CN106766971A

CN106766971A - 能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉

Info

Publication number: CN106766971A
Application number: CN201710149429.0A
Authority: CN
Inventors: 戴彦斌; 张洪飞; 伍旭刚
Original assignee: East Yongxing County Great Mansion Nonferrous Metal Utilizes Co Ltd
Current assignee: East Yongxing County Great Mansion Nonferrous Metal Utilizes Co Ltd
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: CN106766971B

Abstract

本发明公开一种能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉。本发明的富氧侧吹熔炼炉，包括炉顶、炉身、炉缸、渣道、前床、加料口、烟道、烟道水套、侧吹鼓风口、富氧混合气缸、炉渣出口和冰铜出口；所述炉顶设置于炉身上方，所述炉身设置于炉缸上方，所述渣道两端分别连通所述炉缸和前床，所述加料口和烟道设置于所述炉顶顶部，所述烟道内壁设置有所述烟道水套，所述侧吹鼓风口设置于炉身底部两侧，所述侧吹鼓风口内分别设置有风嘴，所述风嘴与富氧混合气缸连通；所述炉渣出口和冰铜出口设置于所述前床；所述烟道水套为雾化水套，所述烟道水套的内隔腔内设置有水雾喷头，所述水雾喷头通过水管连接水泵。

Description

能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉

技术领域

本发明涉及一种冶金熔炼设备，特别涉及一种能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉。

背景技术

从其他含铅冶炼渣的二次物料（主要含铅、铋、金银）回收稀贵金属具有较大的经济和环保价值。但是，国家政策对含铅冶炼渣的二次物料处理要求很高，尤其在排放方面要求高。

为了对二次固废回收利用和无害化处置，目前常常使用的是侧吹炉，如瓦纽科夫炉。瓦纽科夫炉主要由炉缸、炉身、炉顶等构成。炉缸设置在底部主要由耐火材料砌筑而成，炉身主要由铜水套组成，炉顶主要由钢水套组成。在炉身和炉缸两侧各设置有富氧入口，内径为30-40ｍｍ，用于向炉内鼓入富氧空气，使物料在炉缸和炉身中剧烈搅拌，快速完成熔炼和造渣。在炉顶两侧设置有空气入口，用于向炉内鼓入空气，使烟尘进一步燃烧排出。

传统的侧吹炉虽然增高了烟道，但是烟尘率仍然达3%。而且，炉体三层都设侧吹风口，炉顶风口鼓入的空气使烟尘中的硫进一步燃烧后生成二氧化硫，二氧化硫结合高温烟气对水套腐蚀特别厉害。另外，炉顶水套采用循环水冷却，烟气出口温度仍然达1200℃，导致炉顶烟气出口的耐火砖常常烧损。

现有技术的侧吹炉无法高效处理含铅二次物料，不能实现富氧熔炼，在能耗和排放方面难以达到要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种设备损坏更少、节能环保的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉。

为了解决上述技术问题，本发明的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，包括炉顶、炉身、炉缸、渣道、前床、加料口、烟道、烟道水套、侧吹鼓风口、富氧混合气缸、炉渣出口和冰铜出口；所述炉顶设置于炉身上方，所述炉身设置于炉缸上方，所述渣道两端分别连通所述炉缸和前床，所述加料口和烟道设置于所述炉顶顶部，所述烟道设置有所述烟道水套，所述侧吹鼓风口设置于炉身底部两侧，所述侧吹鼓风口内分别设置有风嘴，所述风嘴与富氧混合气缸连通，所述炉渣出口和冰铜出口设置于所述前床；所述烟道水套为雾化水套，所述烟道水套的内隔腔内设置有水雾喷头，所述水雾喷头通过水管连接水泵。

所述水雾喷头围绕所述烟道水套在内隔腔内均匀分布有多列，每列所述水雾喷头连接一个分水管，所述分水管连接有总水管，所述总水管连接所述水泵。

所述水雾喷头为外插式喷头，所述烟道水套的外壁设置有螺纹连接孔，所述螺纹连接孔与所述烟道水套的内隔腔连通，所述水雾喷头从外向内螺纹连接于所述螺纹连接孔内，所述分水管为橡胶水管，所述总水管为金属水管。

