侧吹冶炼设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种侧吹冶炼设备，包括：炉体，所述炉体内形成有腔室，所述腔室包括位于所述炉体下方的反应区和位于所述反应区上方的气相区，所述炉体的侧壁上设有与所述反应区导通的第一进风口和与所述气相区导通的第二进风口，所述炉体上还设有加料口和出料口；和烟道，所述烟道设在所述炉体上，所述烟道内形成有烟气通道，所述烟气通道与所述气相区导通。根据本发明实施例的侧吹冶炼设备，通过在炉体的侧壁上设置与反应区导通的第一进风口和与气相区导通的第二进风口，第一进风口改善了反应条件，提高了反应效率，缩短了操作时间；第二进风口使还原反应产生的一氧化碳能够充分燃烧，节省了燃料消耗，减少了环境污染，操作更稳定可靠。
【专利说明】侧吹冶炼设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及有色金属冶炼【技术领域】，更具体地，涉及一种侧吹冶炼设备。
【背景技术】
[0002]目前，我国电子废料、含铜物料等的资源循环技术分为两类:一是以物理方法为主的物理技术。将废旧电缆、导线和部分元器件等通过机械破碎，分离出部分有机物粉尘，然后进入水浸分离，得到较粗颗粒的金属粉。然后将金属粉熔炼并块、电解分离各种金属。二是以化学方法为主的化学技术。将线路板、触点等电子废料与盐酸、硝酸、硫酸或它们的混合物、氰化物溶液等进行反应，使各种有价值金属进入溶液，通过还原或电解方式回收金属。不溶物则作为固体废弃物，采用掩埋、焚烧等方式进行处理。
[0003]随着国家对资源综合利用企业节能与减排的要求日趋严格，迫切需要兼具节能、环境友好和资源高效利用的强化冶金工艺技术。为配合大规模的电子废料、中低品位杂铜等资源综合利用工艺开发，需要一种实现以综合利用工艺短流程技术为特征的专用、节能、高效装备，可提升我国废旧资源综合利用工业整体技术装备水平和竞争力。
【发明内容】
[0004]本发明旨在 至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
[0005]为此，本发明的一个目的在于提出一种结构紧凑、节能高效且稳定可靠的侧吹冶炼设备。
[0006]根据本发明实施例的侧吹冶炼设备，包括:炉体，所述炉体内形成有腔室，所述腔室包括位于所述炉体下方的反应区和位于所述反应区上方的气相区，所述炉体的侧壁上设有与所述反应区导通的第一进风口和与所述气相区导通的第二进风口，所述炉体上还设有加料口和出料口 ；以及烟道，所述烟道设在所述炉体上，所述烟道内形成有烟气通道，所述烟气通道与所述气相区导通。
[0007]根据本发明实施例的侧吹冶炼设备，通过在炉体的侧壁上设置与反应区导通的第一进风口和与气相区导通的第二进风口，第一进风口可以搅动熔体进行反应，极大地改善了反应的热力学和动力学条件，提高了反应效率，缩短了操作时间，第二进风口使还原反应产生的一氧化碳能够充分燃烧，节省了用于维持炉温的燃料消耗，并且减少了环境污染，操作更稳定可靠；该炉体的结构紧凑，能保证炉体内的反应顺利进行，具有高效节能的特点。
[0008]另外，根据本发明实施例的侧吹冶炼设备，还可以具有如下附加的技术特征:
[0009]根据本发明的一个实施例，所述烟道上设有与所述烟气通道导通的第三进风口。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述炉体上还设有多个与所述反应区导通的还原剂入□。
[0011 ] 根据本发明的一个实施例，所述还原剂入口设在所述第一进风口内。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述加料口的外周设有气体密封装置。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述侧吹冶炼设备还包括:燃烧器，所述燃烧器设在所述炉体上且伸入所述气相区。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述侧吹冶炼设备还包括:电极，所述电极设在所述炉体上且穿过所述气相区伸入所述反应区。
