专利名称：一种重油与氮气喷吹还原方法及还原氮气枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶炼领域，尤其涉及一种重油与氮气喷吹还原方法及还原氮气枪。
背景技术：
在冶炼行业中，采用强氧化冶炼技术，导致渣中的Fe3O4富集，使渣层的粘度增大，不利于锍与渣的澄清分离，最终弃渣中的有价金属含量较高，降低了金属回收率。目前，部分冶炼企业采用了相应的还原技术，但还原效率较低。因此，现有技术还有待于改进和发展
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种重油与氮气喷吹还原方法及还原氮气枪，旨在解决现有还原技术还原效率较低的问题。本发明的技术方案如下
一种还原氮气枪，用于插入到含锍的渣中对Fe3O4进行还原，其中，所述还原氮气枪包括用于通入重油的主枪头、连通设置在所述主枪头侧边的用于通入氮气的副枪头、及与所述主枪头、副枪头连通的枪身，所述重油与氮气同时通入到还原氮气枪内形成雾状油气混合物，对所述渣层的Fe3O4进行还原，所述主枪头通入的重油的压力为O. IMPal. 2MPa，所述副枪头通入的氮气的压力为O. IMPa I. 2MPa。所述的还原氮气枪，其中，所述主枪头通入的重油的体积流量为10 L/h 200 L/h0所述的还原氮气枪，其中，所述副枪头通入的氮气的体积流量为10 NmVh 200NmVh0所述的还原氮气枪，其中，所述枪身插入到渣中的深度为10(Tl000mm。所述的还原氮气枪，其中，所述枪身的直径为16 89mm。一种重油与氮气喷吹还原方法，其中，包括步骤
采用所述的还原氮气枪向含锍的渣中同时通入重油、氮气形成雾状油气混合物，通过所述雾状油气混合物对所述渣中的Fe3O4进行还原，所述通入的重油的压力为O. IMPa I. 2MPa，所述副枪头通入的氮气的压力为O. IMPa I. 2MPa。有益效果本发明通过将氮气与重油同时通入到还原氮气枪中形成雾状油气混合物，并利用该雾状油气混合物对渣进行喷吹，从而使重油对渣中的Fe3O4进行还原，降低渣的粘度，利于锍颗粒的澄清分离，最终达到降低弃渣中有价金属的目的。本发明提高了重油的还原效率，降低了重油的单耗。
图I为本发明还原氮气枪的结构示意图。
具体实施例方式本发明提供一种重油与氮气喷吹还原方法及还原氮气枪，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明还原氮气枪，用于插入到含锍的渣中，如图I所示，所述还原氮气枪包括主枪头100、副枪头110及枪身120。本发明的原理是分别通过主枪头100及副枪头110来通入重油及氮气形成雾状的油气混合物，利用该油气混合物对渣中的Fe3O4进行还原。下面结合附图对本发明进行详细的说明。如图I所示，所述主枪头100用于通入重油(所述重油优选采用通入柴油)，所述副枪头110用于通入氮气。本发明中，氮气通入后，在渣层的高温条件下，膨胀系数较大，在高温熔体中会迅速膨胀形成气泡，从而增加重油与Fe3O4反应的界面及表面积，使得重油的还 原效率提高，油耗也相对降低。并且由于氮气是一种惰性气体，在整个还原过程中，不参与任何反应，避免形成二次氧化。本发明中通入的重油对Fe3O4的还原原理可用下式来表示
Fe3O4+ CxHy — Fe0+C02 i +H2O
在渣中的Fe3O4被还原后，Fe3O4的含量降低，使得渣的粘度降低，有利于锍颗粒的澄清分离，最终达到降低弃渣中有价金属的目的。而由于在利用重油对渣进行喷吹的过程中，通入了具有一定压力的氮气，可提高还原氮气枪对渣层的搅动效果，提高重油对Fe3O4的还原效率。在本发明中，枪身120是插入到含锍的渣中的，其插入深度为10(Tl000mm，较好的是插入50(T700mm深度，例如600mm，此时还原氮气枪通入的重油及氮气对熔体的搅动效果最好，特别是对渣层的上部、中部及下部的Fe3O4都能起到较好的还原效果，枪身直径可选为 16 89mm。在所述主枪头100的侧边还设置有一球阀130，所述球阀130是用来泄压，例如在油枪的端部被渣堵塞时，可用来排泄残留在管路及还原氮气枪内的油气混合物。本发明中重油被氮气雾化后形成较为均匀和分散的油气混合物，获得了较好的雾化效果，从而达到增大重油和渣的反应界面的目的，以提高重油的还原效率及降低重油的消耗。为了形成雾状的油气混合物，本发明中通入的重油的压力为O. IMPa^l. 2MPa，而通入的氮气的压力控制在O. IMPa^l. 2MPa，按照上述压力同时通入的重油与氮气能够充分的混合，重油被充分的打散，经试验证明，此时Fe3O4的还原率处在较高的水平。并且该压力条件下的氮气，能够引起渣层剧烈的搅动，强化了传热效率，提高了反应速度，缩短了反应时间，合理的喷吹压力不但能使炉内的还原效率提高，渣锍分离良好。在本发明中，由于生产初期烟气量和热量都较低，所以首先往炉内加入还原煤，并只通入重油，以提高炉内的温度和增加煤气量，在炉内温度达到预定的温度后，再同时通入重油与氮气，来强化炉内渣层的搅动，达到提高还原效率的效果。在还原过程中，还需要及时采样观察还原作业进行程度，正确判断还原点，以防止过还原或欠还原。在还原过程中，还可加入石英熔剂，从而改善锍颗粒的沉降性能。