一种带有侧吹熔池段的闪速炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金领域，尤其是涉及一种带有侧吹熔池段的闪速炉。
【背景技术】
[0002]闪速冶金从发明到现在，只用于硫化矿的冶炼，还没有应用于氧化矿的冶炼，以闪速炼铜为例，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。由于硫化物和氧气反应会放出大量的热量，所以无须再额外为熔池补充热量。
[0003]传统硫化矿闪速炉结构示意图如图1所示。
[0004]传统奥托昆普硫化矿闪速炉在设计时，熔池的内宽是根据反应塔的内径确定的，一般为反应塔内径加上1-2米，其俯视示意图如图2所示。
[0005]氧化矿闪速冶金原理是矿粉在炽热的充满还原气氛的闪速炉反应塔空间悬浮下落的过程中，利用矿粉与高温还原气体接触的比表面积较大，反应速度快的特点，实现对矿粉中的待冶炼金属氧化物的还原，未完全还原的金属氧化物落入熔池后继续完成还原。
[0006]氧化矿闪速炉的熔池除了要完成剩余待冶炼金属氧化物的还原外，还要进行造渣反应及完成液态金属和熔渣的分离和排放，因而需要维持一个高温的还原环境，仅靠反应塔传递来的热量和还原剂还远远不足以完成上述工作。因而，通过侧吹的方式为熔池补充热量和提供还原剂就成为一种必要的手段。熔池侧吹是通过在熔池侧面布置侧吹喷管实现的，在中国，通过喷管侧吹煤和氧是其中一种最经济的方案。我们根据大量试验得出:侧吹熔池的内宽不能大于3米，否则熔池的中心部位难以被吹透。
[0007]但根据传统的奥拓昆普闪速炉的设计原则，熔池的内宽要比反应塔直径大1-2米，，目前还未出现过熔池内宽小于反应塔直径的闪速炉，也未出现一台闪速炉拥有多个熔池的情况。受空间冶炼原理的限制，迄今为止所有实际应用的闪速炉的直径都在3米以上，也即熔池内宽都大于4米，若采用侧吹的方式为熔池补充热量和反应物料，对于内宽大于3米以上的熔池，若喷枪深入熔池过浅，则熔池中心无法被影响到，造成熔池中部区域温度低、粘度高、熔渣中待冶炼的金属氧化物含量高，若喷枪深入熔池过深，虽然中心部位可以被吹透，但熔池的边缘部位无法被直接影响到，又会造成熔池边缘区域温度低、粘度高、熔渣中待冶炼的金属氧化物含量高。这就意味着传统奥拓昆普硫化矿闪速炉无法有效的应用侧吹的方式为熔池补充热量及提供反应物料。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明旨在提出一种带有侧吹熔池段的闪速炉，以解决现有的闪速炉熔池无法通过侧吹对金属氧化矿进行熔炼的问题。
[0009]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0010]—种带有侧吹熔池段的闪速炉，包括反应塔I，所述反应塔I上设有给料装置，所述反应塔I下部设有至少一个熔池2，各所述熔池2上均设有内宽小于3米的侧吹熔池段，所述侧吹熔池段的侧面设有侧吹布置，所述熔池2上设置有排渣口 5，所述侧吹熔池段位于所述排渣口 5和所述熔池2之间；所述闪速炉还包括上升烟道3，所述上升烟道3通过所述熔池2与所述反应塔I相连通，上升烟道3用于排出反应过程中所产生的烟气。
[0011]所述侧吹布置用来向所述侧吹熔池段炉体内喷入燃料及含氧气体，为熔池2内提供热量及还原剂，所述燃料为重油、天然气、液化石油气、煤、焦丁、碳氢化合物气体中的一种;所述含氧气体为空气，氧气一空气混合物或者工艺氧中的一种。小于3米的侧吹熔池段的设置能够使熔池2的各个部位都可以被侧吹直接影响，进而为熔池2内补充热量和提供还原剂。侧吹熔池段位于排渣口和熔池2之间，以便使熔体经过侧吹熔池段的侧吹熔炼，进一步沉淀分层后排放，从而降低渣层中待冶炼金属的含量，提高待冶炼金属的回收率。
[0012]优选的，所述上升烟道3数目与所述熔池2数目一致。
[0013]优选的，所述侧吹熔池段的长度为8-20米。
[0014]优选的，所述侧吹熔池段为长方体。优选的，侧吹熔池段的内宽为1.5-2.5米，在该宽度范围内，侧吹熔池段两侧喷枪可以共同影响到熔池中心区域，同时又能兼顾对熔池两侧壁的熔体施加有效的影响，若侧吹熔池段宽度过窄，会影响熔池对熔体的承载量，则需增加熔池的数目，增加投资。
[0015]优选的，所述熔池2的内宽由所述反应塔I端向远端逐渐减小至小于3米且不小于I米。从而使熔体和烟气流速能够平缓的变化，减小对冶炼过程的影响。
[0016]进一步的，所述熔池2的数目为1-4个。
[0017]进一步的，所述侧吹布置包括对称设置在所述侧吹熔池段的侧吹孔及设置在侧吹孔内的侧吹喷管4。
[0018]进一步的，所述侧吹布置所在位置与所述侧吹熔池段中熔渣层对应，以便使所述侧吹布置向所述侧吹熔池段熔渣层内喷吹含氧气体和燃料，使熔渣翻滚或对流，促进熔体内热量的交流传递及熔渣层中的化学反应，提高待冶炼金属的回收率。
