专利名称：富氧侧吹还原熔池熔炼炉及其富锡复杂物料炼锡方法
技术领域：
本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种工艺简便，工作稳定可靠，基于富氧侧吹还原熔池熔炼工艺的，富氧侧吹还原熔池熔炼炉及其富锡复杂物料炼锡方法。
背景技术：
由烟化炉产出的含锡15 50%，其它有色金属如锌、锑、铅1(Γ30%的烟尘，及含锡 5^30%的锡铅共生矿，及从旧家用电器中回收的再生锡二次物料含锡5飞0%，这类原料我们称之为富锡多金属氧化原料。现有技术的还原熔炼有传统的鼓风炉，反射炉及电炉熔炼，以及强化熔池熔炼技术的奥斯麦特熔炼方法。现有技术熔炼方法主要存在以下缺点1、处理能力低，反射炉广1. 5T/m2.d,电炉2. 5 4T/m2 ·(!。2、烟气无组织排放严重，对环境污染大。 3、电炉电能消耗高，还原气氛强，只适应处理低铁含锡物料。4、鼓风炉备料工序复杂；必需使用昂贵的冶金焦碳。奥斯麦特熔炼方法是将喷枪由炉子顶部插入炉膛内的熔体中，喷入空气及燃料， 在炉膛内形成一个翻腾的熔池，以进行还原熔炼。奥氏炉作为现代冶金强化熔炼的先进技术对锡冶炼工艺的进步起到关健作用，但其投资大，设备操作复杂；喷枪价格昂贵、损耗大， 维修频繁。反射炉及鼓风炉现应用已经很少，现大部分锡冶炼企业都采用电炉。电炉利用插入物料的石墨电极加热物料进行金属的还原熔炼，产出粗锡合金，但电炉能耗高，同时还消耗大量石墨电极，处理能力低，炉床能力仅为2. 5^4T/m2 · d。为此，本发明人经过潜心研究，利用铜冶炼采用的富氧侧吹熔池熔炼技术，研制开发了一种适合锡冶炼，尤其富锡复杂物料的富氧侧吹熔池熔炼炉及其炼锡方法，试验证明，应用效果良好。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种工艺简便，工作稳定可靠的富氧侧吹还原熔池熔炼炉；本发明的第二目的在于提供一种基于富氧侧吹还原熔池熔炼炉利用富锡复杂物料炼锡的方法。本发明的第一目的是这样实现的，包括炉身、炉缸、熔池、炉衬、水套，所述的炉身由钢质箱式水套构成，炉身设置于炉缸上，炉身顶部设置烟道和加料口，烟道与加料口之间设置导流墙，炉身下部设置一次风口，所述的炉缸内设置坡形炉底，炉身中部熔池部分设置铬镁砖炉衬。本发明的第二目的是这样实现的，包括混料制粒、富氧还原熔炼、炉渣烟化处理、 含锡烟尘回用工序，具体包括
A、混料制粒根据富锡原料中SruPbJe的总含量，加入重量比1(Γ25%的还原煤，将富锡物料与溶剂、还原煤按炉渣硅酸度为0. 8^1. 25进行配料混合，，并由制粒机制成l(T40mm 球粒，送入富氧侧吹还原熔池熔炼炉；
B、富氧还原熔炼原料送入熔炼炉熔池后，在一次风口送入O2浓度为25飞0%的富氧空气，一次风口压力为0. 08、. 16Mpa，风速15(T250m/s，分进料、还原、放渣三阶段，风送入烟煤，调节氧过剩系数α值0.3 1. 0，以控制炉内还原气氛，使烟煤充分燃烧，对熔体加热并保持熔体温度105(T125(TC，控制熔炼炉熔池内为还原气氛，使氧化锡还原反应45飞5min， 生成粗锡、炉渣和烟尘；
C、炉渣烟化处理液态炉渣送入富氧锡烟化炉，通入&浓度为23 28%的富氧空气及助燃烟煤，一次风口压力为0. 08、. 14Mpa，使温度达到110(Γ 200 ，硫化锡得以气化，并与烟气中氧反应成SnA烟尘；