[0015]根据本发明的一个实施例,所述侧吹冶炼设备还包括:冷却元件,所述冷却元件设在所述炉体的底部。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述出料口包括出铜口和出渣口，所述出铜口和所述出渣口上分别设有环保烟罩。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述烟道为吊挂式烟道。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述炉体为蜗卷弹簧式弹性结构。
[0019]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1是根据本发明实施例的侧吹冶炼设备的结构示意图。
`[0022]附图标记:
[0023]100:侧吹冶炼设备；
[0024]10:炉体；11:反应区；111:第一进风口 ；112:还原剂入口 ；12:气相区；121:第二进风口 ；13:加料口 ；14:出料口 ；141:出铜口 ；142:出渣口 ；
[0025]20:烟道；21:烟气通道；211:第三进风口；
[0026]30:燃烧器；
[0027]40:电极；
[0028]50:冷却元件。
【具体实施方式】
[0029]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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。
[0030]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“长度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0031]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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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。
[0032]下面结合附图具体描述根据本发明实施例的侧吹冶炼设备100。
[0033]如图1所示，根据本发明实施例的侧吹冶炼设备100包括:炉体10以及烟道20。具体而言，炉体10内形成有腔室，腔室包括位于炉体10下方的反应区11和位于反应区11上方的气相区12，炉体10的侧壁上设有与反应区11导通的第一进风口 111和与气相区12导通的第二进风口 121，炉体10上还设有加料口 13和出料口 14。烟道20设在炉体10上，烟道10内形成有烟气通道21，烟气通道21与气相区12导通。
[0034]由此，根据本发明实施例的侧吹冶炼设备100，通过在炉体10的侧壁上设置与反应区11导通的第一进风口 111和与气相区12导通的第二进风口 121，富氧或压缩空气通过第一进风口 111进入到炉体10内，对炉渣进行吹风熔炼作业，促进了熔炼反应的进行，极大地改善了反应的热力学和动力学条件，提高了反应效率，缩短了操作时间，第二进风口 121使还原反应产生的一氧化碳能够充分燃烧，节省了用于维持炉温的燃料消耗，并且减少了环境污染，操作更稳定可靠；另外，该炉体10的结构紧凑，能保证炉体10内反应顺利进行，具有高效节能的特点。
[0035]需要说明的是，根据本发明实施例的侧吹冶炼设备100的炉体10为单炉膛炉型，即炉体10内只形成有一个腔室，冶炼过程的熔炼反应和还原反应都在炉体10内进行，并且涉及固体物料的反应过程大多在位于炉体10下方的反应区11内进行，反应产生的气体以及相关气体的反应过程则在炉体10内位置较高的气相区12内进行。另外，通过间断周期性作业，控制炉体10内不同的反应气氛，还可将熔炼反应和还原反应分开，在保证炉体10结构更紧凑的同时，还能保证熔炼过程和还原过程能够分别顺利进行，具有高效节能的特点。
[0036]具体地，对于炉体10的结构可不做特殊限制，只要满足使熔炼和还原反应能够正常进行的要求即可。可选地，根据本发明的一个实施例，炉体10为蜗卷弹簧式弹性结构。该结构的炉体10具有简单紧凑，稳定性高和操作可靠的特点。
[0037]其中，对于炉体10的宽度和长度不做特殊限制，可以根据物料处理量的大小变化进行合理调节。加料口 13和出料口 14在炉体上的位置以及结构对于本领域普通技术人员来说，是可以理解并且容易的，因此不再赘述。
[0038]另外，考虑到加料口 13通常设在炉体10的上部，烟道20也设在炉体10的上部并且与加料口 13间隔开布置，加料口 13中未能完全燃烧的原料会存在直接进入烟气通道21而排出的可能。因此，为了减少未能燃烧的原料直接排出烟道20的可能性，可选地，根据本发明的一个实施例，烟道20上设有与烟气通道21导通的第三进风口 211。
