一種超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍和應(yīng)用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍和應(yīng)用裝置，屬于冶金工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前熔煉工序主要有閃速熔煉和熔池熔煉兩大類，因閃速熔煉具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，所以，當(dāng)今世界60%以上的銅是由閃速熔煉工藝生產(chǎn)的，閃速熔煉工藝原理是:干燥的銅精礦粉顆粒在反應(yīng)塔內(nèi)被分布風(fēng)完全分散懸浮，氧和懸浮的精礦顆粒在反應(yīng)塔的整個空間內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，這種工藝存在以下問題:一是反應(yīng)在整個反應(yīng)塔空間進(jìn)行，故熱負(fù)荷大，爐壁沖刷嚴(yán)重，爐壽命短;二是因精礦顆粒存在分散懸浮，故顆粒間碰撞機(jī)率小，反應(yīng)不完全，存在過氧化和欠氧化現(xiàn)象，煙塵發(fā)生率高;三是高投料情況下熱負(fù)荷特別大，一般熱負(fù)荷超過2200MJ/m3.h時，閃速爐的反應(yīng)塔承受不了，故限制了單臺閃速爐的高產(chǎn)能。四是閃速熔煉由于其自身工藝特點(diǎn)噴吹空氣的氧氣含量有很大限制，需要噴吹輔助燃料以滿足熔煉所需的熱量，增加生產(chǎn)成本。同時高速噴吹下燃料的更具腐蝕性，加速氧槍的損耗，頻繁的更換氧槍也有礙于生產(chǎn)順利有序的進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本實(shí)用新型提供一種超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍和應(yīng)用裝置。本方法在充分利用氧氣與物料顆粒進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的同時，有效利用爐內(nèi)可燃?xì)怏w的燃燒放熱，盡可能的利用自熱來滿足生產(chǎn)所需，同時超音速氧氣射流作用在熔池表面能避免高溫熔體對冶金爐壁的沖刷腐蝕，熔池溶液內(nèi)部形成的流場能有效提高反應(yīng)效率、降低煙塵發(fā)生率，旋轉(zhuǎn)氧氣射流促進(jìn)爐膛內(nèi)可燃?xì)怏w燃燒，使得煙氣內(nèi)含硫量高，有益于后續(xù)制酸工藝。滿足現(xiàn)代生產(chǎn)高產(chǎn)能、低能耗、低污染、控制成本的冶煉要求，本方法通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0004]—種超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍，包括外螺紋1、槍體2、氧氣通道3、燃料通道4和水冷通道5，所述槍體2內(nèi)部中心為中空氧氣通道3，氧氣通道3采用拉瓦爾噴管，氧氣通道3上部內(nèi)部端口設(shè)有外螺紋1，以氧氣通道3壁從里至外設(shè)有同心燃料通道層、水冷通道層，燃料通道層上設(shè)有貫穿槍體2的若干燃料通道4，水冷通道層上設(shè)有若干水冷通道5，相鄰水冷通道5密封連接。
[0005]所述外螺紋I螺距為20?25mm，齒高為15?20mm，螺紋總長度為200?300mm。
[0006]所述拉瓦爾噴管為長35?50cm，直徑從20至25cm漸擴(kuò)型直管。
[0007]—種超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍的應(yīng)用裝置，包括外螺紋1、槍體2、氧氣通道3、燃料通道4和水冷通道5、放渣口 6、熔體出口 7、排煙道8、加料口 9和冶金爐體1，所述槍體2內(nèi)部中心為中空氧氣通道3，氧氣通道3采用拉瓦爾噴管，氧氣通道3上部內(nèi)部端口設(shè)有外螺紋I，以氧氣通道3壁從里至外設(shè)有同心燃料通道層、水冷通道層，燃料通道層上設(shè)有貫穿槍體2的若干燃料通道4，水冷通道層上設(shè)有若干水冷通道5，相鄰水冷通道5密封連接，槍體2從冶金爐體10頂部插入，冶金爐體10頂部設(shè)有與冶金爐體10相通的排煙道8和加料口9，冶金爐體10下部一側(cè)設(shè)有放渣口 6，冶金爐體10底部一側(cè)設(shè)有熔體出口 7。
[0008]—種超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍的應(yīng)用裝置的應(yīng)用方法:
[0009]步驟1、首先將槍體2從冶金爐體10頂部插入，并控制距離恪池液面150mm?250mm;
[0010]步驟2、將物料從加料口9加入置冶金爐體10內(nèi)，全氧從槍體2中的氧氣通道3、冷卻水從槍體2中的水冷通道5通入，若有需求將燃料從槍體2的燃料通道4通入，全氧以超音速狀態(tài)通過氧槍進(jìn)入熔池內(nèi)，形成以軸線為中心的超音速射流，形成以軸線為中心的超音速射流，由于氧氣通道3上部內(nèi)部端口設(shè)有外螺紋I，使射流邊界層形成旋轉(zhuǎn)射流，并將物料加熱到所需的冶煉溫度，在此過程中產(chǎn)生的煙氣從排煙道8排出，冶煉完成后渣從放渣口 7中排出，熔體從熔體出口 7排出。由于超音速射流的沖擊熔池的作用，攪動射流中心兩側(cè)溶液形成穩(wěn)定流場，促進(jìn)粒子間的相互碰撞，使得氧氣與礦料充分接觸反應(yīng)，同時釋放大量熱量供給熔池。因外螺紋強(qiáng)化形成的旋轉(zhuǎn)氧氣射流攪動爐膛內(nèi)可燃?xì)怏w的充分燃燒放熱供給熔池。通過良好的動力學(xué)條件將礦料中的化學(xué)能有效的轉(zhuǎn)化為熱能滿足熔煉過程所需的熱量。整個熔煉過程的熱平衡主要靠氧槍噴射出的氧氣與精礦發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所放出的熱量以及旋轉(zhuǎn)氧氣射流與可燃?xì)怏w燃燒放出的熱量來維持。煙氣中SO2含量平均提高了 2.5%，SO2的瞬時濃度可達(dá)7000?10000mg/Nm3，通過該工藝處理生成的高SO2煙氣則由排煙道送到制酸工序。