D、含锡烟尘回用富氧侧吹锡还原熔池熔炼炉产生的烟气经收尘装置分离为烟尘和含硫烟气，熔炼炉产生的烟尘与富氧锡烟化炉产生的烟尘一同作为富锡原料制粒回用；含硫烟气经SO2吸收后排入大气。本发明富氧侧吹锡还原熔池熔炼炉为竖形结构，从两侧鼓入熔融渣层的富氧空气使燃料煤充分燃烧，使炉内熔体保持高温熔融状态，并产生强烈的鼓泡搅拌效果，使液、固、 气相发生极快速的反应，使炉渣中的金属凝聚长大至0. 5^5mm的液滴，能迅速地下沉与炉渣分层，从而使炉子床能力大为提高，可达100T/m2 ·(!。本发明特别适合富锡多金属氧化原料的冶炼，产出粗锡。现有技术处理以上物料产10000吨粗锡，需要1000KVA，Φ 2. 8m电炉 4台。采用本发明熔炼炉及炼锡工艺，同样物料和产量，仅要一台装机800KVA · 2m2富氧侧吹还原熔池熔炼炉即可，并且可使用低价的褐煤作为燃料，节能环保，提高经济效益。整个工艺锡回收率>95%，富氧侧吹锡还原炉烟尘率控制在1(Γ15%，富氧锡烟化炉炉渣含锡量低于 0. 1%。
图1为本发明熔炼炉整体结构半剖示意图； 图2为图1之AA向视图3为本发明工艺流程框图中1-炉缸，2-炉底，3-水套，4-放渣口，5-硬头出口 ；6-底锡放出口，7-烟气通道，8- 一次风口，9-加料口，10-隔离墙，11-耐火材料炉衬，12-铬镁砖炉衬，13-钢质护套， 14-虹吸口，15- 一次风嘴，16- 二次风嘴。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。如图1、2所示，本发明富氧侧吹还原熔池熔炼炉包括炉身、炉缸1、熔池、炉衬、水套3，所述的炉身由钢质箱式水套内衬铬镁砖构成，炉身设置于炉缸1上，炉身顶部设置烟道7和加料口 9，烟道7与加料口 9之间设置隔离墙10，炉身下部设置一次风口 8，所述的炉缸1内设置坡形炉底2，炉身中部熔池部分设置铬镁砖炉衬12。所述的炉缸1由底层用耐火砖和面层用铬镁砖砌筑而成，炉底截面呈倒拱形，炉底2向出口倾斜形成坡形炉底，坡度为5 20°。所述的炉缸1外设置钢质护套，防止金属渗漏。所述的炉身由钢质箱式水套内衬铬镁砖构成，炉身做成向上扩展的形式，一次风口 8呈水平布置，其中心线到炉底面的距离为0. 6^0. 8m,随炉底向出口的倾斜而距离增大。有利于渣、硬头、金属的分离，防止金属的过氧化。所述的炉顶设置为平式结构，有利于与余热利用设备对接配合。如图3所示，本发明基于富氧侧吹还原熔池熔炼炉利用富锡复杂物料炼锡方法， 包括混料制粒、富氧还原熔炼、炉渣烟化处理、含锡烟尘回用工序
所述混料制粒是根据富锡原料中Sn、Pb、Fe的总含量，加入重量比1(Γ25%，的还原煤， 即按富锡原料中SruPbJe含量计算出加入还原煤用量，并乘1. Γ . 3的过剩系数为实际加入还原煤用量，将富锡物料与溶剂、还原煤按炉渣硅酸度为0. 8^1. 25进行配料混合，并由制粒机制成l(T40mm球粒，送入富氧侧吹还原熔池熔炼炉。所述富氧还原熔炼是将配制并制粒的物料送入熔炼炉熔池后，在一次风口送入O2 浓度为25 50%的富氧空气，一次风口压力为0. 08 0. 16Mpa，风速15(T250m/s，分进料、还原、放渣三阶段，风送入烟煤，调节氧过剩系数α值0.3 1.0，以控制炉内还原气氛，使烟煤充分燃烧，对熔体加热并保持熔体温度105(T125(TC，控制熔炼炉熔池内为还原气氛，使氧化锡还原反应45飞5min，生成粗锡、炉渣和烟尘。所述炉渣烟化处理是将液态炉渣送入富氧锡烟化炉，通入A浓度为23 28%的富氧空气助燃烟煤，一次风口压力为0. 08、. 14Mpa，使温度达到110(Γ 200 ，硫化锡得以气化，并与烟气中氧反应成SnA烟尘。所述含锡烟尘回用是将富氧侧吹锡还原熔池熔炼炉产生的烟气经收尘装置分离为烟尘和含硫烟气，熔炼炉产生的烟尘与富氧锡烟化炉产生的烟尘一同作为富锡原料制粒回用；含硫烟气经SO2吸收后排入大气。所述的A工序富锡物料与溶剂按炉渣硅酸度为0. 9^1. 15进行配料混合。所述的还原煤为褐煤。