水雾喷头在端部和侧部均设置有多个喷雾孔。

所述烟道侧部还设置有空气喷枪，所述空气喷枪的喷口伸入所述烟道的排烟通道内，所述空气喷枪外端连接氮气制造机。

所述烟道水套内壁固定连接有加强筋，所述加强筋与烟道水套内壁贴合连接，所述加强筋之间通过连接筋固定连接。

所述炉身内壁铺设高铝耐火砖，炉缸内壁和侧吹鼓风口内壁铺设高镁耐火砖。

所述风嘴包括圆锥头、堵塞杆和风管座；所述圆锥头与所述风管连接；所述圆锥头设置有中轴孔；所述风管座包括倾斜燃料管和水平富氧管；所述倾斜燃料管设置在水平富氧管上方并且与水平富氧管连通；所述水平富氧管与所述中轴孔连通并且同轴心；所述堵塞杆套接于所述水平富氧管与中轴孔内并且尾端通过螺栓与所述水平富氧管尾端连接；所述堵塞杆设置有轴心孔，所述轴心孔一端与所述中轴孔连通，另一端通过气管与所述富氧混合气缸连通。

所述圆锥头的中轴孔内壁还设置有冷却铜管，所述堵塞杆端部套入所述冷却铜管内。

所述侧吹鼓风口的内径为60-100mｍ。

本发明具有以下有益效果：

1、仅仅在炉身两侧各设置一排侧吹鼓风口，鼓风口数量更少，减少了炉顶处烟尘中的硫与氧气的结合再燃烧，从而减少了二氧化硫的产生，烟尘对炉顶水套及烟道的腐蚀更少，而且由于鼓入空气量减少，使得烟尘率降低到约1.5%。

2、烟道设置烟道水套，烟道水套为雾化水套，通过水雾喷头在雾化水套内产生水雾对烟道水套冷却，冷却更均匀，冷却更高效，使烟道出口温度约为300℃，可以减少烟道的烧损以及烟尘的排出，而且由于烟道水套内的水雾相比循环水重量更轻，使得烟道水套结构更简单，成本更低。

3、烟道内通过空气喷枪喷入氮气，不仅可以对烟道降温，减少烟道水套的烧损，而且氮气为惰性气体，与硫不反应，减少了二氧化硫的产生，从而减少烟道水套的腐蚀。

本发明的富氧侧吹强化熔炼炉与现有技术相比（相同的冶炼步骤），鼓入炉内的富氧空气可以从原来的含O₂21%提高到含O₂24-26%，从而可以使炉内物料熔化区温度提高80-120℃，进而能提高二次物料处理生产能力30%即炉子单位面积处理物料量由原来的35-40t/(m².d)提高到45-50t/(m².d)、焦耗降低20-25%、金属回收率提高1.5-2%，烟尘和有害气体的排放大为减少，设备损坏更少，能够实现经济环保、高效处理含铅二次物料，其各项指标都能达到国家政策要求，可以工业化推广使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1-前床，2-渣道，3-炉缸，4-侧吹鼓风口，5-炉身，6-炉顶，7-水管，8-水雾喷头，9-烟道，10-加料口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述：

如图1所示，本发明的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，包括炉顶、炉身、炉缸、渣道、前床、加料口、烟道、烟道水套、侧吹鼓风口、富氧混合气缸、炉渣出口和冰铜出口。炉顶设置于炉身上方，炉身设置于炉缸上方。炉顶、炉身和炉缸内分别设置有隔热水套。渣道两端分别连通炉缸和前床。加料口和烟道设置于炉顶顶部，烟道内壁设置有烟道水套。侧吹鼓风口设置于炉身底部两侧，侧吹鼓风口内分别设置有风嘴，风嘴与富氧混合气缸连通，空气与制氧站送来的工业氧，在富氧混合气缸中混合，配成氧浓度24-28%的富氧由风嘴鼓入炉内。炉渣出口和冰铜出口设置于前床。烟道水套为雾化水套，烟道水套的内隔腔内设置有水雾喷头，水雾喷头通过水管连接水泵。烟道水套通过回流口和回流管将蒸汽回流至循环冷却水池。回流口设置在烟道水套顶部。水雾经过烟道的热量加热可快速成为水蒸汽，转化更快，降温更迅速，水雾流动性更好，在冷却水套内分布更均匀。

