技术领域本发明属于闪速冶金领域，尤其是涉及一种氧化矿闪速冶金给料器。
背景技术：
在闪速冶金领域，硫化矿的给料装置比较成熟，以铜闪速炉的喷嘴为例，其主要任务是将干燥后的粉状铜硫化物精矿与富氧空气充分混合后喷入闪速炉，硫化矿矿粉与氧气发生反应的同时放出大量热量，可实现自热熔炼，即“一步反应”。而对于氧化矿的冶炼，“一步反应”是不可行的，必须首先提供一个充满还原气氛的高温环境，才能使氧化矿快速发生还原反应，如何做到这一点，同时又充分利用闪速冶金的基本原理，是实现氧化矿闪速冶金的关键技术。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提出一种闪速冶金氧化矿给料装置在向闪速炉反应塔给料的同时，还能制造还原气体并向反应塔提供热量，使反应塔形成冶金性能良好的高温还原环境，从而实现氧化矿的空间还原熔炼。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种氧化矿闪速冶金给料器，包括气化室、喷枪、给料口，喷枪设置于气化室上，并穿透气化室内壁，伸入气化室内，气化室底部设置给料口，并且给料口与气化室底部出口连通。气化室用来生产还原性气体并向闪速炉提供热量；喷枪用以向气化室内喷入含氧气体(空气、富氧、纯氧)及造气原料如：煤粉、水煤浆、水蒸气、天然气、燃油、甲烷中一种或多种的组合，含氧气体及造气原料进行反应后产生还原性气体并放出热量；喷枪可为单通道或多通道，可只喷一种原料，如氧气或煤粉，多通道喷枪也可同时喷吹多种原料，如同时喷入氧气和煤粉；给料口用来加入冶金需要的原料和辅料，如矿料、熔剂等。本发明所述的给料器通过将气化室和给料口一体化的连接并整合成一个独立设备，实现气化和给料的功能。进一步的，所述给料口在气化室底部水平设置，环绕气化室底部出口均匀布置，可以配置为2个给料口，或3个、4个、6个、8个等给料口,其目的是使粉料与出气口的气体充分混合。给料口的直径大于气化底部室出口的直径，以避免气化室排出的熔渣堵住给料口，同时，也可降低气化室出口气流向下的压力，进而减小本氧化矿闪速冶金给料器出口物料向下的喷射速度，此外，扩大给料口的直径也有助于物料沿圆周方向均匀分散，避免物料过分集中在中部。物料从给料口进入气化室底部，可通过重力自流下落，也可以用压缩空气、氮气或富氧等加压送入。进一步的，所述给料口为多层结构。设置多层给料口可以简化配料流程，减少投资,当有多种原料或熔剂需要按比例混合熔炼时，常规做法是在原料进入闪速炉前分别称重计量后，再混料，需用占有大量空间的料仓、皮带秤、转运站等大型设备。而多层给料口可以利用风粉定量输送的办法把每一种原料直接送到给料口，在出口处混合；上述功能，如果给料量不大时，在单层给料中，通过给不同原料分配不同的给料口的方式给料，也能实现。进一步的，所述给料口出料方向与气化室底部出口气流方向的夹角不大于90°，强调的是给料口的出料方向为水平或向下倾斜，以防止物料倒灌堵塞出料口，或者损坏给料器。进一步的,气化室和给料口间环绕设置冷却水套，给料口和炉壁间环绕设置冷却水套，其目的是保护给料口，防止其被高温熔损。进一步的，所述喷枪设置于气化室顶部。当一只喷枪造气量或提供的热量不能满足要求时，于气化室顶部均匀布置一组喷枪，可以平顺的增加造气量或热量。进一步的，所述喷枪为多组，每组喷枪设置于不同水平面上,同一水平面内的喷枪，对侧两两相对布置，使用时，在气化室侧壁上设置的对喷枪实现燃料和氧气的对喷，以强化造气效果，提高造气原料的利用率。进一步的，所述喷枪为多组，每组喷枪设置于不同水平面上,同一水平面内的喷枪，对侧两两平行错开设置。以上设置可以使气化室出口气流旋转，让设置于气化室侧壁上的四只枪呈一个角度对射，产生的旋转气流能与给料以切线方式送入的矿料充分混合，并有序的送入闪速炉的反应塔，使物料能在闪速炉内均匀分散。进一步的，所述喷枪为多组，对称设置于气化室侧壁上，同一水平面内的喷枪，沿相同旋转方向，在同一平面内沿中心线偏移2-20°。