[0039]具体地，烟道20可以为柱状结构，第三进风口 211沿烟道20的周向间隔开布置并且位于烟道20上邻近炉体10的部分。由此，通过在烟道20上设置第三进风口 211，使原料中没有经过充分燃烧而直接进入烟道20的有机物能够被燃烧掉，从而节省了用于维持炉温的燃料消耗，并且避免了环境污染，使操作更稳定可靠。
[0040]需要说明的是，烟道20并不仅限于柱状结构，对于烟道20的结构和类型可不做特殊限制。可选地，在本发明的一个实施例中，烟道20为吊挂式烟道。换言之，烟道20设在炉体10的顶部，在烟道20的进口处可供入适量的燃烧风，能够将熔炼烟气中的残余有机物充分燃烧，反应后的气体则可以通过烟道20排出炉体10。
[0041]根据本发明的一个实施例，炉体10上还设有多个与反应区11导通的还原剂入口112。由此，可以通过还原剂入口 112向炉体10内通入还原剂以将物料中的金属氧化物还原，形成金属液滴沉于炉体10的底部。对于还原剂的选择没有特殊限制，其可以为气体、液体或者固体粉末还原剂。
[0042]另外，为了保证还原的质量，还可以通过还原剂入口 112向炉体10内加入颗粒状固体还原剂，例如焦炭等，从而在熔炼后的熔炼渣层表面形成红热的焦滤层以强化还原效果。为了补充还原反应需要的热，可选地，根据本发明的一个实施例，还原剂入口 112设在第一进风口 111内。通过还原剂入口 112可以向炉体10内通入还原剂，通过第一进风口111可以向红热的渣层表面通入富氧或压缩空气，从而极大地促进了反应的进行。当然，也可以在炉体的内壁上另外设置通风口，以对红热的渣层表面补充富氧或压缩空气。
[0043]考虑到电子废料以及含铜物料中的有机废物，以及燃烧后的有毒或有害气体，会在加料口 13逸散，为了尽量减少这种情况的发生，可选地，根据本发明的一个实施例，加料口 13的外周设有气体密封装置。气体密封装置能够提高加料口 13的密封性，从而有效的防止了烟气的逸散。
[0044]同样地，在本发明的一个实施例中，出料口 14包括出铜口 141和出渣口 142，出铜口 141和出渣口 142上分别设有环保烟罩。由此，环保烟罩的存在进一步降低了炉体10中排出的物料对环境的污染。同时，两种出料口 14的设置，使得冶炼过程得到的铜可以通过出铜口 141排出，冶炼后的废渣则可以通过出渣口 142排出，实现了冶炼后物料的有效分类，使冶炼效率得以提闻。
[0045]考虑到熔炼过程需要大量的热量，当供给物料的热量不足时，会使熔炼和还原反应不能够充分进行，使熔炼和还原反应的效率有所降低。因此，为了提高熔炼和还原的效率，可选地，根据本发明的一个实施例，侧吹冶炼设备100还包括燃烧器30，燃烧器30设在炉体10上且伸入气相区12。燃烧器30具有补充热量的作用，当将燃烧器30设在炉体10内时能够促进炉体10内的物料的熔炼和还原反应的进行。
[0046]进一步地，在本发明的一个实施例中，侧吹冶炼设备100进一步包括电极40，电极40设在炉体10上且穿过气相区12伸入反应区11。即电极40的一端位于反应区11内，电极40的另一端位于炉体10外。电极40也能够对炉体10内的物料进行补热，从而进一步促进物料的熔炼和还原反应。需要说明的是，电极40在炉体10内的位置没有特殊限制，可以根据炉体10的宽度进行合理调节。可选地，电极12可设在炉体10的中部，此时，电极12的补热效果相对较好。
[0047]可以理解的是，物料在炉体10内经过冶炼会形成高温的熔体，高温的熔体排出炉体10外时会对操作人员或周围的环境形成一定的安全隐患，使侧吹冶炼设备100的安全性有所降低。因此，从侧吹冶炼设备100的使用安全性方面考虑，可选地，根据本发明的一个实施例，侧吹冶炼设备100还包括冷却元件50,冷却元件50设在炉体10的底部。由此,熔炼反应产生的高温熔体可以通过冷却元件50冷却后排出，从而避免了高温高热的熔体对操作人员造成的危险，使用安全性有所提高。
[0048]根据本发明实施例的侧吹冶炼设备100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。[0049]进一步地，为了使本发明实施例的侧吹冶炼设备100更为详细具体，下面对利用本发明实施例的侧吹冶炼设备100进行侧吹冶炼的方法进行描述。
[0050]侧吹冶炼方法包括以下步骤:
