CN111964471A - 一种侧吹熔炼炉高效喷吹的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于侧吹熔炼炉技术领域，具体公开了一种侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，该方法是在保证每支喷枪喷吹强度相同的条件下，通过改变喷枪位置，实现环流喷吹，强化侧吹熔炼炉内的喷吹区，使熔体中产生不同形式的环流流动，达到加速物料的传质、传热及反应界面，从而提高熔炼效率。强化侧吹的方式为平行环流喷吹、交错环流喷吹或位差环流喷吹。采用本方法可以使侧吹炉内熔体搅动更加均匀，促进炉料反应更加完全，避免炉内熔体中死区的产生，降低液面的波动高度，提高熔炼效率，进而可以提高侧吹熔炼炉的产能。

Description

一种侧吹熔炼炉高效喷吹的方法

技术领域

本发明属于侧吹熔炼技术领域，具体涉及一种侧吹熔炼炉高效喷吹的方法。

背景技术

侧吹炉熔炼技术最初应用于利用侧吹炉替代鼓风炉还原液态高铅渣，并于2010年6月在河南济源成功实现工业化，同年荣获中国有色金属工业科技进步一等奖。随着多个侧吹炉熔炼项目的成功投产及成功的工业化生产，该技术已经发展为成熟先进的熔池熔炼技术，当前正逐步推进其在有色行业，锌、铅、锑、锡、铜、镍等金属的氧化矿和二次物料处理领域的应用，具有工艺技术先进、投资省、能耗低等特点。

富氧侧吹技术作为一种新技术，基础研究仍然较少，对该技术的研究目前主要针对氧枪高度、气流强度等的研究较多，对通过改善喷枪排布来改善熔池熔炼情况的还较少。而现有的部分铜侧吹炉及侧吹熔炼操作工艺，存在喷枪排布不合理、喷吹操作参数欠缺优化等问题，导致熔炼区搅拌不均匀，死区过大，或者局部熔体湍动强度过大，搅拌过于剧烈等现象，大大降低了侧吹炉生产能力。

发明内容

针对现有某大型侧吹熔炼炉存在的气体喷吹搅拌不均匀，熔炼效率低、金属损失率大等问题，通过提出不同的喷枪排布方式，优化工艺参数和设备参数，提高熔炼区各相的混匀速度、降低液面波动高度、避免熔炼区死区的产生，从而达到提高侧吹炉生产能力的目的。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：一种侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，通过平行环流喷吹、交错环流喷吹或位差环流喷吹，强化侧吹炉熔炼炉内熔体的循环流动，减小液面波动，提高熔炼效率。

本发明中的三种环流喷吹是通过改变侧吹炉内两侧喷枪的水平喷吹角度、喷枪水平位置和竖直高度，分别产生平行环流喷吹、交错环流喷吹和位差环流喷吹的效果，由此在侧吹炉内喷吹区的熔体中产生不同形式的环流流动，达到加速物料的传质、传热及反应界面的更新的目的，从而提高熔炼效率。

进一步的，本发明中的三种环流喷吹的实现可以采用以下方式：

(1)平行环流喷吹方式是把侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A、B组(A₁、A₂、……A_N和B₁、B₂、……B_N)，保证A、B每组喷枪的总供风量、喷枪尺寸、喷枪端压相同，同时保证A、B组喷枪中每对喷枪(A_N和B_N)安装的竖直高度和水平位置相同，将喷枪出口较壁面的法方向偏转一定角度，A、B组喷枪的偏转角度相同，保证两侧气流的喷吹方向互相平行且方向相反。通过上述喷吹方式可在侧吹炉内喷吹区的熔体中产生一个大的水平环流，加速整体物料的传质、传热及反应，提高熔炼效率。每组喷枪的水平角度改变范围在1～30°之间。

(2)交错环流喷吹方式是把侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A、B组(A₁、A₂、……A_N和B₁、B₂、……B_N)，保证A、B每组喷枪的总供风量、喷枪尺寸、喷枪端压相同，同时保证A、B组喷枪中每对喷枪(A_N和B_N)安装的水平喷吹角度和竖直高度相同，将两侧喷枪沿水平方向移动一定距离，A、B组喷枪水平移动的距离相同，而移动的方向相反，保证两侧气流在水平喷吹方向上相互交错。通过上述喷吹方式可在每对(A_N和B_N)喷枪之间的熔体中产生一个小的水平环流，加速局部物料的传质、传热及反应，提高熔炼效率。每组喷枪的移动的水平距离是喷枪间距的0～0.5倍。

