境。
[0047]在熔池中特别设有内宽小于3米侧吹熔池段，当熔体流经侧吹熔池段时，通过侧吹向熔体中喷吹燃料和含氧气体，本实施例中向熔渣层中分别喷吹煤粉和氧气，为侧吹熔池段提供热量并维持熔池的还原环境，同时使熔渣层翻滚或对流，加快上下层间热量和物质的交换，促进化学反应的快速进行，从而使在反应塔I中未被完全还原的金属氧化物在侧吹熔池段中完成还原。小于3米的侧吹熔池段的设计，使侧吹熔池段的各个位置即便是中心部位也可以被侧吹直接影响到，从而消除了死角，提高了待冶炼金属的还原率和回收率，降低了熔池2中熔体的整体粘度。
[0048]在熔池2中，矿粉中的脉石成分与熔剂造渣，在经过侧吹熔池段的还原熔炼和澄清后，被还原出的金属与熔渣沉淀分层，由于密度差异形成渣层和粗金属层，渣从熔池末端的排渣口排出。被还原出来的低沸点金属气化后进入烟气从上升烟道3流出炉外，后续可通过冷凝的方式进行回收。
[0049]将本发明提供的带有侧吹熔池段的闪速炉应用于氧化锰矿的冶炼，这是首次把闪速炉创新应用于生产锰合金，具体冶炼工艺如下:
[0050]I)闪速炉设计:
[0051]反应塔直径为4米，高7米，熔池总长20米，如图11所示，其中内宽小于3米的侧吹熔池段长为12米，侧吹熔池段末端内宽为1.2米，年处理矿量120万吨。
[0052]2)原料准备:
[0053]经选矿富集后的二氧化锰矿(软锰矿或硬锰矿，含锰量大于25%)，烘干至水份S
0.3%，磨矿使80%颗粒小于200目；粉煤分为两种，一种从反应塔顶部喷入闪速炉用于造气，该粉煤须进行磨煤及干燥处理，使其含水量低于1%、粒度小于200目占85%，另一种用于侧吹喷吹用，不需要经过特别干燥，粒度为；恪剂为生石灰，粒度小于Imm，含水量低于1% O
[0054]3)熔炼过程:
[0055]二氧化锰粉矿、粉煤、富氧、熔剂CaO从闪速炉反应塔顶部喷嘴喷入反应塔，粉煤与氧气反应生产⑶及少量出并为反应塔空间提供热量，反应塔的温度为1200_1450°C，在炽热的呈还原气氛的空间中，矿粉中的二氧化锰与CO发生还原反应，生成MnO，矿粉中的氧化铁也被还原成低价的FeO及部分金属Fe。
[0056]反应塔空间主要的反应如下:
[0057]2C+02 = 2C0
[0058]4Mn02+2C0 = 2Mn203+2C02
[0059]3Mn203+C0 = 2Mn304+C02
[0060]Mn304+C0 = 3Mn0+C02
[0061]3Fe203+C0 = 2Fe304+C02
[0062]Fe304+C0 = 3Fe0+C02
[0063]Fe0+C0=Fe+C02
[0064]在空间反应后的熔体落入熔池，由于MnO比较难还原，只能在熔池中由固碳进行还原，在熔体流经侧吹熔池段时，通过侧吹喷管向熔体喷入氧气和煤粉(工艺氧浓度为99.6%，煤粉过量)，一方面为熔池补充热量，使熔池维持1450°(:-1650°(:的高温，同时使熔池2形成强还原环境;另一方面，通过向渣层下部喷吹煤氧的侧吹布置，可使渣层翻滚，加快熔体上下层间的热量交换，同时使锰和铁氧化物与碳还原剂能充分接触，即便在熔池中心部位热量和还原剂也充足，从而使MnO和FeO彻底的被C还原。
[0065]在熔池中，矿粉中的脉石成分和熔剂造渣，由于密度的差异，还原后的液态的金属流到熔池底部，和熔渣沉淀分层后，从上至下分别形成渣层和碳锰铁合金层，熔渣经过侧吹熔池段熔炼后，从熔池的末端排渣口5排出炉外，金属合金从熔池排出后得到高碳锰铁，锰的回收率达95%以上，单位产品的综合能耗低于850kgce/t，相对于目前氧化锰矿高炉或矿热炉(电炉)冶炼工艺不到90 %的锰回收率、高于I OOOkgce/t的综合能耗，在回收效率和能耗指标方面得到了较大的提升。
[0066]熔池发生的主要化学反应如下:
[0067]C+02 = C02
[0068]C02+C = 2C0
[0069]Mn0.Si02+Ca0 = Ca0.Si02+Mn0
[0070]Fe0+C=Fe+C0
[0071]3Mn0+4C=Mn3C+3C0
[0072]4)在氧化锰矿的闪速熔炼工艺中，若不加熔剂或少加熔剂，通过上述流程则可生产含磷低的富锰渣，富锰渣可用于后续生产硅锰合金或金属锰。
[0073]若在原料中添加硅石，同时提高熔池的温度至1665°C以上(S12在该温度开始被C还原成Si)，则可用该闪速炉直接生产硅锰合金，反应如下:
[0074]Si02+2C = Si+2C0
[0075]Mn3C+3Si = 3MnSi+C
[0076]上升烟道3数目与熔池2数目一致，如图9-12所示。
[0077]侧吹熔池段的长度为8-20米。
[0078]侧吹熔池段为长方体，如图3-5及图9-10所示。优选的，侧吹熔池段的内宽为1.5-2.5米，在该范围内，侧吹熔池段两侧喷枪根据需要可以深入炉内0.3-1.1米，共同影响到熔池中心的区域，同时又避免喷枪深入过深无法对熔池两侧壁边的熔体施加有效的影响，若侧吹熔池段宽度过窄，会影响对熔体的承载量，则需增加熔池的数目，增加投资。
