富氧负压熔炼炉的制作方法

本实用新型涉及一种富氧负压熔炼炉。

背景技术：

冶金设备包括用于处理金属矿石的设备，其中，中小冶炼企业通常使用鼓风炉作为冶金设备的中心元件。

对于鼓风炉的熔炼工艺，通常将煤或焦炭用作加热材料。其中一方面，煤及焦炭通过在存在空气的情况下燃烧而产生热，且其中另一方面，煤及焦炭也充当金属矿石的还原剂。

在金属生产领域，一般目的是尽可能少地使用加热材料，这是因为这些材料较昂贵且运输此等材料也是昂贵的。

技术实现要素：

提供了一种能够降低焦率的富氧负压熔炼炉。

根据示例性实施例，所述富氧负压熔炼炉包括：炉底，用于支撑富氧负压熔炼炉；炉缸，设置在炉底上，用于贮存熔炼生成的粗金属；炉身，设置在炉缸上，用于提供熔炼空间，其中，所述炉身的与风口区对应的位置处设置有风口，所述风口包括靠近炉身的内部的第一端以及靠近炉身的外部的第二端，第一端的水平位置低于第二端的水平位置，其中，所述风口具有气体流通的通道，所述气体流通的通道与水平面的夹角在45°-60°的范围内。

根据示例性实施例，所述夹角可以在50°-55°的范围内。

根据示例性实施例，所述夹角可以在52°-53°的范围内。

根据示例性实施例，所述风口可以包括多个风口，所述多个风口可以在同一高度上在炉身的周向方向上均布在风口区。

根据示例性实施例，所述风口的第一端与炉缸的顶部之间的距离可以为 0.1m。

根据示例性实施例，所述炉缸的侧壁可以设置有出料口和出渣口。

根据示例性实施例，所述出料口可以包括虹吸出料口和/或水平出料口。

根据示例性实施例，所述虹吸出料口可以包括靠近炉缸的内部的第一端以及远离炉缸的内部的第二端，第一端的水平位置低于第二端的水平位置。

根据示例性实施例，虹吸出料口与水平面的夹角在45°至50°的范围。

根据示例性实施例，所述富氧负压熔炼炉还可以包括：炉顶，设置在炉身上，使富氧负压熔炼炉的顶部闭合，其中，炉顶设置有进料口，进料口被设置为翻板结构。

根据示例性实施例，所述富氧负压熔炼炉还可以包括围管，所述围管可以沿炉身的周向方向设置并与风口气连通。

根据示例性实施例，所述富氧负压熔炼炉还可以包括：烟气收集装置，对生产过程中的各阶段产生的烟气进行收集。

以上结合示例性实施例描述了富氧负压熔炼炉。根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉由于被设计为具有40°-60°的风口的倾角且具有距离炉缸顶部预定的距离，使得可以降低焦率(降低至8％-10％)并且可以促进熔炼工艺的顺利进行。此外，通过烟气收集系统的设置，也可以实现环保型熔炼。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示意性示出根据本实用新型的示例性实施例的富氧负压熔炼炉的主视图；

图2是示意性示出根据本实用新型的示例性实施例的富氧负压熔炼炉的侧视图；

图3是沿图2的线I-I’截取的局部剖视图。

具体实施方式

以下，将结合附图来描述本实用新型的技术构思。

在下面的描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细节，以提供对各种示例性实施例的彻底理解。然而，明显的是，各种示例性实施例可以在没有这些具体细节的情况下或者在具有一个或更多个等同布置的情况下实施。例如，在不脱离公开的精神和范围的情况下，可以将示例性实施例的具体形状、构造和特性用于或实施于另一示例性实施例中。

图1是示意性示出根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉的主视图；图2 是示意性示出根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉的侧视图。以下，将结合图1和图2来描述根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉100。