在达到还原点后，停止喷吹，使炉内渣层与锍进行分离。由于炉渣的相变温度依据其所含成分的不同略有不同，相变温度范围较窄，大致在108(T114(TC之间，因此，在此区间的冷却速度要严格控制。在还原结束后，炉渣一经排除，温度逐渐下降，最终由液相变为固相，与此同时，锍颗粒不断聚集长大，然后停止。锍渣冷却方式直接决定了锍的粒度大小，冷却速度过低，将会使实际生产中冷却设备和场地过多或过长，生产能力降低。通过实验发现，锍渣达到缓冷终点(IOO(TC)之后，变化就很小，所以优选在相变温度范围内以1 2°C /min的冷却速度为宜，所得的铜回收率较高。本发明中，所述通入重油及氮气的体积流量对于Fe3O4的还原效果也有一定的影响，本发明中，所述主枪头通入的重油的体积流量为10 L/h 200 L/h，所述副枪头通入的氮气的体积流量为10 NmVh ^200 Nm3/h，其中，重油的体积流量优选为4(Tl00L/h，而氮气的体积流量优选为4(T80Nm3/h，此时通入的重油与氮气的量能形成合适的油气混合物，该油气混合物中含有足够的重油，并且还能使重油保持雾状的形态，将该雾状的重油吹入到熔融的渣中，提高重油对Fe3O4的还原效率。本发明中所选用的重油可以采用柴油,其型号可选用O号、-10号、-20号、35号、正5号或正10号等，也可选用重油，其中，较优选的是O号柴油，其对于Fe3O4的还原效果相对较好。
下面结合实施例来对本发明进行说明。第一步，先通过实施例观察在柴油的压力控制范围O. IMPa^l. 2MPa、氮气的压力控制范围O. IMPal. 2MPa的情况下，还原氮气枪中油气混合物喷出情况的关系。从试验现场来看只需氮气压力在O. IMPa时，就能形成良好的油气混合物，而在氮气压力较低时，则无油气混合物喷出。第二步，通过控制油量(压力柴油的通入速度)、气压和还原氮气枪的插入深度来观察渣层的搅动情况，同时获取还原时间为60分钟的还原效果为接下来的分析做准备。表一
实施例I插入深度Mn I油压MPa I油量L/h |气压MPa |淹层搅动情况
1600~0.6 _ 600.2搅动较大
2600~0. 5 _ 50 - 55 O. 15搅动较大
3600~0. 5 _ 45 - 50 O. 15搅动较大
4600~0. 55 _ 40 — 45 O. 15搅动较大
5600~0. 55 _ 40 — 45 O. 15搅动较大
6600~0.65 _ 40 — 45 O. 15搅动较大
7ΙθΟΟ|θ· 55丨45 - 50 |θ· 15I搅动较大
从实验结果看，油量控制在45飞OL/h，气压控制在O. 15 O. 2MPa，还原氮气枪插入深度控制在600mm,油气混合物对洛层的搅动效果较好,并且观察还原氮气枪端部油50mm烧损，无碳化情况。第三步，对渣层中Fe3O4还原情况进行分析。
权利要求
1.一种还原氮气枪，用于插入到含锍的渣中对Fe3O4进行还原，其特征在于，所述还原氮气枪包括用于通入重油的主枪头、连通设置在所述主枪头侧边的用于通入氮气的副枪头、及与所述主枪头、副枪头连通的枪身，所述重油与氮气同时通入到还原氮气枪内形成雾状油气混合物，对所述渣中的Fe3O4进行还原，所述主枪头通入的重油的压力为.O.IMPa I. 2MPa，所述副枪头通入的氮气的压力为O. IMPa I. 2MPa。
2.根据权利要求I所述的还原氮气枪，其特征在于，所述主枪头通入的重油的体积流量为 10L/h 200L/h。
3.根据权利要求I所述的还原氮气枪，其特征在于，所述副枪头通入的氮气的体积流量为 10 NmVh 200Nm3/h。
4.根据权利要求I所述的还原氮气枪，其特征在于，所述枪身插入到渣中的深度为100 1000mm。
5.根据权利要求I所述的还原氮气枪，其特征在于，所述枪身的直径为16 89mm。
6.一种重油与氮气喷吹还原方法，其特征在于，包括步骤 采用如权利要求1-5任一项所述的还原氮气枪向含锍的渣中同时通入重油、氮气形成雾状油气混合物，通过所述雾状油气混合物对所述渣中的Fe3O4进行还原，所述通入的重油的压力为O. IMPa I. 2MPa，所述副枪头通入的氮气的压力为O. IMPa I. 2MPa。
全文摘要
本发明公开一种重油与氮气喷吹还原方法及还原氮气枪，其中，所述还原氮气枪包括用于通入重油的主枪头、连通设置在所述主枪头侧边的用于通入氮气的副枪头、及与所述主枪头、副枪头连通的枪身，所述重油与氮气同时通入到还原氮气枪内形成雾状油气混合物，对所述渣中的Fe3O4进行还原，所述主枪头通入的重油的压力为0.1MPa~1.2MPa，所述副枪头通入的氮气的压力为0.1MPa~1.2MPa。本发明利用雾状油气混合物对渣进行喷吹，从而使重油对渣中的Fe3O4进行还原，降低渣的粘度，利于锍颗粒的澄清分离，最终达到降低弃渣中有价金属的目的。本发明提高了重油的还原效率，降低了重油的消耗。
文档编号C22B1/00GK102888509SQ20121038314
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者桂荣, 马俊, 刘明, 杨堃, 詹云辉, 张兴龙, 张邦琪, 杨建军, 史谊峰 申请人:云南铜业股份有限公司