【附图说明】
[0031]图1是本发明实施例提供的当从第二供气管喷出的气体为旋转式第二富氧空气时的旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；
[0032]图2是本发明另一实施例提供的当从第二供气管喷出的气体为直流式第二富氧空气时旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；
[0033]图3是图1与图2的旋浮冶炼喷嘴的出口处的流场示意图。
[0034]图中:1混匀料管，101混匀料，2第一供气管，201旋转式第一富氧空气，202第一旋流器，3第二供气管，301旋转式第二富氧空气，302第二旋流器，303直流式第二富氧空气，4第三供气管，401第三富氧空气，5宽径部，6锥状部，7渐扩口，8中心回流区，9外回流区，10返料管，1001返料。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“水平”、“竖直”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。
[0037]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“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0038]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之“上”或之“下”，可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的的正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征的正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0039]如图1至图3所示，图1是本发明实施例提供的当从第二供气管喷出的气体为旋转式第二富氧空气时的旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；图2是本发明另一实施例提供的当从第二供气管喷出的气体为直流式第二富氧空气时旋浮冶炼喷嘴的工作原理示意图；
[0040]图3是图1与图2的旋浮冶炼喷嘴的出口处的流场示意图。图1与图2中所示的第一旋流器和第二旋流器均为轴向叶片式旋流器。
[0041]本发明提供了一种旋浮冶炼方法，包括以下步骤:
[0042]I)将第一富氧空气从反应塔塔顶喷入反应塔，所述第一富氧空气的流通路径的水平截面为环状；
[0043]2)将精矿与熔剂混匀得到的混匀料101由所述步骤I)中第一富氧空气所围成的空腔通道送入所述反应塔内；
[0044]3)所述步骤I)中的第一富氧空气与所述步骤2)中的混匀料101混合形成气料混合流体，同时所述精矿、熔剂与第一富氧空气吸收热量升温至冶金反应所需温度，然后所述精矿、所述第一富氧空气中的氧气以及熔剂三者之间发生冶金反应，生成金属锍和渣的混合物或者是金属与渣的混合物落入沉淀池中；
[0045]4)将返料1001在所述步骤I)中第一富氧空气的外侧以环绕所述第一富氧空气的形式送入所述反应塔内。
[0046]本发明提供的旋浮冶炼方法包括旋浮熔炼方法和旋浮吹炼方法。对于旋浮熔炼方法，上述精矿为铜、镍、铅或锌的硫化精矿，例如硫化铜精矿，上述返料1001包括渣精矿、吹炼渣和/或烟灰，上述熔剂为石英，冶金反应得到的产物为金属锍和渣的混合物，例如冰铜和熔炼渣；对于旋浮吹炼方法，上述精矿为铜、镍、铅或锌的金属锍，例如冰铜，上述返料1001包括烟灰，上述熔剂为石英和/或石灰，冶金反应得到的产物为金属和渣的混合物，例如粗铜和吹炼渣。上述的第一富氧空气中的氧气的体积百分比为25%?95%。
[0047]本发明提供的旋浮冶炼方法中，步骤I)先往反应塔内喷入第一富氧空气，步骤2)再往反应塔中喷入精矿与熔剂的混匀料101，如此控制二者的先后顺序，可以避免精矿先喷入反应塔后无冶金反应所需的氧气，造成的下生料。
[0048]本发明中，第一富氧空气与混匀料101混合形成气料混合流体，同时精矿、熔剂与第一富氧空气吸收热量升温至冶金反应所需温度，然后精矿、第一富氧空气中的氧气以及熔剂三者之间发生冶金反应。对于冷态开炉，需在反应塔内燃烧大量燃料，优选的为天然气，将反应塔内预热至900°C?1100°C，产生大量高温气体，可以满足引发冶金反应的热量需要；对于热态停炉点检，需要燃烧燃料对反应塔进行保温，也会产生大量高温气体，可以满足引发冶金反应的热量需要。上述的燃料燃烧可以由反应塔烧枪实现。
[0049]本发明中，优选的，待精矿、第一富氧空气中的氧气以及熔剂三者之间发生的冶金反应稳定之后，再将返料1001在第一富氧空气的外侧喷入反应塔内，以利于冶金反应进行和反应完全。实际生产中，当返料1001包含多个种类的物料时，可以将多个种类的物料按一定的比例混合均匀后喷入反应塔，也可以任选一种返料1001单独喷入反应塔。具体添加返料1001方案由生产的实际情况决定。
