CN104928492A - 闪速侧吹熔炼装置和闪速侧吹熔炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闪速侧吹熔炼装置和闪速侧吹熔炼方法，所述闪速侧吹熔炼装置包括：炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉腔包括侧吹熔池区和位于所述侧吹熔池区的上方的闪速熔炼区，所述炉腔的与所述闪速熔炼区相对的顶壁上设有喷嘴口，所述侧吹熔池区的侧壁上设有侧吹口和出渣口，所述侧吹熔池区的侧壁或底壁上设有出料口；用于向所述闪速熔炼区内喷入原料、熔剂和含氧气体的喷嘴，所述喷嘴设在所述喷嘴口处；和用于向所述侧吹熔池区的炉渣层内喷入含氧气体和燃料的侧吹喷枪，所述侧吹喷枪设在所述侧吹口处。根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置具有熔炼强度大、高效连续、结构简单紧凑、工艺节能高效、操作安全环保、床能力高等优点。

Description

闪速侧吹熔炼装置和闪速侧吹熔炼方法

技术领域

本发明涉及闪速侧吹熔炼装置，还涉及闪速侧吹熔炼方法。

背景技术

金属冶炼有两种工艺，一种是闪速熔炼工艺，另一种是熔池熔炼工艺。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：闪速熔炼工艺和熔池熔炼工艺各有优缺点。具体而言，闪速熔炼工艺处理量大，但是一次性投资大，熔池熔炼工艺的炉子容积小，热损失少，节能效果好，投资相对较省，但是处理量较小。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有熔炼强度大、工艺节能高效的优点的闪速侧吹熔炼装置。

本发明还提出一种具有熔炼强度大、工艺节能高效的优点的闪速侧吹熔炼方法。

根据本发明第一方面实施例的闪速侧吹熔炼装置包括：炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉腔包括侧吹熔池区和位于所述侧吹熔池区的上方的闪速熔炼区，所述炉腔的与所述闪速熔炼区相对的顶壁上设有喷嘴口，所述侧吹熔池区的侧壁上设有侧吹口和出渣口，所述侧吹熔池区的侧壁或底壁上设有出料口；用于向所述闪速熔炼区内喷入原料、熔剂和含氧气体的喷嘴，所述喷嘴设在所述喷嘴口处；和用于向所述侧吹熔池区的炉渣层内喷入含氧气体和燃料的侧吹喷枪，所述侧吹喷枪设在所述侧吹口处。

根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置具有熔炼强度大、工艺节能高效、的优点。

另外，根据本发明上述实施例的闪速侧吹熔炼装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述原料选自铜精矿、镍精矿、铅精矿、冶金水碎渣、冶金精炼渣、浸出渣、冶金中间物料、烟尘、酸泥、电镀污泥中的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，所述闪速熔炼区在水平面上的投影位于所述侧吹熔池区在水平面上的投影的内侧。

根据本发明的一个实施例，所述闪速熔炼区的横截面为圆形，所述侧吹熔池区的横截面为椭圆形、圆形或矩形。

根据本发明的一个实施例，所述侧吹熔池区的横截面为圆形，所述侧吹口为多个且所述侧吹喷枪为多个，多个所述侧吹喷枪一一对应地设在多个所述侧吹口处，其中所述侧吹喷枪与经过相应的所述侧吹口的径向成预定角度。

根据本发明的一个实施例，所述侧吹熔池区的横截面为矩形，所述侧吹口为多个且所述侧吹喷枪为多个，多个所述侧吹喷枪一一对应地设在多个所述侧吹口处，其中多个所述侧吹口两两相对地设置，多个所述侧吹喷枪两两相对地设置。

根据本发明第二方面实施例的利用根据本发明第一方面所述的闪速侧吹熔炼装置实施的闪速侧吹熔炼方法，所述闪速侧吹熔炼方法包括以下步骤：

将原料和熔剂按比例混合、磨细、干燥；

利用喷嘴将所述原料和所述熔剂喷入到闪速熔炼区内，在所述闪速熔炼区内对所述原料进行闪速熔炼以便得到熔体，所述熔体落入所述侧吹熔池区内并形成粗金属层和位于所述粗金属层上方的炉渣层；