(3)位差环流喷吹方式是把侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A、B组(A₁、A₂、……A_N和B₁、B₂、……B_N)，保证A、B每组喷枪的总供风量、喷枪尺寸、喷枪端压相同，同时保证A、B组喷枪中每对喷枪(A_N和B_N)安装的水平喷吹角度和水平位置相同，将两侧喷枪沿竖直方向移动相同距离，A、B组喷枪中奇数编号喷枪与偶数编号喷枪移动方向相反，同时满足A、B组喷枪中每对喷枪(A_N和B_N)移动的方向相反，保证两侧气流在竖直喷吹方向上相互交错。其中通过上述喷吹方式可在每对(A_N和B_N)喷枪之间的熔体中产生一个小的竖直环流，加速局部物料的传质、传热及反应，提高熔炼效率。每组喷枪的移动的数值距离是喷枪间距的0～1倍。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明的方法可以使侧吹炉内熔体搅动更加均匀，促进炉料反应更加完全，避免炉内熔体中死区的产生，降低液面的波动高度，提高熔炼效率，进而可以提高侧吹熔炼炉的产能。

附图说明

图1为现有侧面喷吹的喷枪设置方式和喷吹效果示意图。

图2为采用本发明的平行环流喷吹方式的喷枪设置方式和喷吹效果示意图。

图3为采用本发明的交错环流喷吹方式的喷枪设置方式和喷吹效果示意图。

图4为采用本发明的位差环流喷吹方式的喷枪设置方式和喷吹效果示意图。

具体实施方式

针对现有大型富氧双侧吹熔炼炉，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。

本发明一种侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，该方法通过调整熔炼炉两侧喷枪的相对的偏转角度、水平位置调整或竖直位置交错设置，强化侧吹熔炼炉内的喷吹区，使供入气流形成环流喷吹，从而带动熔体中产生不同形式的环流流动，达到加速物料的传质、传热及反应界面，从而提高熔炼效率。所述强化侧吹的方式为平行环流喷吹、交错环流喷吹或位差环流喷吹。

如图2所示，所述平行环流喷吹的实现方式为：

首先，将侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A组和B组，且A组和B每组喷枪的总供风量、喷枪尺寸、喷枪端压相同；

其次，A和B组喷枪中每对喷枪A_N和B_N安装的竖直高度和水平位置相同；

最后，将A和B组喷枪的喷出口较壁面的法方向偏转相同角度，方向相反，移动的角度为α，实现在侧吹炉内喷吹区的熔体中产生水平环流。

所述角度为α的取值范围为1～30°。

如图3所示，所述交错环流喷吹的实现方式为：

首先，将侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A组(A₁、A₂、……A_N)和B组(B₁、B₂、……B_N)，且A组和B每组喷枪的总供风量、喷枪尺寸、喷枪端压相同；

其次，A组和B组喷枪中每对喷枪A_N和B_N安装的竖直高度和水平喷吹角度相同；

最后，将A组和B组沿水平方向进行移动，移动的距离相同，方向相反，移动距离为L，实现两侧气流在水平喷吹方向上相互交错，在每对喷枪之间的熔体中产生水平环流。

所述移动距离L是相邻喷枪间距的≤0.5倍。

如图4所示，所述位差环流喷吹的实现方式为：

首先，将侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A组和B组，且A组和B每组喷枪的总供风量、喷枪尺寸、喷枪端压相同；

其次，A组和B组喷枪中每对喷枪A_N和B_N安装的水平喷吹角度和水平位置相同；

最后，将A、B组喷枪沿竖直方向移动相同距离，且A、B组喷枪中奇数编号喷枪与偶数编号喷枪移动方向相反，同时满足A、B组喷枪中每对喷枪移动的方向相反，移动距离为H，实现两侧气流在竖直喷吹方向上相互交错，从而在每对喷枪之间的熔体中产生竖直环流。

每组喷枪的移动的数值距离H是相邻喷枪间距的≤1倍。

所述喷枪垂直于炉体壁面，气流从喷枪出口垂直吹入炉内。

实施例1：

平行环流喷吹：把侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A、B组，保证A、B每组喷枪的喷吹强度相同，其中气流速度250m/s，喷枪直径38mm，喷枪端压118000pa，同时保证A、B组喷枪中每对喷枪(A_N和B_N)安装的竖直高度和水平位置相同，将所有喷枪出口较壁面的法方向偏转30度，保证两侧气流的喷吹方向互相平行且方向相反。通过仿真计算，在侧吹炉内喷吹区的熔体中产生一个大的水平环流，炉内物料均匀混合时间较原始喷吹方式缩短了16.5％。