[0050]本发明提供了一种旋浮冶炼方法，该旋浮冶炼方法将精矿与熔剂混匀得到的混匀料101由第一富氧空气所围成的空腔通道送入反应塔内，通过将渣精矿、吹炼渣和/或烟灰等返料1001在第一富氧空气的外侧以环绕第一富氧空气的形式送入反应塔，使得精矿与返料1001分开，改变了历经几十年的悬浮闪速冶炼供料模式，使得混匀料101运动轨迹涉及空间内的热量可以全部用来加热精矿与熔剂，尤其是喷嘴出口处附近的热量，不再有返料1001与精矿分享热量，不再有返料1001对精矿进行冷却，精矿和熔剂可以独占运动轨迹涉及空间内的全部热量，提高了精矿和熔剂的升温速度和反应速度，利于冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力，且减少或避免了另外燃烧燃料向喷嘴出口处补充热量，降低了能耗和生产成本。
[0051]本发明中反应塔中间是第一富氧空气、精矿和熔剂混合形成的气料混合流体，三者发生冶金反应，放出大量的化学热，产出大量高温的熔融体和烟气，温度较高，而返料1001是在最外侧且在精矿与第一富氧空气发生冶金反应之后喷入反应塔内，从而形成了一个由返料1001构成的冷却隔离幕，充分利用其作为冷料吸热的作用，一方面将冶金反应放出的化学热圈禁在反应塔中间，减少了向外围的扩散，将这些热量集中起来对混匀料101和第一富氧空气加热，提高了精矿和熔剂的升温速度和反应速度，利于冶金反应进行和反应完全，提高了闪速炉的生产能力；另一方面将高温的熔融体和烟气圈禁在反应塔中间，使得与炉壁保持一定的距离，减小了炉壁承受的热负荷，减小了高温熔融体和烟气对炉壁的冲刷和腐蚀，提高了闪速炉的使用寿命。
[0052]在本发明的一个实施例中，步骤I)中，在将第一富氧空气喷入反应塔前，先将第一富氧空气经由第一旋流器202转化成旋转式第一富氧空气201，第一旋流器202为用于产生中心回流区8和/或外回流区9的蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器，喷入反应塔后，旋转式第一富氧空气201中形成位于其内部的能够卷吸气流回流的中心回流区8和/或位于其外侧的能够卷吸气流回流的外回流区9。
[0053]本发明首先选择第一旋流器202为可以产生中心回流区8和/或外回流区9的蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器；然后通过第一旋流器202将管道输送来的第一富氧空气转化成具有轴向速度、径向速度以及切向速度的旋转式第一富氧空气201，然后将旋转式第一富氧空气201喷入反应塔。旋转式第一富氧空气201是由第一旋流器202产生的强旋流强度的气流，喷入反应塔后，旋转式第一富氧空气201中形成位于其内部的能够卷吸气流回流的中心回流区8和/或位于其外侧的能够卷吸气流回流的外回流区9。
[0054]第一旋流器202可以是蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器，但不能是最原始的切向进气管，因为其气体阻力大，产生的旋转气体的旋流强度较弱，轴向速度、切向速度以及径向速度的大小及方向不合理，无法形成具有实际意义的中心回流区8和/或外回流区9。
[0055]中心回流区8或外回流区9的形成不是所有的旋转气流都具有的，其主要由旋转气流的旋流强度决定，通常其只在强旋流强度下才会生成。而单股富氧空气的旋流强度仅与旋流器的结构参数有关，因此，中心回流区8或外回流区9的形成由旋流器的类型和结构决定。本发明选用的第一旋流器202为蜗壳式旋流器、切向叶片式旋流器或轴向叶片式旋流器，三者均可以产生强旋流强度的旋转气流，能够形成具有实际意义的中心回流区8和/或外回流区9。优选的，控制第一旋流器202的旋流强度为大于0.6。
[0056]中心回流区8和外回流区9不一定同时形成存在，这与上述旋转式第一富氧空气201的流体性质有关，主要是旋转式第一富氧空气201的旋流强度。实际生产中，可以根据生产需要控制旋转式第一富氧空气201的性质，使得中心回流区8和外回流区9同时存在，或者只有中心回流区8，或者只有外回流区9。
[0057]中心回流区8主要是将反应塔内中下部的、主要由已经完成的冶金反应生成的高温气体卷吸回流至与喷嘴外径对应的反应塔内的轴向柱状空间，主要是回流喷嘴出口处。中心回流区8的大小表征了其能卷吸多少体积的高温气体回流喷嘴出口处，体积太小，回流的高温气体量较少，对物料的升温及冶金反应作用不明显；体积太大，回流的高温气体会加快喷嘴以及反应塔塔顶的热损耗。中心回流区8的位置是指其相对于喷嘴出口处的位置，理想的位置是中心回流区8的轴向中心线与喷嘴出口处的轴向中心线重合，以利于对从喷嘴出口处喷出的物料进行均匀快速加热。中心回流区8的形状是指在空间中呈现的形状，理想的形状是关于喷嘴出口处的轴向中心线对称，以利于对从喷嘴出口处喷出的物料进行均匀快速加热。
[0058]外回流区9主要是将反应塔内外围的、主要由已经完成的冶金反应生成的高温气体卷吸回流至与喷嘴外径对应的反应塔内的轴向柱状空间，主要是回流喷嘴出口处。外回流区9的形成也不是所有的旋转气流都具有的，其主要由旋转气流的旋流强度决定。外回流区9与中心回流区8的作用类似，将反应塔内外围的热量卷吸到喷嘴出口处或者反应塔中心区域，将反应塔内的热量进行再次分配，强制性地向中间