所述褐煤之固定碳30 45%，挥发份15 30%，灰份15 25。/0。所述的溶剂为石英石或石灰石中的一种或两者混合使用。所述石英石含 Si02>85%，粒度<20mm ；所述石灰石含Ca0>55%。所述的燃料为烟煤。所述的烟煤之固定碳>55%，挥发份1(Γ17%，灰份<20%。所述的A工序富氧空气中O2浓度为3(Γ40%，一次风口压力为0. 1(Γθ. 14Mpa ；风速 17(T230m/s ；所述的B工序控制粗锡终渣鼓泡高度为80(Tl300mm，应控制在一次风口中心线以上；所述的还原熔炼工作周期为进料25 45min，还原45 55min，放渣3(T40min。所述的C工序富氧空气中O2浓度为23 28%，一次风口压力为0.09 0. 13Mpa ；所述的富氧锡烟化炉工作周期为进料25 45min，吹炼45 55min，放渣3(T40min。本发明炉身熔池设置内衬铬镁砖炉衬，可更好地防止金属对炉身的腐蚀，同时有助于减少热损失。倾斜设置的炉底有助于金属锡的分离。一次风口8中心线到炉底距离沿向放渣口倾斜方向自然加大，有利于渣、硬头和金属的分离，同时防止风口富氧空气对金属造成氧化。本发明可适用于锡品位15飞0%富锡物料，包括含锡烟尘(如锡烟化炉烟尘)、锡精矿、各种锡冶炼二次料(锡泥、锡铅精炼渣)冶炼。实施例1
富锡物料含Sn40%、in33%、Fe022%，加入15%还原煤，与石英石按炉渣硅酸度为0. 9进行配料混合，并由制粒机制成l(T40mm球粒，送入富氧侧吹还原熔池熔炼炉；在一次风口送入 O2浓度为50%的富氧空气，一次风口压力为0. 16Mpa,风速250m/s，调节烟煤，控制氧过剩系数α值在进料阶段0.6、. 7、还原阶段0.Γ0. 5、放料阶段0.纩0. 9;使烟煤充分燃烧，对熔体加热并保持熔体温度1250°C，控制熔炼炉熔池内为还原气氛，使氧化锡还原反应55min， 生成粗锡、炉渣和烟尘；将液态炉渣送入富氧锡烟化炉，通入A浓度为28%的富氧空气，一次风口压力为0. 14Mpa，及助燃烟煤，使温度达到1200°C，硫化锡得以气化，并与烟气中氧反应成SnA烟尘；将富氧侧吹锡还原熔池熔炼炉产生的烟气经收尘装置分离为烟尘和含硫烟气，熔炼炉产生的烟尘与富氧锡烟化炉产生的烟尘一同作为富锡原料制粒回用；含硫烟气经SO2吸收后排入大气。实施例2
富锡物料含Sn30%、Pb 13%, Fe(^6%，加入18%还原煤与石英石按炉渣硅酸度为0. 8进行配料混合，并由制粒机制成l(T40mm球粒，送入富氧侧吹还原熔池熔炼炉；在一次风口送入A浓度为25%的富氧空气，一次风口压力为0. 08Mpa，风速150m/s，调节烟煤，控制氧过剩系数α值在进料阶段0. 55、. 65、还原阶段0. 35、. 5、放料阶段0. 8^0. 9 ；使烟煤充分燃烧，对熔体加热并保持熔体温度1050°C，控制熔炼炉熔池内为还原气氛，使氧化锡还原反应 45min,生成粗锡、炉渣和烟尘；将液态炉渣送入富氧锡烟化炉，通入仏浓度为23%的富氧空气，一次风口压力为0. 08Mpa，及助燃烟煤，使温度达到1100°C，硫化锡得以气化，并与烟气中氧反应成SnA烟尘；将富氧侧吹锡还原熔池熔炼炉产生的烟气经收尘装置分离为烟尘和含硫烟气，熔炼炉产生的烟尘与富氧锡烟化炉产生的烟尘一同作为富锡原料制粒回用；含硫烟气经SO2吸收后排入大气。实施例3
