一种风煤吹炉和锡精矿风煤吹炉冶炼方法
【专利摘要】本发明涉及一种风煤吹炉和锡精矿风煤吹炉冶炼方法，属于有色金属火法冶炼【技术领域】。该风煤吹炉，包括炉身、烟道、出渣口、出锡口和原料入口，还包括风煤吹管和黄铁矿入口，所述炉身呈柱体，炉身底部呈锥形，炉身被划分为精矿熔炼区和炉渣烟化区，炉身顶部设有原料入口和黄铁矿入口分别对应精矿熔炼区和炉渣烟化区；该方法为首先加入锡精矿、还原剂以及选择性加入熔剂在精矿熔炼区反应区进行熔炼得到粗锡和含锡的炉渣，粗锡排出后在炉渣烟化区投入黄铁矿进行烟化作业，包含SnS烟尘挥发收集，低锡炉渣排出。该方法工艺简单，流程短，过程安全可控，操作方便，环境效益好。
【专利说明】一种风煤吹炉和锡精矿风煤吹炉冶炼方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种风煤吹炉和锡精矿风煤吹炉冶炼方法，属于有色金属火法冶炼【技术领域】。
【背景技术】
[0002]传统的炼锡技术有鼓风炉炼锡、电炉炼锡和反射炉炼锡，它们都是从原始的竖炉炼锡发展而成的。鼓风炉炼锡是一种较早的炼锡方法，但备料未妥善解决，至今仅极少数的厂家使用。电炉炼锡始于1934年，目前世界上电炉炼锡产量约占世界总产量的10%，炼锡电炉基本上是密封的，炉内一氧化碳浓度较高，还原性气氛强，因此只适合于处理低铁锡精矿。反射炉炼锡始于18世纪初，是炼锡的主要工艺方法，其产锡量曾经占世界总产量的85%，在冶炼技术上也作了许多改进。由于反射炉熔炼对原料、燃料的适应性强，操作技术条件易于控制，操作简便，加上较适合小规模锡冶炼厂的生产要求，虽其热效率低，目前许多炼锡厂仍沿用反射炉生产。尽管反射炉技术经过多年的改进，可以做到连续作业，也设计出各类型还原熔炼反射炉，如申请号200910227066.3的专利一富锡渣还原熔炼锡铅合金工艺以及还原熔炼反射炉，但其生产效率低、热效率低、燃料消耗大、劳动强度大。故锡的还原熔炼正发生着由反射炉熔炼为主逐步向强化熔炼技术一奥斯麦特炉熔炼转化。奥斯麦特炉技术还原熔炼过程周期性进行，通常将其分成熔炼、弱还原及强还原3个阶段。熔炼阶段，需6?7h，熔炼结束后渣含Snl5%左右；弱还原阶段，需20min，渣含Sn由15%降至5% ;强还原阶段，需90min，渣含Sn由5%降至1%以下。强还原作业可不在奥斯麦特炉炉内进行，而将经熔炼和弱还原两个过程得到的含Sn5%左右的贫渣直接送烟化炉处理。奥斯麦特炼锡属于顶吹强化熔炼过程，能大大提高炼锡的效率，但其对冶炼的操作性要求高，顶吹喷枪的寿命短、需经常更换，自动化程度要求高、设备投资大。电炉也是一种常用的粗锡熔炼设备，其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 *(1。云南锡业集团有限责任公司申请了直流电炉-烟化炉联合炼锡方法(申请号:201010039159.6)，其特征是:根据锡精矿的成分配入还原剂，进入直流电炉还原熔炼产生金属锡，而液态炉渣按成分配入硫化剂、造渣熔剂，进入烟化炉硫化挥发其中的锡，以氧化锡烟尘形式回收，烟化炉渣呈液态进入直流电炉，配入还原剂和熔剂进行熔炼产生出生铁，同时利用渣中含的残硫继续挥发残锡，其炉渣水淬后可作建材原料。与此同时，也有人申请了富氧侧吹还原熔池熔炼炉及其富锡复杂物料炼锡方法(申请号201110445977.0),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。该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SOOkVA.2m2该发明富氧侧吹熔炼炉，并用低价褐煤作为燃料，节能环保。
