng)爐101可以是固定立式圓柱形結(jié)構(gòu)。由 此反應(yīng)爐101的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、穩(wěn)定性高、操作安全。爐腔1011的尺寸(直徑、高度、高徑 比)可以根據(jù)物料處理量的大小變化進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。
[0036] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,如圖2所示,旋流發(fā)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(yù)定角度,其中連線L沿水平方向延伸。換言 之,旋流發(fā)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(shí),熔池內(nèi)的渣 層(熔體)的位于旋流發(fā)生器102的風(fēng)口的上方的部分被強(qiáng)烈攪動(dòng),并在爐腔1011內(nèi)做旋 流運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)熔煉過程所需的傳熱傳質(zhì),由此熔煉過程得以高效地完成。熔池內(nèi)的原料 和燃料在熔池內(nèi)氧化和燃燒,能充分地利用其化學(xué)反應(yīng)熱,提高燃料利用率,同時(shí)還能減少 煙塵率。
[0037] 熔池內(nèi)的渣層的位于旋流發(fā)生器102的風(fēng)口的下方的部分相對(duì)平靜,熔煉生成的 粗金屬和爐渣在熔池下部渣層中沉淀分離。同時(shí),旋流發(fā)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(yīng),保證煙氣中的有害物質(zhì)充分燃燒。反應(yīng)產(chǎn)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?fàn)t煤氣和發(fā)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(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,旋流發(fā)生器102為多個(gè),多個(gè)旋流發(fā)生器 102沿爐腔1011的周向間隔開地設(shè)在爐腔1011的側(cè)壁上。由此可以更加激烈地?cái)噭?dòng)爐腔 1011內(nèi)的熔體,進(jìn)一步提高熔體的旋流速度,從而可以進(jìn)一步改善反應(yīng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條 件,以便使反應(yīng)能夠更加高效地進(jìn)行,進(jìn)一步縮短了操作時(shí)間。
[0040] 有利地,多個(gè)旋流發(fā)生器102可以沿爐腔1011的周向等間距地設(shè)在爐腔1011的 側(cè)壁上,每個(gè)旋流發(fā)生器102與爐腔1011的徑向之間的夾角均為預(yù)定角度。由此可以更加 激烈地?cái)噭?dòng)爐腔1011內(nèi)的熔體,進(jìn)一步提高熔體的旋流速度,從而可以進(jìn)一步改善反應(yīng)的 熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條件,以便使反應(yīng)能夠更加高效地進(jìn)行,進(jìn)一步縮短了操作時(shí)間。
[0041] 具體地,旋流發(fā)生器102的數(shù)量為兩個(gè)至四個(gè)。旋流發(fā)生器102的數(shù)量和空間角 度(例如旋流發(fā)生器102與爐腔1011的徑向之間的夾角)都可以調(diào)節(jié)。例如,可以根據(jù)處 理的物料性質(zhì)、物料量等確定旋流發(fā)生器102的數(shù)量和空間角度。
[0042] 在進(jìn)行所述熔煉時(shí),向爐腔1011內(nèi)加入還原劑。
[0043] 有利地,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉工藝可以進(jìn)一步包括:在進(jìn)行靜置分離時(shí), 向爐腔1011內(nèi)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)的特性以便利于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,以利于回收。
[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(fā)明的一些示例中,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉工藝可以進(jìn)一步包括:在 熔煉結(jié)束后對(duì)熔體進(jìn)行靜置分離,以便進(jìn)一步澄清分離粗金屬和熔煉渣。冶煉產(chǎn)物由于密 度不同,在爐腔1011內(nèi)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(jìn)行后續(xù)處理。產(chǎn)生的高溫?zé)煔?,根?jù)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的排放方式均采用打孔間斷排放,工藝更可 控,操作更簡(jiǎn)單。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉爐10具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、原料燃料適應(yīng)性強(qiáng)、床能力 高、高效節(jié)能、安全環(huán)保、操作靈活的特點(diǎn)。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋流熔煉工藝可以利用含氧氣體和燃料對(duì)物料進(jìn)行攪動(dòng),使 得熔體在爐腔1011內(nèi)做旋流運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)熔煉過程所需的傳熱傳質(zhì),極大地改善了反應(yīng)的熱 力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條件,使反應(yīng)高效地進(jìn)行,縮短了操作時(shí)間。該工藝備料簡(jiǎn)單、原料燃料利用率 1?,具有1?效節(jié)能、安全環(huán)保的特點(diǎn)。
[0050] 以處理銅精礦為例,實(shí)施本發(fā)明工藝的主要技術(shù)操作條件如下:
[0051] 爐渣溫度 約1250Γ (正負(fù)100°C的浮動(dòng)范圍) 粗金屬溫度 約1250Γ 富氧濃度 約45% 鼓風(fēng)壓力 0. 15MPa 爐頂負(fù)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(jìn)水<30°C,出水<40°C