根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉100可以具有各种外部轮廓。在如图1和图2中示出的具体示例中，富氧负压熔炼炉100具有接近圆柱状的形状，然而示例性实施例不限于此。也就是说，富氧负压熔炼炉100用于提供冶金原料反应的空间，因此，富氧负压熔炼炉100的内部空间和外部轮廓均可以具有各种形状。例如，根据一个具体示例，富氧负压熔炼炉100的内部空间可以具有从上部至下部径向尺寸(例如，直径)依次递减的圆台状，且富氧负压熔炼炉100的外部轮廓可以具有与内部空间共形地或不共形地形成的形状。例如，根据又一具体示例，富氧负压熔炼炉100的内部空间可以具有从上部至下部径向尺寸先增大后减小的形状，且富氧负压熔炼炉100的外部轮廓可以具有与内部空间共形地或不共形地形成的形状。

根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉100在高度方向上依次包括炉底1、炉缸2和炉身3。

炉底1被设置为用于支撑富氧负压熔炼炉100，因此其需要被设置为具有预定的强度。根据示例性实施例，炉底可以包括具有预定强度的金属材料。这里，金属材料的示例可以包括铸钢、铸铁板等，但不限于此。此外，由于炉底1要承受金属熔炼的高温环境，因此，其在具有预定的强度的同时还需要具有耐热性和保温性。因此，根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉100的炉底1还可以包括设置在金属材料上的保温材料和耐火材料。保温材料的示例可以包括例如石棉板，耐火材料的示例可以包括镁砖。

根据一个具体示例，炉底1可以在厚度方向上依次包括作为金属材料的铸钢板、石棉板和镁砖。然而，示例性实施例不限于此。也就是说，根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉100的炉底1的材料设计可以基于现有技术中的熔炼炉的材料设计来选择，而不限于上述具体示例中列举的情况。

此外，对于炉底1的厚度，本领域技术人员可以基于工艺条件来进行具体选择，这里，为避免冗余而不做过多描述。

炉缸2可以设置在炉底1上并且可以具有预定的空间，所述空间用于贮存在富氧负压熔炼炉100的熔炼(或冶炼)期间产生的粗金属。炉缸2可以包括水套壁和耐火壁中的至少一种。这里，水套壁可以包括现有技术中的任一类型的水套，诸如铸铁水套、铸铜水套等，示例性实施例不限于此。此外，炉缸2的俯视平面可以具有各种形状。根据示例性实施例，例如，炉缸2的俯视平面可以具有方形、圆形等形状，且不限于此。此外，炉缸2的侧壁也可以具有各种厚度，并且可以具有均匀的和不均匀的厚度。因此，本领域技术人员可以根据实际情况来设置炉缸2的构造。

此外，由于炉缸2用于贮存熔炼出的金属(例如，粗金属)，因此，炉缸 2的侧壁上设置有用于导出炉缸2内熔炼(冶炼)出的金属的出料口。根据示例性实施例，可以在炉缸2的侧壁的任何合适的位置处设置出料口，且出料口的数目不受具体限制。

根据示例性实施例的出料口可以包括一个或更多个的水平出料口21-1 和一个或更多个的虹吸出料口21-2中的至少一种。

水平出料口21-1中的一个或更多个可以水平地设置在炉缸2的侧壁的底部，并且可以被密封材料(未示出)封堵，以提供炉缸2的密闭空间。当需要出料时，可以使用现有技术中的各种方法使密封材料与水平出料口21-1分离，从而提供炉缸2内的粗金属流出炉缸2的通道。在这种情况下，由于水平出料口21-1可以水平地设置在炉缸2的炉壁的较低位置处，因此可以尽可能地释放炉缸2内贮存的熔炼生成的金属等。此外，当设置多个水平出料口 21-1时，多个水平出料口21-1可以处于同一水平高度或者至少其中的两个可以处于不同的水平高度。