[0011]所述全氧中含氧量為95?99wt%。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]一、氧利用率高，煙塵發(fā)生率低，煙氣含硫量高，煙氣中殘氧含量由6%降至4%以下，煙塵率由1.42%降至0.85%以下，含銅由3.2%降至2.4%以下，含金由0.67g/t降至0.27g/t以下，含銀114g/t降至62g/t以下，煙氣中SO2含量平均提高了2.5%以上，SO2的瞬時濃度可達(dá)7000~10000mg/Nm3;
[0014]二、噴槍旋流橫向攪動面積擴(kuò)大了 20%左右，礦料顆粒攪動更為均勻，反應(yīng)完全，通過反應(yīng)產(chǎn)生的熱量高，熱量利用率高；
[00?5]三、復(fù)雜精礦反應(yīng)更加充分，實(shí)現(xiàn)了硫勢、氧勢穩(wěn)定控制，稀貴、稀散金屬定向捕集至冰銅，實(shí)現(xiàn)渣含銅由0.767%降至0.572%以下，渣含銀由7.5g/t降至2.7g/t以下。
[0016]四、精礦-貴金屬產(chǎn)品的全流程金回收率由93.18%提升至97.30%，銀回收率由94.04% 提升至96.30%。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍剖面示意圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍俯視示意圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍應(yīng)用裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1-外螺紋，2-槍體，3-氧氣通道，4-燃料通道，5-水冷通道，6-放渣口，7-熔體出口，8-排煙道，9-加料口，10-冶金爐體。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]如圖1至2所示，該超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍，包括外螺紋1、槍體2、氧氣通道3、燃料通道4和水冷通道5，所述槍體2內(nèi)部中心為中空氧氣通道3，氧氣通道3采用拉瓦爾噴管，氧氣通道3上部內(nèi)部端口設(shè)有外螺紋I，以氧氣通道3壁從里至外設(shè)有同心燃料通道層、水冷通道層，燃料通道層上設(shè)有貫穿槍體2的若干燃料通道4，水冷通道層上設(shè)有若干水冷通道5，相鄰水冷通道5密封連接。
[0024]其中外螺紋I螺距為2 O mm，齒高為15 mm，螺紋總長度為2 O O mm;拉瓦爾噴管為長35cm，直徑從20至25cm漸擴(kuò)型直管。
[0025]如圖3所示，該超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍的應(yīng)用裝置，包括外螺紋1、槍體2、氧氣通道3、燃料通道4和水冷通道5、放渣口 6、熔體出口 7、排煙道8、加料口 9和冶金爐體1，所述槍體2內(nèi)部中心為中空氧氣通道3，氧氣通道3采用拉瓦爾噴管，氧氣通道3上部內(nèi)部端口設(shè)有外螺紋I，以氧氣通道3壁從里至外設(shè)有同心燃料通道層、水冷通道層，燃料通道層上設(shè)有貫穿槍體2的若干燃料通道4，水冷通道層上設(shè)有若干水冷通道5，相鄰水冷通道5密封連接，槍體2從冶金爐體10頂部插入，冶金爐體10頂部設(shè)有與冶金爐體10相通的排煙道8和加料口9，冶金爐體10下部一側(cè)設(shè)有放渣口 6，冶金爐體10底部一側(cè)設(shè)有熔體出口 7。
[0026]該超音速旋轉(zhuǎn)射流氧槍的應(yīng)用裝置的應(yīng)用方法:
[0027]步驟1、首先將槍體2從冶金爐體10頂部插入，并控制距離熔池液面150mm;
[0028]步驟2、將1000kg礦料(礦料為銅精礦，包括以下質(zhì)量百分比組分:Cu65%、Fe4.5%、S22%、Nil%等)從加料口9加入置冶金爐體10內(nèi)，全氧(全氧中含氧量為95wt%)從槍體2中的氧氣通道3、冷卻水從槍體2中的水冷通道5通入，將補(bǔ)充重油從槍體2的燃料通道4通入，全氧以超音速狀態(tài)通過氧槍進(jìn)入熔池內(nèi)，形成以軸線為中心的超音速射流，形成以軸線為中心的超音速射流，超音速射流沖擊溶液表面，在熔池液相內(nèi)形成一個明顯的凹陷面，其液相流動速度可達(dá)到45?50m/ s ο在液相內(nèi)部形成流場使得礦料顆粒與氧氣充分接觸，促進(jìn)粒子間的碰撞，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，釋放大量熱量，在凹陷面附近溫度能夠保持在2100?2300k左右；由于氧氣通道3上部內(nèi)部端口設(shè)有外螺紋I，使射流邊界層形成旋轉(zhuǎn)射流，該旋轉(zhuǎn)射流由于外螺紋的阻礙作用，其氣流速度會發(fā)生明顯的衰減。旋轉(zhuǎn)射流速度只有中心射流速度的三分之一到二分之一，但足夠帶動爐腔3內(nèi)可燃?xì)怏w不斷流動，這些可燃?xì)怏w也會充分燃燒，釋放出熱量供給熔池。在整個熔煉過程中固體爐壁面處的溫度能夠恒定在16 O O?1700k，在此過程中產(chǎn)生的煙氣從排煙道8排出，冶煉完成后渣從放渣口7中排出，熔體從熔