专利名称：顶吹沉没熔炼工艺中二次燃烧方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及有色金属冶金工艺技术，具体涉及顶吹沉没熔炼工艺中二次燃烧方法与装置。
背景技术：
顶吹沉没熔炼技术，也被称为顶吹沉没喷枪熔炼技术(top submergedlance technology)。它是由澳大利亚澳斯麦特公司在赛罗熔炼技术(Sirosmelt Technology)基础上开发成功的有色金属强化熔炼技术。其基本过程是将一根经过特殊设计的喷枪，由炉顶插入固定垂直放置的圆筒型炉膛内的熔体之中，空气和燃料从喷枪末端直接喷入熔体中，在炉内形成剧烈翻腾的熔池，经过加水混捏成团或块状的炉料由炉顶加料口直接投入炉内熔池。
顶吹沉没熔炼技术的特点是熔池强化熔炼，主要分熔炼、还原两个阶段。为控制熔池内较好的还原气氛，一般会有过剩的一氧化碳和硫等可燃物质逸出熔池，需要加入二次燃烧风对炉内这部分未能完全燃烧的可燃物质进行燃烧，使之在余热锅炉之前燃烧回收热量。
按照以上工艺，澳斯麦特公司设计的顶吹沉没熔炼炉炼锡的燃烧方式为燃料和燃烧风通过燃料管和喷枪风管直接喷入熔池(100～300mm)；还原剂在物料中配入，从炉子顶部加入熔池；炉内未能完全燃烧的可燃物质由喷枪套筒(距离喷枪风出口2米)鼓入二次燃烧风燃烧。
由于澳斯麦特公司设计并提供的关键设备——喷枪，套筒过长，套筒风压力和风量较大，在实际生产过程中套筒风直接喷到熔池表面，一方面造成还原剂燃烧，还原气氛被破坏，还原速度较慢，还原剂浪费。另一方面炉膛上部供风不足，造成炉子烟气中可燃物质不能在炉内完全燃烧，这些可燃物质随炉气带到后续系统中，在收尘系统遇到漏风后氧化燃烧，导致布袋收尘器经常烧损，常常被迫停炉，损失严重。同时，由于由套筒鼓入大量的二次燃烧风而且深入到炉膛较深部位，造成许多从炉子顶部投入炉子的物料在未落入熔池前就被反吹起来，被抽风带入烟气中，增加了烟尘率，降低了回收率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在顶吹沉没熔炼炉中用炉膛上部的二次燃烧方法与装置，以解决上述顶吹沉没熔炼工艺中存在的问题和不足。
本发明提供的顶吹沉没熔炼工艺中的二次燃烧方法是通过喷枪套筒及炉膛上部烘炉烧嘴同时补入二次燃烧风，使炉内未能完全燃烧的可燃物质在炉膛上部充分燃烧，充分回收热量。其特征在于通过喷枪套筒鼓入所需二次燃烧风总量(体积)40％，同时通过炉膛上部烘炉烧嘴补入其余的60％。
本发明所使用的二次燃烧装置由喷枪套筒和炉膛上部烘炉烧嘴组成。其特征在于喷枪套筒出风口距喷枪风出口距离为6米；此外，在炉膛内烘炉烧嘴末端增加一挡风板，以改变风的方向，实现完全燃烧。
本发明克服了顶吹沉没熔炼工艺中存在的问题和不足，具有以下优点(1)保证对熔池中熔渣的搅拌强度，实现了燃料及冶炼可燃物在炉内及余热锅炉之前的完全燃烧，有效利用了能源。
(2)杜绝了可燃物质随炉气带到后续系统中氧化燃烧，烧损布袋收尘器的现象，降低了损失。
(3)有效地加快了还原速度，使还原阶段的耗时比原设计缩短了一半，改善了还原气氛、降低了还原剂的消耗量，同时，减少了由深入到炉膛较深部位的套筒鼓入的大量二次燃烧风带走的烟尘，有效提高了金属的回收率。
附图是本发明二次燃烧装置结构示意图。
参见图1，本发明在顶吹沉没熔炼工艺中所用的二次燃烧装置主要由喷枪套筒和炉膛上部烘炉烧嘴组成。