富锡物料含Sn25%、Pb 18%, Fe027%，加入20%还原煤与石英石按炉渣硅酸度为1. 0进行配料混合，并由制粒机制成l(T40mm球粒，送入富氧侧吹还原熔池熔炼炉；在一次风口送入A浓度为35%的富氧空气，一次风口压力为0. 14Mpa，风速200m/s，调节烟煤，控制氧过剩系数α值在进料阶段0. 55、. 65、还原阶段0. 35、. 5、放料阶段0. 8 0. 9，使烟煤充分燃烧，对熔体加热并保持熔体温度1150°C，控制熔炼炉熔池内为还原气氛，使氧化锡还原反应 50min,生成粗锡、炉渣和烟尘；将液态炉渣送入富氧锡烟化炉，通入&浓度为25%的富氧空气，一次风口压力为0. lOMpa，及助燃烟煤，使温度达到1150°C，硫化锡得以气化，并与烟气中氧反应成SnA烟尘；将富氧侧吹锡还原熔池熔炼炉产生的烟气经收尘装置分离为烟尘和含硫烟气，熔炼炉产生的烟尘与富氧锡烟化炉产生的烟尘一同作为富锡原料制粒回用；含硫烟气经SO2吸收后排入大气。实施例4
富锡物料含Sn32%、in3l3%、i^020%加入10%还原煤与石英石按炉渣硅酸度为1. 1进行配料混合，并由制粒机制成l(T40mm球粒，送入富氧侧吹还原熔池熔炼炉；在一次风口送入 O2浓度为40%的富氧空气，一次风口压力为0. 13Mpa，风速180m/s，调节烟煤，控制氧过剩系数α值在进料阶段0. 55^0. 75、还原阶段0. 35、. 45、放料阶段0. 8 0. 9，使烟煤充分燃烧，对熔体加热并保持熔体温度1150°C，控制熔炼炉熔池内为还原气氛，使氧化锡还原反应 50min,生成粗锡、炉渣和烟尘；将液态炉渣送入富氧锡烟化炉，通入&浓度为27%的富氧空气，一次风口压力为0. 12Mpa，及助燃烟煤，使温度达到1150°C，硫化锡得以气化，并与烟气中氧反应成SnA烟尘；将富氧侧吹锡还原熔池熔炼炉产生的烟气经收尘装置分离为烟尘和含硫烟气，熔炼炉产生的烟尘与富氧锡烟化炉产生的烟尘一同作为富锡原料制粒回用；含硫烟气经SO2吸收后排入大气。
实施例5
富锡物料含SM8%、Pb 15%, Fe032%加入25%还原煤与石英石按炉渣硅酸度为1. 25进行配料混合，并由制粒机制成l(T40mm球粒，送入富氧侧吹还原熔池熔炼炉；在一次风口送入A浓度为40%的富氧空气，一次风口压力为0. 12Mpa，风速180m/s，调节烟煤，控制氧过剩系数α值在进料阶段0. 55、. 75、还原阶段0. 35、. 45、放料阶段0. 8 0. 9，使烟煤充分燃烧，对熔体加热并保持熔体温度1250°C，控制熔炼炉熔池内为还原气氛，使氧化锡还原反应 50min,生成粗锡、炉渣和烟尘；将液态炉渣送入富氧锡烟化炉，通入O2浓度为27%的富氧空气，一次风口压力为0. llMpa，及助燃烟煤，使温度达到1150°C，硫化锡得以气化，并与烟气中氧反应成SnA烟尘；将富氧侧吹锡还原熔池熔炼炉产生的烟气经收尘装置分离为烟尘和含硫烟气，熔炼炉产生的烟尘与富氧锡烟化炉产生的烟尘一同作为富锡原料制粒回用；含硫烟气经SO2吸收后排入大气。
权利要求
1.一种富氧侧吹还原熔池熔炼炉，包括炉身、炉缸(1)、熔池、炉衬、水套(3)，所述的炉身由钢质箱式水套内衬铬镁砖构成，炉身设置于炉缸(1)上，炉身顶部设置烟道(7)和加料口(9)，烟道(7)与加料口(9)之间设置隔离墙(10)，炉身下部设置一次风口(8)，其特征是 所述的炉缸(1)内设置坡形炉底(2)，炉身中部熔池部分设置铬镁砖炉衬(12)。
2.如权利要求1所述的富氧侧吹还原熔池熔炼炉，其特征是所述的炉缸(1)由底层用耐火砖和面层用铬镁砖砌筑而成，炉底截面呈倒拱形，炉底(2)向出口倾斜形成坡形炉底， 坡度为5 20°。
3.如权利要求1所述的富氧侧吹还原熔池熔炼炉，其特征是所述的炉缸(1)外设置钢质护套。
4.如权利要求1所述的富氧侧吹还原熔池熔炼炉，其特征是所述的炉身由钢质箱式水套内衬铬镁砖构成，炉身做成向上扩展的形式，一次风口(8)呈水平布置，其中心线到炉底面的距离为0. 6^0. 8m,随炉底向出口的倾斜而距离增大。