[0019]进一步的，所述熔池2上或上升烟道3侧壁上设有风口。含氧气体(空气、氧一空气混合物或者工艺氧)通过风口喷入熔池液面上部的连通烟道使还原气体(C(KH2) 二次燃烧，一方面为熔池补充热量，另一方面降低尾气中CO的含量。通过烟道3侧壁上设置的风口喷入含氧气体和烟气中的还原气体进行燃烧，一方面可以避免由于烟气在流动过程中温度下降造成的烟尘粘结堵塞烟道，另一个作用是可以烧掉尾气中的CO，减少后续的烟气处理工序。
[0020]进一步的，所述给料装置为喷嘴或喷嘴、烧嘴或烧嘴与喷嘴、喷枪的结合。通过设置给料装置向闪速炉加入冶炼所必需的原料、燃料和辅助材料，必要时，也可通过给料装置如烧嘴为反应塔I空间内补充热量。
[0021]进一步的，所述上升烟道3设置在靠近所述侧吹熔池段入口处的熔池2上部。烟气不经过侧吹熔池段直接进入烟道，从而避免由于侧吹熔池段熔池宽度的变化引起出炉烟气流速的波动。
[0022]进一步的，所述反应塔I连接有气体输运管道，以便从闪速炉外部引入的反应气体及其所带的热量可以直接输送至炉内。所述反应气体为含C0、H2或碳氢化合物气体中的一种或多种;优选的，为工业生产排放的含还原气氛的废气或煤制气装置所生产的煤气;更优选的，为高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、电炉尾气、回转窑尾气、转底炉尾气中的一种或多种。
[0023]相对于现有技术，本发明所述的带有侧吹熔池段的闪速炉具有以下优势:
[0024]本发明所述的闪速炉通过设置内宽小于3米的侧吹熔池段，使熔池的各个部位都可以被侧吹直接影响，特别是中心部位可以被吹透，侧吹一方面为熔池补充热量，使熔池形成流动性良好的液态熔体环境，从而实现造渣、渣和金属的沉淀分层、渣和金属的排放等功能，同时，侧吹设置也可为熔池提供还原剂，完成渣层中剩余待冶炼金属氧化物的还原，提高待冶炼金属的回收率。
【附图说明】
[0025]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0026]图1-2为现有的闪速炉的结构示意图；
[0027]图3为本发明实施例所述的带有侧吹熔池段的闪速炉的一种结构示意图；
[0028]图4为本发明实施例所述的带有侧吹熔池段的闪速炉的另一种结构示意图；
[0029]图5为本发明实施例所述的带有侧吹熔池段的闪速炉的第三种结构示意图；
[0030]图6为本发明实施例所述的带有侧吹熔池段的闪速炉的第四种结构示意图；
[0031]图7为本发明实施例所述的带有侧吹熔池段的闪速炉的第五种结构示意图；
[0032]图8为本发明实施例所述的带有侧吹熔池段的闪速炉的第六种结构示意图；
[0033]图9为本发明实施例所述的带有侧吹熔池段的闪速炉的第七种结构示意图；
[0034]图10为本发明实施例所述带有侧吹熔池段的闪速炉的第八种结构示意图；
[0035]图11为本发明实施例所述带有侧吹熔池段的闪速炉的第九种结构示意图；
[0036]图12为本发明实施例所述带有侧吹熔池段的闪速炉的第十种结构示意图。
[0037]附图标记说明:
[0038]1-反应塔，2-恪池，3-上升烟道，4-侧吹喷管，5-排渣口。
【具体实施方式】
[0039]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0040]在本发明的描述中，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。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。
[0041]在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
[0042]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0043]—种带有侧吹熔池段的闪速炉，如图3-12所示，包括反应塔I，反应塔I上设有给料装置，反应塔I下部设有至少一个熔池2，各熔池2上均设有内宽小于3米的侧吹熔池段，侧吹熔池段的侧面设有侧吹布置，熔池2上设置有排渣口 5，侧吹熔池段位于排渣口和熔池2之间；闪速炉还包括用于排出反应过程中所产生烟气的上升烟道3，上升烟道3通过熔池2与所述反应塔I相连通。
[0044]本实例的工作过程:
[0045]向反应塔I中喷入待冶炼的金属氧化矿矿粉、还原气体(如⑶或H2)或可造还原气体的反应物(如氧气和粉煤)及熔剂(参与造渣)，矿粉在高温炽热的、充满还原气氛的反应塔I中，通过快速的传热、传质和气-固、气-液反应，迅速完成其中待冶炼金属氧化物的还原和熔化。
[0046]在反应塔I中完成化学反应的熔体落入闪速炉下部的熔池2，熔池2侧面设有侧吹布置，通过侧吹燃料和氧气为熔池补充热量，使熔池2维持一定的高温环