[0052] 獲得的產(chǎn)物是:
[0053] 產(chǎn)品:粗金屬。
[0054] 副產(chǎn)品:漁、煙氣及煙塵。
[0055] 實(shí)施本發(fā)明工藝主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(duì)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(fā)明的描述中,需要理解的是,術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"長(zhǎng)度"、"寬度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"堅(jiān)直"、"水平"、"頂"、"底" "內(nèi)"、"外"、"順時(shí) 針"、"逆時(shí)針"、"軸向"、"徑向"、"周向"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或 位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)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(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0058] 此外,術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此,限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中,"多個(gè)"的含義是至少兩個(gè),例如兩個(gè), 三個(gè)等,除非另有明確具體的限定。
[0059] 在本發(fā)明中,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術(shù)語應(yīng)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(jī)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(gè)元件內(nèi) 部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系,除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0060] 在本發(fā)明中,除非另有明確的規(guī)定和限定,第一特征在第二特征"上"或"下"可以 是第一和第二特征直接接觸,或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且,第一特征在 第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或僅僅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可以是 第一特征在第二特征正下方或斜下方,或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0061] 在本說明書的描述中,參考術(shù)語"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中,對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不 必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外,在不相互矛盾的情況下,本領(lǐng)域的技 術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié) 合和組合。
[0062] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例,可以理解的是,上述實(shí)施例是示例 性的,不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述 實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1. 一種旋流熔煉爐,其特征在于,包括: 反應(yīng)爐,所述反應(yīng)爐內(nèi)具有爐腔,所述爐腔的下部具有用于容納渣和金屬液的熔池,所 述爐腔的壁上設(shè)有進(jìn)料口、放渣口、放金屬口和出煙口;和 旋流發(fā)生器,所述旋流發(fā)生器設(shè)在所述爐腔的側(cè)壁上以便將含氧氣體和燃料側(cè)吹到所 述爐腔內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流熔煉爐,其特征在于,所述爐腔的側(cè)壁上設(shè)有安裝口,所 述旋流發(fā)生器設(shè)在所述安裝口內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流熔煉爐,其特征在于,所述旋流發(fā)生器的一部分伸入到 所述爐腔內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流熔煉爐,其特征在于,所述爐腔為圓柱形,所述旋流發(fā)生 器與所述爐腔的徑向之間的夾角為預(yù)定角度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流熔煉爐,其特征在于,所述旋流發(fā)生器為多個(gè),多個(gè)所述 旋流發(fā)生器沿爐腔的周向間隔開地設(shè)在所述爐腔的側(cè)壁上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋流熔煉爐,其特征在于,所述爐腔為圓柱形,多個(gè)所述旋流 發(fā)生器沿爐腔的周向等間距地設(shè)在所述爐腔的側(cè)壁上,每個(gè)所述旋流發(fā)生器與所述爐腔的 徑向之間的夾角為預(yù)定角度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的旋流熔煉爐,其特征在于,所述旋流發(fā)生器的數(shù)量為兩個(gè) 至四個(gè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流熔煉爐,其特征在于,所述進(jìn)料口和所述出煙口設(shè)在所 述爐腔的頂壁上,所述放渣口設(shè)在所述爐腔的側(cè)壁上,所述放金屬口設(shè)在所述爐腔的底壁 上。
【文檔編號(hào)】F27B3/00GK203908287SQ201420309297
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】王瑋, 楊慧蘭 申請(qǐng)人:中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司