虹吸出料口21-2中的一个或更多个可以设置为与水平面具有预定的倾角。换言之，由于炉缸2具有预定的厚度，因此根据示例性实施例的虹吸出料口21-2可以具有靠近炉缸2的内部的第一端以及远离炉缸2的内部(靠近炉缸的外部)的第二端，且在高度方向上第一端的水平位置低于第二端的水平位置，使得虹吸出料口21-2与水平面具有预定的倾角。在这种情况下，由于可以利用虹吸原理而使炉缸2内熔炼出的粗金属等自动连续地排出到富氧负压熔炼炉100的外部，所以可以在虹吸出料口21-2处省略密封材料的设置。此外，当利用虹吸原理设置具有预定的倾角的虹吸出料口21-2时，虹吸出料口21-2与水平面的预定倾角可以根据实际工艺条件而被设置为预定的值。例如，根据示例性实施例，虹吸出料口21-2与水平面的倾角可以被设置为在45 °至50°之间的范围内，在这种情况下，由于炉内外的压力使得炉缸2内的金属能够从虹吸出料口21-2自动流出，从而实现熔炼的连续化生产。

此外，当设置多个虹吸出料口21-2时，虹吸出料口21-2可以处于同一水平高度或者至少其中的两个可以处于不同的水平高度，此外，当设置多个虹吸出料口21-2时，多个虹吸出料口21-2之间可以具有与水平面相同的倾角，或者多个虹吸出料口21-2中的至少两者之间可以具有与水平面不同的倾角。

此外，炉缸2的上部还可以设置有出渣口22。在金属熔炼期间，由于物料与还原剂和氧气之间进行复杂的氧化还原反应，因此会产生大量的渣相。渣相需要保持预定的量以保证炉内的氧化还原反应的顺利进行。然而，渣量增大到超出预定值时，需要将其排出。因此，可以在炉缸2的上部(例如，炉缸2的顶部)设置出渣口22，并且可以使用密封件(未示出)使其密封。当需要释放炉渣时，可以使密封件与渣口22分离以释放炉内的炉渣，使得炉内的渣量保持处于预定的水平，从而能够保持炉内的氧化还原反应顺利地进行。

炉身3可以设置在炉缸2上，以提供金属熔炼的空间。炉身3可以包括水套31，但不限于此。也就是说，炉身3也可以包括其他材料，例如，其它材料包括耐火砖。以下，将详细描述炉身3包括水套31的示例，但不限于此。

炉身3可以包括至少一段。也就是说，炉身3可以由一个水套一体地形成，或者也可以由多个水套在高度方向上堆叠而成。在一个具体示例中，如图1和图2中所示，炉身3在高度方向上可以包括三个水套31，且每个水套 31可以具有同样的径向尺寸。这里，如上所述，水套31的材料可以与炉缸的水套的材料相同或不同，示例性实施例不限于此。当炉身3包括多个水套 31时，为了保证多个水套31之间稳定地结合，可以在炉身3的外侧设置支架7，如图2中所示。支架7用于固定和支撑水套31，以保证富氧负压熔炼炉100具有稳定的状态。

另外，当富氧负压熔炼炉100包括包含炉缸2、具有至少一段的炉身3 的多个部分时，为了保证相邻部分之间具有密闭结构而不至于富氧负压熔炼炉100内的物质(例如，渣相和/或金属相)从炉内逃出，可以在相邻部分之间(例如，炉缸与炉身之间、炉身的各个段之间等)的接合处的适当位置处设置密封件(未示出)。这里，密封件可以包括诸如防火棉等能够防止炉内物质逃出的任何材料。

在富氧负压熔炼炉100的工作期间，在炉内进行着复杂的氧化还原反应，因此需要由外部向炉内供应包括氧气的气体。在这种情况下，可以在风口区 (炉身3的靠近炉缸2的位置)处设置穿透炉身3的侧壁的风口32。并且可以在炉身3的外部设置围管6。围管6可以被设置为围绕富氧负压熔炼炉100，并且可以通过与风口32气连通而向富氧负压熔炼炉100的风口区吹入包括氧气的气体。这里，向富氧负压熔炼炉100的风口区吹入的气体可以为空气，并且空气可以具有室温的温度，然而，示例性实施例不限于此。换言之，向富氧负压熔炼炉100的风口区吹入的气体可以为例如富氧气体，并且/或者吹入的气体可以为预先被加热了的气体。

