一种吹氧、喷煤再生铅熔炼炉及吹氧、喷煤方法与流程

文档序号：26095369发布日期：2021-07-30 18:05阅读：203来源：国知局

本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种吹氧、喷煤再生铅熔炼炉及吹氧、喷煤方法。

背景技术：

金属冶炼时，需要向熔炼炉体中加入煤粉，煤粉在熔炼炉体中的作用是提供冶炼过程需要的热量，同时还作为还原金属的还原剂。加煤方式、喷煤装置多种多样，基本上都可以满足生产需求。常规的喷煤装置主要由原煤贮运、煤粉制备、煤粉输送、煤粉喷吹、干燥气体制备和供气动力系统组成，设备复杂，占地面积大，投资大，运营成本高，操作不当常常出现爆罐现象，对设备造成危害，甚至危及人的生命安全，还会有大量的煤粉被吹入空气中，不仅污染空气，还造成大量的浪费。同时现有的喷煤装置结构设计存在一定的缺陷，不能将煤粉直接喷入高温熔融液体内部进行深度还原，造成煤粉在炉膛内的燃烧条件恶化，燃烧率降低。

随着我国汽车产业和电动车产业的不断发展，每年产生的废旧铅酸蓄电池量高达600万吨，废旧铅酸蓄电池成为一个巨大的可回收再生资源。欧美、日本等发达国家再生铅产量占铅总产量的比例高达90%以上，而我国再生铅产量占比仅有约40%，因此发展再生铅工业是我国发展循环经济，建设节约型社会的必由之路。近几年，我国再生铅工业取得了显著进展，针对国内废铅酸蓄电池铅泥冶炼中存在的回收率低、装置落后、成本高、低浓度so2治理难度大的问题，国内一些科研院校及企业研究了一些冶炼新工艺，湿法工艺有预脱硫-电解沉积工艺和固相电还原铅工艺，火法工艺有预脱硫-低温还原熔炼工艺，但湿法脱硫成本高，副产品硫酸钠或硫酸铵销路差，应用较少。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种吹氧、喷煤再生铅熔炼炉及吹氧、喷煤方法，解决现有技术中的煤粉燃烧不充分、煤粉不能直接喷入熔融液体内部，造成冶炼效率低的问题。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括吹氧、喷煤再生铅熔炼炉以及基于吹氧、喷煤再生铅熔炼炉的吹氧、喷煤方法。

吹氧、喷煤再生铅熔炼炉包括：喷煤罐、压力表、加煤阀、煤料斗、安全阀、进气阀、进气流量计、进气调压阀、喷气调压阀、喷气流量计、储气加压阀、空压机、储气罐、喷煤机、喷煤管、喷煤氧枪、氧气站、氧气调压阀、氧气流量计、压缩空气调压阀、压缩空气流量计和熔炼炉体；

在喷煤罐1底部的出料口与喷煤机的进料口相连接；喷煤机的进口端通过顺序连接的喷气流量计和喷气调压阀与储气罐的出气端口连接，喷煤机的出口端与喷煤管的一端连接，喷煤管的另一端与喷煤氧枪的煤粉入口连接，喷煤氧枪的枪管插入到熔炼炉体内；储气罐的出气端口还通过进进气调压阀、进气流量计和进气阀与喷煤罐相联通，储气罐的进气端口通过储气加压阀与空压机连接；在喷煤罐的上封顶上还连接有加煤阀、压力表和进气阀，在加煤阀的上进口端连接有煤料斗；氧气站通过管道和串联连接的氧气调压阀和氧气流量计与喷煤氧枪的氧气入口连接；储气罐的出气端口还通过管道和串联连接的压缩空气调压阀和压缩空气流量计与喷煤氧枪的压缩空气入口连接。

所述的喷煤机包括：喷煤电机、减速机、联轴器、进料口、机座和混煤器；混煤器安装在机座上，在混煤器的上端有进料口；在混煤器的一端有减速机，减速机的输入轴与喷煤电机的输出轴连接，减速机的输出轴通过联轴器与混煤器的转子轴连接；在混煤器机体下侧的两端分别连接有进气口和喷煤出口。