以上设置可以使气化室出口气流旋转，让设置于气化室侧壁上的四只枪呈一个角度对射，产生的旋转气流能与给料以切线方式送入的矿料充分混合，并有序的送入闪速炉的反应塔，使物料能在闪速炉内均匀分散。进一步的，所述气化室为长方体、正方体、圆柱体、多边形立方体、球形结构中的一种。气化室的基本形状为圆柱形，但考虑空间的限制，或材料的不同，其它形式的空间形状也可采用，对气化效果的影响不大。气化室的出口直径可以等于气化室的直径，提供常压气体。气化室出口的直径也可以小于气化室的直径，以提供一个有压力送出的气流，压力的大小由气化室的出口直径的大小决定，出口直径越小，压力越大，送出气体的速度越快。当气化室出口直径一定时，通过增加喷枪的给料量，提高反应强度，也可以增加气化室的压力，通常这种压力在0至6Mpa之间。所述氧化矿闪速冶金给料器的使用方法如下：S1:原料和燃料准备：把矿粉或再生原料磨成100目以下的粉末并进行干燥，若造气原料使用的是煤粉则可以磨成200目以下，若为水煤浆则需先配料制取，若为燃油、天然气、甲烷等可直接输送至喷枪。S2:通过喷枪把含氧气体(空气、富氧气体或纯氧)造气原料(煤粉、水煤浆、水蒸气、天然气、燃油、甲烷中一种或多种)同时喷入气化室，化学反应后瞬间产生高温还原气体。S3:矿粉或再生原料粉末通过给料口进入给料器，一些冶炼辅助材料如熔剂等也可从给料口加入给料器。S4:在给料器底部，矿粉或再生原料粉末与还原气体充分弥散后进入闪速炉内。本发明所述氧化矿闪速冶金给料器的结构是在气化室内部构建一个相对封闭的气化环境，使含氧气体和造气原料在气化室内充分气化为还原性气体，沿底部出口方向形成一个气流，与给料口进入的冶金原料或辅料充分混合后，进入闪速炉的反应塔内进行冶炼。本发明所述给料器有效的整合了给料口与造气室，结构紧凑，以单一设备实现了同步向闪速炉内供料、供热、供气并提前混料的四重功能，相对于现有的一些将尾气重整后再返回给料系统进行混料给料的方式，避免了高温气体在长距离输运过程中的热量损失及对传输管道的损耗(1000℃以上的高温尾气的输送对管道材料的要求较高，管道成本高、寿命短)；同时，由于不需要附属设备(如尾气裂化转化设备、气体加压输送设备)，大大降低了一次性投资，也使整套设备的故障率大大的降低，从而降低了设备成本与维修成本。此外，本发明所述给料器气化室造气原理简单，使用造气原料(如煤粉)和氧气进行简单的化学反应即可实现，而不需要通过其他复杂昂贵的方式(如等离子电离、气体变换等)实现造气或气体转化，简单易控，大大降低了生产和使用成本。简而言之，本发明所述给料器实现了设备的小型化、轻量化，投资小、维护和使用成本低、充分利用了气化产生热量，节能降耗。相对于现有技术，本发明所述的一种氧化矿闪速冶金给料器具有以下优势：本发明所述的一种氧化矿闪速冶金给料器使造气、放热过程与给矿过程相隔离，确保可靠造气及升温；高温还原气体离开气化室后，能以最小的距离最快的速度与离开给料器后的原料充分混合，从而使还原反应能快速发生，节省了闪速冶金悬浮熔炼的空间。附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明所述的一种氧化矿闪速冶金给料器结构示意图；图2为本发明所述的一种氧化矿闪速冶金给料器设置顶部喷枪时的结构示意图；图3为本发明所述的一种氧化矿闪速冶金给料器设置侧壁喷枪时的结构示意图；图4为本发明所述的一种氧化矿闪速冶金给料器设置顶部加侧壁喷枪时的结构示意图；图5为本发明所述的一种氧化矿闪速冶金给料器侧壁喷枪的设置位置示意图1；图6为本发明所述的一种氧化矿闪速冶金给料器侧壁喷枪的设置位置示意图2；图7为本发明所述的一种氧化矿闪速冶金给料器侧壁喷枪的设置位置示意图3；图8为本发明所述的一种氧化矿闪速冶金给料器四给料口位置设置示意图。附图标记说明：1、气化室，1-1、长方体气化室，1-2、多边形立方体气化室，2、喷枪，2-1、顶部喷枪，2-2、侧壁喷枪，3、给料口，3-1、单层给料口，3-2、双层给料口，4、底部出口，5、气化室和给料口间冷却水套，6、给料口和炉壁间冷却水套。