利用侧吹喷枪将含氧气体和燃料喷入所述炉渣层内，以便对所述炉渣进行熔炼并生产金属液滴，所述金属液滴进入到所述粗金属层内；和

从出料口排出所述粗金属，从所述出渣口排出所述炉渣。

根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼方法具有熔炼强度大、工艺节能高效、的优点。

根据本发明的一个实施例，干燥后的所述原料和所述熔剂的含水量小于等于0.3％。

根据本发明的一个实施例，所述原料、所述熔剂和所述含氧气体在所述喷嘴内混合以便呈弥散状态。

根据本发明的一个实施例，所述侧吹喷枪为多个，多个所述侧吹喷枪以旋涡流喷射侧吹、单侧吹或对流侧吹的方式向所述侧吹熔池区喷入含氧气体和燃料。

附图说明

图1是根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置的结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的闪速侧吹熔炼装置的俯视图；

图3是根据本发明的另一个实施例的闪速侧吹熔炼装置的俯视图；

图4是根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置10。如图1-图3所示，根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置10包括炉体101、喷嘴102和侧吹喷枪103。

炉体101内具有炉腔1011，炉腔1011包括侧吹熔池区1012和位于侧吹熔池区1012的上方的闪速熔炼区1013。换言之，侧吹熔池区1012位于闪速熔炼区1013下方。炉腔1011的与闪速熔炼区1013相对的顶壁上设有喷嘴口1014，侧吹熔池区1012的侧壁上设有侧吹口1015和出渣口1016，侧吹熔池区1012的侧壁或底壁上设有出料口1017。

喷嘴102设在喷嘴口1014处，喷嘴102用于向闪速熔炼区1013内喷入原料、熔剂和含氧气体的喷嘴102。侧吹喷枪103设在侧吹口1015处，侧吹喷枪103用于向侧吹熔池区1012的炉渣层内喷入含氧气体和燃料。

下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼方法。根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼方法通过根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置10实施。

根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼方法包括以下步骤：

将原料和熔剂按比例混合、磨细、干燥；

利用喷嘴102将原料和熔剂喷入到闪速熔炼区1013内，在闪速熔炼区1013内对原料进行闪速熔炼以便得到熔体，该熔体落入侧吹熔池区1012内并形成粗金属层L1和位于粗金属层L1上方的炉渣层L2；

利用侧吹喷枪103将含氧气体和燃料喷入炉渣层L2内，以便对炉渣进行熔炼并生产金属液滴，该金属液滴进入到粗金属层L1内；和

从出料口1017排出粗金属，从出渣口1016排出炉渣。

根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置10通过设置闪速熔炼区1013，从而可以先对原料进行闪速熔炼，以便可以快速地对大量的原料进行熔炼，由此可以提高闪速侧吹熔炼装置10的熔炼强度。

根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置10通过在闪速熔炼区1013下方设置侧吹熔池区1012，从而可以在侧吹熔池区1012内对闪速熔炼产生的炉渣进行深度熔炼。

也就是说，根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置10先对原料进行闪速熔炼、再对原料进行侧吹熔炼。因此，根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置10结合了闪速熔炼工艺和侧吹熔炼工艺的优点，从而可以实现冶炼过程的深度强化和高效连续。

根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置10具有熔炼强度大、高效连续、结构简单紧凑、工艺节能高效、操作安全环保、床能力高等优点。

根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼方法具有熔炼强度大、高效连续、工艺节能高效、操作安全环保等优点。

如图1-图3所示，根据本发明的一些实施例的闪速侧吹熔炼装置10包括炉体101、用于向闪速熔炼区1013内喷入原料、熔剂和含氧气体的喷嘴102和用于向侧吹熔池区1012的炉渣层内喷入含氧气体和燃料的侧吹喷枪103。

炉体101内具有炉腔1011，炉腔1011包括侧吹熔池区1012和位于侧吹熔池区1012的上方的闪速熔炼区1013。

如图1-图3所示，在本发明的一个实施例中，闪速熔炼区1013在水平面上的投影位于侧吹熔池区1012在水平面上的投影的内侧。由此可以使闪速侧吹熔炼装置10的结构更加合理。

具体地，闪速熔炼区1013的横截面为圆形，侧吹熔池区1012的横截面为椭圆形、圆形或矩形。

闪速熔炼区1013的大小、高度、高径比没有特殊限制，可以根据处理原料的类型和数量变化进行合理调节。侧吹熔池区1012的形状、大小、高度没有特殊限制，可以根据处理原料的类型和数量变化进行合理调节。

炉腔1011的与闪速熔炼区1013相对的顶壁上设有喷嘴口1014，喷嘴102设在喷嘴口1014处，喷嘴102用于向闪速熔炼区1013内喷入原料、熔剂和含氧气体的喷嘴102。