[0003]以上种种方法都只是在不同的熔炼、还原、烟化冶金设备上进行局部的改进，所设计的粗锡冶炼方法也只是不同设备之间的组合，在每个工序之间物料需要进入相应的冶金炉进行处理，由此必然增加了能源、环境、场地等方面的成本。针对这一缺点，本发明提出了采用风煤吹炉技术将三个冶炼过程统一于一个冶金炉内进行连续作业，从而较大的降低能耗、减轻环境污染、降低成本。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种风煤吹炉和锡精矿风煤吹炉冶炼方法。将整个锡粗炼过程中统一于风煤吹炉内连续作业完成，通过调节风煤比控制炉内气氛，满足精矿熔炼、炉渣烟化作业的不同需求，本发明通过以下技术方案实现。
[0005]一种风煤吹炉，包括炉身、烟道1、出渣口 2、出锡口 5和原料入口 7，还包括风煤吹管6和黄铁矿入口 8，所述炉身呈柱体，炉身底部呈锥形，炉身被划分为精矿熔炼区和炉渣烟化区，炉身顶部设有原料入口 7和黄铁矿入口 8分别对应精矿熔炼区和炉渣烟化区，锥形一侧设有出锡口 5，风煤吹管6对称位于炉身的前后两侧的下部，炉身一侧侧面上部设有烟道1、烟道I下端的同侧面上设有出渣口 2。
[0006]所述风煤吹管6位于出渣口 2和出锡口 5之间，呈水平单排分布于炉体侧端。
[0007]所述炉身的精矿熔炼区又被划分为还原熔炼区和深度还原区，还原熔炼区、深度还原区、炉渣烟化区依次在炉体内呈水平分布。
[0008]一种锡精矿风煤吹炉冶炼方法，其具体步骤如下:
步骤1:首先将锡精矿、还原剂以及选择性加入熔剂从原料入口 7投入到风煤吹炉中，并通过控制风煤吹管6中吹入的风煤比在炉身中形成110(Tl30(rC精矿熔炼区进行熔炼0.5^8h得到粗锡和含锡1.5^15wt.%的炉渣，粗锡从出锡口 5中放出；
步骤2:步骤I得到的含锡1.5^15wt.%的炉渣流经到炉渣烟化区，控制风煤吹管6中吹入的风煤比使炉渣烟化区温度为110(Tl300°C，然后从黄铁矿入口 8加入黄铁矿进行烟化作业，炉渣中锡将被硫化，包含SnS烟尘从烟道I挥发收集出来，炉渣中的锡含量降至〈0.1wt.%后从出锡口 5排出。
[0009]所述步骤I中锡精矿含锡量为l(T78wt.%。
[0010]所述步骤I中还原剂为无烟煤、焦粉或木炭，还原剂的加入量为将锡精矿中锡和各种金属氧化物量完全还原出来的理论量的11(Γ130%。
[0011]所述步骤I中熔剂为石英或石灰石。计算熔剂加入量应先确定熔炼产品的种类、数量和成分，然后在技术炉渣的自熔性，即不加熔剂时的炉渣成分，据此计算所需溶剂量。如果自熔渣成分与工厂炉渣成分相符，也可不加熔剂。
[0012]所述步骤2中黄铁矿的加入量等于KX (0.269 X锡炉渣量X炉渣含锡百分含量)/黄铁矿中硫的百分含量，K为过量系数，取1.613。
[0013]本发明的有益效果是:将整个锡粗炼过程中统一于风煤吹炉内连续作业完成，通过调节风煤比控制炉内气氛，满足精矿熔炼、炉渣烟化作业的不同需求，对物料要求低、物料适应性强，工艺简单，流程短，过程安全可控，操作方便，环境效益好。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明风煤吹炉三维结构示意图；
图2是本发明风煤吹炉平面示意图；
图3是本发明风煤吹炉风煤吹管细节示意图；
图4是本发明锡精矿风煤吹炉冶炼工艺流程图。
[0015]图中:1_烟道，2-出渣口，3-风煤吹管，4-出锡口，5-锡金属层，6-渣层，7-原料入口，8-黄铁矿入口，9-风煤，10-风。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0017]实施例1
如图1至3所示，该风煤吹炉，包括炉身、烟道1、出渣口 2、出锡口 5和原料入口 7，还包括风煤吹管6和黄铁矿入口 8，所述炉身呈柱体，炉身底部呈锥形，炉身被划分为精矿熔炼区和炉渣烟化区，炉身顶部设有原料入口 7和黄铁矿入口 8分别对应精矿熔炼区和炉渣烟化区，锥形一侧设有出锡口 5，风煤吹管6对称位于炉身的前后两侧的下部，炉身一侧侧面上部设有烟道1、烟道I下端的同侧面上设有出渣口 2。
[0018]其中风煤吹管6位于出渣口 2和出锡口 5之间，呈水平单排分布于炉体侧端；炉身的精矿熔炼区又被划分为还原熔炼区和深度还原区，还原熔炼区、深度还原区、炉渣烟化区依次在炉体内呈水平分布。