根据示例性实施例的风口32被设置为具有预定的倾角。具体地，由于炉身3具有预定的厚度，因此，穿透炉身3的风口32具有靠近炉内的第一端和远离炉内的第二端(与围管6连接)。当风口32被设置为具有预定的倾角时，需要风口32的第一端的位置(即，竖直高度位置)低于风口32的第二端的位置，且风口32与水平面的夹角被设置为在45°至60°之间范围。例如，风口32的水平角度可以选自45.1°、46°、46.5°、47°、47.5°、48°、 48.6°、49°、49.2°、50°、50.6°、51°、51.8°、52°、52.1°、53°、 53.5°、54°、54.8°、55°、55.9°、56°、56.5°、57°、57.2°、58°、 58.7°、59°、59.6°和60°中的任一角度。优选地，风口32的水平角度可以选自50°至55°的范围内的任一角度，更优选地，选自52°至53°的范围内的任一角度。

此外，根据示例性实施例的风口32的第一端距离炉缸2的顶部具有预定的高度。根据示例性实施例，风口32的第一端与炉缸2的顶部之间的距离可以被设置为在0.1m处。因此，当风口32与水平面具有在40°至60°的角度范围时，可以确定风口32的第二端的位置，从而可以确定风口32的定位。此外，风口32可以被设置为多个，并且可以在预定高度上均匀地分布在风口区的周围。

这里，当风口32的第一端与炉缸2的顶部之间的距离被设置为大于0.1m 时，则炉内将容易无法正常的进行熔炼。此外，当风口32的第一端与炉缸2 的顶部之间的距离被设置为小于0.1m时，则容易破坏炉内的耐火砖。因此，当风口32的第一端与炉缸2的顶部之间的距离被设置为0.1m时，能够实现熔炼的顺利进行以及延长富氧负压熔炼炉100的使用寿命。

当根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉100被设计为其风口32具有上述预定角度时，可以促进熔池内氧化还原反应的进行并同时降低焦率至8％-10％，从而在提高生产效率的同时显著降低了生产成本。此外，当风口32被设计为距离炉缸2的顶部具有预定的高度时，能够促进熔池内氧化还原反应的顺利进行。

此外，当将风口32被设计为具有上述预定角度且具有预定的高度时，在延长了气体流通的通道的同时提高了风口32的第二端的高度，在这种情况下，尽管熔池内金属熔炼过程中有渣相和/或金属向风口32流淌，但是由于延长的风口32的气体流通的通道以及较高的第二端，使得流淌进风口32的渣相/ 金属相在内外压力的作用下不会溢出到富氧负压熔炼炉100的外部。此外，由于富氧负压熔炼炉100内的较高的反应温度，使得流淌进风口32的渣相/ 金属相由于炉膛内较高的温度而不会凝结在风口32中堵塞风口32，从而有利于熔炼反应的连续进行。

根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉100的炉身3可以具有各种截面形状，例如，多边形、椭圆形、圆形等，因此，富氧负压熔炼炉100的炉身3 的截面形状可以根据本领域技术人员在生产设计过程中基于工艺的需要而进行各种修改。在下文中，将参照图3来主要描述根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉100的炉身3具有大致圆形形状的截面的示例。

图3是示意性示出沿图2的线I-I’截取的局部剖视图。如图3中所示，根据示例性实施例的风口32基本均匀地分布在风口区处、具有相一致的水平高度，且具有大致相同的尺寸(例如，截面面积)。虽然图3中示出了风口区处具有6个风口32的示例，但示例性实施例不限于此。也就是说，本领域技术人员结合现有技术、工艺需要以及设计经验可以合理设计富氧负压熔炼炉 100的风口区处的周向的风口32的数目和尺寸，且预定数目的风口32中的一个或更多个可以具有大致相同和/或不同的尺寸。

