冶炼装置和冶炼方法与流程

本发明涉及有色金属冶炼、危险废物处理和资源循环利用技术领域，具体涉及一种以处理电子废料、中低品位杂铜等为原料的冶炼装置和冶炼方法。

背景技术：

我国废弃的印刷电路板、偏转线圈、电子元器件等电子废料的资源循环技术分为两类：一是以物理方法为主的拆解、破碎、分选等物理技术，二是以化学方法为主的焚烧、熔炼、酸溶等化学技术。现有这两种方法都存在缺陷，例如，物理法有机物开路有限，化学法装备水平偏低、技术总体落后，环境污染严重。

随着资源、环境与可持续发展的需求，国家正通过完善立法，专业引导，不断加强对电子废料处理过程的全程管理和监督，迫切需要开发兼具节能、环境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节能、高效、环保的装备，以提升我国电子废料、中低品位杂铜等废旧资源综合利用工业整体技术装备的水平和竞争力。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出冶炼装置和冶炼方法。该冶炼装置可以实现冶炼过程中的连续加料和熔体排出，且节约燃料，提高冶炼效率，减少有害气体的排放。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种冶炼装置。根据本发明的实施例，该冶炼装置包括：炉身，所述炉身的顶部具有下料口、进风口和烟气出口，所述炉身内具有二次燃烧室；炉底，所述炉底内设置有由炉底顶壁向下延伸的挡墙，所述挡墙适于将所述炉底内限定出下部连通的反应区和澄清区，位于所述澄清区的侧壁上具有渣溢流排出口和熔体虹吸排出口，所述炉底的顶端与所述炉身的底端相连，且使所述反应区与所述二次燃烧室相连通；以及主喷枪，所述主喷枪由所述炉身的顶部伸入所述炉身内，并穿过所述二次燃烧室延伸至所述反应区。

根据本发明实施例的冶炼装置可以实现冶炼过程中的连续加料和熔体排出，且节约燃料，提高冶炼效率，减少有害气体的排放。

另外，根据本发明上述实施例的冶炼装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述炉身的截面积由下至上逐渐增大。

在本发明的一些实施例中，所述挡墙的下端支撑在所述炉底的底壁上，且所述挡墙的下端设有连通通道。

在本发明的一些实施例中，所述炉身的侧壁的一部分延伸至所述炉底内，以便形成所述挡墙。

在本发明的一些实施例中，所述冶炼装置进一步包括：多个侧吹喷枪，所述多个侧吹喷枪设置在位于所述反应区的炉底侧壁上。

在本发明的一些实施例中，所述侧吹喷枪与所述炉底侧壁的夹角为0～90度。

在本发明的一些实施例中，所述冶炼装置进一步包括：检测棒，所述检测棒由所述炉底的顶壁插入所述澄清区内。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述实施例的冶炼装置实施的冶炼方法。根据本发明的实施例，该冶炼方法包括：由所述下料口向所述炉身内连续供给冶炼原料、熔剂和还原剂，并使物料进入所述炉底的反应区内；通过所述主喷枪向所述反应区供给燃料，以便对所述反应区内物料进行冶炼处理，得到粗金属熔体、渣熔体和烟气，其中，所述粗金属熔体和渣熔体进入所述澄清区内被分离并排出；所述烟气进入二次燃烧室与由所述进风口通入的富氧气体混合并燃烧，以便生成尾气排出。

由此，根据本发明实施例的冶炼方法通过采用上述实施例的冶炼装置，可以实现冶炼过程中的连续加料和熔体排出，且节约燃料，提高冶炼效率，减少有害气体的排放。

另外，根据本发明上述实施例的冶炼方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述冶炼方法进一步包括：采用所述侧吹喷枪向所述反应区供给富氧气体用于进行所述冶炼处理。

在本发明的一些实施例中，所述冶炼方法进一步包括：采用所述检测棒监测所述澄清区内所述粗金属熔体与所述渣熔体的分层情况。

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。

附图说明

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：

图1是根据本发明一个实施例的冶炼装置结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的冶炼装置结构示意图；