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。如图1所示，一种氧化矿闪速冶金给料器，包括气化室1、喷枪2、给料口3，喷枪2设置于气化室1上，并穿透气化室1内壁，伸入气化室1内，气化室1底部设置给料口3，并且给料口3与气化室1底部出口4连通。气化室1用来生产还原性气体并提供热量；喷枪2用以向气化室1内喷入含氧气体及造气原料如：煤粉、水煤浆、水蒸气、天然气、燃油、甲烷中一种或多种的组合，用来产生还原性气体及为闪速炉反应塔提供热量，喷枪2可为单通道或多通道，可只喷一种原料，多通道喷枪也可同时喷吹多种原料；给料口用来加入冶金需要的原料或辅料，如矿料、熔剂等。所述给料口3在气化室1底部水平设置，环绕气化室1底部出口4均匀布置，给料口3可以配置2个、3个、4个、6个、8个等多个给料口，如图8所示，气化室1底部出口4设置有4个给料口3。所述给料口3为多层结构。设置多层给料口可以简化配料流程，减少投资,当有多种原料或熔剂需要按比例混合熔炼时，常规做法是在原料进入闪速炉前分别称重计量后，再混料，需用占有大量空间的料仓、皮带秤、转运站等大型设备；而多层给料口可以利用风粉定量输送的办法把每一种原料直接送到给料口，在出口处混合；上述功能，如果给料量不大时，在单层给料中，通过给不同原料分配不同的进料口的方式给料，也能实现。如图3与图4所示，为本发明包括的双层给料口3-2，当然在设备需要的情况下，本发明也可以如图2所示，使用单层给料口3-1，单层给料口3-1环绕气化室底部出口4均匀配置4个给料口，如图8所示。如图1-4所示，气化室1和给料口3间环绕设置冷却水套5，给料口3和炉壁间环绕设置冷却水套6，其目的是保护给料口，防止其被高温熔损。如图1所示，气化室1顶部中间位置设置有一个喷枪2。也可以如图2所示，气化室1顶部设置顶部喷枪2-1，喷枪数量为多个，均匀布置于气化室顶部。也可以在气化室侧壁上设置侧壁喷枪2-2，如图3所示。所述喷枪为多组，每组喷枪设置于不同水平面上,也可以如图5所示，同一水平面内的喷枪，两两相对设置。所述喷枪为多组，每组喷枪设置于不同水平面上,也可以如图6所示，同一水平面内的喷枪，对侧两两平行错开设置。也可以如图7所示，同一水平面内的喷枪，沿相同旋转方向，同一平面内沿中心线偏移2-20°。对喷枪的设置，可以结合以上两种情况，在气化室顶部及侧壁上均设置喷枪，具体结构如图4所示。所述气化室1为长方体、正方体、圆柱体、多边形立方体、球形结构中的一种。如图1与图2所示为长方体气化室1-1，如图3与图4所示，为多边形立方体气化室1-2。具体实施例：气化室1外壁选用双层钢板，中间通冷却水，内壁砌耐火砖或喷涂不定型耐火材料，耐火材料厚50-300mm，钢板厚10-35mm。冷却水形成激冷壁，有利于煤中的灰分在内壁形成挂渣；当煤中灰分不足时，可以在粉煤中加入10-20％的铁精矿协助挂渣，保护炉壁，或加入其它有利于挂渣的物质，如5％-10％的Al2O3、SiO2等。气化室1在侧壁上设有四只喷枪，粉煤、氧气(可加水蒸气)从喷枪2喷入气化室1，在气化室1内粉煤迅速燃烧并气化，生成温度为1400℃、气体浓度为85％的还原气氛(CO+H2)，四只喷枪2呈一定角度设置，如图6所示，使气化的气流形成旋转气流，从气化室1出口喷出。铁精矿为一般选矿厂出来的产品即可，粒度是200目至300目，铁精矿通过富氧加压，从给料口3喷入给料器。给料口3如图8所示，使矿粉均匀的分成四份沿着给料口3管道的切线方向进入气化室1底部出口4，并沿着底部出口4的边缘分散,该设计可以防止物料在底部出口中心位置集中,矿粉在离开给矿口后在落向反应塔空间的过程中，以逆时针旋转的方式下落。气化室1的出口气流呈逆时针方向旋转，与给料口3喷出的铁精矿混合，气固两种物质在旋转过程中混合充分，形成柱状涡流弥散于闪速炉反应塔空间，使闪速冶金原理得以顺利应用。以上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。