[0019]如图4所示，该锡精矿风煤吹炉冶炼方法，其具体步骤如下:
步骤1:首先将lot锡精矿、0.6t还原剂以及0.2t熔剂从原料入口 7投入到风煤吹炉中，并通过控制风煤吹管6中吹入的风煤比在炉身中形成1100°C精矿熔炼区进行熔炼8h得到0.8t粗锡和含锡1.5wt.%的炉渣，粗锡从出锡口 5中放出，其中锡精矿含锡量为1wt.%，还原剂为无烟煤，熔剂为石英；
步骤2:步骤I得到的含锡1.5wt.%的炉渣流经到炉渣烟化区，控制风煤吹管6中吹入的风煤比使炉渣烟化区温度为1300°C，然后从黄铁矿入口 8加入0.5t黄铁矿进行烟化作业，炉渣中锡将被硫化，包含SnS烟尘从烟道I挥发收集出来，炉渣中的锡含量降至〈0.1wt.%后从出锡口 5排出。
[0020]实施例2
如图1至3所示，该风煤吹炉，包括炉身、烟道1、出渣口 2、出锡口 5和原料入口 7，还包括风煤吹管6和黄铁矿入口 8，所述炉身呈柱体，炉身底部呈锥形，炉身被划分为精矿熔炼区和炉渣烟化区，炉身顶部设有原料入口 7和黄铁矿入口 8分别对应精矿熔炼区和炉渣烟化区，锥形一侧设有出锡口 5，风煤吹管6对称位于炉身的前后两侧的下部，炉身一侧侧面上部设有烟道1、烟道I下端的同侧面上设有出渣口 2。
[0021]其中风煤吹管6位于出渣口 2和出锡口 5之间，呈水平单排分布于炉体侧端；炉身的精矿熔炼区又被划分为还原熔炼区和深度还原区，还原熔炼区、深度还原区、炉渣烟化区依次在炉体内呈水平分布。
[0022]如图4所示，该锡精矿风煤吹炉冶炼方法，其具体步骤如下:
步骤1:首先将lot锡精矿、1.8t还原剂以及0.8t熔剂从原料入口 7投入到风煤吹炉中，并通过控制风煤吹管6中吹入的风煤比在炉身中形成1200°C精矿熔炼区进行熔炼2h得到4t粗锡和含锡7wt.%的炉渣，粗锡从出锡口 5中放出，其中锡精矿含锡量为49wt.%，还原剂为焦粉，熔剂为质量比1:1的石英和石灰石混合物；
步骤2:步骤I得到的含锡7wt.%的炉渣流经到炉渣烟化区，控制风煤吹管6中吹入的风煤比使炉渣烟化区温度为1200°C，然后从黄铁矿入口 8加入1.6t黄铁矿进行烟化作业，炉渣中锡将被硫化，包含SnS烟尘从烟道I挥发收集出来，炉渣中的锡含量降至〈0.1wt.%后从出锡口 5排出。
[0023]实施例3
如图1至3所示，该风煤吹炉，包括炉身、烟道1、出渣口 2、出锡口 5和原料入口 7，还包括风煤吹管6和黄铁矿入口 8，所述炉身呈柱体，炉身底部呈锥形，炉身被划分为精矿熔炼区和炉渣烟化区，炉身顶部设有原料入口 7和黄铁矿入口 8分别对应精矿熔炼区和炉渣烟化区，锥形一侧设有出锡口 5，风煤吹管6对称位于炉身的前后两侧的下部，炉身一侧侧面上部设有烟道1、烟道I下端的同侧面上设有出渣口 2。
[0024]其中风煤吹管6位于出渣口 2和出锡口 5之间，呈水平单排分布于炉体侧端；炉身的精矿熔炼区又被划分为还原熔炼区和深度还原区，还原熔炼区、深度还原区、炉渣烟化区依次在炉体内呈水平分布。
[0025]如图4所示，该锡精矿风煤吹炉冶炼方法，其具体步骤如下:
步骤1:首先将lot锡精矿、4t还原剂以及2t熔剂从原料入口 7投入到风煤吹炉中，并通过控制风煤吹管6中吹入的风煤比在炉身中形成1300°C精矿熔炼区进行熔炼0.5h得到6t粗锡和含锡15wt.%的炉渣，粗锡从出锡口 5中放出，其中锡精矿含锡量为78wt.%，还原剂为木炭，熔剂为质量比1:1的石英和石灰石混合物；
步骤2:步骤I得到的含锡15wt.%的炉渣流经到炉渣烟化区，控制风煤吹管6中吹入的风煤比使炉渣烟化区温度为1100°C，然后从黄铁矿入口 8加入3t黄铁矿进行烟化作业，炉渣中锡将被硫化，包含SnS烟尘从烟道I挥发收集出来，炉渣中的锡含量降至〈0.1wt.%后从出锡口 5排出。
[0026]实施例4
