一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉的制作方法

本实用新型属于冶金领域，尤其是涉及一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉。

背景技术：

闪速冶金从发明到现在，只用于金属硫化矿的冶炼，还没有应用于氧化矿的冶炼，以铜硫化矿闪速熔炼为例，闪速炼铜工艺是将干燥后的粉状铜硫化物精矿经精矿喷嘴与富氧空气充分混合后喷入闪速炉，在高温反应塔内进行热离解和氧化反应，使铜精矿中部分铁氧化并造渣除去，产出含铜较高的冰铜。由于空间主要进行的是氧化反应，熔池一般无需加入焦炭进行还原反应。现有闪速炉的简单结构示意图如图1所示。

在闪速冶金最新的一些技术进展中，开始使用闪速炉熔池对熔体进行还原熔炼，其中一种常规做法是从闪速炉反应塔上导入一定粒度大小的焦炭，在熔池的熔体表层形成一层固相的焦炭层，当闪速炉反应塔空间冶炼形成的弥散的熔体以小滴状穿过炽热的焦炭层时，其中的部分金属氧化物被碳热还原，因而焦炭层相当于一个金属氧化物熔体的过滤层。现有技术方案(例如：一种铁的闪速冶金方法，授权公告号：CN102690919B)中焦炭层铺满了整个熔池熔体(一般为渣层)表面，但其中真正起还原作用的仅为反应塔截面垂直对应的焦炭层中那片圆形区域内(下落熔体经过的位置)的焦炭，一般闪速炉的熔池渣线截面积为反应塔截面积的7-10倍，如图2闪速炉俯视结构示意图所示，绝大部分区域的焦炭，对冶炼并不起任何作用，但在熔池1300-1600℃的高温下，焦炭的消耗速度较快，同时，在排渣时，部分焦炭会跟随熔渣一起排出炉外，不可避免的造成了焦炭的极大浪费，进而使单位产品的能耗增加，增大生产成本。

另外，现有技术方案中焦炭加料方式是从闪速炉反应塔顶部的喷嘴加入闪速炉，焦炭在高达7m的高温反应塔下落过程中，会不断发生损耗，使最终落入熔池的焦炭的粒径大为减小，这也造成了焦炭不必要的浪费。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉，以解决现有带有焦炭层的闪速炉在冶炼和加料过程中焦炭损耗大、能耗高的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉，包括反应塔、熔池和上升烟道，反应塔底部与熔池连通，上升烟道底部与所述熔池连通并与所述反应塔间隔设置；

所述反应塔顶部设有喷嘴；所述反应塔侧壁上设有若干加料口；

所述熔池从上至下依次设有连通烟道、渣层和粗金属层；所述连通烟道与所述渣层交界处设有隔墙，所述隔墙的上部伸入所述连通烟道内，下端伸入所述渣层，所述隔墙与反应塔相对应的熔池侧壁间的距离大于或等于反应塔的直径，且小于熔池的长度；所述隔墙前端和后端分别与所述熔池的前壁和后壁固定连接；所述隔墙与反应塔端对应的熔池壁之间设有焦炭层，所述焦炭层位于所述渣层上表面；在所述上升烟道端对应的熔池侧壁上，与渣层对应的位置设有排渣口,与粗金属层对应的位置设有排金属口。

进一步的，所述隔墙与所述反应塔端对应的熔池侧壁间的距离，大于反应塔直径且与所述反应塔直径之间的差值小于1m。

进一步的，所述隔墙的材质为碳纤维复合材料或碳化硅纤维复合材料。

进一步的，所述隔墙伸入所述渣层的深度为所述渣层厚度的1/4-1/2。这样设置既可保证放渣时液面下降不会带走焦炭，又不影响熔渣正常流动。

进一步的，所述隔墙与所述熔池底部相连接；所述隔墙包括第一竖板；所述第一竖板前端和后端分别与所述熔池的前壁和后壁固定连接，所述第一竖板上端伸入所述连通烟道，下端伸入所述渣层；所述第一竖板下端间隔设有若干第二竖板，所述若干第二竖板均与所述第一竖板一体成型，共同组成所述隔墙；所述若干第二竖板下端均固定连接所述熔池底部；所述若干第二竖板之间及与所述熔池的前壁和后壁之间留有空隙。这种设置，熔体可以从相邻的两块第二竖板之间及第二竖板与熔池前壁和后壁之间的空隙流过，从而既保证隔墙能得到有效的固定和支撑，又不会阻拦熔体向排渣口和排金属口方向的正常流动。进一步的，所述焦炭层的厚度为80-800mm，所述焦炭层中的焦炭粒径小于12mm。

进一步的，所述加料口的数量为2-4个。

进一步的，所述粗金属层用锍层替代；若原料为氧化金属矿，则熔池内的熔体经沉淀分层后，按密度从上到下形成渣层和粗金属层；若原料为硫化金属矿，则熔池内的熔体经沉淀分层后，按密度从上到下形成渣层和锍层。

焦炭颗粒可通过喷嘴或反应塔侧壁的加料口导入，优选的，焦炭颗粒通过反应塔侧壁的加料口导入。焦炭颗粒在下落的过程中不断吸收热量，由于密度小，落入熔池后再浮在熔体表面，由于受到隔墙的阻挡，焦炭集中在熔池表面反应塔截面对应的下落区域内，形成了一个焦炭层。根据还原的金属氧化物熔体的不同，可以适当调整焦炭层的厚度，焦炭层过厚会造成能耗增加，过薄又起不到所需的还原效果。焦炭层厚度的主要调整方法是控制加入到闪速炉内粒状焦炭的速度。焦炭层的焦炭粒径范围优选为2-10mm，粒径过小反应损耗快且容易被气流带走，若粒径过大，焦炭间孔隙大则又起不到良好的过滤还原效果。