[0079]熔池2的内宽由反应塔I端向远端逐渐减小至I米，如图6-8所示，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。
[0080]熔池2的数目为1-4个。
[0081 ]侧吹布置包括对称设置在侧吹熔池段的侧吹孔及设置在侧吹孔内的侧吹喷管4。
[0082]侧吹布置所在位置与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，提高金属的回收率。
[0083]各熔池2均设有向熔池2内喷入燃料和含氧气体的侧吹布置。燃料可以为重油、天然气、液化石油气、煤、焦丁或碳氢化合物气体中的一种;含氧气体为空气、氧气一空气混合物或者工艺氧中的一种。
[0084]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。
[0085]给料装置为喷嘴或喷嘴、烧嘴或烧嘴与喷嘴、喷枪的结合。通过设置在反应塔顶部的喷嘴和/或喷枪向闪速炉加入冶炼所必需的原料、燃料和辅助材料，也可同时在反应塔上设置烧嘴，当闪速炉内热量不足时，通过烧嘴为反应塔I空间内补充热量。
[0086]上升烟道3设置在靠近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，如图11所示。
[0087]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0)、出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。
[0088]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种带有侧吹熔池段的闪速炉，其特征在于: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)和所述反应塔(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。2.根据权利要求1所述的带有侧吹熔池段的闪速炉，其特征在于: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。3.根据权利要求1所述的带有侧吹熔池段的闪速炉，其特征在于: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。4.根据权利要求1-3任一项所述的带有侧吹熔池段的闪速炉，其特征在于:所述熔池(2)的数目为1-4个。5.根据权利要求4所述的带有侧吹熔池段的闪速炉，其特征在于: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)。6.根据权利要求1所述的带有侧吹熔池段的闪速炉，其特征在于:所述侧吹布置所在位置与所述侧吹熔池段中熔渣层对应。7.根据权利要求1所述的带有侧吹熔池段的闪速炉，其特征在于:所述熔池(2)上或上升烟道(3)侧壁上设有风口。8.根据权利要求1所述的带有侧吹熔池段的闪速炉，其特征在于:其特征在于: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。9.根据权利要求1所述的带有侧吹熔池段的闪速炉，其特征在于: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。10.根据权利要求1所述的带有侧吹熔池段的闪速炉，其特征在于:所述反应塔(I)上连接有气体输运管道。
【专利摘要】本发明提供了一种带有侧吹熔池段的闪速炉，包括反应塔，反应塔下部设有至少一个熔池，各熔池上均设有内宽小于3米的侧吹熔池段，侧吹熔池段的侧面设有侧吹布置，侧吹熔池段末端设置有排渣口，侧吹熔池段位于排渣口和反应塔之间；闪速炉还包括上升烟道，上升烟道通过熔池与反应塔相连通。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及排放等功能，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，提高金属的回收率。
【IPC分类】F27B14/08, F27B14/14
【公开号】CN105716423
【申请号】CN201610280696
【发明人】李效东, 夏明 , 邱江波, 黄小兵
【申请人】天津闪速炼铁技术有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年4月28日...