各类含铅、铋等二次固废物料，在混料机内加入粘结剂混合，由皮带输送到压团机给料仓内制团，团块堆存在团块仓库自然干燥，各种物料，如焦炭、团块、熔剂，由各自料仓按比例配比混合经加料口加入炉内。富氧经侧吹鼓风口和富氧喷嘴吹入炉内，使物料在炉缸和炉身中搅拌、熔炼和造渣。产出的炉渣和冰铜流入前床贫化，前床加入还原煤和天然气燃烧加热，炉渣和冰铜在前床停留一段时间后，分别由炉渣出口和冰铜出口放出。产出的烟尘从炉顶上的烟道排出，经冷却烟道、布袋收尘后入脱硫塔，经过两级脱硫塔脱硫后从烟囱排放烟气。

如图1所示，水雾喷头围绕烟道水套在内隔腔内均匀分布有多列。每列水雾喷头连接一个分水管，分水管再连接总水管，总水管连接水泵。均匀分布更多水雾喷头，提高水雾的均匀性和及时性，提高降温效率，减少烟道的烧损。

如图1所示，水雾喷头为外插式喷头，烟道水套的外壁设置有螺纹连接孔，螺纹连接孔与烟道水套的内隔腔连通，水雾喷头从外向内螺纹连接于螺纹连接孔内。外插式喷头螺纹连接烟道水套，更方便更换，减少水雾喷头的堵塞，提高喷雾效率。分水管为橡胶水管，总水管为金属水管，橡胶分水管更容易转弯，方便更换水雾喷头，金属总水管更加牢固。

如图1所示，水雾喷头在端部和侧部均设置有多个喷雾孔，使得水雾喷头不仅可以从端部喷出水雾，而且可以侧部喷出水雾，水雾量更多，降温效果更好，进一步减少烟道和烟道水套的烧损。

如图1所示，烟道侧部还设置有空气喷枪，空气喷枪的喷口伸入烟道的排烟通道内，空气喷枪的外端外端连接氮气制造机。氮气制造机包括氮气生产装置和氮气储气罐，氮气生产装置将氮气存储在氮气储气罐中压缩冷却，氮气储气罐将氮气排到空气喷枪，空气喷枪将氮气喷入烟道的排烟通道内，氮气不仅与烟尘不反应，减少了二氧化硫的产生以及对烟道的腐蚀，而且可以对烟尘降温，从而减少烟尘对烟道的烧损。

如图1所示，烟道水套内壁均匀固定连接有加强筋，加强筋与烟道水套内壁贴合连接，加强筋之间通过连接筋固定连接。加强筋可以减少烟道水套内壁的变形，加强筋之间的连接筋可以减少加强筋的变形，从而进一步减少烟道水套内壁的变形，使烟道水套更加坚固耐用。

如图1所示，炉身内壁铺设高铝耐火砖，炉缸内壁和侧吹鼓风口内壁铺设高镁耐火砖。高铝耐火砖和高镁耐火砖，硬度高、熔点高，可以加强炉身内壁、炉缸内壁以及侧吹鼓风口的牢固性和坚固性。

如图1所示，风嘴包括圆锥头、堵塞杆和风管座；圆锥头与风管连接；圆锥头设置有中轴孔；风管座包括倾斜燃料管和水平富氧管；倾斜燃料管设置在水平富氧管上方并且与水平富氧管连通；水平富氧管与中轴孔连通并且同轴心；堵塞杆套接于水平富氧管与中轴孔内并且尾端通过螺栓与水平富氧管尾端连接；堵塞杆设置有轴心孔，轴心孔一端与中轴孔连通，另一端通过气管与富氧混合气缸连通。通过设置风嘴，需要补充燃料时，可以从倾斜燃料管加入，并通过水平富氧管内的堵塞杆的轴心孔的富氧吹入炉内，使用更方便。

如图1所示，圆锥头的中轴孔内壁还设置有冷却铜管，堵塞杆端部套入冷却铜管内。冷却铜管可以避免堵塞杆头部的温度过热。

如图1所示，侧吹鼓风口的内径为60-100mｍ。侧吹鼓风口内径从现有的30-40ｍｍ增加到60-100mｍ，侧吹鼓风口可鼓入富氧和燃料更多，便于炉料的充分燃烧熔炼。