图3是根据本发明又一个实施例的冶炼装置结构示意图。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种冶炼装置。根据本发明的实施例，参考图1～3，该冶炼装置包括：炉身100、炉底103和主喷枪11。其中，炉身100的顶部具有下料口20、进风口14和烟气出口27，炉身100内具有二次燃烧室17；炉底103内设置有由炉底103顶壁向下延伸的挡墙25，挡墙25适于将炉底103内限定出下部连通的反应区22和澄清区24，位于澄清区24的侧壁上具有渣溢流排出口16和熔体虹吸排出口12，炉底103的顶端与炉身100的底端相连，且使反应区22与二次燃烧室17相连通；主喷枪11由炉身100的顶部伸入炉身100内，并穿过二次燃烧室17延伸至反应区22。

根据本发明的具体实施例，参考图1～3，进风口14可以设置在二次燃烧装置18上，且由进风口14进入炉身的二次燃烧风和由下料口20进入炉身的冶炼物料可以经由同一个入口进入炉身内部。

根据本发明的具体实施例，参考图1～3，炉身的顶部一侧还设置有旁开烟道23，烟气出口27设置在旁开烟道23上。

根据本发明的实施例，电子废料、中低品位杂铜等原料混合石英石等辅料及焦炭等还原剂从下料口20直接加入炉底103的反应区22，主喷枪11从位于炉身100顶部的喷枪插入口19插入反应区22并通入富氧气体，入炉物料在主喷枪11不断输入的热量下快速氧化及还原形成粗金属熔体及渣熔体，析出的粗金属熔体沉入炉底，形成的渣熔体浮于粗金属层上，粗金属层在主喷枪11不断通入气体的搅动及压力下通过炉内挡墙25间的间隔进入澄清区24，形成稳定的粗金属层，粗金属熔体在下料口20不断加入的物料及炉内正压的催动下，从熔体虹吸排出口12排出，渣熔体则在主喷枪11加入的天然气及下料口20加入的焦炭等还原剂的不断还原下持续析出粗金属熔体，渣层中析出的粗金属熔体持续从熔体虹吸排出口12排出，形成的还原渣则从熔体溢流排出口16连续排出，以此循环，形成连续熔炼效果以提高生产效率。

同时，熔炼过程中所产生的含有微颗粒的烟气上升至二次燃烧室17，通过进风口14通入富氧气体对上升的熔炼烟气进行充分的二次燃烧，炉身顶部的旁开烟道23与二次燃烧室17设有一定上升距离，使烟气在炉内停留的时间更长，燃烧更加充分，经过充分燃烧的熔炼烟气经从旁开烟道23的烟气出口27排出，以降低有害气体的排放。

根据本发明的具体实施例，炉身100的截面积由下至上逐渐增大。由此，炉身顶部和二次燃烧室相对于炉底熔炼区具有更为宽敞的容积，从而有利于烟气上升排出和密度释放。

根据本发明的实施例，挡墙25的下端支撑可以在炉底103的底壁上，且挡墙25的下端设有连通通道。根据本发明的一个具体实施例，挡墙25下段的连通通道可以设置为栅栏形状，由此，可以进一步有利于渣熔体和粗金属熔体稳定地由反应区22流至澄清区24。在本发明的一些实施例中，澄清区24与熔体虹吸排出口12也可以设置有栅栏结构，由此，可以进一步防止熔炼中随粗金属熔体一同排出。

根据本发明的具体实施例，炉身100的侧壁的一部分可以延伸至炉底103内，以便形成挡墙25。在本发明的一些实施例中，挡墙可以为耐火砖砌筑体。

参考图2，根据本发明的实施例，冶炼装置还可以进一步包括多个侧吹喷枪10。

根据本发明的实施例，多个侧吹喷枪10设置在位于反应区22的炉底侧壁上。具体的，多个侧吹喷枪10可以由环绕设置在反应区炉底侧壁的风眼插入反应区22内，通过侧吹喷枪10向反应区内吹入工艺风(富氧气体)，从而可以进一步有利于加速原辅料的氧化及还原形成粗金属层及渣层，析出的粗金属熔体沉入炉底，形成的渣熔体浮于粗金属层上，同时，侧吹喷枪不断吹入的工艺风还可以促进粗金属熔体和渣熔体通过挡墙下方进入澄清区24进行静置澄清分离。