若反应塔空间存在强氧化气氛，可以通过喷嘴加入适合炼焦的粉煤，粉煤的下落的过程中，其中的水分首先在高温环境下被蒸发,然后在高温下析出挥发分，着火燃烧后形成焦炭，最后落入熔池形成焦炭层。在待冶炼的金属氧化物不是特别难还原的情况下，可使用兰炭代替焦炭，以降低生产成本。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉具有以下优势：

本实用新型所述的一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉，在熔池中设置隔墙并采用从反应塔侧壁加料口投加焦炭颗粒的方式，一方面可保证焦炭集中在反应塔截面对应的熔池区域，提高焦炭层中焦炭的有效利用率，同时避免排渣时带走焦炭，减少了焦炭的浪费，降低了能耗，另一方面，改进了从反应塔顶部投加焦炭颗粒的常规加料方式，避免了焦炭在下落经过反应塔的高温反应区时所造成的损耗。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有闪速炉的简单结构示意图；

图2为现有闪速炉的简单俯视结构示意图；

图3为本实用新型实施例1所述的一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉的主视简单结构示意图；

图4为本实用新型实施例1所述的一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉侧视图中隔墙和熔池相对位置示意图；

图5为本实用新型实施例2所述的一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉的主视简单结构示意图；

图6为本实用新型实施例2所述的一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉侧视图中隔墙和熔池相对位置示意图。

附图标记说明：

1-反应塔；2-熔池；3-上升烟道；4-喷嘴；5-加料口；6-连通烟道；7-渣层；8-粗金属层；9-隔墙；10-焦炭层；11-排金属口；12-排渣口；13-第一竖板；14-第二竖板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图3和图4所示，一种带有焦炭隔墙和焦炭加料口的闪速炉，包括反应塔1、熔池2和上升烟道3，反应塔1底部与熔池2连通，上升烟道3底部与所述熔池2连通并与所述反应塔1间隔设置；

所述反应塔1顶部设有喷嘴4；所述反应塔1侧壁上设有若干加料口5；

所述熔池2从上至下依次设有连通烟道6、渣层7和粗金属层8；所述连通烟道6与所述渣层7交界处设有隔墙9，所述隔墙9的上部伸入所述连通烟道6内，下端伸入所述渣层7中，所述隔墙9与反应塔1相对应的熔池2侧壁间距离大于或等于反应塔1的直径，且小于熔池2的长度；所述隔墙9前端和后端分别与所述熔池2的前壁和后壁固定连接；所述隔墙9与反应塔1端对应的熔池2壁之间设有焦炭层10，所述焦炭层10位于所述渣层7上表面；在所述上升烟道3端对应的熔池2侧壁上，与渣层7对应的位置设有排渣口12，与粗金属层8对应的位置设有排金属口11。

所述隔墙9与所述反应塔1端对应的熔池2侧壁间的距离，大于反应塔1直径且与所述反应塔1直径之间的差值为0.4m。

所述隔墙9伸入所述渣层7的深度为所述渣层7厚度的1/3。

所述隔墙9的材质为碳纤维-氮化硅复合材料。

所述焦炭层10的厚度为150mm，所述焦炭层10中的焦炭粒径为6mm。

所述加料口5的数量为3个。

本实施例的工作过程为：

通过闪速炉喷嘴4向闪速炉反应塔1内加入干燥金属氧化矿矿粉、熔剂和氧气和燃料，这些物质在所述反应塔1内经过空间熔炼反应后，生成的熔体落入所述熔池2中；同时，通过所述加料口5向所述熔池2中加入焦炭颗粒，落入熔池2中，由于密度较小浮在熔池表面，被隔墙9阻挡后形成焦炭层10，部分金属氧化物在穿过焦炭层10时被炽热的碳还原形成金属熔体，而矿粉中的脉石和熔剂在熔池2中造渣，液态熔渣与金属熔体在熔池2中沉淀分离后，由于密度差异，从上到下依次形成焦炭层10、渣层7和粗金属层8；其中，焦炭层10由于受到隔墙9的阻拦，只集中于反应塔1截面对应的熔池2熔体表面区域；所述渣层7中的熔渣通过所述排渣口12排出，所述粗金属层8的金属熔体通过排金属口11排出炉外；在排渣的过程中，虽然渣面会有一定的降低，但由于隔墙9下部的阻挡，并不会带走焦炭。上述过程中，熔炼产生的烟气通过所述连通烟道6经所述上升烟道3排出炉外。

实施例2

如图5和图6所示，本实施例与所述实施例1基本相同，不同之处在于，喷嘴4向闪速炉反应塔1内加入的为干燥的金属硫化矿矿粉，所述粗金属层8用锍层代替；所述隔墙9与所述熔池2底部相连接；所述隔墙9包括第一竖板13，所述第一竖板13前端和后端分别与所述熔池2的前壁和后壁固定连接，所述第一竖板13上端伸入所述连通烟道6，下端伸入所述渣层7；所述第一竖板13下端间隔设有两块第二竖板14，所述两块第二竖板14均与所述第一竖板13一体成型，组成隔墙9；所述两块第二竖板14下端均固定连接所述熔池2底部；所述两块第二竖板14之间及与所述熔池2的前壁和后壁之间留有空隙。

本实施例的过工作过程与实施例1类似。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。