本发明的熔炼炉实施情况举例如下：

1、原料：所用原料为省厅已批准的含铅、铋、碲、金、银的有色金属冶炼渣、烟尘等危险固废。渣型为SiO₂23-32%，FeO 30-40%，CaO15-18%，MgO 2-3%，Al₂O₃1-3%，Pb≤1.0%。

2、焦炭：固定碳75-80%，灰分＜16%，发热值26-29MJ/kg，块度50-100mm。

3、熔剂：铁矿石Fe≥58%，块度30-50mm；石灰石CaO≥65%，块度30-50mm；石英石SiO₂≥85%，块度30-50mm。

4、步骤（同现有技术）：

①混合、配料、制团：各类含铅、铋物料，在混料机内加入粘结剂混合，混合后的混合料含Pb≥27%，H₂O-8%，要求混料均匀，无明显颜色变化。混好的混合料，由皮带输送到压团机给料仓内制团，制团块度60×150×240的砖块。

②干燥：制团后的物料含水较高，且机械强度差，在鼓风炉熔炼时炉料的透气性差，影响料内铅的还原，在入炉前必须对其进行干燥，压团后的团块堆存在团块仓库自然干燥3-4天，含H₂O≤5%，然后加入鼓风炉。干燥后的团块由斗车送至鼓风炉加料斗。

③富氧侧吹密闭强化熔炼：各种物料由各自料仓按比例配比加入富氧侧吹密闭熔炼炉，熔炼炉每次进料的顺序为：焦炭-含铅、铋团块-熔剂。氧气制氧站送来的工业氧纯度为≧93%，经氧气贮缸（压力缸）与鼓风机送来的空气进行混合（比例为100m³空气：4-5m³氧气，由气体流量计调节），混合气体含氧24-26%，送入富氧侧吹炉风管。富氧侧吹炉：鼓风强度30-32m³/（m².min）；鼓风量116-128m³/min；鼓风压力10-13kPa。控制炉温：粗铅液放出温度800-950℃；炉渣入前床温度为1150-1250℃；炉顶压力一般为-10至-50Pa。

产物：粗铅铋合金，Pb94-95%，Bi1.0-2.5%，Sb0.5-1.5%，Cu1.0-1.5%，Te70-150g/t，Ag600-1100g/t，Au3-5g/t，产出量根据其原料（团块）品位确定，一般为团块量的25-32%。炉渣和冰铜流入前床贫化，前床加入渣量的2-3%的还原煤，用天然气加热，炉渣和冰铜在前床停留时间2-3h后，分别由各自放出口放出。冰铜：本项目由于处理含铅固废，含硫量低，冰铜产率低，为入炉团块量的3-4%，冰铜成分为：Pb16-19%，Bi0.2-0.5%，Cu15-29%，Fe21-25%，S18-20%。炉渣：产率为入炉团块量的63-66%，Pb0.6-0.8%，Bi0.10-0.15%，Sn0.08-0.1%，Cu0.25-0.35%，S0.1-0.15%，CaO+MgO15-18%，SiO₂22-25%，Fe22-25%，为一般工业固体废物，可做为生产微晶玻璃、水泥的原料。富氧熔炼炉烟尘：产量为入炉团块量的3.1-3.2%，主要成分为Pb3-12%，Bi0.8-2%，Sb1.5-2.5%，As0.2-0.6%，返回本项目制团。烟化炉烟尘：根据入炉团块中含Zn、Sb量确定，一般团块含Zn3-4%，产出烟尘量为6-7%，Zn45-48%，Sb4-6%，作为含锌烟尘出售。烟气：4m²富氧侧吹熔炼炉日处理团块量-200t，产出烟气量（富氧侧吹熔炼炉炉顶出口）14100-14200m³/h，烟气SO₂浓度6.5-7.6g/m³，经冷却烟道，布袋收尘后入脱硫塔，烟气量为25600-29400 m³/h，烟气中SO₂浓度为3.1-4.0g/m³，采用两级脱硫塔脱硫后烟囱排放烟气量为36000 m³/h（含前床炉烟气），SO₂浓度≤300mg/m³。脱硫石膏渣：每年处理5万吨含铅、铋碲团块，产出石膏渣量2100-2150t，石膏渣含S17-19%，可做为建材企业的原料。