该熔剂可以是石英砂或石灰石，所述熔剂还可以是石英砂和石灰石的混合物。该含氧气体可以是富氧气体，该富氧气体的含氧量可以是25v％-90v％(体积百分比)。

该原料选自铜精矿、镍精矿、铅精矿、冶金精炼渣、冶金水碎渣、浸出渣、冶金中间物料、烟尘、酸泥、电镀污泥中的一种或多种。

由于矿产资源的不断开发，矿山储量及品位都呈下降趋势。一方面，冶炼企业逐渐开始处理多金属复杂伴生矿，与此同时产生大量含有价金属的废渣、二次物料(如烟尘、酸泥和电镀污泥等)。另一方面,冶炼企业的原料逐渐延伸到数量巨大、多金属伴生、有价元素含量低的各种冶金中间物料、冶金精炼渣、冶金水碎渣、浸出渣。由此根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置10具有原料适应性强的优点。

该原料和该熔剂可以按比例混合、磨细、干燥。具体而言，混合、磨细、干燥并无先后之分，可以先将该原料和该熔剂按比例混合后再进行磨细、干燥(或干燥、磨细)，也可以分别对该原料和该熔剂进行磨细、干燥(或干燥、磨细)，再将该原料和该熔剂按比例混合。

有利地，干燥后的原料和熔剂的含水量小于等于0.3％。

利用喷嘴102将该原料和该熔剂喷入到闪速熔炼区1013内，在闪速熔炼区1013内对该原料进行闪速熔炼以便得到熔体，该熔体落入侧吹熔池区1012内并形成粗金属层L1和位于粗金属层L1上方的炉渣层L2。也就是说，闪速熔炼区1013可以是一个高温空间，该原料在闪速熔炼区1013内迅速地完成熔炼反应。

在本发明的一个具体示例中，该原料、该熔剂和该含氧气体在喷嘴102内混合以便呈弥散状态。由此可以进一步提高闪速侧吹熔炼装置10的熔炼强度，从而可以更加快速地对该原料进行熔炼。

如图1所示，侧吹熔池区1012的侧壁上设有侧吹口1015，侧吹喷枪103设在侧吹口1015处，侧吹喷枪103用于向侧吹熔池区1012的炉渣层L2内喷入含氧气体和燃料。该含氧气体可以是富氧气体，该富氧气体的含氧量可以是21v％-90v％(体积百分比)。该燃料可以选自粉煤、天然气和重油中的一种或多种。

通过对该原料进行闪速熔炼，可以得到熔体，该熔体可以包括粗金属和炉渣。由于该粗金属和该炉渣的密度不同，该粗金属和该炉渣在侧吹熔池区1012内分离成粗金属层L1(由该粗金属形成)和位于粗金属层L1上方的炉渣层L2(由该炉渣形成)。

具体而言，侧吹喷枪103的出口与炉渣层L2相对，以便向炉渣层L2内喷入含氧气体和燃料。有利地，侧吹口1015和侧吹喷枪103的出口与炉渣层L2相对。其中，侧吹口1015的数量和布置方式可以根据侧吹熔池区1012的形状和尺寸进行调整。

通过控制侧吹条件，可以搅动炉渣层L2加快传热传质，以便对炉渣进行深度熔炼并生产金属液滴，该金属液滴进入到粗金属层L1内。

如图1所示，侧吹熔池区1012的侧壁上设有出渣口1016，侧吹熔池区1012的侧壁或底壁上设有出料口1017。其中，从出料口1017排出该熔体，从出渣口1016排出该炉渣。

如图2所示，在本发明的一些示例中，侧吹熔池区1012的横截面为圆形，侧吹口1015为多个且侧吹喷枪103为多个，多个侧吹喷枪103一一对应地设在多个侧吹口1015处。换言之，侧吹口1015的数量可以等于侧吹喷枪103的数量，且一个侧吹喷枪103设在一个侧吹口1015处。

其中，侧吹喷枪103与经过相应的侧吹口1015(用于安装该侧吹喷枪103的侧吹口1015)的径向成预定角度。由此多个侧吹喷枪103可以以旋涡流喷射侧吹的方式向侧吹熔池区1012的炉渣层L2内喷入含氧气体和燃料。侧吹喷枪103的数量可以调节，该预定角度也可以调节。

如图3所示，在本发明的一个示例中，侧吹熔池区1012的横截面为矩形，侧吹口1015为多个且侧吹喷枪103为多个，多个侧吹喷枪103一一对应地设在多个侧吹口1015处。其中，多个侧吹口1015两两相对地设置，多个侧吹喷枪103两两相对地设置。由此多个侧吹喷枪103可以以对流侧吹的方式向侧吹熔池区1012的炉渣层L2内喷入含氧气体和燃料。