如图1至3所示，该风煤吹炉，包括炉身、烟道1、出渣口 2、出锡口 5和原料入口 7，还包括风煤吹管6和黄铁矿入口 8，所述炉身呈柱体，炉身底部呈锥形，炉身被划分为精矿熔炼区和炉渣烟化区，炉身顶部设有原料入口 7和黄铁矿入口 8分别对应精矿熔炼区和炉渣烟化区，锥形一侧设有出锡口 5，风煤吹管6对称位于炉身的前后两侧的下部，炉身一侧侧面上部设有烟道1、烟道I下端的同侧面上设有出渣口 2。
[0027]其中风煤吹管6位于出渣口 2和出锡口 5之间，呈水平单排分布于炉体侧端；炉身的精矿熔炼区又被划分为还原熔炼区和深度还原区，还原熔炼区、深度还原区、炉渣烟化区依次在炉体内呈水平分布。
[0028]如图4所示，该锡精矿风煤吹炉冶炼方法，其具体步骤如下:
步骤1:首先将lot锡精矿、3.4t还原剂从原料入口 7投入到风煤吹炉中，并通过控制风煤吹管6中吹入的风煤比在炉身中形成1280°C精矿熔炼区进行熔炼4h得到5t粗锡和含锡12wt.%的炉渣，粗锡从出锡口 5中放出，其中锡精矿含锡量为63wt.%，还原剂为焦粉；步骤2:步骤I得到的含锡12wt.%的炉渣流经到炉渣烟化区，控制风煤吹管6中吹入的风煤比使炉渣烟化区温度为1200°C，然后从黄铁矿入口 8加入2t黄铁矿进行烟化作业，炉渣中锡将被硫化，包含SnS烟尘从烟道I挥发收集出来，炉渣中的锡含量降至〈0.1wt.%后从出锡口 5排出。
[0029]上面结合附图对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种风煤吹炉，包括炉身、烟道(1)、出渣口(2)、出锡口(5)和原料入口(7)，其特征在于:还包括风煤吹管(6)和黄铁矿入口(8)，所述炉身呈柱体，炉身底部呈锥形，炉身被划分为精矿熔炼区和炉渣烟化区，炉身顶部设有原料入口(7)和黄铁矿入口(8)分别对应精矿熔炼区和炉渣烟化区，锥形一侧设有出锡口(5)，风煤吹管(6)对称位于炉身的前后两侧的下部，炉身一侧侧面上部设有烟道(1)、烟道(1)下端的同侧面上设有出渣口(2)。
2.根据权利要求1所述的风煤吹炉，其特征在于:所述风煤吹管(6)位于出渣口(2)和出锡口(5)之间，呈水平单排分布于炉体侧端。
3.根据权利要求1所述的风煤吹炉，其特征在于:所述炉身的精矿熔炼区又被划分为还原熔炼区和深度还原区，还原熔炼区、深度还原区、炉渣烟化区依次在炉体内呈水平分布。
4.一种锡精矿风煤吹炉冶炼方法，其特征在于具体步骤如下: 步骤1:首先将锡精矿、还原剂以及选择性加入熔剂从原料入口(7)投入到风煤吹炉中，并通过控制风煤吹管(6)中吹入的风煤比在炉身中形成110(Tl30(rC精矿熔炼区进行熔炼0.5^8h得到粗锡和含锡1.5^15wt.%的炉渣，粗锡从出锡口(5)中放出； 步骤2:步骤(1)得到的含锡1.5^15wt.%的炉渣流经到炉渣烟化区，控制风煤吹管(6)中吹入的风煤比使炉渣烟化区温度为110(Tl30(TC，然后从黄铁矿入口(8)加入黄铁矿进行烟化作业，炉渣中锡将被硫化，包含SnS烟尘从烟道(1)挥发收集出来，炉渣中的锡含量降至〈0.lwt.%后从出锡口(5)排出。
5.根据权利要求3所述的锡精矿风煤吹炉冶炼方法，其特征在于:所述步骤1中锡精矿含锡量为10?78wt.%。
6.根据权利要求3或4任一所述的锡精矿风煤吹炉冶炼方法，其特征在于:所述步骤1中还原剂为无烟煤、焦粉或木炭，还原剂的加入量为将锡精矿中锡和各种金属氧化物量完全还原出来的理论量的11 (Γ130%。
7.根据权利要求3或4任一所述的锡精矿风煤吹炉冶炼方法，其特征在于:所述步骤1中熔剂为石英或石灰石。
8.根据权利要求3或4任一所述的锡精矿风煤吹炉冶炼方法，其特征在于:所述步骤2中黄铁矿的加入量等于ΚΧ (0.269X锡炉渣量X炉渣含锡百分含量)/黄铁矿中硫的百分含量，Κ为过量系数，取1.613。
【文档编号】C22B13/02GK104263934SQ201410450991
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】杨斌, 戴永年, 徐宝强, 李一夫, 刘大春, 马文会, 曲涛, 蒋文龙, 熊恒, 郁青春, 王飞, 邓勇, 田阳 申请人:昆明理工大学