图中1是粉煤，2是载煤风，3是喷枪风，4是套筒风，5是冶炼物料入口，6是改由烘炉烧嘴加入的二次燃烧风，7是烘炉烧嘴，8是增加的挡风板，9是缩短的套筒长度4米，10是改进后套筒风出口到喷枪出口的距离6米，11是改进前套筒风出口到喷枪出口的距离2米，12是熔池，13是喷枪，14是喷枪套筒，15是改进后套筒风出口位置，16是改进前套筒风出口位置，17是喷枪风和燃料出口位置，18是澳斯麦特炉。其特征在于载煤风2将粉煤1吹入喷枪13并与喷枪风3混合后，从喷枪风和燃料出口17处鼓入熔池12。原设计二次燃烧风100％从套筒风4加入并从改进前的套筒风出口16处进入炉内，本发明将其改为二次燃烧风总量(体积)的40％从套筒风4加入，另外60％二次燃烧6从改进后套筒风出口15处进入炉内，经挡风板8改变方向后进入炉膛上部燃烧；喷枪套筒14到喷枪风和燃料出口处17的距离原设计为11，改进后的距离为10，缩短的距离为9。
具体实施例方式
本发明的二次燃烧方法与装置适用于锡、铜、铅、锌等有色金属顶吹沉没熔炼工艺。本发明以顶吹沉没熔炼技术炼锡工艺为主进一步说明。
实施例利用上述二次燃烧装置，按以下步骤进行顶吹沉没熔炼技术炼锡过程(1)熔炼阶段。将喷枪插入熔池，控制一定的插入深度(约200mm)和压缩空气及燃料量，通过经喷枪末端喷出的燃料和空气造成剧烈翻腾的熔池。然后由上部进料口加入经过配料并加水润湿混捏过的炉料团块，熔炼反应随即开始。
随着熔炼的进行，反应生成的金属锡在炉底部积聚，形成金属锡层。当金属锡层达到一定深度时，适当提高喷枪的位置，开口放出金属锡，而熔炼过程可以不间断。如此反复，当炉渣层达到一定深度时，停止进料，将底部的金属锡放完，就可以进入渣还原阶段。
(2)还原阶段。还原阶段是对炉渣进一步还原，使渣中含锡由15％左右降至4～6％。这一阶段炉温要升高到1250℃左右，并继续加入还原煤。由于炉渣中含锡已经较低，因此，不可避免地有大量铁被还原出来，所以，这一阶段产出的是Fe-Sn合金。作业结束后让Fe-Sn合金留在炉内，放出大部分炉渣。炉内留下部分渣和底部的Fe-Sn合金，保持一定深度的熔池，作为下一作业周期的初始熔池。在此过程中，根据CO的浓度计算二次燃烧风的供入量，其中40％(体积)通过喷枪套筒鼓入，其余60％通过炉膛上部烘炉烧嘴补入，通过挡风板，改变风的方向，实现了燃料及冶炼可燃物在炉内及余热锅炉之前的完全燃烧，有效利用了能源，日平均余热发电量比改进前提高35％，同时杜绝了可燃物质随炉气带到后续系统中氧化燃烧，烧损布袋收尘器的现象，降低了损失。此外，有效地加快了还原速度，使还原阶段的耗时比原设计缩短了一半，改善了还原气氛、降低了还原剂的消耗量，同时，减少了由深入到炉膛较深部位的套筒鼓入的大量二次燃烧风带走的烟尘，烟尘率比改进前降低了12个百分点，锡的直接回收率提高了11个百分点。
权利要求
1.本发明提供了一种在顶吹沉没熔炼工艺中二次燃烧方法，其特征在于通过喷枪套筒及炉膛上部烘炉烧嘴同时补入二次燃烧风，使炉内未能完全燃烧的可燃物质在炉膛上部充分燃烧，充分回收热量。
2.根据权利要求1所述的燃烧方法，其特征在于通过喷枪套筒及炉膛上部烘炉烧嘴鼓入的二次燃烧风比例分别为二次燃烧风总量(体积)的40％、60％。
3.根据权利要求1所述方法的二次燃烧装置，其特征在于补入二次燃烧风的装置由喷枪套筒和炉膛上部烘炉烧嘴组成。
4.根据权利要求3所述的二次燃烧装置，其特征在于喷枪套筒出风口距喷枪风出口距离为6米。
5.根据权利要求3所述的二次燃烧装置，其特征在于炉膛内烘炉烧嘴末端增加一挡风板，以改变风的方向，实现完全燃烧。
全文摘要
本发明提供了一种顶吹沉没熔炼工艺中二次燃烧方法与装置。其方法是通过喷枪套筒及炉膛上部烘炉烧嘴同时补入40％、60％(体积)的二次燃烧风，使炉内未能完全燃烧的可燃物质在炉膛上部充分燃烧，充分回收热量。上述方法所述的装置，其特征在于喷枪套筒出风口距喷枪风出口距离为6米，炉膛内烘炉烧嘴末端增加一挡风板，以改变风的方向，实现完全燃烧。
文档编号F23D14/60GK1683825SQ20041007965
公开日2005年10月19日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者宋兴诚 申请人:云南锡业集团有限责任公司