根据本发明的具体实施例，侧吹喷枪10与炉底103的夹角为0～90度。具体的，上述夹角是指侧吹喷枪10与炉底103形成的开口朝向炉底侧壁的夹角。由此，可以进一步有利于侧吹喷枪吹入的工艺风促进冶炼工艺的进行。

参考图3，根据本发明的实施例，冶炼装置还可以进一步包括检测棒13。

根据本发明的实施例，检测棒13可以通过设置在炉底103顶壁的检测棒插入口21插入澄清区24内，通过采用检测棒13对澄清区物料进行取样检测，进而依据检测效果合理调整侧吹喷枪10通入的风量以得到更佳的熔炼效果，检测合格的粗金属熔体从熔体虹吸排出口12排出。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述实施例的冶炼装置实施的冶炼方法。根据本发明的实施例，该冶炼方法包括：由下料口向炉身内连续供给冶炼原料、熔剂和还原剂，并使物料进入炉底的反应区内；通过主喷枪向所述反应区供给燃料，以便对反应区内物料进行冶炼处理，得到粗金属熔体、渣熔体和烟气，其中，粗金属熔体和渣熔体进入澄清区内被分离并排出；烟气进入二次燃烧室与由进风口通入的富氧气体混合并燃烧，以便生成尾气排出。

根据本发明实施例的冶炼方法，通过将电子废料、中低品位杂铜等原料混合石英石等辅料及焦炭等还原剂从下料口直接加入炉底的反应区，主喷枪从炉顶的喷枪插入口插入反应区并通入富氧气体，入炉物料在主喷枪不断输入的热量下快速氧化及还原形成粗金属熔体及渣熔体，析出的粗金属熔体沉入炉底，形成的渣熔体浮于粗金属层上，粗金属层在主喷枪不断通入气体的搅动及压力下通过炉内挡墙间的间隔进入澄清区，形成稳定的粗金属层，粗金属熔体在下料口不断加入的物料及炉内正压的催动下，从熔体虹吸排出口排出，渣熔体则在主喷枪加入的天然气及下料口加入的焦炭等还原剂的不断还原下持续析出粗金属熔体，渣层中析出的粗金属熔体持续从熔体虹吸排出口排出，形成的还原渣则从熔体溢流排出口连续排出，以此循环，形成连续熔炼效果以提高生产效率。

同时，熔炼过程中所产生的含有微颗粒的烟气上升至二次燃烧室，通过进风口通入富氧气体对上升的熔炼烟气进行充分的二次燃烧，炉身顶部的旁开烟道与二次燃烧室设有一定上升距离，使烟气在炉内停留的时间更长，燃烧更加充分，经过充分燃烧的熔炼烟气经从旁开烟道的烟气出口排出，以降低有害气体的排放。

根据本发明的实施例，该冶炼方法还可以进一步包括：采用侧吹喷枪向反应区供给富氧气体用于进行所述冶炼处理。通过侧吹喷枪向反应区内吹入工艺风(富氧气体)，从而可以进一步有利于加速原辅料的氧化及还原形成粗金属层及渣层，析出的粗金属熔体沉入炉底，形成的渣熔体浮于粗金属层上，同时，侧吹喷枪不断吹入的工艺风还可以促进粗金属熔体和渣熔体通过挡墙下方进入澄清区进行静置澄清分离。

根据本发明的实施例，该冶炼方法还可以进一步包括：采用所述检测棒监测所述澄清区内所述粗金属熔体与所述渣熔体的分层情况。通过采用检测棒对澄清区物料进行取样检测，进而依据检测效果合理调整侧吹喷枪通入的风量以得到更佳的熔炼效果，检测合格的粗金属熔体从熔体虹吸排出口排出。

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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。