所述的混煤器包括：机体、密封圈、轴承、进气口、喷煤出口、转子轴、转子和翅片；转子的两端通过轴承连接在机体的两端，在轴承内侧的转子轴上连接有密封圈；在机体的中间位置有与转子相配合的转子空腔，转子位于转子空腔内；机体上侧壁上有与进煤阀相对应的进煤口，进煤口与转子空腔相通；在机体下侧两端的进气口和喷煤出口与转子空腔相通，并位于同一轴线上。

所述的转子包括：喷煤通道、转子轴、翅片和转子体；转子体为圆柱状，在转子体的两端均连接有转子轴，转子轴与转子体的圆柱处在同一轴线上；在转子体外壁上均布有多个翅片，翅片在转子体上轴向排布，在两个翅片之间构成槽，两翅片之间的槽与进气口和喷煤出口构成喷煤通道。

喷煤氧枪包括：集气筒、氧气入口、氧气室、煤粉入口、煤粉管、氧气管、压缩空气入口、压缩空气室和压缩空气管；在集气筒内焊接有一个隔板，隔板将集气筒分隔成两个各自独立密封的氧气室和压缩空气室，在氧气室和压缩空气室两端的壁板和隔板上均有孔，三个孔处在同一轴线上；煤粉管、氧气管和压缩空气管顺序套在一起，分别连接在三个孔上，煤粉管、氧气管和压缩空气管之间均有缝隙；

煤粉管密封焊接在氧气室端部壁板的孔内侧，在孔外侧连接有煤粉入口，煤粉管与煤粉入口相通，在氧气室的侧壁板上连接有氧气入口，氧气入口与氧气室相通；

氧气管连接在隔板上，氧气管焊接密封在压缩空气室一侧隔板上，氧气管与氧气室一侧隔板上有缝隙，氧气管与氧气室相通；

压缩空气管密封焊接在压缩空气室端部壁板的外侧，压缩空气管与压缩空气室一侧壁板上有缝隙，压缩空气管与压缩空气室相通；在压缩空气室的侧壁板上连接有压缩空气入口，压缩空气入口与压缩空气室相通。

所述的喷煤罐底部至少有一个出料口，在出料口上连接有出煤阀；在出煤阀的出口端连接有喷煤机。

所述的喷煤罐底部有多个出料口，在每一个出料口上均连接有喷煤机。

喷煤罐底部的多个出料口上均连接有出煤阀；在每一个出煤阀的出口端均连接有喷煤机。

吹氧、喷煤方法步骤如下：

步骤1、开启空压机，向储气罐输送压缩空气，通过进气阀向喷煤罐提供流量100-200m³/h，压力0.2-0.5mpa的压缩空气；通过喷气调压阀向喷煤机提供流量200-400m³/h，压力0.4-1.0mpa的压缩空气；

步骤2、通过喷煤罐经加煤阀3向混煤器输送煤粉料；

步骤3、启动喷煤电机，转子轴带动转子高速旋转，喷煤机开始工作，来自喷煤罐的煤粉进入转子上的轴向分布的沟槽与进气口和喷煤出口构成喷煤通道，煤粉颗粒与压缩空气充分混合经喷煤出口输送至喷煤管内；

步骤4、利用与喷煤管连接的喷煤氧枪将煤粉颗粒直接喷入熔融液态渣以下30-50cm处，实施强力吹喷，使煤粉粒充分扩散，从而提高煤粉的分布均匀性，同时启动氧气站将流量100-600m³/h压力0.4-1.0mpa氧气或富氧空气通过喷煤氧枪喷入熔融液态渣中。

废铅酸蓄电池铅泥主要成分为硫酸铅、铅的氧化物和金属铅，其中硫酸铅45-65%，铅的氧化物20-35%及少量的金属铅。

加入煤粉粒的目的是补充热量和铅泥的还原剂，保证炉内化学反应顺利进行，同时提高渣的流动性，有利于渣铅分离及炉渣顺利放出，煤粉粒在熔渣中穿透能力特强，很容易进入熔池下部，并反应产生大量气泡。一方面，对提高熔池下部温度，提高粗铅质量，加速熔池搅拌非常有利;另一方面，煤粉粒在喷煤氧枪吹入的压缩空气或氧气或富氧空气的搅动下，扩散到高温熔融炉渣中被包围而燃烧，煤粉粒与氧气、硫酸铅、氧化铅发生一系列化学反应。

