旋流熔炼炉和旋流熔炼工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种旋流熔炼炉，还涉及一种旋流熔炼工艺。
【背景技术】
[0002] 现有的熔炼炉存在反应效率低、反应时间长的缺陷。
【发明内容】
[0003] 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 一个目的在于提出一种具有反应效率高、反应时间短等优点的旋流熔炼炉。
[0004] 本发明的另一个目的在于提出一种具有反应效率高、反应时间短等优点的旋流熔 炼工艺。
[0005] 根据本发明第一方面的实施例的旋流熔炼炉包括：反应炉，所述反应炉内具有炉 腔，所述炉腔的下部具有用于容纳渣和金属液的熔池，所述炉腔的壁上设有进料口、放渣 口、放金属口和出烟口；和旋流发生器，所述旋流发生器设在所述炉腔的侧壁上以便将含氧 气体和燃料侧吹到所述炉腔内。
[0006] 根据本发明实施例的旋流熔炼炉通过在所述炉腔的侧壁上设置所述旋流发生器， 从而所述旋流发生器可以从所述炉腔的侧面向所述炉腔的熔炼渣层内喷入含氧气体和燃 料。在所述旋流发生器喷入的含氧气体和燃料的搅动下，可以使所述炉腔内的熔体做旋流 运动，从而可以极大地改善反应的热力学、动力学条件，以便使反应能够高效地进行，极大 地缩短了操作时间。
[0007] 因此，根据本发明实施例的旋流熔炼炉具有反应效率高、反应时间短等优点。
[0008] 另外，根据本发明上述实施例的旋流熔炼炉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，所述炉腔的侧壁上设有安装口，所述旋流发生器设在 所述安装口内。
[0010] 根据本发明的一个实施例，所述旋流发生器的一部分伸入到所述炉腔内。
[0011] 根据本发明的一个实施例，所述炉腔为圆柱形，所述旋流发生器与所述炉腔的径 向之间的夹角为预定角度。
[0012] 根据本发明的一个实施例，所述旋流发生器为多个，多个所述旋流发生器沿炉腔 的周向间隔开地设在所述炉腔的侧壁上。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述炉腔为圆柱形，多个所述旋流发生器沿炉腔的周 向等间距地设在所述炉腔的侧壁上，每个所述旋流发生器与所述炉腔的径向之间的夹角为 预定角度，
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述旋流发生器的数量为两个至四个。
[0015] 根据本发明的一个实施例，所述进料口和所述出烟口设在所述炉腔的顶壁上，所 述放渣口设在所述炉腔的侧壁上，所述放金属口设在所述炉腔的底壁上。
[0016] 根据本发明第二方面的实施例提出一种利用根据本发明第一方面所述的旋流熔 炼炉实施的旋流熔炼工艺，所述旋流熔炼工艺包括以下步骤：将含金属物料和熔剂加入到 所述炉腔内；利用所述旋流发生器从所述炉腔的侧面向所述炉腔的熔炼渣层内喷入含氧气 体和燃料，以便使所述炉腔内的熔体做旋流运动，对所述含金属物料进行熔炼并得到粗金 属和熔炼渣；和从所述放渣口排出所述熔炼渣，从所述放金属口排出所述粗金属。
[0017] 所述旋流熔炼工艺进一步包括：在进行所述熔炼时，向所述炉腔内加入还原剂。
[0018] 所述含金属物料包括铜精矿、镍精矿、铅精矿、冶金中间物料、冶金精炼渣和浸出 渣中的至少一种。
[0019] 所述冶金中间物料选自烟尘、酸泥和电镀污泥中的至少一种。
【附图说明】
[0020] 图1是根据本发明实施例的旋流熔炼炉的结构示意图；
[0021] 图2是根据本发明实施例的旋流熔炼炉的局部结构示意图；
[0022] 图3是根据本发明实施例的旋流熔炼工艺的流程图。
【具体实施方式】
[0023] 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。
[0024] 下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的旋流熔炼炉10。如图1和图2所 示，根据本发明实施例的旋流熔炼炉10包括反应炉101和旋流发生器102。
[0025] 反应炉101内具有炉腔1011，炉腔1011的下部具有用于容纳渣和金属液的熔池 10111，炉腔1011的壁上设有进料口 1012、放渣口 1013、放金属口 1014和出烟口 1015。旋 流发生器102设在炉腔1011的侧壁上以便将含氧气体和燃料侧吹到炉腔1011内。