5.一种基于权利要求1所述的熔炼炉利用富锡复杂物料炼锡方法，其特征是具体包括A、混料制粒根据富锡原料中SruPbJe的总含量，加入重量比1(Γ25%的还原煤，将富锡物料与溶剂、还原煤按炉渣硅酸度为0. 8^1. 25进行配料混合，并由制粒机制成l(T40mm 球粒，送入富氧侧吹还原熔池熔炼炉；B、富氧还原熔炼原料送入熔炼炉熔池后，在一次风口送入O2浓度为25飞0%的富氧空气，一次风口压力为0. 08、. 16Mpa，风速15(T250m/s，分进料、还原、放渣三阶段，风送入烟煤，调节氧过剩系数α值0.3 1. 0，以控制炉内还原气氛，使烟煤充分燃烧，对熔体加热并保持熔体温度105(T125(TC，控制熔炼炉熔池内为还原气氛，使氧化锡还原反应45飞5min， 生成粗锡、炉渣和烟尘；C、炉渣烟化处理液态炉渣送入富氧锡烟化炉，通入&浓度为23 28%的富氧空气及助燃烟煤，一次风口压力为0. 08、. 14Mpa，使温度达到110(Γ 200 ，硫化锡得以气化，并与烟气中氧反应成SnA烟尘；D、含锡烟尘回用富氧侧吹锡还原熔池熔炼炉产生的烟气经收尘装置分离为烟尘和含硫烟气，熔炼炉产生的烟尘与富氧锡烟化炉产生的烟尘一同作为富锡原料制粒回用；含硫烟气经SO2吸收后排入大气。
6.如权利要求5所述的熔炼炉利用富锡复杂物料炼锡方法，其特征是所述的A工序富锡物料与溶剂按炉渣硅酸度为0. 9^1. 15进行配料混合。
7.如权利要求5或6所述的炼锡方法，其特征是所述的还原煤为褐煤；所述的溶剂为石英石或石灰石中的一种或两者混合使用；所述的燃料为烟煤。
8.如权利要求5或6所述的熔炼炉利用富锡复杂物料炼锡方法，其特征是所述褐煤之固定碳30 45%，挥发份15 30%，灰份15 25% ；所述石英石含Si02>85%，粒度<20mm ；所述石灰石含Ca0>55% ；所述的燃料为烟煤之固定碳>55%，挥发份10 17%，灰份<20%。
9.如权利要求5或6所述的熔炼炉利用富锡复杂物料炼锡方法，其特征是所述的A 工序富氧空气中A浓度为30 40%，一次风口压力为0. 10 0. 14Mpa ；风速17(T230m/s ；所述的B工序控制粗锡终渣鼓泡高度为80(Tl300mm，应控制在一次风口中心线以上；所述的还原熔炼工作周期为进料25 45min，还原45 55min，放渣3(T40min。
10.如权利要求5所述的熔炼炉利用富锡复杂物料炼锡方法，其特征是所述的C工序富氧空气中O2浓度为幻 28%，一次风口压力为0. 09、· 13Mpa ；所述的富氧锡烟化炉工作周期为进料25 45min，吹炼45 55min，放渣3(T40min。
全文摘要
本发明公开了一种富氧侧吹还原熔池熔炼炉及其富锡复杂物料炼锡方法，所述熔炼炉包括炉身、炉缸、熔池、炉衬、水套，所述的炉缸内设置坡形炉底，炉身中部熔池部分设置铬镁砖炉衬。所述方法包括混料制粒、富氧还原熔炼、炉渣烟化处理、含锡烟尘回用工序。本发明富氧侧吹锡还原熔池熔炼炉采用富氧侧吹工艺，使炉内熔体保持高温熔融状态并强烈鼓泡搅拌，使液、固、气相快速反应，锡金属凝聚长大至0.5~5mm液滴，迅速下沉与炉渣分层，提高炉子床能力到100T/m2·d。产10000吨粗锡，仅需一台装机800kVA·2m2本发明富氧侧吹熔炼炉，并用低价褐煤作为燃料，节能环保，较现有技术提高工效5~10倍。本发明锡回收率>95%，富氧锡还原炉烟尘率控制在10~15%，富氧锡烟化炉炉渣含锡量低于0.1%。
文档编号C22B25/02GK102433450SQ20111044597
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者刘勇, 吴建民, 李果, 谢官华 申请人:个旧市富祥工贸有限责任公司