煤粉燃烧提供热能，并参与金属铅的还原反应；

c+o2=co2

2c+o2=2co

co2+c=2co

pbo+c=pb+co

pbo+co=pb+co2

铅泥中的硫酸铅在氧化还原气氛下发生的反应较多，有硫酸铅的热分解反应，硫酸铅的还原和交互反应等。硫酸铅发生的反应如下：

2pbso4=pbo·pbso4+so3

pbso4=pbo+so2+1/2o2

pbso4+4co=pbs+4co2

pbso4+4c=pbs+4co

pbso4+pbs=2pb+2so2

2pbo+pbs=3pb+so2

pbs+fe=pb+fes

通过持续不断地喷入煤粉及压缩空气或氧气或富氧空气，加速熔炼反应地进程，将熔渣中铅的化合物还原成金属铅，并完成渣、铅分离。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、装置结构简单，易于实施，制造成本低，工作环境友好。

2、煤粉与压缩空气或氧气或富氧空气充分混合，燃烧更完全，提高了煤粉的燃烧率和炉温，有效地提高冶炼效率。

3、省去了复杂的煤粉研磨工序，煤粉粒度范围广，对煤粉水分要求不高。

4、降低了熔炼温度，节约资源，降低生产成本。

5、减排，烟气量、烟粉尘、so2和pb尘排放量均显著降低。

6、煤粉及空气或氧气或富氧空气深入熔融液态渣中，加速硫酸铅的分解，分解成的氧化铅被煤粉或一氧化碳还原成金属铅，大大减少铁屑或铁矿石的消耗量，从而降低了产渣量，吨铅产渣量不到传统的50%。

7、金属还原充分，缩短冶炼时间，同时提高渣的流动性，有利于渣铅分离及炉渣顺利放出。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明喷煤机的结构示意图。

图4本发明喷煤机的转子结构示意图。

图5为图3的侧视结构示意图。

图6为本发明的喷煤氧枪结构示意图。

图7为喷煤氧枪的煤粉管、氧气管和压缩空气管的集合出口端面结构图。

图8为本发明的多出煤口喷煤罐结构示意图。

图中，1、喷煤罐；2、压力表；3、加煤阀；4、煤料斗；5、安全阀；6、进气阀；7、进气流量计；8、进气调压阀；9、出煤阀；10、喷气调压阀；11、喷气流量计；12、储气加压阀；13、空压机；14、储气罐；15、喷煤机；16、喷煤管；17、喷煤氧枪；18、氧气站；19、氧气调压阀；20、氧气流量计；21、压缩空气调压阀；22、压缩空气流量计；23、熔炼炉体。

15-1、喷煤电机；15-2、减速机；15-3、联轴器；15-4、机体；15-5、进料口；15-6、密封圈；15-7、轴承；15-8、进气口；15-9、喷煤通道；15-10、喷煤出口；15-11、机座；15-12、轴子轴；15-13、转子；15-14、翅片。

17-1、集气筒；17-2、氧气入口；17-3、氧气室；17-4、煤粉入口；17-5、煤粉管；17-6、氧气管；17-7、压缩空气入口；17-8、压缩空气室；17-9、压缩空气管。

具体实施方式

实施例1：吹氧、喷煤再生铅熔炼炉包括：喷煤罐1、压力表2、加煤阀3、煤料斗4、安全阀5、进气阀6、进气流量计7、进气调压阀8、喷气调压阀10、喷气流量计11、储气加压阀12、空压机13、储气罐14、喷煤机15、喷煤管16、喷煤氧枪17、氧气站18、氧气调压阀19、氧气流量计20、压缩空气调压阀21、压缩空气流量计22和熔炼炉体23；

在喷煤罐1底部的出料口与喷煤机15的进料口15-5相连接；喷煤机15的进口端通过顺序连接的喷气流量计11和喷气调压阀10与储气罐14的出气端口连接，喷煤机15的出口端与喷煤管16的一端连接，喷煤管16的另一端与喷煤氧枪17的煤粉入口连接，喷煤氧枪17的枪管插入到熔炼炉体23内；储气罐14的出气端口还通过进进气调压阀8、进气流量计7和进气阀6与喷煤罐相联通，储气罐14的进气端口通过储气加压阀12与空压机13连接；在喷煤罐1的上封顶上还连接有加煤阀3、压力表2和进气阀6，在加煤阀3的上进口端连接有煤料斗4；氧气站18通过管道和串联连接的氧气调压阀19和氧气流量计20与喷煤氧枪17的氧气入口连接；储气罐14的出气端口还通过管道和串联连接的压缩空气调压阀21和压缩空气流量计22与喷煤氧枪17的压缩空气入口连接。所述的喷煤罐1底部至少有一个出料口。