上述工作结果：能够对有色冶炼渣、烟尘等危险固废进行高效无害化处理，提高金属回收率，达到节能减排的目的，①综合回收有价元素，铅入粗铅铋合金回收率≥96%；铋入粗铅铋合金回收率≥93.5%；碲入粗铅铋合金回收率≥94%；金银入粗铅铋合金回收率≥96%；达到富氧侧吹熔炼炉处理能力，以4吨炉计每天可处理物料量190-200t/d，达到二次资源高效回收利用的目的；②减少焦炭消耗，焦率由原来的10.5-11.0%，降低到8.3-8.8%，综合能耗每吨二次固废团块由原来的115kg标准煤降低到105kg标准煤（达到工信部《铅锌行业规范（2015）能源消耗的要求）；③烟气SO₂排放量由原来的全公司排放总量78.5t/a降到60.8t/a。

Claims

1.一种能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，其特征在于：包括炉顶、炉身、炉缸、渣道、前床、加料口、烟道、烟道水套、侧吹鼓风口、富氧混合气缸、炉渣出口和冰铜出口；所述炉顶设置于炉身上方，所述炉身设置于炉缸上方，所述渣道两端分别连通所述炉缸和前床，所述加料口和烟道设置于所述炉顶顶部，所述烟道内壁设置有所述烟道水套，所述侧吹鼓风口设置于炉身底部两侧，所述侧吹鼓风口内分别设置有风嘴，所述风嘴与所述富氧混合气缸连通，所述炉渣出口和冰铜出口设置于所述前床；所述烟道水套为雾化水套，所述烟道水套的内隔腔内设置有水雾喷头，所述水雾喷头通过水管连接水泵。

2.根据权利要求1所述的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，其特征在于：所述水雾喷头围绕所述烟道水套在内隔腔内均匀分布有多列，每列所述水雾喷头连接一个分水管，所述分水管连接有总水管，所述总水管连接所述水泵。

3.根据权利要求2所述的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，其特征在于：所述水雾喷头为外插式喷头，所述烟道水套的外壁设置有螺纹连接孔，所述螺纹连接孔与所述烟道水套的内隔腔连通，所述水雾喷头从外向内螺纹连接于所述螺纹连接孔内，所述分水管为橡胶水管，所述总水管为金属水管。

4.根据权利要求3所述的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，其特征在于：水雾喷头在端部和侧部均设置有多个喷雾孔。

5.根据权利要求1或2所述的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，其特征在于：所述烟道侧部还设置有空气喷枪，所述空气喷枪的喷口伸入所述烟道的排烟通道内，所述空气喷枪的外端连接氮气制造机。

6.根据权利要求1或2所述的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，其特征在于：所述烟道水套内壁固定连接有加强筋，所述加强筋与烟道水套内壁贴合连接，所述加强筋之间通过连接筋固定连接。

7.根据权利要求1或2所述的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，其特征在于：所述炉身内壁铺设高铝耐火砖，炉缸内壁和侧吹鼓风口内壁铺设高镁耐火砖。

8.根据权利要求1或2所述的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，其特征在于：所述风嘴包括圆锥头、堵塞杆和风管座；所述圆锥头与所述风管连接；所述圆锥头设置有中轴孔；所述风管座包括倾斜燃料管和水平富氧管；所述倾斜燃料管设置在水平富氧管上方并且与水平富氧管连通；所述水平富氧管与所述中轴孔连通并且同轴心；所述堵塞杆套接于所述水平富氧管与中轴孔内并且尾端通过螺栓与所述水平富氧管尾端连接；所述堵塞杆设置有轴心孔，所述轴心孔一端与所述中轴孔连通，另一端通过气管与所述富氧混合气缸连通。

9.根据权利要求8所述的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，其特征在于：所述圆锥头的中轴孔内壁还设置有冷却铜管，所述堵塞杆端部套入所述冷却铜管内。

10.根据权利要求9所述的能高效处理含铅二次物料的富氧侧吹强化熔炼炉，其特征在于：所述侧吹鼓风口的内径为60-100mｍ。