此外，本领域技术人员可以根据风口32的设置来对围管6进行布置，以使在熔炼工艺期间可以通过围管6顺利地将气体(例如，空气)供应到富氧负压熔炼炉内。

返回参照图1和图2，根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉100还可以包括炉顶4。炉顶4可以设置在炉身3的上方，用于使富氧负压熔炼炉100 的顶部闭合。炉顶4的预定位置处可以设置有进料口，进料口可以被设置为一个或更多个，外部提供的物料(例如，熔炼原料)可以通过进料口投放进富氧负压熔炼炉100内。如图2中所示，根据示例性实施例的炉顶4可以在其侧部设置有具有翻板结构的一个进料口41，供料系统可以通过上料车5将物料经由具有翻板结构的进料口41投放到富氧负压熔炼炉100内，使得可以尽可能缩短由于进料口41的敞开而使富氧负压熔炼炉100的内部空间与外部大气连通的时间，从而可以减少或尽量避免富氧负压熔炼炉内生产的烟气溢出到炉外以及保证炉内热量不被散失。然而，示例性实施例不限于此。

此外，由于熔炼工艺涉及原料的运输、投放、反应、产物排出等工艺步骤，因此，在这些工艺步骤期间会有烟尘产生，因此，需要采用适当的烟气收集系统来对熔炼工艺的各个步骤中存在的烟尘进行收集。

根据示例性实施例的烟气收集系统可以包括炉顶烟气收集系统、环境烟气收集系统等。

炉顶烟气收集系统可以设置在炉身2上方，用于对炉内产生的烟尘进行收集。根据示例性实施例，当富氧负压熔炼炉100的炉身2上方设置有炉顶 4时，可以将炉顶烟气收集系统设置为与炉顶4连通，从而可以对向富氧负压熔炼炉100上方流动的烟气进行收集。例如，参照图1和图2，根据示例性实施例的炉顶烟气收集系统可以被设置为与炉顶4的侧壁连通的炉顶排烟管8，用于收集和排放流向炉顶4的气体。

环境烟气收集系统可以设置容易产生环境烟气的位置处。具体地，根据示例性实施例的环境烟气收集系统可以设置在富氧负压熔炼炉100的进料口附近作为进料区环境烟气收集系统91。由于进料过程中富氧负压熔炼炉100 需要与外部连通以提供进料通道，因此富氧负压熔炼炉100的炉内的部分烟气可能从进料口溢出。在这种情况下，进料区环境烟气收集系统91可以设置为对进料过程中从进料口溢出的烟尘进行收集。此外，当根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉100具有多个进料口时，可以设置多个进料区环境烟气收集系统91。

此外，环境烟气收集系统可以进一步设置在出渣口和出料口处，用于对出渣和出料过程中产生的烟气进行收集。具体地，如图2中所示，可以在出料口21-1和21-2处设置出料口烟气收集系统92，并且可以在出渣口22处设置出渣口烟气收集系统93，从而可以对出料和出渣过程中产生的烟气进行收集。此外，当出料口21-1和21-2和出渣口22被设置为多个时，可以分别设置一个或更多个对应的环境烟气收集系统来对环境烟气进行收集。

另外，更优选地，环境烟气收集系统可以更进一步设置在整个出渣过程和出料过程中的任一部分处以及渣料和熔炼金属的贮存区，用来对整个熔炼工艺的烟尘进行收集，在减少乃至避免对环境的污染的同时提高能源的综合利用效率。

以上结合附图详细地描述了根据本实用新型的示例性实施例的富氧负压熔炼炉。根据示例性实施例的富氧负压熔炼炉可以取代鼓风炉用于例如铅熔炼的熔炼炉，并且由于其被设计为具有40°-60°的风口的倾角且具有距离炉缸顶部预定的距离，使得可以降低焦率(降低至8％-10％)并且可以促进熔炼工艺的顺利进行。此外，通过烟气收集系统的设置，也可以实现环保型熔炼。