所述的喷煤机包括：喷煤电机15-1、减速机15-2、联轴器15-3、进料口15-5、机座15-11和混煤器；混煤器安装在机座15-11上，在混煤器的上端有进料口15-5；在混煤器的一端有减速机15-2，减速机15-2的输入轴与喷煤电机15-1的输出轴连接，减速机15-2的输出轴通过联轴器15-3与混煤器的转子轴15-12连接；在混煤器机体下侧的两端分别连接有进气口和喷煤出口。

所述的混煤器包括：机体15-4、密封圈15-6、轴承15-7、进气口15-8、喷煤出口15-10、转子轴15-12、转子15-13和翅片15-14；转子15-13的两端通过轴承15-7连接在机体15-4的两端，在轴承15-7内侧的转子轴上连接有密封圈15-6；在机体15-4的中间位置有与转子15-13相配合的转子空腔，转子位于转子空腔内；机体15-4上侧壁上有与进煤阀相对应的进煤口，进煤口与转子空腔相通；在机体15-4下侧的两端的进气口15-8和喷煤出口15-10与转子空腔相通，并位于同一轴线上。

所述的转子15-13包括：喷煤通道15-9、转子轴15-12、翅片15-14和转子体；转子体为圆柱状，在转子体的两端均连接有转子轴15-12，转子轴15-12与转子体的圆柱处在同一轴线上；在转子体外壁上均布有多个翅片15-14，翅片15-14在转子体上轴向排布，在两个翅片15-14之间构成槽，两翅片之间的槽与进气口15-8和喷煤出口15-10构成喷煤通道15-9。

喷煤氧枪包括：集气筒17-1、氧气入口17-2、氧气室17-3、煤粉入口17-4、煤粉管17-5、氧气管17-6、压缩空气入口17-7、压缩空气室17-8和压缩空气管17-9；

在集气筒17-1内焊接有一个隔板，隔板将集气筒17-1分隔成两个各自独立密封的氧气室17-3和压缩空气室17-8，在氧气室17-3和压缩空气室17-8两端的壁板和隔板上均有孔，三个孔处在同一轴线上；煤粉管17-5、氧气管17-6和压缩空气管17-9顺序套在一起，分别连接在三个孔上，煤粉管17-5、氧气管17-6和压缩空气管17-9之间均有缝隙；

煤粉管17-5密封焊接在氧气室17-3端部壁板的孔内侧，在孔外侧连接有煤粉入口17-4，煤粉管17-5与煤粉入口17-4相通，在氧气室17-3的侧壁板上连接有氧气入口17-2，氧气入口17-2与氧气室17-3相通；

氧气管17-6连接在隔板上，氧气管17-6焊接密封在压缩空气室17-8一侧隔板上，氧气管17-6与氧气室17-3一侧隔板上有缝隙，氧气管17-6与氧气室17-3相通；

压缩空气管17-9密封焊接在压缩空气室17-8端部壁板的外侧，压缩空气管17-9与压缩空气室17-8一侧壁板上有缝隙，压缩空气管17-9与压缩空气室17-8相通；在压缩空气室17-8的侧壁板上连接有压缩空气入口17-7，压缩空气入口17-7与压缩空气室17-8相通。

吹氧、喷煤方法步骤如下：

步骤1、开启空压机，向储气罐输送压缩空气，通过进气阀6向喷煤罐提供流量100-200m³/h，压力0.2-0.5mpa的压缩空气；通过喷气调压阀10向喷煤机15提供流量200-400m³/h，压力0.4-1.0mpa的压缩空气；

步骤2、通过喷煤罐经加煤阀3向混煤器输送煤粉料；

步骤3、启动喷煤电机15-1，转子轴15-12带动转子15-13高速旋转，喷煤机15开始工作，来自喷煤罐的煤粉进入转子15-13上的轴向分布的沟槽与进气口15-8和喷煤出口15-10构成喷煤通道15-9，煤粉颗粒与压缩空气充分混合经喷煤出口15-10输送至喷煤管16内；