此外，多个侧吹喷枪103还可以以单侧吹的方式向侧吹熔池区1012的炉渣层L2内喷入含氧气体和燃料。

由此，在利用根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼装置10熔炼原料时，原料先在上部的闪速熔炼区1013内进行闪速熔炼，随后落入下部的侧吹熔池区1012进行侧吹熔炼，从而闪速侧吹熔炼装置10结合了闪速熔炼和熔池熔炼两大熔炼方式的优点，熔炼强度大。通过控制侧吹条件，搅动炉渣层L2加快传热传质，对炉渣进行深度熔炼，实现了冶炼过程的深度强化和高效连续，同时具有安全环保的特点。

以处理铜精矿为例，实施根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼方法的主要技术操作条件如下：

获得的产物是：

产品：粗金属。

副产品：渣、烟气及烟尘。

实施根据本发明实施例的闪速侧吹熔炼方法的主要技术经济指标如下：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，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触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。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，或仅仅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，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种闪速侧吹熔炼装置，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉腔包括侧吹熔池区和位于所述侧吹熔池区的上方的闪速熔炼区，所述炉腔的与所述闪速熔炼区相对的顶壁上设有喷嘴口，所述侧吹熔池区的侧壁上设有侧吹口和出渣口，所述侧吹熔池区的侧壁或底壁上设有出料口；

用于向所述闪速熔炼区内喷入原料、熔剂和含氧气体的喷嘴，所述喷嘴设在所述喷嘴口处；和

用于向所述侧吹熔池区的炉渣层内喷入含氧气体和燃料的侧吹喷枪，所述侧吹喷枪设在所述侧吹口处。

2.根据权利要求1所述的闪速侧吹熔炼装置，其特征在于，所述原料选自铜精矿、镍精矿、铅精矿、冶金水碎渣、冶金精炼渣、浸出渣、冶金中间物料、烟尘、酸泥、电镀污泥中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的闪速侧吹熔炼装置，其特征在于，所述闪速熔炼区在水平面上的投影位于所述侧吹熔池区在水平面上的投影的内侧。

4.根据权利要求1所述的闪速侧吹熔炼装置，其特征在于，所述闪速熔炼区的横截面为圆形，所述侧吹熔池区的横截面为椭圆形、圆形或矩形。

5.根据权利要求1所述的闪速侧吹熔炼装置，其特征在于，所述侧吹熔池区的横截面为圆形，所述侧吹口为多个且所述侧吹喷枪为多个，多个所述侧吹喷枪一一对应地设在多个所述侧吹口处，其中所述侧吹喷枪与经过相应的所述侧吹口的径向成预定角度。

6.根据权利要求1所述的闪速侧吹熔炼装置，其特征在于，所述侧吹熔池区的横截面为矩形，所述侧吹口为多个且所述侧吹喷枪为多个，多个所述侧吹喷枪一一对应地设在多个所述侧吹口处，其中多个所述侧吹口两两相对地设置，多个所述侧吹喷枪两两相对地设置。

7.一种利用根据权利要求1-6中任一项所述的闪速侧吹熔炼装置实施的闪速侧吹熔炼方法，其特征在于，所述闪速侧吹熔炼方法包括以下步骤：

将原料和熔剂按比例混合、磨细、干燥；

利用喷嘴将所述原料和所述熔剂喷入到闪速熔炼区内，在所述闪速熔炼区内对所述原料进行闪速熔炼以便得到熔体，所述熔体落入所述侧吹熔池区内并形成粗金属层和位于所述粗金属层上方的炉渣层；

利用侧吹喷枪将含氧气体和燃料喷入所述炉渣层内，以便对所述炉渣进行熔炼并生产金属液滴，所述金属液滴进入到所述粗金属层内；和

从出料口排出所述粗金属，从所述出渣口排出所述炉渣。

8.根据权利要求7所述的闪速侧吹熔炼方法，其特征在于，干燥后的所述原料和所述熔剂的含水量小于等于0.3％。

9.根据权利要求7所述的闪速侧吹熔炼方法，其特征在于，所述原料、所述熔剂和所述含氧气体在所述喷嘴内混合以便呈弥散状态。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的闪速侧吹熔炼方法，其特征在于，所述侧吹喷枪为多个，多个所述侧吹喷枪以旋涡流喷射侧吹、单侧吹或对流侧吹的方式向所述侧吹熔池区喷入含氧气体和燃料。