[0051]a)将破碎的电子废料、含铜物料以及熔剂混合后进行熔炼，形成熔炼渣层和粗铜层。
[0052]b)将粗铜层分离出来，并在熔炼渣层内加入还原剂进行还原反应，以还原熔炼渣层中的金属氧化物，得到粗铜和还原渣。
[0053]具体而言，在步骤a)中，将经过一定程度破碎的电子废料、富含铜物料与熔剂一起通过炉体10顶部的加料口 13加入炉内，掉落在炉体10沉淀池表面的渣层上。富氧气体通过炉体10两侧侧壁上的第一进风口 111进入沉淀池渣层中，搅动渣层熔体并与电子废料以及熔剂发生冶金反应。冶炼产物由于密度不同，在沉淀池形成熔炼渣层和粗铜层。粗铜通过出铜口 141排出炉体10，熔炼渣留则在炉体10中，烟道20处设置第三进风口 211，使原料中没有经过充分燃烧而直接进入烟气的有机物被燃烧掉，从而避免了环境污染。
[0054]在步骤b)中，通过还原剂入口 112向炉内通入还原剂以将熔炼渣层中金属氧化物还原，形成金属液滴沉于炉体10的底部。为了保证还原的质量，还可以通过还原剂入口112向炉内加入颗粒状固体还原剂，例如焦炭等，从而在渣层表面形成红热的焦滤层以强化还原效果。为了补充还原反应需要的热，还可以通过设在渣层上方的两侧炉壁上的第一进风口 111或者设置的通风口向红热的焦滤层表面通入氧气。粗铜通过出铜口 141排出，贫化的还原渣通过设在沉淀池端墙上的出渣口 142排放到炉外，反应产生的烟气则通过烟道20排出炉外。
`[0055]其中，关于含铜物料的选择没有特殊限制，可选地，含铜物料可以为选自中低品位杂铜、工业废渣和电镀污泥中的至少一种。
[0056]使用本发明实施例的侧吹冶炼设备的侧吹冶炼方法，将熔炼和还原反应分开进行，可以高效利用熔体的潜热，具有高效节能的特点，并且该方法操作时间短，热量外泄少，节省了燃料消耗，并且操作安全。
[0057]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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0058]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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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。
【权利要求】
1.一种侧吹冶炼设备，其特征在于，包括: 炉体，所述炉体内形成有腔室，所述腔室包括位于所述炉体下方的反应区和位于所述反应区上方的气相区，所述炉体的侧壁上设有与所述反应区导通的第一进风口和与所述气相区导通的第二进风口，所述炉体上还设有加料口和出料口 ；以及 烟道，所述烟道设在所述炉体上，所述烟道内形成有烟气通道，所述烟气通道与所述气相区导通。
2.根据权利要求1所述的侧吹冶炼设备，其特征在于，所述烟道上设有与所述烟气通道导通的第三进风口。
3.根据权利要求1所述的侧吹冶炼设备，其特征在于，所述炉体上还设有多个与所述反应区导通的还原剂入口。
4.根据权利要求3所述的侧吹冶炼设备，其特征在于，所述还原剂入口设在所述第一进风口内。
5.根据权利要求1所述的侧吹冶炼设备，其特征在于，所述加料口的外周设有气体密封装置。
6.根据权利要求1所述的侧吹冶炼设备，其特征在于，还包括:燃烧器，所述燃烧器设在所述炉体上且伸入所述气相区。
7.根据权利要求1所述的侧吹冶炼设备，其特征在于，还包括:电极，所述电极设在所述炉体上且穿过所述气相区伸 入所述反应区。
8.根据权利要求1所述的侧吹冶炼设备，其特征在于，还包括:冷却元件，所述冷却元件设在所述炉体的底部。
9.根据权利要求1所述的侧吹冶炼设备，其特征在于，所述出料口包括出铜口和出渣口，所述出铜口和所述出渣口上分别设有环保烟罩。
10.根据权利要求1所述的侧吹冶炼设备，其特征在于，所述烟道为吊挂式烟道。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的侧吹冶炼设备，其特征在于，所述炉体为蜗卷弹簧式弹性结构。
【文档编号】C22B15/00GK103555964SQ201310530008
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】唐尊球, 黄文华, 王玮, 王红军, 彭天照, 何峰, 涂建华 申请人:江西瑞林稀贵金属科技有限公司