实施例2：

交错环流喷吹：把侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A、B组，保证A、B每组喷枪的喷吹强度相同，其中气流速度250m/s，喷枪直径38mm，喷枪端压118000pa，同时保证A、B组喷枪中每对喷枪(A_N和B_N)安装的水平喷吹角度和竖直高度相同，将A组喷枪沿水平方向向右移动150mm，B组喷枪沿水平方向向左移动150mm，保证两侧气流在水平喷吹方向上相互交错。通过仿真计算，在每对喷枪之间的熔体中产生一个小的水平环流，炉内物料均匀混合时间较原始喷吹方式缩短了10.3％。

实施例3：

位差环流喷吹：把侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A、B组，保证A、B每组喷枪的喷吹强度相同，其中气流速度250m/s，喷枪直径38mm，喷枪端压118000pa，同时保证A、B组喷枪中每对喷枪(A_N和B_N)安装的水平喷吹角度和水平位置相同，两侧喷枪沿竖直方向移动距离均为150mm，A、B组喷枪中奇数编号喷枪与偶数编号喷枪移动方向相反，同时满足A、B组喷枪中每对喷枪(A_N和B_N)移动的方向相反，保证两侧气流在竖直喷吹方向上相互交错。通过仿真计算，在每对喷枪之间的熔体中产生一个小的竖直环流，炉内物料均匀混合时间较原始喷吹方式缩短了8.1％。

以上对本申请实施例所提供的一种侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (8)

1.一种侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，其特征在于，所述方法通过调整熔炼炉两侧喷枪的相对的偏转角度、水平位置调整或竖直位置交错设置，强化侧吹熔炼炉内的喷吹区，使供入气流形成环流喷吹，从而带动熔体中产生不同形式的环流流动，达到加速物料的传质、传热及反应界面，从而提高熔炼效率。

2.根据权利要求1所述的有色金属侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，其特征在于，所述强化侧吹的方式为平行环流喷吹、交错环流喷吹或位差环流喷吹。

3.根据权利要求2所述的有色金属侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，其特征在于，所述平行环流喷吹的实现方式为：

首先，将侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A组和B组，且A组和B每组喷枪的总供风量、喷枪尺寸、喷枪端压相同；

其次，A和B组喷枪中每对喷枪A_N和B_N安装的竖直高度和水平位置相同；

最后，将A和B组喷枪的喷出口较壁面的法方向偏转相同角度，方向相反，移动的角度为α，实现在侧吹炉内喷吹区的熔体中产生水平环流。

4.根据权利要求3所述的有色金属侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，其特征在于，所述角度为α的取值范围为1～30°。

5.根据权利要求2所述的有色金属侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，其特征在于，所述交错环流喷吹的实现方式为：

首先，将侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A组和B组，且A组和B每组喷枪的总供风量、喷枪尺寸、喷枪端压相同；

其次，A组和B组喷枪中每对喷枪A_N和B_N安装的竖直高度和水平喷吹角度相同；

最后，将A组和B组沿水平方向进行移动，移动的距离相同，方向相反，移动距离为L，实现两侧气流在水平喷吹方向上相互交错，在每对喷枪之间的熔体中产生水平环流。

6.根据权利要求5所述的有色金属侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，其特征在于，所述移动距离L是相邻喷枪间距的≤0.5倍。

7.根据权利要求2所述的有色金属侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，其特征在于，所述位差环流喷吹的实现方式为：

首先，将侧吹炉壁面两侧喷枪分别定义为A组和B组，且A组和B组喷枪的总供风量、喷枪尺寸、喷枪端压相同；

其次，A组和B组喷枪中每对喷枪A_N和B_N安装的水平喷吹角度和水平位置相同；

最后，将A组和B组喷枪沿竖直方向移动相同距离，且A组和B组喷枪中奇数编号喷枪与偶数编号喷枪移动方向相反，同时满足A组和B组喷枪中每对喷枪移动的方向相反，移动距离为H，实现两侧气流在竖直喷吹方向上相互交错，从而在每对喷枪之间的熔体中产生竖直环流。

8.根据权利要求7所述的有色金属侧吹熔炼炉高效喷吹的方法，其特征在于，每组喷枪的移动的数值距离H是相邻喷枪间距的≤1倍。

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