[0026] 下面参考图3描述利用根据本发明实施例的旋流熔炼炉10实施的旋流熔炼工艺。 如图3所示，根据本发明实施例的旋流熔炼工艺包括以下步骤：
[0027] 将含金属物料和熔剂加入到炉腔1011内；
[0028] 利用旋流发生器102从炉腔1011的侧面向炉腔1011的熔炼渣层内喷入含氧气体 和燃料，以便使炉腔1011内的熔体做旋流运动，对含金属物料进行熔炼并得到粗金属和熔 炼渣；和
[0029] 从放渣口 1013排出熔炼渣，从放金属口 1014排出粗金属。
[0030] 根据本发明实施例的旋流熔炼炉10通过在炉腔1011的侧壁上设置旋流发生器 102,从而旋流发生器102可以从炉腔1011的侧面向炉腔1011的熔炼渣层内喷入含氧气体 和燃料。在旋流发生器102喷入的含氧气体和燃料的搅动下，可以使炉腔1011内的熔体做 旋流运动，从而可以极大地改善反应的热力学、动力学条件，以便使反应能够高效地进行， 极大地缩短了操作时间。
[0031] 因此，根据本发明实施例的旋流熔炼炉10具有反应效率高、反应时间短等优点。
[0032] 根据本发明实施例的旋流熔炼工艺具有反应效率高、反应时间短等优点。
[0033] 如图1所示，旋流熔炼炉10的进料口 1012和出烟口 1015设在炉腔1011的顶壁 上，旋流熔炼炉10的放渣口 1013设在炉腔1011的侧壁上，旋流熔炼炉10的放金属口 1014 设在炉腔1011的底壁上。
[0034] 含金属物料可以包括一种金属精矿。例如，含金属物料可以是铜精矿。有利地，含 金属物料可以包括含有多种金属的精矿。例如，含金属物料可以包括铜精矿、镍精矿、铅精 矿。由此可以使含金属物料的来源更加广泛。
[0035] 在本发明的一个实施例中，含金属物料可以进一步包括冶金中间物料、冶金精炼 渣和浸出渣中的至少一种。由此不仅可以进一步扩大含金属物料的来源，而且可以回收利 用大量含有有价金属的冶金中间物料、冶金精炼渣和浸出渣。
[0036] 具体而言，冶金中间物料选自烟尘、酸泥和电镀污泥中的至少一种。
[0037] 根据本发明实施例的旋流熔炼炉10和旋流熔炼工艺对原料适应性强，对原料的 水分、化学成分、粒度组成要求不高。可以将原料视情况预处理至水分6 % -8 %，粒度小于 50毫米。原料（例如包括铜、镍、铅精矿、冶金中间物料（烟尘、酸泥和电镀污泥等）、冶金 精炼渣、浸出渣等）和熔剂按配料比要求计量后混合，经胶带运输机从炉腔1011的顶部的 进料口 1012加入到炉腔1011内。原料和熔剂掉落在炉腔1011内的渣层上。
[0038] 含氧气体和燃料通过设在炉腔1011的侧壁上的旋流发生器102喷入到炉腔1011 内。具体地，炉腔1011的侧壁上设有安装口，旋流发生器102设在安装口内。
[0039] 旋流发生器102可以与炉腔1011的侧壁平齐。有利地，旋流发生器102的一部分 可以伸入到炉腔1011内。也就是说，旋流发生器102的一部分可以伸入到炉腔1011的熔 池的渣层内。
[0040] 如图2所示，炉腔1011为圆柱形，即反应炉101可以是固定立式圆柱形结构。由 此反应炉101的结构简单紧凑、稳定性高、操作安全。炉腔1011的尺寸（直径、高度、高径 比）可以根据物料处理量的大小变化进行合理调节。
[0041] 在本发明的一些实施例中，如图2所示，旋流发生器102与所述安装口和炉腔1011 的中心轴线的连线L之间的夹角（！可以是预定角度，其中连线L沿水平方向延伸。换言 之，旋流发生器102与炉腔1011的切线呈一定角度。喷吹含氧气体和燃料时，熔池内的渣 层（熔体）的位于旋流发生器102的风口的上方的部分被强烈搅动，并在炉腔1011内做旋 流运动，从而实现熔炼过程所需的传热传质，由此熔炼过程得以高效地完成。熔池内的原料 和燃料在熔池内氧化和燃烧，能充分地利用其化学反应热，提高燃料利用率，同时还能减少 烟尘率。
[0042] 熔池内的渣层的位于旋流发生器102的风口的下方的部分相对平静，熔炼生成的 粗金属和炉渣在熔池下部渣层中沉淀分离。同时，旋流发生器102注入的含氧气体至炉腔 1011的上部空间，供给过燃烧反应，保证烟气中的有害物质充分燃烧。反应产生的烟气通过 烟道排出炉外。
[0043] 具体地，熔剂可以是石灰石、石英石或者石英石与石灰的混合物，燃料可以选 自粉煤、天然气、焦炉煤气和发生炉煤气中的至少一种，含氧气体的氧气的体积浓度为 21% -80%。也就是说，所述第一含氧气体的含氧量为21v% -80v%。
[0044] 如图2所示，在本发明的一个实施例中，旋流发生器102为多个，多个旋流发生器 102沿炉腔1011的周向间隔开地设在炉腔1011的侧壁上。由此可以更加激烈地搅动炉腔